镀锡板生产工艺论文
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1工艺优化方案制定
高速制罐线是包装行业发展趋势，对镀锡原料长度方向的硬度稳定性要求很高，且食品饮料罐身往往包括缩颈、翻边工艺，对原料的成形性也有一定的要求。因此镀锡板T4产品的工艺调整需在改善性能稳定性的同时，还要确保热轧温度易于控制且氧化铁皮压入缺陷发生量可控，冷轧后批量边浪缺陷得以消除。
1．1成分体系优化
1．1．1C元素碳作为钢基体中主要的强化元素，其含量直接影响产品的强度及冲压性能。随着C含量的增加，热轧材料奥氏体－铁素体相变点随之降低，有利于热轧在轧制薄规格产品时，以相对较低的终轧温度也能够保证钢材料在奥氏体区轧制;另一方面，C含量提高后，还可促使在相同的退火温度下，钢板的强度增加。梅钢1422产线轧制2．0mmT4材料时，在确保氧化铁皮可控的情况下，终轧温度均值最高能够控制在865℃。试验选用不同C含量板坯，经相同热轧工艺轧制后，观察带钢宽度方向，边部(距边部5mm)与中部的晶粒度情况。C含量越高，边部粗晶现象越少，到C含量达到0．06%以上时，边部混晶现象已经较少，板宽方向上组织均匀性更好，见表3。考虑到C含量达到0．08%～0．13%会进入包晶钢范围［2］，包晶钢在连铸凝固过程中发生包晶反应，体积收缩造成裂纹敏感性大幅增加，不利于板坯质量的控制，因此C含量的调整应尽可能避开此区域，最终确定目标C含量为0．07%。
1．1．2Mn元素锰在冷轧用钢中的作用主要是强化和进一步消除S的不利影响。针对T4产品的工艺审视，Mn含量调整目的主要为:在C元素强化效果不足的情况下，增加Mn元素起到补充作用。梅钢铁水因含S量较高，必须采用LF炉深脱硫。受炉渣碱度、炉渣氧化性、渣量、吹氩搅拌时间、温度、炉内还原性气氛、精炼时间等多重因素的制约，深脱硫对炼钢成本有较大影响。对镀锡板来说，后续成型性要求不是特别高(对FeS的热脆作用不是特别敏感)，选用常规工艺目标S含量即可。梅钢能够保证的S含量为0．016%以内，但钢中S的偏析倾向较大，不利于板坯裂纹控制，一般最低需保证Mn/S比大于10，因此保证Mn含量是很有必要的。本次成分优化，Mn含量的确定需平衡其强化以及固S作用，最终找到平衡点。
1．1．3Al元素Al是在炼钢过程中作为脱氧剂，同时Al在钢中还能够固定一部分的N原子对保证钢板的抗时效性有利。当钢中Al含量大于0．015%时才能保证脱氧的效果。但是当Al量过高时，会增加合金成本，另外也会形成过多的脱氧产物Al的氧化物Al2O3夹杂。硬质镀锡板的抗时效性不是最重要考虑点［3］，具备在确保脱氧效果的基础上，适当降Al以降低成本的条件，最终确定成分优化方案见表4。
1．2炼钢工艺路径调整审视T4产品原炼钢工艺路径(脱硫—转炉—吹氩—LF炉—连铸)，过LF炉吹氩，仅为了使钢水夹渣上浮更充分。考虑成本因素，试验采用炼钢吹氩直上工艺。相应对炼钢转炉、吹氩站工序的工艺要求进行规范管理，确保不出现因吹氩时间短造成板坯夹渣未有效上浮导致冷轧轧薄后缺陷暴露的质量问题。吹氩直上工艺规范后，主要要求为:转炉保证吹氩站处理温度;转炉出钢采用完全脱氧;吹氩站根据进站成分，在铝调整结束后根据需要补碳线;钢水出站前必须保证弱搅拌时间。采用夹杂物分析仪，对过LF炉及吹氩直上两种板坯进行夹杂物总量(全氧、氮、铝等)比较，确定夹杂物是否存在裂化趋势。通过分析，未见吹氩直上工艺对板坯夹杂物有明显劣化，板坯夹杂物含量未见增加，见表5。具备放量试验的条件。试验采用两种炼钢路径各生产3000t，比对产品全流程钢质类废次降的情况，同样也未发现钢质劣化倾向，见表6。基于实验室及规模生产试验，确定炼钢吹氩直上工艺路径的可行性。
