300 MPa级耐融锌腐蚀钢板生产实践

侯登义

(山东钢铁集团有限公司)

300 MPa级耐融锌腐蚀钢板生产实践

侯登义

(山东钢铁集团有限公司)

介绍了300 MPa级耐融锌腐蚀钢板的工艺流程及生产过程控制情况。采用LF与RH炉外精炼，大幅度降低P、S等有害元素含量，有效减少了非金属夹杂物。通过软吹氩和控制液面波动，解决了连铸浇注粘结问题，保证连铸生产顺行。轧制时采用高温阶段加大压下量提高变形渗透率，并控制精轧阶段终轧温度，提高了钢板表面质量，保证了金相组织和性能要求。

融锌腐蚀 低碳低硅 生产实践

0 引言

在热镀锌工艺中，锌液温度一般为440 ℃～460 ℃[1],钢制镀锌锅,因其导热性能好，机械强度高，适应范围大，被广泛应用于热镀锌行业。由于锌液对锌锅有强烈的锌蚀，这种腐蚀主要表现为通过形成Fe-Zn化合物的方式不断将锌锅腐蚀消耗，以锌渣形式沉淀到锌锅底部，造成钢制锌锅的漏锌而报废[2]，因此提高锌锅耐蚀性是目前热镀锌行业普遍关注的问题，采用“抗锌液腐蚀钢板”制造锌锅便是比较有效的途径之一。

国内现有的热镀锌锅一般采用较厚的08F等优质低碳钢板焊接而成，平均使用约1年时间就由于腐蚀烧损就中途漏锌报废[3]。近年，山钢济钢依托先进的炼轧设备，专门为抗锌腐蚀而研发了一种优质钢板，该钢种碳、硅、锰含量低，纯净度高，已实现稳定批量生产。

1 钢板的技术要求及工艺难点

耐锌腐蚀钢板的化学成分要求如表1，力学和工艺性能要求见表2。

表1 化学成分(熔炼分析)要求

表2 力学和工艺性能要求

从表1可以看出，低碳、低硅、低锰是该材质的主要特点，此钢终点钢水氧化性强，仅能采用铝脱氧，极易导致粘结漏钢事故，因此连铸工艺是关键工序，应极力保证结晶器的润滑和液面稳定。

2 装备情况及工艺路线

该钢种主要以厚规格为主，单重较大，需要采用300 mm断面连铸坯，故在210 t转炉冶炼， 该炼钢区域配备有高效率KR铁水预处理、210 t顶底复吹转炉炼钢、LF精炼、RH精炼等装备，具有连续弯曲、连续矫直功能的直弧型连铸机可以保证较高的铸坯质量。4300 mm宽厚板轧钢系统精轧机最大轧制力可以达到90,000 kN，为生产厚规格宽厚板提供有力保证。

结合该材质的技术指标要求和现场装备条件，设定生产工艺路线为：KR铁水预处理→转炉冶炼→脱氧合金化→CAS精炼→LF精炼→RH真空循环脱气→CCM连铸→铸坯切割→铸坯热装热送→加热→高压水除鳞→4300 mm轧机双机架轧制→矫直→喷号→入库。

3 冶炼工序

3.1 原料控制要求

采用优质废钢，铁水必须进行脱硫处理并除渣干净，入炉前S≤0.005%，尽量降低硫含量以减轻LF的负担。

3.2 转炉冶炼

控制终点碳，防止钢水过氧化，降低钢中氧含量，一次拉碳成功，避免点吹，出钢温度控制在1640 ℃～1670 ℃。出钢采用电解锰脱氧合金化，锰按目标值控制；保证出钢口良好、不散流并进行挡渣操作，严格控制转炉下渣。喂铝线前对氩气流量进行适当控制保证化渣并有良好流动性。喂线后吹氩采用弱搅拌，钢水不裸露。喂线后立即测温、取样、吊包。

3.3 精炼控制

LF精炼埋弧良好，控制处理时间，严禁多次重复加热，尽量不调整铝，减少回硅，防止硅成分超标；RH精炼保真空时间不小于10min，破空后喂钙铁线，软吹时间不小于15 min。通过精炼措施，钢中杂质元素含量P、S显著下降，P含量降低95%以上，含量从0.02%～0.033%降为0.008%～0.011%；LF钢包精炼对脱S效果特别明显，将S含量从0.025%以上降为0.005%以下，降低一个数量级,同时钢中条带状硫化物非金属夹杂显著减少，精炼后的非金属夹杂物情况如图1所示，表明精炼是一个必要工艺措施。

(a) 坯头 (b) 坯尾

3.4 连铸控制

二冷配水、振动采用低碳微合金钢控制模式，采用低碳低硅保护渣，全程惰性气体保护浇铸，全程软吹氩，确保钢包水口自开，严禁敞浇，防止二次氧化；中包使用碱性覆盖剂，每 3～4 炉根据中包渣层厚度排一次渣；中包目标过热度控制在10 ℃～25 ℃，拉速范围0.70 m/min～0.90 m/min，正常情况下保持恒速浇注，结晶器液面波动不超过±5 mm。

4 轧钢工序

4.1 加热与轧制控制

铸坯热送，在炉加热时间2.0 h～3.0 h，均热温度控制在1230 ℃～1280 ℃；彻底清理轧机异物，防止出现表面花斑或二次氧化铁皮压入；双机架轧制，高温阶段加大压下量提高变形渗透率，精轧阶段终轧温度870 ℃～900 ℃，轧后空冷。钢板厚度公差按照[-0.20，+0.20]控制。

