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攀 鋼 技 術 5 熱軋?zhí)麓?用 鋼板及 對攀鋼的 建議 吳菊環(huán) （攀鋼集團研究院有限 公司 ） 摘 要 ： 介紹熱軋?zhí)麓射摪宓某煞趾蜕a工藝 及市場需求 ，闡述搪瓷鋼板在成形性能、抗鱗爆性能以及強度等方面的技術要求， 以及 搪瓷鋼板的應用領域。 研究 表明， 在我國 熱軋?zhí)麓射摪宓氖袌稣诓粩鄶U大，攀鋼具備生產搪瓷鋼板的 優(yōu)勢 ， 提出了 攀鋼開發(fā)熱軋?zhí)麓射摪逡詽M足不同搪瓷制品的生產需要 的建議 。 關鍵詞 ： 搪瓷鋼板 ； 化學成分 ； 生產工藝 ； 性能 ； 開發(fā)和應用 引 言 搪瓷鋼 板 廣泛地應用于輕工、家電、冶金、化工、建筑等行業(yè)，制作廚房用具、衛(wèi)生潔具、燒烤爐、熱水器內膽、建 筑裝飾面板、化工反應罐等等，由于搪瓷產品固有的性能、成本優(yōu)勢，其市場需求及空間 巨大。 搪瓷鋼的種類很多，按生產工藝分有熱軋板、酸洗板、冷軋板和 涂 層板等；按搪瓷工藝分有一次搪瓷和兩次搪瓷，有單面搪瓷和雙面搪瓷，有濕法搪瓷和靜電干粉搪瓷等；按成形性能可分為 Q、 不同沖壓級別；從 屈服 強度上可分為 245、 330、 360 各種不同的強度級別 1。 熱軋 搪瓷用鋼板是近年來開發(fā)和使用的經濟環(huán)保類產品，主要應用于建筑消防設施、家電熱水器、石油化工等工業(yè)容器、高層建筑用高位水箱、環(huán)保行業(yè)罐體 、環(huán)保水處理工程、自來水工程等。我國傳統(tǒng)搪瓷制品的生產商主要是中小型企業(yè)，其產品包括日用搪瓷物品、搪玻璃化工設備等。如搪玻璃化工反應釜、搪玻璃儲存容器、搪瓷冷凝器等主要是以熱軋鋼板為原料制造。隨著我國化工行業(yè)的發(fā)展，這部分的市場需求份額在逐步增加，目前鋼材需求量每年大約 在 15 萬 t。隨著我國經濟的發(fā)展，搪瓷制品的應用范圍已經開始呈現多元化的趨勢。比如，大型的搪瓷板拼裝型儲罐正逐步在水處理工程、倉儲業(yè)、生物能源工程 等領域推廣；在建筑領域應用；家電行業(yè)， 熱水器內膽開始采用搪瓷結構件制造；電烤箱、爐具等廚房用品也開 始大量使用搪瓷 鋼板 。 我國 在搪瓷鋼方面 的 開發(fā)始于 20世紀 80年代末期，曾開發(fā)生產過日用冷軋 搪瓷鋼、化工搪瓷用鋼等產品，儲備了豐富的搪瓷鋼技術。 武鋼是我國最早開發(fā)搪瓷用鋼的企業(yè)；寶鋼自 1997年以來針對市場的需求開發(fā)出新一代的系列搪瓷專用鋼板；2006年， 鞍鋼 率先搶占高強度雙面搪瓷用熱軋鋼板市場， 并 圍繞 產品特性，成功開發(fā)生產出 新產品 。 近幾年，為降低成本，市場上出現了以熱軋?zhí)麓捎娩摯胬滠執(zhí)麓捎娩摰陌l(fā)展趨勢，在替代的過程中，搪瓷鋼鱗爆缺陷等成了首要解決的核心技術問題。 熱軋 搪瓷鋼板品種及其生產工藝 軋?zhí)麓射摪?的分類 根據用途，搪瓷用熱軋鋼板大體可分為 四 種類型，第一種是用于熱水器內膽 制造的熱軋薄板，其厚度規(guī)格在 2.5 單面搪瓷 能夠滿足要求。并需要有一定的搪后強度，以保障低周疲勞強度，提高內膽使用壽命。第二種類型是生產搪玻璃化工設備的熱軋鋼板，其厚度范圍為 840 是單面搪瓷，以往大多以普通碳素鋼替代，制造時搪燒的工序成本較高，所制作的設備使用壽命短。 