攀 鋼 技 術(shù) 5 熱軋?zhí)麓?用 鋼板及 對攀鋼的 建議 吳菊環(huán) （攀鋼集團(tuán)研究院有限 公司 ） 摘 要 ： 介紹熱軋?zhí)麓射摪宓某煞趾蜕a(chǎn)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(qiáng)度等方面的技術(shù)要求， 以及 搪瓷鋼板的應(yīng)用領(lǐng)域。 研究 表明， 在我國 熱軋?zhí)麓射摪宓氖袌稣诓粩鄶U(kuò)大，攀鋼具備生產(chǎn)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(chǎn)需要 的建議 。 關(guān)鍵詞 ： 搪瓷鋼板 ； 化學(xué)成分 ； 生產(chǎn)工藝 ； 性能 ； 開發(fā)和應(yīng)用 引 言 搪瓷鋼 板 廣泛地應(yīng)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(nèi)膽、建 筑裝飾面板、化工反應(yīng)罐等等，由于搪瓷產(chǎn)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(chǎn)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(qiáng)度上可分為 245、 330、 360 各種不同的強(qiáng)度級別 1。 熱軋 搪瓷用鋼板是近年來開發(fā)和使用的經(jīng)濟(jì)環(huán)保類產(chǎn)品，主要應(yīng)用于建筑消防設(shè)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(chǎn)商主要是中小型企業(yè)，其產(chǎn)品包括日用搪瓷物品、搪玻璃化工設(shè)備等。如搪玻璃化工反應(yīng)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(jīng)濟(jì)的發(fā)展，搪瓷制品的應(yīng)用范圍已經(jīng)開始呈現(xiàn)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(lǐng)域推廣；在建筑領(lǐng)域應(yīng)用；家電行業(yè)， 熱水器內(nèi)膽開始采用搪瓷結(jié)構(gòu)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(jì) 80年代末期，曾開發(fā)生產(chǎn)過日用冷軋 搪瓷鋼、化工搪瓷用鋼等產(chǎn)品，儲備了豐富的搪瓷鋼技術(shù)。 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(qiáng)度雙面搪瓷用熱軋鋼板市場， 并 圍繞 產(chǎn)品特性，成功開發(fā)生產(chǎn)出 新產(chǎn)品 。 近幾年，為降低成本，市場上出現(xiàn)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(shù)問題。 熱軋 搪瓷鋼板品種及其生產(chǎn)工藝 軋?zhí)麓射摪?的分類 根據(jù)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(nèi)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(qiáng)度，以保障低周疲勞強(qiáng)度，提高內(nèi)膽使用壽命。第二種類型是生產(chǎn)搪玻璃化工設(shè)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(shè)備使用壽命短。 2006年以后，工業(yè)搪瓷行業(yè)協(xié)會提出 “ 要使用專用鋼板制造搪玻璃設(shè)備，以使其質(zhì)量水平與國外先進(jìn)國家接軌，從而全面提高我國產(chǎn)品的競爭力 ” 的設(shè)想。目前，我國已經(jīng)完成了 245 專用鋼板的研發(fā)工作。為使搪玻璃設(shè)備達(dá)到與美國、歐洲制品同等的實物質(zhì)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(xué)性能。為 滿足 這些性能，需限定 C、 關(guān)鍵成分的范圍，對關(guān)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(jié)構(gòu)是近年才引入我國的，主要應(yīng)用于城市垃圾滲液和生活污水處 理、工業(yè)污水處理。在農(nóng)村及大型養(yǎng) 殖場、酒廠、食品廠，也在逐漸 推廣以這種結(jié)構(gòu)為主體的生物能源工程，作為一個新興產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品，其市場前景是非常廣闊的。另外，以搪瓷結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的氣體冷凝、分餾設(shè)備也開始推廣。應(yīng)用于這些結(jié)構(gòu)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(xué)方面，主要是材料搪燒后的強(qiáng)度需保障結(jié)構(gòu)安全。在表面質(zhì)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(chǎn)形狀比較復(fù)雜的制品如燒烤爐、烤箱、爐具、浴 缸等。 品種及 生產(chǎn)工藝 熱軋高強(qiáng)度搪瓷鋼板系列 熱軋高強(qiáng)度搪瓷鋼板系列具有不同的強(qiáng)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(chǎn)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(qiáng)度級別，如生產(chǎn)耐壓的熱水器內(nèi)膽等既要求鋼板具有良好的成形性，滿足內(nèi)膽封頭的沖壓成形，又要有較高的強(qiáng)度，保證內(nèi)膽能夠承受壓強(qiáng)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(qiáng)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(chǎn)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(qiáng)度熱軋 酸洗鋼板 較高強(qiáng)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(nèi)膽等 強(qiáng)度熱軋 酸洗鋼板 高強(qiáng)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(nèi)膽、化工罐等 對熱軋高強(qiáng)度搪瓷鋼板來說，按鋼板的屈服強(qiáng)度分為 245、 330、 360 級別，主要用于生產(chǎn)熱水器內(nèi)膽、化工反 應(yīng)罐等耐壓容器。鋼板的強(qiáng)度級別不同，對應(yīng)的成形性要求也不同。 高強(qiáng)度熱軋?zhí)麓砂?一般 以酸洗板表面狀態(tài)交貨， 其 生產(chǎn)工藝流程為：轉(zhuǎn)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(chǎn)成形較復(fù)雜、搪瓷質(zhì)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(yīng)用范圍較廣。其生產(chǎn)工藝流程同熱軋高強(qiáng)度搪瓷鋼 板系列 。 