薄规格集装箱板SPA

薄规格集装箱板SPA-H性能稳定性控制技术研究刘锟1吴耐2包春林1刘晓翠2武军宽2余威2(1.首钢技术研究院薄板所，北京100043；2.河北省首钢迁安钢铁有限责任公司，河北•迁安064404)摘要为实现无热卷箱1580热连轧生产1.6mm薄规格集装箱钢的性能稳定，本文研究了终轧和卷取温度对带钢尾部力学性能的影响，分析了高加速轧制终轧温度波动对通卷组织和性能的影响，研究了窄成分控制和高洁净度钢水控制对耐候性能的影响。研究结果表明：采用窄成分控制、高洁净度钢水控制、高温终轧和低温卷取工艺，可保证无热卷箱热连轧生产1.6mm箱板SPA-H通卷力学性能稳定和耐候性稳定。关键词1.6mm，薄规格，集装箱钢，性能稳定性，耐候性引言1.6mm薄规格集装箱钢SPA-H主要用于制作集装箱的面板，包括侧板和顶板，是热轧钢板向薄规格方向发展的典型代表钢种，近年来国内薄规格箱板生产主要采用薄板坯连铸连轧流程［1-2和带热卷箱的传统热连轧流程，而较少采用不带热卷箱的传统热连轧流程。与带热卷箱的热轧流程相比，不带热卷箱的流程轧制效率高，维护成本低，但在轧制过程稳定性控制、头尾板形控制和性能稳定性控制等方面技术难度较大。本文针对首钢迁钢1580产线无热卷箱的特点，开展了1.6mm箱板SPA-H性能稳定性控制技术研究。1窄成分控制薄规格集装箱板SPA-H属于典型C-Mn钢，其强化机理是以固溶强化和细品强化为主，而固溶强化项主要取决于碳当量(Ceq)的大小。为保证薄规格集装箱板的力学性能稳定，要求实现窄成分控制，以减少碳当量波动对其不利影响。首钢迁钢通过提高转炉终点成分命中率和钢包精炼过程中的精细化控制，各元素实现了窄成分控制，C、P和Ni元素控制精度在士0.01%，Si、Mn、Cu元素控制精度在±0.02%，Cr元素控制精度在士0.03%，碳当量均值为0.28%，波动在±0.02%，如图1所示。

0.110100.090.080706050.04003500Sequencenumber0.%如P00.100 200 300 400.02

00.520.500.480.46■0.44,・0.42%Mo.400.380.360.340.110100.090.080706050.04003500Sequencenumber0.%如P00.100 200 300 400.02

00.520.500.480.46■0.44,・0.42%Mo.400.380.360.340.320.300600%0Sequencenumber100 200 300 400 500 6000.320.300.28260.24022Sequencenumber100 200 300 400 500 600.20