2006年以后，工業(yè)搪瓷行業(yè)協會提出 “ 要使用專用鋼板制造搪玻璃設備，以使其質量水平與國外先進國家接軌，從而全面提高我國產品的競爭力 ” 的設想。目前，我國已經完成了 245 專用鋼板的研發(fā)工作。為使搪玻璃設備達到與美國、歐洲制品同等的實物質量，專用鋼板需具有良好的密著性、耐溫差激變性能、抗鱗爆性能、可抑制氣泡發(fā)生等特點， 6 2010 年第 33 卷第 1 期 同時為保障制品作為壓力容器使用時的安全性，鋼板需要具有良好的焊接性和穩(wěn)定、均衡的力學性能。為 滿足 這些性能，需限定 C、 關鍵成分的范圍，對關鍵性的工藝方法予以規(guī)定。第三種類型是用于各種搪瓷板拼裝型儲罐的熱軋鋼板。這種拼裝型罐體結構是近年才引入我國的，主要應用于城市垃圾滲液和生活污水處 理、工業(yè)污水處理。在農村及大型養(yǎng) 殖場、酒廠、食品廠，也在逐漸 推廣以這種結構為主體的生物能源工程，作為一個新興產業(yè)的主導產品，其市場前景是非常廣闊的。另外，以搪瓷結構為基礎的氣體冷凝、分餾設備也開始推廣。應用于這些結構的鋼板，其厚度規(guī)格范圍為210 瓷方面的要求較高，需要具有良好的雙面搪瓷性能。在力學方面，主要是材料搪燒后的強度需保障結構安全。在表面質量方面的要求較高，而在成型方面的要求則不高。此外，熱軋超低碳搪瓷鋼具有良好的深沖性能和優(yōu)良的涂搪性能，可以部分替代冷軋?zhí)麓射?板 ，主要用于生產形狀比較復雜的制品如燒烤爐、烤箱、爐具、浴 缸等。 品種及 生產工藝 熱軋高強度搪瓷鋼板系列 熱軋高強度搪瓷鋼板系列具有不同的強度級別和沖壓性能，并具有良好的焊接性能和涂搪性能。其性能特點和用途見表 l。在搪瓷制品的生產過程中，除了要求鋼板具有良好的涂搪性能外，針對不同用途，要求具有不同的強度級別，如生產耐壓的熱水器內膽等既要求鋼板具有良好的成形性，滿足內膽封頭的沖壓成形，又要有較高的強度，保證內膽能夠承受壓強為 及良好的焊接性，使焊縫處及熱影響區(qū)在涂搪性能和耐壓能力方面不致于成為薄弱環(huán)節(jié)。對于一些難沖件則需要有良好的深沖性以滿足成形的要求，所以只有不同強度級別和沖壓級別的熱軋鋼板才能夠滿足各種搪瓷制品的不同需要。 表 1 搪瓷鋼板的種類、性能和用途 牌號 產品類型 性能特點 用途 低碳超深沖 冷軋鋼板 超深沖性能 優(yōu)良 的 抗鱗爆性能 優(yōu)良 的 密著性 能 優(yōu)良抗撓性能 廚 具、衛(wèi)具 、燒烤爐、建筑面板等 低碳深沖熱軋 酸洗鋼板 深沖性能 優(yōu)良 抗鱗爆性能 優(yōu)良 密著性 能 浴缸、燒烤爐、烤箱等 強度熱軋 酸洗鋼板 較高強度 良好 超深沖性能 良 好 的 抗鱗爆性能 優(yōu)良 密著性 能 熱水器內膽等 強度熱軋 酸洗鋼板 高強度 較好的沖壓性能 良 好的 抗鱗爆性能 良 好的 密著性 能 熱水器內膽、化工罐等 對熱軋高強度搪瓷鋼板來說，按鋼板的屈服強度分為 245、 330、 360 級別，主要用于生產熱水器內膽、化工反 應罐等耐壓容器。鋼板的強度級別不同，對應的成形性要求也不同。 高強度熱軋?zhí)麓砂?一般 以酸洗板表面狀態(tài)交貨， 其 生產工藝流程為：轉爐冶煉 真空脫氣 連鑄 熱軋 酸洗 平整、剪切、涂油和包裝。 熱軋深沖用搪瓷鋼 板 熱軋深沖用搪瓷 鋼是一種具有深沖性能和優(yōu)良涂搪性能的專用鋼，主要用于生產成形較復雜、搪瓷質量要求高的制品如燒烤爐等，可以部分替代冷軋板，因而其應用范圍較廣。