（0.105～0.25）mm印鐵制罐用極薄鍍錫基板研制與開發

楊志杰，杜守中，侯元新，劉文憲，亓辛杰

（山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東 萊蕪 271100）

1 前言

隨著食品、飲料、化工等包裝業的日益繁榮，我國對印鐵制罐用極薄鍍錫基板的需求量也急劇增加。由于印鐵制罐用極薄鍍錫基板技術含量高，開發難度大，產品質量難以保證（主要表現在板形差、尺寸偏差大、性能不穩定、表面質量差等），生產成本高等，導致印鐵制罐用極薄鍍錫基板在國內尚屬稀缺產品，供不應求。通過采取對煉鋼、熱軋、酸洗、軋制、退火、平整等工藝進行優化，開發出了滿足客戶要求的（0.105～0.25）mm印鐵制罐用極薄鍍錫基板。

2 產品開發情況

2.1 產品要求

硬度達到T2.5，厚度0.105～0.25 mm，厚度偏差-0.02～0 mm；寬度偏差0～+3 mm，表面無油污、夾雜、劃傷、折印、結疤、裂紋、孔洞、氧化鐵皮壓入等肉眼可見的質量缺陷。板形平整，無浪形瓢曲。切邊，不涂油。

2.2 煉鋼工藝優化

夾雜或者夾渣是煉鋼過程中形成的，不僅影響鋼材的力學性能，而且若其分布在鍍錫板基板表面，則在涂飾過程中易形成涂飾缺陷。

2.2.1 提高鋼水純凈度

（1）合理控制成分。成分按中上限控制，尤其是鋼中C含量要控制≤0.04%，否則容易造成鋼水過氧化，夾雜物種類及數量呈數量級增加。

（2）改善吹氬質量。根據冷軋料鋼水的特點，在吹氬過程中采取分階段控制吹氬強度，促進夾雜物碰撞、積聚、長大及上浮；通過延長吹氬時間，促進尺寸微小夾雜物上浮至鋼-渣界面，被爐渣捕捉去除。

2.2.2 鋼水可澆性

根據鋼種成分要求，硅含量控制較低，在轉爐生產時必須保證［Al］s≥0.02%，此時鋼中的脫氧產物全部為固體Al2O3（熔點高2 050 ℃），可澆性差，易堵水口，不利于生產組織。而且固體Al2O3可塑性差，影響鋼材性能和表面質量。［Al］s含量控制在0.03%～0.05%，并保證爐與爐之間［Al］s 含量控制比較穩定，鋼水可澆性顯著提高。

實施效果。圖1為實施前后鋼中夾雜物對比。圖1a和圖1b是實施前夾雜物分布圖，鋼中含有1.0級B 類、1.5 級D 類、3.0 級A 類夾雜物；圖1c 是實施后夾雜物分布圖，鋼中只含有0.5級D類夾雜物。

圖1 實施前后鋼中夾雜物對比

由圖1 可見，通過采取以上攻關措施，鋼中夾雜物的含量明顯減少。

2.3 熱軋工藝優化

熱軋板是冷軋的原料，因此熱軋是決定冷軋板質量的另一個基礎性問題，熱軋帶鋼的組織和性能直接影響冷軋板的組織和性能。影響熱軋板組織和性能的主要因素有加熱溫度、保溫時間、開軋溫度、終軋溫度、卷取溫度。其中4 個溫度控制就是常說的“三高一低”制度。高的加熱溫度，低碳鋼熱軋前加熱溫度可達到1 200 ℃，實質是為了保證二相粒子等全部溶解到奧氏體基體中。為保證二相粒子的均勻性，需要保溫一段時間。高的開軋溫度和終軋溫度，低碳鋼的開溫度要在1 150 ℃以上，精軋也一般要在1 000 ℃左右，同時保證終軋溫度在Ar3以上。