0图1化学成分控制精度2高洁净度控制1.6mm箱板因规格薄、强度高，钢中大型或脆性夹杂物的存在易导致带钢出现轧断缺陷；同时，为提高薄规格箱板的使用寿命，应保证其耐腐蚀性能，而钢中夹杂物尤其是MnS夹杂因与钢基体电位存在显著差别，会导致电偶腐蚀，成为加速腐蚀的点腐蚀源。为此，应提高薄规格箱板的钢水洁净度，减少夹杂物数量和尺寸，并对夹杂物进行变性处理，减少MnS、族群状A12O3和镁铝尖品石等有害夹杂数量，得到CaS包裹的球状小颗粒钙镁铝酸盐夹杂。为控制夹杂物形态，采用低硫成分设计，平均硫含量为0.004%；LF精炼后喂300~500m硅钙线对夹杂物进行变性处理，喂线后软吹10~15min利于夹杂物的充分上浮。采用上述技术措施后，钢中夹杂物呈球形颗粒细小、弥散分布，夹杂物尺寸均在5〃m以下，组成以Ca、Mg、Al、S、O为主，无长条状MnS、族群状A12O3和镁铝尖品石存在；且球形颗粒状夹杂物为CaS包裹的钙镁铝酸盐，如图2所示。ElectronImage1AlKai0Kai FeKaiElectronImage1AlKai0Kai FeKai图2典型夹杂物面扫描形貌3终轧和卷取温度控制在化学成分实现窄范围控制条件下，考虑到1.6mm箱板变形工艺制度基本固定，影响性能的主要因素为温度制度和冷却制度。而冷却制度又间接取决于温度制度，因此，这里主要分析终轧和卷取温度对其性能的影响。3.1带钢尾部终轧和卷取温度对性能的影响通过对1.6mm箱板带钢尾部正常取样位置温度和性能的对比分析发现，随着终轧温度增加，控轧效果变差，屈服和抗拉强度呈逐步下降趋势；而随着卷取温度提高，控冷效果变弱，屈服和抗拉强度亦呈逐步下降趋势，若将终轧温度(FT)和卷取温度(CT)之差与终轧温度的比值构造一个无量纲变量FCT，见式(1)：FCT=(FT-CT)/FTX100 (1)Mhnesen62060058056054052050048025 30 35 40 45 50(FT-CT)/FT100460该变量能大体反映控轧和控冷的综合效果，终轧效果一定，即终轧温度一定时，加强控冷，增大终轧和卷取温度温差，降低卷取温度，FCT增加，强度增加；控冷效果一定，即终轧与卷取温差一定时，降低终轧温度，FCTMhnesen62060058056054052050048025 30 35 40 45 50(FT-CT)/FT100460520500480M460g440S420Y40038036025 30 35 40 45 50(FT-CT)/FT100图3无量纲温度因子对强度的影响加，屈服和抗拉强度均呈上升趋势。对1.6mm箱板，为缩短精轧时间，提高精轧过程稳定性，终轧温度在逐步增加，由此导致控轧效果不理想，形变奥氏体品粒粗大；而为保证强度性能，应维持FCT值基本稳定，即随着终轧温度的提高，卷取温度应逐步降低。综合轧制稳定性和力学性能的稳定性两方面考虑，采用910°C高温终轧和510°C低温卷取工艺。3.2终轧温度波动对通卷性能的影响为实现1.6mm箱板高温快轧目标，采用了高加速轧制，由此导致带钢通卷终轧温度存在较大波动，头尾温度偏低，而中间高加速段温度较高。为研究终轧温度波动及层冷速度波动对1.6mm箱板组织和力学性能的影响，随机挑选1卷钢进行通卷取样分析。该卷钢平均终轧温度为908C，平均卷取温度为517C，

