热镀锌高强钢系列产品的开发_董未科.pdf

表 2普阳 Q355B-DX 热卷成分控制%热镀锌高强钢系列产品的开发董未科（河北普阳钢铁集团邯郸市日鑫板材有限责任公司，河北邯郸056000）摘要：热镀锌高强钢是一种具有较高附加值的产品系列，各厂家镀锌机组特点不同，生产工艺也有所不同，为确定适合邯郸日鑫板材公司镀锌机组的热镀锌高强钢系列的最优生产工艺，从热卷选材、酸洗、冷轧、镀锌等各工序进行试验研究和工艺优化，最终摸索出 S420GD+Z、S450GD+Z、S550GD+Z 等高强热镀锌系列产品的最佳生产工艺以及岗位操作控制方法。关键词：热镀锌；高强钢；全硬钢中图分类号：TG174.44文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0149-020引言为适应节约型社会的需求，建筑用高强镀锌薄宽钢板因满足建筑行业的安全性、轻型化和使用寿命长的要求，而具有较大的市场需求。开发各规格高强钢产品对于提高河北普阳钢铁集团邯郸市日鑫板材有限责任公司（全文简称“邯郸日鑫板材公司”）产品附加值和市场竞争力有很大的意义1。因此，深入研究高强钢的材料特性，总结出高强钢在镀锌过程中的特点和难点，通过生产实践摸索出适合邯郸日鑫板材公司镀锌设备的热镀锌高强钢的生产工艺，从而提高产品的多样性和稳定性，降低生产成本，提高附加值。1原料选用不同牌号的镀锌高强结构钢有不同的性能要求，具体如表 1 所示。不同的热卷牌号其成分、性能、热轧工艺都不同，对镀锌产品性能影响很大，为了满足客户对高强钢不同用途的要求，并且降低生产成本，选择性价比高的热卷材质很重要。生产对断后伸长率有要求的高强钢如S420GD+Z、S450GD+Z 等镀锌板时，若是选用普通冷轧料 Q195或 SPHC 牌号的热轧卷板，经多次试验证明产品屈服强度和抗拉强度很容易能达到要求，但是无法保证断后伸长率符合标准2。屈服强度在 480 MPa 左右、抗拉强度在 530 MPa 左右时，断后伸长率只有 12%左右，无法满足客户使用要求。因此必须选用强度更高的 Q355B 热轧钢卷作为原材。若客户只对成品有高强度要求，而对断后伸长率无要求，例如生产 S550GD+Z 全硬镀锌时，可直接选用普通冷轧料 Q195 或 SPHC，每吨热卷价格较Q355B 便宜 130150 元，可降低生产成本。2生产工艺优化镀锌工艺研究是基于本设备特点进行的工艺优化，同时总结出一套最优控制方案，既要性价比高，又要易于生产操作。因为不同厂家的热卷成分控制有差异，因此镀锌生产时要根据每卷检测性能及时调整炉温、速度、冷却速度等工艺参数，经过大量的生产实践，总结出适用本机组的生产工艺。2.1使用普阳 Q355B-DX 热卷生产使用普阳 Q355B-DX 牌号热卷生产镀锌高强钢系列产品，钢卷成分设计如表 2 所示。Q355B 热卷强度明显高于普通冷轧料 Q195 或SPHC，因此使用 Q355B-DX 生产镀锌高强钢时，镀锌退火炉温度要相对高些。经大量试验总结得出，将无氧化炉段温度设置为 1 200，均热段温度设置为800840，均热段后板温控制在 650720 左右，根据厚度规格将入锅板温控制在 400450 （规格越收稿日期：2022-12-27作者简介：董未科（1988），男，河北成安人，毕业于东北大学材料学专业，硕士，冶金工程师，主要从事冷轧、镀锌、彩涂相关生产技术管理工作。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.056表 1国标中对不同牌号高强结构钢的性能要求牌号上屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa断后伸长率/%S350GD+Z、S350GD+AZ35042016S390GD+Z、S390GD+AZ39046016S420GD+Z、S420GD+AZ42048015S450GD+Z、S450GD+AZ45051014S550GD+Z、S550GD+AZ550560注：1.