攀 鋼 技 術(shù) 7 2 搪瓷鋼的成分要求和性能特點 鋼板上搪瓷涂層的質(zhì)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(chǎn)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(shù)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(zhì)的反應(yīng)罐等大型容器。 其中 搪玻璃反應(yīng)罐屬于低壓容器，除要求原 板 有一定的強(qiáng)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(xué) 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(xué)成分 由于 冶金裝備的發(fā)展和技術(shù)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(chǎn)得到了快速 發(fā)展。但是，純凈鋼由于鋼質(zhì)純凈，使得貯氫的氫陷阱減少，導(dǎo)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(xué)成分要求見表 2。 表 搪瓷鋼 的 化學(xué)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(chǔ)，通過加人適量的合金元素，實現(xiàn)超深沖性能和優(yōu)良的抗鱗爆性能。高強(qiáng)度搪瓷鋼則基于低碳鋼，并適當(dāng)?shù)丶尤撕辖鹪?，實現(xiàn)強(qiáng)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(guān)，主要包括強(qiáng)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(yīng)。 其 力學(xué)性能要求見表 3。 表 3 搪瓷鋼的力學(xué)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(qiáng)鋼系列則主要通過細(xì)化晶粒、析出強(qiáng)化和固 溶強(qiáng)化等強(qiáng)化機(jī)制提高鋼板強(qiáng)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(yīng)有的最基本、也是最重要的性能指標(biāo)之一。導(dǎo)致搪瓷制品產(chǎn)生鱗爆是由氫造成的，氫主要 是在酸洗和搪燒過程中進(jìn)入鋼板 ，所以除了改進(jìn)搪瓷工藝外，還應(yīng)改善鋼板本身的抗鱗爆性能。如果氫在鋼板中擴(kuò)散得慢，在相同的搪瓷工藝下進(jìn) 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(zhì)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(diào)整鋼的成分和生產(chǎn)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(xiàn)良好的抗鱗爆性能。 在 搪瓷鋼板 的生產(chǎn) 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(xì)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(jīng)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(xué)成分有關(guān)。在高溫搪燒時含鈦鋼的抗變形能力 強(qiáng)于 普碳鋼 。 搪瓷密著性 瓷層與基板之間的結(jié)合力即搪瓷密著性。在搪瓷鋼的生產(chǎn)過程中，一方面依靠添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪?，有利于鋼板與瓷釉結(jié)合，另一方面在精整時采用特殊的軋輥進(jìn)行平整，控制鋼板的表面結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)良好的密著性能。 搪燒后的強(qiáng)度 高強(qiáng)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(qiáng)度穩(wěn)定性。 3 搪瓷鋼的實物性能和應(yīng)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(xué)性能 牌號 厚度 /m/50/% nm 40 306 50 70 386 41 45 454 30 產(chǎn)品應(yīng)用實例 浙江開爾實業(yè)有限公司成為第一家進(jìn)入地鐵高檔搪瓷鋼板裝飾材料領(lǐng)域的國內(nèi)企業(yè)。 2007 年，其 生產(chǎn)的 搪瓷鋼板被奧組委認(rèn)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(dá) 6 萬 產(chǎn)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(yīng)用實例如 圖 1 所示。 圖 奧運村污水處理廠改擴(kuò)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(jù)有關(guān)專家介紹，在我國搪瓷鋼領(lǐng)域，過去只有單面搪瓷用熱軋和冷軋 鋼 板等產(chǎn)品。隨著國內(nèi)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(qiáng)度雙面搪瓷用熱軋鋼板產(chǎn)品。高強(qiáng)度雙面搪瓷用熱軋鋼板因具有可實現(xiàn)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(qiáng)度高等特點，攀 鋼 技 術(shù) 9 成為搪瓷鋼系列中的高端產(chǎn)品，且市場前景廣闊，經(jīng)濟(jì)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(jī)場、體育館等內(nèi)部裝飾及建筑外墻上的應(yīng)用日益顯現(xiàn)。 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(jī)搪瓷層超強(qiáng)耐酸堿、超級耐久、不燃性、無污染、光滑美觀等特點，在國內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用。 在 20 世紀(jì) 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(jìn)口解決 ，表 5 是 80年代國內(nèi)外搪瓷鋼板使用情況 。 1995 年需求達(dá) 32萬 t，其中日用搪瓷制品占 85，需 27 萬 t 薄的冷軋?zhí)麓射摪澹I(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(dá)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(dá)到了 15 萬 t。 表 5 國內(nèi)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(qiáng)度搪瓷鋼系列，供國內(nèi)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(chǎn)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?yīng)罐需 求劇增 。 但國內(nèi) 合適的搪玻璃專用鋼 品種較少 ，大多數(shù)廠家以 原板，由于這類鋼板涂搪性差，搪燒遍 數(shù)多，搪燒廢品率高， 使用壽命短等原因造成了很