其生產工藝流程同熱軋高強度搪瓷鋼 板系列 。 攀 鋼 技 術 7 2 搪瓷鋼的成分要求和性能特點 鋼板上搪瓷涂層的質量取決于基體金屬的性能、 涂層的組成和搪燒工藝等 因 素， 因 此， 選擇合適的鋼種及其生產工藝，對于提高密著性及 抗鱗 爆性能 起著重要的作用 。 搪瓷鋼板的主要技術要求有 ：良好的沖壓成型性 ； 鋼板與瓷釉有良好的密著性 ； 良好的涂搪性，抗 鱗 爆缺陷 ； 搪燒后成品變形小 等 。 以 工業(yè)搪瓷鋼板 為例，它 主要用 于 使用 溫度為 200 各種酸性以及使用溫度為 80 110 中性和堿性介質的反應罐等大型容器。 其中 搪玻璃反應罐屬于低壓容器，除要求原 板 有一定的強度和可焊性外，還要求具有良好的涂搪性，冷熱成型性 和中低溫性能。要獲得這些良好的綜合性 能，無論在鋼種化學 成分上還是冶煉軋制工藝上往往相互矛盾，難以統(tǒng)一 。 化學成分 由于 冶金裝備的發(fā)展和技術水平的提高，特別是超低碳、超低氮和超低硫鋼冶煉水平的提高和連鑄工藝的采用，使得純凈鋼的生產得到了快速 發(fā)展。但是，純凈鋼由于鋼質純凈，使得貯氫的氫陷阱減少，導致鋼板的抗鱗爆性能變差 ，因而無法滿足搪瓷的要求。為此需在鋼中添加合金元素以在鋼中形成一定的夾雜物和析出物，并控制尺寸和分布，使鋼板既具有優(yōu)良的成形性能又具有優(yōu)良的抗鱗爆性能。 典型 搪瓷鋼 的化學成分要求見表 2。 表 搪瓷鋼 的 化學成分要求 牌號 C n P S 它合金元素 從表 2 可見，超深沖搪瓷鋼板 (超低碳鋼為基礎，通過加人適量的合金元素，實現超深沖性能和優(yōu)良的抗鱗爆性能。高強度搪瓷鋼則基于低碳鋼，并適當地加人合金元素，實現強度、塑性和涂搪性的良好匹配。 性能要求 搪瓷鋼板的性能要求與其加工工藝密切相關，主要包括強度、成形性、抗鱗爆性、密著性和焊接性等，不同的用途，要求具有不同的綜合性能相適應。 其 力學性能要求見表 3。 表 3 搪瓷鋼的力學性能要求 牌號 m/50/% 190 270 320 43 330 400 22 245 340 28 190 275 35 成形性能 熱軋深沖鋼基于超低碳鋼 ，通過控制熱軋工藝來 提高鋼板的成形性。熱軋高強鋼系列則主要通過細化晶粒、析出強化和固 溶強化等強化機制提高鋼板強度的同時，保證鋼板具有一定的成形性。 抗鱗爆性能 抗鱗爆性能是搪瓷鋼板應有的最基本、也是最重要的性能指標之一。導致搪瓷制品產生鱗爆是由氫造成的，氫主要 是在酸洗和搪燒過程中進入鋼板 ，所以除了改進搪瓷工藝外，還應改善鋼板本身的抗鱗爆性能。如果氫在鋼板中擴散得慢，在相同的搪瓷工藝下進 入 鋼板中的氫就少，這將有利于防止搪瓷制品的鱗爆。鋼中的晶界、位錯、空穴、夾雜物和析出相等都是良好的氫陷阱，但超 低碳鋼由于鋼質純凈沒有足夠的氫陷阱，滿足不了搪瓷時抗鱗爆的需要，因此對于搪瓷鋼，需要針對不同的搪瓷用途，調整鋼的成分和生產工藝，以保證鋼中有 8 2010 年第 33 卷第 1 期 足夠的氫陷阱，實現良好的抗鱗爆性能。 在 搪瓷鋼板 的生產 中， 可通過添加 足夠的 B 等合金元素，它們在鋼中與 C、 N 和 S 元素化合，形成足夠的第二相粒子，這些第二相粒子尺寸細小呈彌散分布，成為良好的貯氫陷阱，從而提高了鋼板的抗鱗爆性能。 抗撓性能 撓曲是鋼板經搪燒以后發(fā)生變形的原因之一。鋼板的抗撓性與板厚、晶粒度和化學成分有關。在高溫搪燒時含鈦鋼的抗變形能力 強于 普碳鋼 。 搪瓷密著性 瓷層與基板之間的結合力即搪瓷密著性。