终轧温度波动较大，而卷取温度比较稳定，穿带速度9.5m/s,抛钢速度10.0m/s,加速时间64.3s,最大轧制速度17.13m/s,最高终轧温度937°C，最低终轧温度863°C，如图4所示。520440420400380930900870840Tail5605405205004800 12024036048060072084096010801200Striplength/m520440420400380930900870840Tail5605405205004800 12024036048060072084096010801200Striplength/m图41.6mm薄规格箱板通卷温度和性能波动带钢穿带过程中头部终轧温度较低，约为870C；在高加速阶段，终轧温度迅速增加，高加速结束温度达到907C；在低加速阶段，终轧温度继续缓慢增加，低加速结束温度达到937C；在减速抛钢阶段，终轧温度迅速降低，带钢尾部温度降至863Co带钢冷却速度与终轧速度变化趋势一致，头尾冷却速度低，中间冷却速度高，因1.6mm箱板规格薄，终轧温度高，卷取温度低，通卷冷速很快，平均冷速44.1C/s，最小冷速26.5C/s，最大冷速57.9C/s。与带钢终轧温度波动相对应，带钢头尾终轧温度低，强度和延伸率较高，而在带钢中部终轧温度高，强度和延伸率略有下降。FinishingtemperatureC FinishingtemperatunS FinishingtemperatureC图5通卷终轧温度与横向力学性能对应关系将通卷终轧温度与对应性能作图发现，随终轧温度增加，抗拉强度变化较小，而屈服强度、延伸率和屈强比呈逐渐下降趋势，如图5所示。屈服强度与终轧温度关系明显，在860~900°C终轧范围内，屈服强度较高，约为430MPa；终轧温度大于900C后，随终轧温度增加，屈服强度迅速降低，936C终轧时屈服强度降至405MPa；与屈服强度和终轧温度关系类似，在860~900C终轧范围内，延伸率较高，约为34%；终轧温度大于900C后，随终轧温度增加，延伸率迅速降低。通卷性能虽存在一定波动，但抗拉、屈服和延伸率的最小值分别达到535.0MPa、397.5MPa和27.75%，均高于标准下限要求。1.6mm箱板因规格薄，在带钢长度方向不同位置，因终轧温度和冷却速度的不同，对应组织也存在较大不同。带钢头尾冷速较低，组织以铁素体为主，含有少量珠光体，珠光体含量约占10%左右，铁素体品粒均匀细小，品粒度级别约11~12级；带钢中部冷速高，组织以铁素体为主，含少量贝氏体，如图6所示。冷速小于30C/s时，组织为F+P；冷速大于30C/s，组织为F+P+B，且随冷速增加，贝氏体含量逐渐增加。带钢中部终轧温度高、控轧效果弱，形变奥氏体品粒粗大，快速冷却虽能生成少量贝氏体组织，在一定程度上弥补强度损失，但该硬化项的存在也使得延伸率略有下降。图6终轧温度和冷速对组织的影响通过上述分析认为，尽管为保证轧制稳定性，采用高加速高温终轧，终轧温度波动较大，带钢中部高温段控轧效果不理想；但采用低温卷取后，因为轧制速度快，对应高温段的层冷速度也较快，控冷效果得到加强，能在较大程度上弥补控轧效果不理想对性能的影响。因此，带钢通卷总体性能良好，完全能满足用户对1.6mm箱板的使用要求。3.3带钢宽度方向性能均匀性为衡量边部加热器对1.6mm箱板宽度方向性能均匀性的影响，对宽度1185mm的带钢尾部，从操作侧(OS)至传动侧(DS)依次取28根纵向拉伸试样进行拉伸试验，结果如图7所示。带钢宽度方向性能比较稳定，波动较小，屈服强度均值为417MPa，其标准偏差为7.7MPa；抗拉强度均值为520MPa，标准偏差为7.3MPa；延伸率均值为34.3%，标准偏差为1.0%；屈强比均值0.80。与宽度方向性能均匀性好相对应，1.6mm箱板因规格薄，钢板边部、中心和横纵向组织很均匀，这充分说明，1.6mm箱板轧制过程中采用边部加热器后能及时补偿边部温降，使带钢横向温度分布均匀，保证了带钢横向组织和性能稳定。Width/mmWidth/mm200 400 600200 400 60020-600 -400 -200 0300Width/mmWidth/mm200 400 600200 400 60020-600 -400 -200 0300-600-400-200 0400-600-400-200 0 200 400 600Width/mm图71.6mm带钢宽度方向纵向性能分布4总体性能控制状况4.1力学性能自迁钢生产1.6mm箱板以来，在轧制稳定性不断提高的同时，通过调整热轧温度制度，保证了力学性能的总体稳定，具有合适的强度富裕量和良好塑性：屈服强度平均为438.3MPa，标准偏差20.6MPa；抗拉强度为529.8MPa，标准偏差19.0MPa，屈强比为0.82；延伸率为33.2%，标准偏差为2.7%，如图8所示。4.2耐候性能采用窄成分控制和高洁净度钢水控制后，集装箱板的耐候性能显著提高。根据铁标TB/T1979-2003，采用0.01mol/LNaHSO3溶液进行了72h周期浸润加速腐蚀试验，普碳钢Q235B和迁钢SPA-H的平均腐蚀率分别为3.914W(g/m2.h)和1.569W(g/m2.h)；与Q235B比较，SPA-H的相对腐蚀速率为40.08%，远好于相对腐蚀速率小于60%的标准要求。同时，根据Legault和Leckie公式计算耐候性指数评价耐候性，迁钢SPA-H的耐候性指数为7.17，远好于标准要求耐候性指数大于