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1、熱軋?zhí)麓捎娩摪寮皩?duì)攀鋼的建議吳菊環(huán)(攀鋼集團(tuán)研究院有限公司)摘 要:介紹熱軋拡瓷鋼板的成分和生產(chǎn)工藝及市場(chǎng)需求,闡述拡瓷鋼板在成形性能、抗鱗爆性能以及強(qiáng)度等方 而的技術(shù)要求,以及擴(kuò)瓷鋼板的應(yīng)用領(lǐng)域。研究表明,在我國(guó)熱軋擴(kuò)瓷鋼板的市場(chǎng)正在不斷擴(kuò)大,攀鋼具備生產(chǎn) 據(jù)瓷鋼板的優(yōu)勢(shì),提出了攀鋼開(kāi)發(fā)熱軋據(jù)瓷鋼板以滿足不同據(jù)瓷制品的生產(chǎn)需耍的建議。關(guān)鍵詞:撼瓷鋼板;化學(xué)成分;生產(chǎn)工藝;性能;開(kāi)發(fā)和應(yīng)用0引言據(jù)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, 由于掘瓷產(chǎn)品固有的性能、成本優(yōu)勢(shì),其市場(chǎng)需求 及空間巨大。搪瓷鋼的

2、種類(lèi)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cq、 dq、ddq到eddq等不同沖壓級(jí)別;從屈服強(qiáng)度 上可分為245、330、360 mpa等各種不同的強(qiáng)度級(jí) 別山。熱軋據(jù)瓷用鋼板是近年來(lái)開(kāi)發(fā)和使用的經(jīng)濟(jì) 環(huán)保類(lèi)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(lái)水工程等。 我國(guó)傳統(tǒng)據(jù)瓷制品的生產(chǎn)商主要是中小型企業(yè),其 產(chǎn)品包括日用據(jù)瓷物品、搪玻璃化工設(shè)備等。如櫥 玻璃化工反應(yīng)釜、搪玻璃儲(chǔ)存容器、擔(dān)瓷冷凝器等

3、 主要是以熱軋鋼板為原料制造。隨著我國(guó)化工行業(yè) 的發(fā)展,這部分的市場(chǎng)需求份額在逐步增加,目前 鋼材需求量每年大約在15萬(wàn)to隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā) 展,搪瓷制品的應(yīng)用范圍已經(jīng)開(kāi)始呈現(xiàn)多元化的趨 勢(shì)。比如,大型的搪瓷板拼裝型儲(chǔ)罐正逐步在水處 理工程、倉(cāng)儲(chǔ)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(kāi)始采用櫥瓷 結(jié)構(gòu)件制造;電烤箱、爐具等廚房用品也開(kāi)始大量 使用掘瓷鋼板。我國(guó)在搪瓷鋼方面的開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)80年代 末期,曾開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)日用冷軋?zhí)麓射摗⒒U(kuò)瓷用 鋼等產(chǎn)品,儲(chǔ)備了豐富的搪瓷鋼技術(shù)。武鋼是我國(guó) 最早開(kāi)發(fā)搪瓷用鋼的企業(yè);寶鋼口 1997年以來(lái)針對(duì) 市場(chǎng)的需求開(kāi)發(fā)出新一代的系

4、列搪瓷專(zhuān)用鋼板; 2006年,鞍鋼率先搶占高強(qiáng)度雙面擴(kuò)瓷用熱軋鋼板 市場(chǎng),并圍繞產(chǎn)品特性,成功開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出新產(chǎn)品。近兒年,為降低成本,市場(chǎng)上出現(xiàn)了以熱軋?zhí)?瓷用鋼代替冷軋?zhí)谴捎娩摰陌l(fā)展趨勢(shì),在替代的過(guò) 程中,扌唐瓷鋼鱗爆缺陷等成了首要解決的核心技術(shù) 問(wèn)題。熱軋?zhí)麓射摪迤贩N及其生產(chǎn)工藝1.1熱軋?zhí)谴射摪宓姆诸?lèi)根據(jù)用途,擔(dān)瓷用熱軋鋼板大體可分為四種類(lèi) 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1.52.5 mm,單面糖瓷能夠滿足要求。 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(lèi)型是生產(chǎn)擴(kuò)玻璃化工 設(shè)備的熱軋鋼板,其厚度范圍為8-40 mm,都是單 面搪瓷,