采用合適的溫度制度和軋制制度是熱軋工序中的關鍵因素。熱軋過程中除了保證軋制精度、表面質量外，還要控制滲碳體物的形態及分布，完成鐵素體的再結晶及晶粒長大。

2.3.1 試驗方案

熱軋試驗主要控制終軋溫度和卷取溫度，以高溫終軋和高溫卷取為控制思路。試驗鋼的終軋溫度在880～930 ℃，卷取溫度在580～620 ℃，進行交叉試驗。具體試驗方案見表1。

表1 關鍵工藝參數

2.3.2 終軋溫度及卷取溫度對熱軋板力學性能的影響

根據試驗鋼板力學性能檢測結果可知，對于試驗鋼來說，屈服強度在250～280 MPa，抗拉強度在340～370 MPa，伸長率均在44%以上。在終軋溫度基本一致的情況下，隨著卷取溫度的升高，試驗鋼的屈服強度和抗拉強度都逐漸降低（見圖2）。

圖2 溫度對強度的影響

圖2b 為終軋溫度對試驗鋼強度影響規律，由圖可知，隨著終軋溫度的變化，試驗鋼的屈服強度和抗拉強度變化不太明顯，屈服強度在250 MPa，抗拉強度為340～360 MPa。

2.4 提高酸洗鋼帶表面質量

為了解決因壓縮空氣含水導致鋼帶表面殘留水分的問題，設計制作了一種酸洗鋼帶吹掃用壓縮空氣加熱干燥裝置，見圖3。其特征為：外筒體上端的外蓋上設有蒸汽輸入管，外筒體的底部設有蒸汽疏水管；內筒體通過支座設置在外筒體腔內的底板上，內筒體的底部設有壓縮空氣輸入管和排水管，壓縮空氣輸入管的外端穿過外筒體側壁后與壓縮空氣氣源相連接，排水管外端穿過外筒體側壁，內筒體內橫向設有連通管，連通管的兩端都與外筒體的內腔相連通，內筒體上端的內蓋上設有壓縮空氣輸出管，壓縮空氣輸出管的外端穿過外蓋后與酸洗機組的壓縮空氣吹掃裝置相連接。

圖3 酸洗鋼帶吹掃用壓縮空氣加熱干燥裝置

實施后，由于該裝置結構簡單，制造和維護的成本較低，采用飽和的高溫蒸汽對壓縮空氣進行加熱，有效排掉壓縮空氣中的水分，能耗低，加熱效率高，從而避免了因鋼帶板面殘留水分而影響酸洗鋼帶表面質量的問題。

2.5 軋機乳化液吹掃系統改造

針對950 軋機乳化液吹掃裝置采用的是直管扁口吹掃。一方面因壓縮空氣噴嘴開口度大、噪音大、壓縮控制消耗高；另一方面鋼帶表面殘留的乳化液吹不干，造成乳化液夾帶影響鋼帶表面清潔度的問題，對950軋機的吹掃系統進行了改造。主要改造：（1）上中間輥輥縫吹掃：設計單個噴嘴完成吹掃功能（圖4中1）。有效防止工作輥與中間輥輥縫處乳化液堆積。單個噴嘴安裝空間小，節省耗氣量。（2）工作輥縫吹掃：設計吹掃梁完成吹掃功能（圖4中2）。有效把輥縫處乳化液向兩側排出。增加防撞裝置，吹掃梁體積相對較小。（3）出口板面吹掃：為完成高效吹掃功能，增加出口板面吹掃如（圖4 中3）。出口板面吹掃可有效吹散上輥縫出口處乳化液。增加防撞裝置，保護噴梁不被鋼板帶頭、帶尾撞壞。

圖4 吹掃布置示意圖

獨特的弧形噴梁設計，使用風刀的覆蓋面呈三角形，有效導流板面的乳化液（見圖5），改造后板面無乳化液殘留。每道吹掃裝置配置調壓閥和手動球閥，調節各個吹掃裝置所需要的氣源壓力，達到了控制噴嘴吹掃力，防止產生飛濺，節省總體耗氣量，降低工況噪音的效果，改善了車間工作環境。