屈服现象不明显时，采用规定塑性延伸强度代替。2.试样为 GB/T 228.12010 中的 P6 试样，试样方向为纵向。3.除 S550GD+Z、S550GD+AZ 牌号外，其他牌号的抗拉强度可要求140 MPa 的范围值。4.当产品公称厚度大于 0.5 mm，但不大于 0.7 mm 时，断后伸长率允许下降 2%；当产品公称厚度大于 0.35 mm，但不大于 0.5 mm时，断后伸长率允许下降 4%；当产品公称厚度不大于 0.35 mm时，断后伸长率允许下降 7%。化学成分w（C）w（Si）w（Mn）w（P）w（S）w（Als）w（Ti）内控0.160.200.050.480.550.025 0.0250.0400.0600.0500.060目标0.180.030.500.020 0.0200.0450.055生产实践山西冶金E-mail:第 46 卷厚，入锅板温要越低），锌锅温度为 465，生产速度要根据板温和厚度规格进行控制。每卷下机后要在第一时间取样进行性能检测，根据检测结果优化生产速度和温度，保证每卷都在最佳目标范围3。使用规格为 3.25 mm1 010 mm 的普阳热卷牌号 Q355B-DX生产镀锌牌号 S420GD+Z，产品规格 1.0mm1000mm，锌层镀锌量 120 g/m2，实际控制中，将无氧化炉段温度设置为 1 200，均热段温度设置为 840，均热段后板温控制在 700 左右，入锅板温 450，工艺速度 85 m/min，成品平均强度如表 3 所示。若生产 S450GD+Z，其他工艺不变，将速度提高至100 m/min，产品平均强度如表 4 所示。掌握好炉温、板温和速度与产品性能的对应关系，通过调整速度来控制强度波动范围。强度偏高、伸长率偏低时，通过适当降速提温增加塑性；强度偏低时，通过适当提速增加强度，保证产品合格及稳定性。工艺规程不是一成不变的，使岗位操作人员掌握工艺的控制方法，很容易就能将各指标控制在目标范围。2.2使用普阳 Q195 或 SPHC 热卷生产普阳 Q195 或 SPHC 热卷成分控制范围如表 5所示。使用 Q195 或 SPHC 热卷生产 S550GD+Z 全硬镀锌时，将均热段温度设置为 680，均热段后板温控制在 520540，根据板温和厚度规格对速度进行控制，越薄的规格，工艺速度要越快。生产 0.34 mm1 000 mm 规格 S550GD+Z 钢时，均热段炉温 680，均热段后板温 540，入锅板温 470，工艺速度160 m/min，产品平均屈服强度 610 MPa 左右，抗拉强度 640 MPa 左右，断后伸长率只有 5%左右。生产0.8 mm1 200 mm 规格 S550GD+Z 钢时，均热段炉温680，均热段后板温 540，入锅板温 450，工艺速度 90 m/min，平均屈服强度 600 MPa 左右，抗拉强度680 MPa 左右，断后伸长率 5%左右。该工艺控制要点是温度低、速度快，钢板未发生再结晶退火，但温度又不能太低，否则会造成漏镀或边浪等质量缺陷。3重点工艺控制点高强钢产品对冷硬板原料的要求高，如果冷硬板型差，经镀锌光整和拉矫后板型仍很难完全改善，尤其是对于全硬产品，断后伸长率只有 5%左右，强度很高，光整和拉矫对板型改善很小，因此要求轧硬板型必须良好。此外，若轧硬板面残留大，脱脂较为困难，易造成脱锌漏镀。因此，必须严格控制从酸洗到镀锌全流程的产品质量。1）酸洗工序不得出现欠酸洗或过酸洗等问题，必须保证板面清洗干净。因为欠酸洗的板面会残留氧化铁皮，经轧制 1.0 mm 以上较厚规格钢板时，氧化铁皮残留在板面上，镀锌后会出现漏镀现象，因热卷边部氧化铁皮厚，主要集中在板面边部。若出现过酸洗或漂洗不净的情况，冷轧后板面发黑，铁粉残留较大，脱脂清洗困难，成品易出现锌花不均和漏镀缺陷。2）轧机工序要保证板型良好，不得出现超过 2 mm的边浪或 1/4 浪，允许存在轻微中浪，若是单机架轧机，则要重点控制头尾板型。