1．3热轧轧制温度调整采用新成分体系，终轧温度目标值具备下调空间，结合表3的分析，确定终轧温度设定值为870℃。按此目标，试验将1422产线精轧入口温度设置为:1000～1040℃，并将中间坯厚度调整为40mm。结合轧制模型的优化(含加速率增益和最大轧制速度优化)，观测终轧温度命中率情况。从试验情况看，以典型规格2．0mm镀锡原板为例，温度命中率达98%以上，并且带头局部温度低点问题也有较大改善，具备了量产能力。
1．4冷轧退火温度制定梅钢连退采用引进法国STEIN公司的立式连续退火炉，整个退火工艺可以分为加热和冷却两大过程，加热部分主要由预热段、加热段和均热段组成。而对镀锡板性能影响最大的为加热和均热两段，两段共包括38个道次，带长759m，均采用的是辐射管加热，煤气在辐射管内燃烧，通过辐射管传到带钢表面，此加热方式温度控制精度高，实际板温能够稳定控制在目标值±5℃范围内。加热及均热段目标温度的设定直接影响最终镀锡板的性能，基于改进后的成分及热轧温度制度(同一炉板坯、同一热轧轧制批次)，在退火速度及在炉时间不变的情况下，试验采用不同退火温度，利用出口机旁硬度检测仪测量退火后产品表面硬度情况。在退火速度为630m/min情况时，加热、均热段温度设计为588℃较为适合，低于580℃时，硬度急剧上升，见表7。取样检测金相组织，存在明显的纤维状铁素体，见图4，表明退火不充分。按585℃的温度组织生产，镀锡前(连退后)硬度均在61HR30T左右，但镀锡后硬度均有明显提高，平均硬度提高量达2．5HR30T，最终产品硬度均值为63．5HR30T，已偏离目标硬度范围;采用同样的方法，观测595℃退火温度后，最终产品硬度为60．8HR30T。基于此，最优加热段、均热段温度为595℃。
1．5批量验证按改进后工艺组织批量生产(1．6万t/月)，统计连续两月性能及废次降实绩，硬度、屈强比稳定性更佳(见图5)，在产品平均硬度略有提高的情况下，屈强比下降，有助于材料成型;废次降有明显改善，轧后批量边浪缺陷完全解决，长线状缺陷发生率也有显著下降(从最高的16%下降至1．0%左右);另外，制造成本也有40元/t的降幅。
2结语
1)通过C含量调整，降低镀锡板T4材料Ar3相变点，有利于热轧终轧温度的稳定控制，同时基于现有热轧产线能力，有助于改善边部混晶缺陷。2)炼钢LF炉对钢水温度及夹杂物控制有很大影响，但在不需添加合金的情况下，对转炉、吹氩站工艺规范管理后，吹氩直上工艺并不会导致夹杂物显著恶化，仍可满足镀锡板生产要求。3)T4产品退火温度的制定需考虑材料镀锡后存在时效硬化的特性，不能按成品硬度标准组织生产，基于改进后成分体系及热轧工艺制度，退火加热段及均热段温度不宜低于585℃。4)改进后材料在实现废次降及制造成本显著改善的情况下，硬度合格率也有提高，整体分布更接近于正态，屈强比降低也有利于后续成型。
作者：曹孝平胡恒法沈鹏杰单位：梅山钢铁公司制造管理部