5、以往大多以普通碳素鋼替代,制造時(shí)據(jù)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)扌唐瓷行業(yè)協(xié)會(huì)提出“要使用專(zhuān)用鋼板 制造搪玻璃設(shè)備,以使其質(zhì)量水平與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家 接軌,從而全面提高我國(guó)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力”的設(shè)想。 it前,我國(guó)己經(jīng)完成了 245 mpa級(jí)專(zhuān)用鋼板的研發(fā) 工作。為使搪玻璃設(shè)備達(dá)到與美國(guó)、歐洲制品同等 的實(shí)物質(zhì)量,專(zhuān)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(diǎn), 同時(shí)為保障制品作為壓力容器使用時(shí)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、ti等關(guān)鍵成分的 范圍,對(duì)關(guān)鍵性的工藝方法予以規(guī)定。第三

6、種類(lèi)型 是用于各種搪瓷板拼裝型儲(chǔ)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(guó)的,主要應(yīng)用于城 市垃圾滲液和?;钗鬯幚?、工業(yè)污水處理。在農(nóng) 村及大型養(yǎng)殖場(chǎng)、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(gè)新興產(chǎn) 業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品,其市場(chǎng)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、分餛設(shè)備也開(kāi)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 210mm,搪瓷方面的要求較高,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

7、, 可以部分替代冷軋?zhí)麓射摪?,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。1.2品種及生產(chǎn)工藝121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(jí) 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(diǎn)和用途見(jiàn)表1。在搪瓷制品的牛產(chǎn) 過(guò)程中,除了要求鋼板具有良好的涂搪性能外,針 刈不同用途,要求具有不同的強(qiáng)度級(jí)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1.01.2 mpa的耐壓試驗(yàn)和 高壓水循壞試驗(yàn),以及良好的焊接性,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

8、弱環(huán)節(jié)。對(duì)于一些難沖件則蠱要有良好的深沖性 以滿足成形的要求,所以只有不同強(qiáng)度級(jí)別和沖壓 級(jí)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(lèi)、性能和用途牌號(hào)產(chǎn)品類(lèi)型性能特點(diǎn)用途超低碳超深沖超深沖性能廚具、衛(wèi)具、燒烤爐、btc1冷軋例板優(yōu)良的抗鱗爆性能 優(yōu)良的密著性能 優(yōu)良抗撓性能建筑而板等超低碳深沖熱軋深沖性能浴缸、燒烤爐、烤箱等btcr3酸洗鋼板優(yōu)良抗鱗爆性能優(yōu)良密著性能btc245r高強(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btc330r高強(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

9、對(duì)熱軋高強(qiáng)度搪瓷鋼板來(lái)說(shuō),按鋼板的屈服強(qiáng) 度分為245、330、360 mpa等級(jí)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(jí)別不同,對(duì)應(yīng)的成形性要求也不同。高強(qiáng)度熱軋 搪瓷板一般以酸洗板表面狀態(tài)交貨,其生產(chǎn)工藝流 程為:轉(zhuǎn)爐冶煉一真空脫氣一連鑄一熱軋一酸洗一 平整、剪切、涂油和包裝。1.2.2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(zhuān)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。2搪瓷鋼的成分要求和性能特點(diǎn)鋼板上搪瓷涂層的質(zhì)量取決于基體金屬

10、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(duì)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 °c各種酸性以及使用溫度為80110 °c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(wú)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。2

11、.1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 鑄工藝的釆用,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(wú)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(jiàn)表2。表2搪瓷鋼的化學(xué)成分要求牌號(hào)csimnpsal其它合金元索btc1w0. 008w0. 030. 10 wo. 020wo. 05wo. 07ti等0. 30btc33orw0. 16w

12、o. 05wo. 90wo. 07wo. 05no. 02冇btc245rw0. 16wo. 05wo. 90wo. 07wo. 05mo. 02有btcr3w0. 008wo. 05wo. 50wo. 020wo. 05wo. 07有從表2可見(jiàn),超深沖搪瓷鋼板(btc1)以超低碳 鋼為基礎(chǔ),通過(guò)加人適量的合金元素,實(shí)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?,?shí)現(xiàn)強(qiáng)度、塑性和 涂搪性的良好兀配。2.2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

13、能要求見(jiàn)表3。表3搪瓷鋼的力學(xué)性能要求牌號(hào)/?cl/mpa心/mpaw%niiirffibtc1w190270320m43>0. 19>1.6btc330rm3302400$22btc245r>245>340m28btcr3w190>275>35221成形性能熱軋深沖鋼基于超低碳鋼,通過(guò)控制熱軋工藝 來(lái)提高鋼板的成形性。熱軋高強(qiáng)鋼系列則主要通過(guò) 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(shí),保證鋼板具有一定的成形性。2.2.2抗鱗爆性能抗鱗爆性能是掘瓷鋼板應(yīng)有的最基本、也是最 重要的性能指標(biāo)之一。導(dǎo)致?lián)芍破樊a(chǎn)生鱗爆是由 氫造成的,氫主要是在酸