在搪瓷鋼的生產過程中，一方面依靠添加適當的合金元素，有利于鋼板與瓷釉結合，另一方面在精整時采用特殊的軋輥進行平整，控制鋼板的表面結構，實現良好的密著性能。 搪燒后的強度 高強度搪瓷鋼板由于添加了合金元素鈦，提高了搪燒后鋼板 的 強度穩(wěn)定性。 3 搪瓷鋼的實物性能和應用 實物性能 典型的 搪瓷鋼的實物性能見 表 4。 表 4 搪瓷鋼板 實物 力學性能 牌號 厚度 /m/50/% nm 40 306 50 70 386 41 45 454 30 產品應用實例 浙江開爾實業(yè)有限公司成為第一家進入地鐵高檔搪瓷鋼板裝飾材料領域的國內企業(yè)。 2007 年，其 生產的 搪瓷鋼板被奧組委認可，在北京地鐵奧支線、北京奧林匹克公園地下環(huán)形隧道工程中被采用，使用量達 6 萬 產品還用于深圳地鐵裝飾材料工程，用于墻面、柱面的裝飾及站臺壁畫等工程項目。 搪瓷鋼板 應用實例如 圖 1 所示。 圖 奧運村污水處理廠改擴建工程 圖 北京大興區(qū)后安定村沼氣工程 圖 吉林乾安油田回注水工程 市場及 建議 據有關專家介紹，在我國搪瓷鋼領域，過去只有單面搪瓷用熱軋和冷軋 鋼 板等產品。隨著國內環(huán)保、化工、倉儲等行業(yè)迅猛發(fā)展，市場對搪瓷鋼的性能要求越來越高，急需高強度雙面搪瓷用熱軋鋼板產品。高強度雙面搪瓷用熱軋鋼板因具有可實現致密型釉料雙面搪瓷，良好的抗鱗爆性、酸洗性、涂搪密著性、焊接性和搪瓷后鋼板強度高等特點，攀 鋼 技 術 9 成為搪瓷鋼系列中的高端產品，且市場前景廣闊，經濟效 益顯著。 搪瓷鋼制品比不銹鋼制品、鋁制品價格便宜，比塑料制品耐高溫。具有不老化，耐酸堿，耐高溫和易洗滌等優(yōu)點，廣泛使用于化工、輕工、醫(yī)藥、釀造等行業(yè)。特別是近年來在地鐵、隧道、車站、機場、體育館等內部裝飾及建筑外墻上的應用日益顯現。 搪瓷鋼制品 既有鋼板的堅韌性、抗沖擊性等優(yōu)點，又具有無機搪瓷層超強耐酸堿、超級耐久、不燃性、無污染、光滑美觀等特點，在國內外已被廣泛應用。 在 20 世紀 80 年代初期我國每年需要的搪瓷鋼板只有 15 萬 t，幾乎全部依靠進口解決 ，表 5 是 80年代國內外搪瓷鋼板使用情況 。 1995 年需求達 32萬 t，其中日用搪瓷制品占 85，需 27 萬 t 薄的冷軋?zhí)麓射摪?，工業(yè)用搪瓷制品只占 15%，約 5 萬 量為厚 6 18 軋中板；2000 年需求達到了 46 萬 t，其中日用板為 39 萬 t，工業(yè)用板為 7 萬 t；而 2008 年搪瓷鋼板需求為 100萬 t，其中 熱軋?zhí)麓射摪宓男枨?達到了 15 萬 t。 表 5 國內外搪瓷鋼板使用情況 使用量 /(萬 t人口 /億 人均占有量 /( 美國 130 德 本 克 12 國 5 說明我國與國外比 存在差距 ， 但 差距 背后反映的是市場潛力的 巨大。 因此， 廣泛開發(fā) 搪瓷制品 及 用途 具 有廣闊前景。 為滿足市場需求， 武鋼、寶鋼、鞍鋼開發(fā)了熱軋深沖搪瓷鋼和熱軋高強度搪瓷鋼系列，供國內外用戶使用，受到普遍歡迎。 我國是一個搪瓷鋼板的消費大國，實際生產滿足不了搪瓷工業(yè)的需要。 近年來， 隨著我國化工、輕工、醫(yī)藥、食品工業(yè)的蓬勃發(fā)展，對 熱軋?zhí)虏ＡХ磻扌?求劇增 。 但國內 合適的搪玻璃專用鋼 品種較少 ，大多數廠家以 原板，由于這類鋼板涂搪性差，搪燒遍 數多，搪燒廢品率高， 使用壽命短等原因造成了很