4.2 精整控制

火焰切割，清理切割毛刺。钢板上下表面不允许有气泡、结疤、裂纹、折叠、夹杂、麻坑、撕裂、辊印及压入的氧化铁皮等表面缺陷，钢板表面不得出现鱼鳞状、蜘蛛网状花纹。吊运过程用包胶吊钩或电磁吊，防止划伤，堆垛均匀摆好垫块，垫块要求包胶，防水溅雨淋。

5 实物质量

5.1 成分与性能

对实际交货的2218 t订单，厚度规格50 mm～60 mm，计86批钢板进行成分统计分析，对C、Si、Mn、P、S、Als六大元素的最大值、最小值、平均值做实际成分控制，见表3。

表3 实际成分控制表 / %

成分CSiMnPSAls最大值0．060．030．580．0170．0050．042最小值0．020．010．390．0080．0010．035平均值0．030．020．450．0120．0020．032

由表3可见，成分控制精准，C、Si含量都在较低水平，平均值分别为0.03%、0.02%。

工艺力学性能初验一次合格率100%，对钢板的实物性能进行统计，情况见表4。抗拉强度平均值为322 MPa，最低值为302 MPa，最高值为338 MPa，完全达到设计要求(≥300 MPa)，延伸率平均值42%，较之技术要求富余量较大，冷弯检验合格率为100%。

表4 钢板实物力学性能

5.2 金相组织

对60 mm钢板，在中心位置 和四分之一处进行200倍金相检验，如图2所示。

(a)中心位置

(b) 四分之一位置

从图2可以看出，钢板金相组织呈典型的铁素体-极少珠光体形态，形变诱导铁素体在奥氏体晶界和晶内普遍形成，其体积分数达95%以上,多为等轴细晶铁素体，粒径尚可，少量的组织为大块的多边形铁素体。这是因为在大应变条件下，细小铁素体沿形变带和拉长的奥氏体析出，同时形变促进珠光体转变，使珠光体变形，甚至碎化，致使珠光体分布于晶棱和三叉晶界，造成其内部的铁素体相与应变强化铁素体似呈连续状态。这种组织形貌充分验证了钢板的力学性能，因铁素体组织属典型软相，对塑性的贡献较为突出，故产品具有很大的延伸率，而强度不高。

5.3 耐融锌腐蚀性

将厚度规格60 mm的钢板制成长、宽各为50 mm的试片，分别置于400 ℃～500 ℃的静态锌液中，经168 h后测量试片的失重量，计算其失重百分比，作为衡量该钢板的耐融锌腐蚀性能的指标，试验结果见表5。

表5 耐融锌腐蚀试验结果

由表5可以看出，在400 ℃～460 ℃下，该材质的耐融锌腐蚀速度很低，仅为轻微腐蚀程度，依据失重百分比，预测锌锅使用寿命约为1.5～3.2年。500 ℃时，锌与铁的反应不再是扩散反应，而是相间的界面反应，几乎是铁在锌液中的直接溶解，所以反应速度加快，溶解量急速上升[2]，在此温度下，预测锌锅的使用寿命仅为6个月。通过以上四组腐蚀数据说明，在正常的工作温度下，用该钢板制造的锌锅具有明显的耐融锌腐蚀性，比用08F钢板焊制的热镀锌锅使用寿命长。

6 结论

(1) 通过软吹氩和控制液面波动，解决了300 MPa级耐融锌腐蚀中厚钢板大断面连铸坯的连铸浇注粘结难点，采用炉外精炼，大幅度降低P、S等有害元素含量，有效减少了非金属夹杂物。

(2)轧制时采用高温阶段加大压下量提高变形渗透率，并控制精轧阶段终轧温度，提高了钢板表面质量，保证了金相组织和性能要求。

(3)该材质碳、硅含量低， 纯净度高，夹杂物含量低，金相组织均匀,具有显著的耐融锌腐蚀性，完全满足热镀锌行业的质量要求，被广泛应用于锌锅制造。

(4)钢板强度指标尚有较大的提升空间，轧钢工序还可进一步优化工艺。

[1] 杨福伦.锌锅用钢的寿命及材质探讨[J].鞍钢技术，1996(11):42-43.

[2] 韩文祥，王桂欣.锌液对金属的腐蚀及其对策[J].河北工业大学学报，2001,30(3):45-46.

[3] 孙胜，黄小平.提高钢制热镀锌锅使用寿命的技术[J].金属制品，2000(2):40.

PRODUCTION PRACTICE OF 300 MPa GRADE MELTING ZINC CORROSION RESISTING STEEL PLATES

Hou Dengyi

(Shandong Iron and Steel Group Co.,Ltd)

The process flow and process control are introduced for 300 MPa grade melting zinc corrosion resisting steel plates. LF and RH refining reduce the content of harmful elements such as P and S, effectively reduce the non-metallic inclusions.By soft bubbling control and control of liquid level fluctuation, the problem of the continuous casting sticking is solved to ensure continuous casting production. When Rolling, the surface quality of the steel plate is effectively improved by using high temperature phase increasing reduction to improve deformation and permeability, and control the finishing stage of finishing temperature, so that guarantees the metallographic structures and performance requirements.

melting zinc corrosion low carbon low silicon production practice

�义, 高级工程师,山东.济南(250101)，山东钢铁集团有限公司；

2015-10-8