圖5 氣刀吹掃覆蓋示意圖

2.6 950軋機測厚儀升級改造

950 軋機的GGC 測厚儀已使用10 a 多時間，射源、控制箱、測頭均出現過維修。為了開發出（0.105～0.25）mm印鐵制罐用極薄鍍錫基板，對950軋機的測厚儀進行了升級改造，解決產品厚度精度差、頭尾厚度波動大及斷帶次數多的技術問題。

2.6.1 改造方案

（1）測厚儀的C 型架采用密封化設計，提高防護等級，使內部器件免受外部有害物質的侵害。水套前后蓋板接合面處采用O型圈密封結構；電纜與后蓋板采用電纜夾緊密封接頭形式密封。下臂連接結合面處同樣采用O型圈密封，電纜采用電纜夾緊密封接頭，射源固定采用尼龍絕緣固定塊。

（2）射線源升級為全新的整體射線源，從而保證射線源的長期高可靠性。

（3）多板射源控制箱升級為單板射源控制箱，解決和射源匹配問題，使射源運行更穩定，精度更高。

（4）軟件由PERFECTA I 升級為PERFECTA Ⅱ軟件，操作維護更方便，鋼帶測量精度更高。

2.6.2 改造效果

（1）測量厚度4.5～0.1 mm。（2）響應時間最低達到10 ms，并在10～200 ms 可調。（3）靜態精度提升達到≤0.25 μm。（4）測量重復性≤±0.15 μm。（5）漂移（8 h）：不大于測量厚度的±0.2%。漂移（1 h）：不大于測量厚度的±0.10%。

2.7 退火工藝優化

升溫時間及升溫速度控制：在420 ℃設保溫平臺，保溫時間2 h，420 ℃之后升溫速率≤50 ℃/h。保溫溫度、保溫時間控制：第一次退火時保溫溫度580 ℃，保溫時間11 h；第二次退火時，保溫溫度560～570 ℃，保溫時間14 h。冷卻速度控制：第二次退火保溫結束后，保溫結束悶罩2 h。退火工藝參數見表2。

表2 退火工藝參數

2.8 平整工藝優化

2.8.1 平整機出口設置X射線測厚儀

為了提高產品的厚度精度，減少平整生產過程中厚度偏差大等問題。在950平整機出口設置了1臺型號為JRD-100KV 的X 射線測厚儀，即把X 射源、標樣箱和測頭分別放置到上下兩個箱體架中，箱體分別固定到出口的送料板的上下部分。并與原有操作、檢測控制器件以及電氣控制系統正常對接。加裝測厚儀后的950 平整機自動化控制系統中增加APC 監控功能。給定的厚度測定數據直接傳輸至伺服放大器當中進行信號放大操作，再將其轉化為電流信號的基礎之上傳輸至電液伺服閥當中。在平整機的正常運行過程當中，將輸入信號與位移傳感器設備檢測狀態下所得出的油缸位移信號進行對比分析，將位移差值信號傳輸至液壓伺服閥內部，并聯動對液壓缸以及對輥縫的有效控制，盡量減少在油缸呈傾斜運行狀態下所產生的測量誤差，提高APC控制系統控制精度。

實施后，保證了整個鋼卷厚度和物理性能的均勻性（產品每米長度范圍內厚度變化量＜0.3%，每米長度范圍內硬度變化量＜1%）。

2.8.2 工藝參數優化

對于厚度為0.105～0.25 mm 鍍錫基板用極薄冷軋鋼帶，平整機軋制力控制在1 300 kN 時，提高了產品的厚度精度。平整工藝參數見表3。

表3 平整工藝參數

3 結語

產品經客戶使用反饋，產品的各項指標滿足了客戶使用要求。硬度達到了T2.5，厚度偏差控制在-0.02～0 mm，寬度偏差控制在了0～+3 mm，表面無油污、夾雜、劃傷、折印、結疤、裂紋、孔洞、氧化鐵皮壓入等肉眼可見的質量缺陷。（0.105～0.25）mm 印鐵制罐用極薄鍍錫基板開發成功后，在多家企業得到了推廣應用，大量用于食品罐、化工罐等包裝業，產品具有廣闊的市場前景。