要加强轧机吹扫效果，优化乳化液状态，控制乳化液铁粉、灰分指标，严格控制板面乳化液残留。3）镀锌工序中，除需控制好炉温、板温和速度等生产工艺参数外，还要加强脱脂能力，提高碱点，保证脱脂效果。保证炉内气氛，露点在-30 以下、（H2）=20%左右，适当加大炉内张力，防止跑偏。根据板型及时调整光整机光整力和弯辊力，调整拉矫辊的压入量，配合改善成品板型。4结论1）根据多次试验数据证明，生产 S420GD+Z、S450GD+Z 等镀锌板，采用 Q195 或 SPHC 热卷很难保证断后伸长率要求，此时需采用 Q355B 热卷；生产对断后伸长率无要求的 S550GD+Z 高强钢时，选用Q195 或 SPHC 牌号热卷性价比最高，其价格比Q355B 热卷低 130150 元/t。2）经过镀锌退火工艺试验，摸索出 S420GD+Z、S450GD+Z、S550GD+Z 等高强热镀锌系列产品的最佳生产工艺以及岗位操作控制方法，满足国标、欧标、美标和日标的要求。3）针对生产过程存在的问题，有针对性地优化酸洗、轧机、镀锌生产工艺，有效地控制了高强钢生产的漏镀和边浪缺陷，其表面质量、机械性能和板形均满足使用要求。参考文献1刘奉家，宋维兆，陈跃军，等，八钢高强度热镀锌板 S550GD+Z 的试验研究J.新疆钢铁，2009（1）：9-11.2孙永旭.薄规格全硬钢热镀锌板形控制工艺研究J.梅山科技，2012（3）：27-29.表 3S420GD+Z 平均强度值表 4S450GD+Z 平均强度值规格/mm平均屈服强度/MPa平均抗拉强度/MPa平均断后伸长率/%1.01 00046050924规格/mm平均屈服强度/MPa平均抗拉强度/MPa平均断后伸长率/%1.0100048052023表 5普阳 Q195 或 SPHC 热卷成分控制%牌号w（C）w（Si）w（Mn）w（P）w（S）w（As）Q1950.060.050.300.0250.0250.060SPHC0.060.050.300.0200.0200.0601502023 年第 5 期依据探查结果对钻孔进行封堵或留设防隔水煤柱。掘进工作面时，必须超前探测上覆煤层是否有老空水（兼并重组前各年代开采老空区），确认无水再行掘进。鑫飞贺昌煤业井田 8 号煤层最低点奥灰水突水为0.034 MPa/m，小于 0.10 MPa/m，未来三年开采 8 号煤层无底板水突水的可能。3.2奥灰岩溶水防治主采 8 号煤层在井田西南部煤层底板标高低于奥灰岩溶静止水位，矿井存在奥灰带压开采现象。鑫飞贺昌煤业井田 8 号煤层最低点的奥灰水突水系数为 0.034 MPa/m，小于 0.10 MPa/m，属于奥灰带压威胁区，但在构造破坏区有突水危险。因此，需通过物探、钻探等手段查明隐伏断层、陷落柱的富水性及导水性，在大断层构造和导水陷落柱区域范围留设合理的防水煤柱。其他隐伏中小断裂及陷落柱在经过综合勘探研究分析的基础上，合理留设防水煤柱或采用注浆加固等方法进行防治。同时要优化工作面开采设计，控制或减少带压区域采煤对底板的采动破坏，奥灰岩溶水水害防治工程量中等。4结论1）奥陶系灰岩岩溶水是开采 5 号煤层的间接充水含水层，经计算得知，鑫飞贺昌煤业井田 8 号煤层最低点奥灰水突水系数为 0.034MPa/m，小于 0.10MPa/m。鑫飞贺昌煤业 8 号煤层位于井田西南部，属相对安全区，对矿井未来三年采掘工程影响程度较小。2）继续采用先进技术和手段查明废弃巷道、老窑、采空区积水情况，同时要在以后开采中重点关注隐伏的断裂导水通道，尤其是带后压内的导水通道，并对其制订行之有效的防治水害防范措施，为煤矿开采提供安全保障。参考文献1李伟.煤矿矿井充水因素及突水防治J.能源与节能，2019（7）：39-40.2董小兵.山西省某煤矿奥陶系峰峰组弱富水性研究J.能源技术与管理，2019，44（5）：136-137.3张广宁.奥灰峰峰组顶部阻水特征及其水文地质意义J.煤矿现代化，2022，31（4）