14、洗和掘燒過(guò)程屮進(jìn)入鋼 板,所以除了改進(jìn)扌唐瓷工藝外,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(cuò)、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(méi)冇足夠的氫陷阱,滿足不了搪瓷時(shí)抗 鱗爆的需要,因此對(duì)于搪瓷鋼,需要針對(duì)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 足夠的氫陷阱,實(shí)現(xiàn)良好的抗鱗爆性能。在搪瓷鋼 板的生產(chǎn)中,可通過(guò)添加足夠的ti、re和b等合 金元素,它們?cè)阡撝信cc、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

15、陷阱,從而提高了鋼板的 抗鱗爆性能。2.2.3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、品粒度和化學(xué)成分有關(guān)。在 高溫搪燒時(shí)含鈦鋼的抗變形能力強(qiáng)于普碳鋼。2.2.4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(guò)程中,一方面依靠添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪?素,有利于鋼板與瓷釉結(jié)合,另一方面在精整時(shí)采 用特殊的軋鶴進(jìn)行平整,控制鋼板的表面結(jié)構(gòu),實(shí) 現(xiàn)良好的密著性能。2.2.5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(shí)物性能和應(yīng)用3.1實(shí)物性能典型的搪瓷鋼的實(shí)物性能見(jiàn)表4。牌號(hào)厚度/mm“k/mpa心/mpa人5“

16、winbtc11.5140306500.242.0btc245r2.027038641表4搪瓷鋼板實(shí)物力學(xué)性能btc330r1.6345454303.2產(chǎn)品應(yīng)用實(shí)例浙江開(kāi)爾實(shí)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(guó)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(wàn)n?。其產(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(tái)壁畫(huà)等工 程項(xiàng)目。搪瓷鋼板應(yīng)用實(shí)例如圖1 3所示。圖1奧運(yùn)村污水處理廠改擴(kuò)建工程圖2北京大興區(qū)后安定村沼氣工程圖3 吉林乾安油田回注水工程4 市場(chǎng)及建議據(jù)有關(guān)專(zhuān)家介紹,在我

17、國(guó)搪瓷鋼領(lǐng)域,過(guò)去只 有單面擴(kuò)瓷用熱軋和冷軋鋼板等產(chǎn)品。隨著國(guó)內(nèi)環(huán) 保、化工、倉(cāng)儲(chǔ)等行業(yè)迅猛發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)擴(kuò)瓷鋼的 性能要求越來(lái)越高,急需高強(qiáng)度雙面扌唐瓷用熱軋鋼 板產(chǎn)品。高強(qiáng)度雙面據(jù)瓷用熱軋鋼板因具有可實(shí)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(diǎn), 成為搪瓷鋼系列中的高端產(chǎn)品,且市場(chǎng)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(jià)格便宜, 比塑料制品耐高溫。具有不老化,i耐酸堿,耐高溫 和易洗滌等優(yōu)點(diǎn),廣泛使用于化工、輕工、醫(yī)藥、 釀造等行業(yè)。特別是近年來(lái)在地鐵、隧道、車(chē)站、 機(jī)場(chǎng)、體育館等內(nèi)部裝飾及建筑外墻上的應(yīng)用口益 顯現(xiàn)。搪瓷鋼

18、制品既有鋼板的堅(jiān)韌性、抗沖擊性等 優(yōu)點(diǎn),又具有無(wú)機(jī)搪瓷層超強(qiáng)耐酸堿、超級(jí)耐久、 不燃性、無(wú)污染、光滑美觀等特點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外己被 廣泛應(yīng)用。在20世紀(jì)80年代初期我國(guó)每年需要的搪瓷鋼 板只有15萬(wàn)t,幾乎全部依靠進(jìn)口解決,表5是80 年代國(guó)內(nèi)外搪瓷鋼板使用情況。1995年需求達(dá)32 萬(wàn)t,其中日用搪瓷制品占85%,需27萬(wàn)t薄的冷 軋?zhí)麓射摪澹I(yè)用搪瓷制品只占15%,約5萬(wàn)t 厚的熱軋?zhí)麓射摪?,少量為丿?18 mm熱軋中板; 2000年需求達(dá)到了 46萬(wàn)t,其中日用板為39萬(wàn)t, 工業(yè)用板為7萬(wàn)t;而2008年搪瓷鋼板需求為100 萬(wàn)t,其中熱軋?zhí)麓射摪宓男枨筮_(dá)到了 15萬(wàn)t。表5國(guó)內(nèi)外搪瓷鋼板使用情況使用量/(萬(wàn)人口 /億人均占有量/(kg人j美國(guó)1302.345.55西徳2&50.614.75日本18.191.291.53

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