耐候鋼SPA-H邊部紅銹改善

薛洪濤，王 超，劉 丹

（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 日照 276800）

我國是集裝箱制造大國，我國集裝箱年產(chǎn)量在全球市場占有率約96.1%[1]。在國家政策引導(dǎo)下，智能制造技術(shù)近年來也在集裝箱制造企業(yè)快速發(fā)展，頂板一次成型技術(shù)的推廣，工業(yè)機器人的大量應(yīng)用，是集裝箱制造企業(yè)技術(shù)升級的趨勢。隨著自動化程度提高，標(biāo)準(zhǔn)化管理的推進，集裝箱生產(chǎn)企業(yè)對集裝箱用耐候鋼產(chǎn)品的質(zhì)量，包括表面、板形、尺寸等質(zhì)量指標(biāo)要求越來越高。提升產(chǎn)品質(zhì)量，滿足集裝箱制造行業(yè)智能制造發(fā)展趨勢，才能提升客戶滿意度，保持集裝箱用耐候鋼產(chǎn)品市場占比。

1 日鋼耐候鋼簡介

日照鋼鐵控股集團有限公司自2010年開始研發(fā)耐候鋼SPA-H至今，通過多條熱軋、平整產(chǎn)線的配合，具備集裝箱用耐候鋼產(chǎn)品全規(guī)格生產(chǎn)能力，連續(xù)多年產(chǎn)銷量保持同行業(yè)領(lǐng)先，SPA-H耐候鋼產(chǎn)品市場占有率40%以上，與中集、中海等世界主要集裝箱制造企業(yè)形成長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。

2 邊部紅銹缺陷

2.1 耐候鋼SPA-H簡介

SPA-H，出自日本JIS G3125標(biāo)準(zhǔn)，是一種耐大氣腐蝕結(jié)構(gòu)鋼，在我國主要用于集裝箱的生產(chǎn)制造，也稱集裝箱板。JIS G3125-2015標(biāo)準(zhǔn)中，要求SPA-H卷板表面不允許存在影響使用的缺陷，存在可以修補的缺陷時，修補深度不得超過公稱厚度的20%，修補面積不得超過鋼板單面面積的2%。

2.2 邊部紅銹缺陷形貌

邊部紅銹是一種分布于鋼板邊部的紅色氧化鐵皮類缺陷。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，邊部紅銹缺陷通長連續(xù)或斷續(xù)存在于鋼板邊部，主要分布在邊部0mm～25mm范圍內(nèi)，上下表面都有，嚴重部位可達邊部50mm位置。對邊部紅銹位置成分和斷面形貌進行分析，成分符合JIS 3125標(biāo)準(zhǔn)要求，主要以Fe2O3為主，附著在帶鋼表面不易清除。嚴重部位紅銹清除后帶鋼表面會留有凹凸不平的凹坑，惡化帶鋼表面質(zhì)量，對后續(xù)集裝箱和其他加工造成不良影響。

圖1 邊部紅銹缺陷（a）和表檢儀檢測紅銹缺陷（b）

在集裝箱制造行業(yè)，邊部紅銹缺陷在加工過程中，經(jīng)正常噴丸工序后無法清除干凈，造成后續(xù)噴漆和美妝工序掉漆現(xiàn)象。若增加噴丸力度，可改善噴丸效果，但同時會帶來帶鋼本體板形起伏程度增加，出現(xiàn)明顯浪形缺陷；若降低噴丸帶鋼運行速度，會降低噴丸工序生產(chǎn)效率，增加工序成本，不滿足全產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏和成本控制的要求。

3 改善工藝及效果

3.1 原因分析

氧化鐵皮是指在加熱和軋制過程中，帶鋼表面與O2接觸而產(chǎn)生的金屬氧化物，通常將加熱爐內(nèi)生成的稱為一次氧化鐵皮，在軋制過程中產(chǎn)生的稱為二次和三次氧化鐵皮。不同的階段產(chǎn)生的氧化鐵皮，其結(jié)構(gòu)與厚度也不相同。加熱爐內(nèi)產(chǎn)生的一次氧化鐵皮厚度在2mm～4mm之間，與我公司出現(xiàn)的邊部17μm厚氧化鐵皮缺陷厚度不對應(yīng)。邊部紅銹呈現(xiàn)紅色，判斷是以Fe2O3為主。

邊部紅銹缺陷的成因，遼寧師專的馬海濤從Si含量不同對外貿(mào)SS400產(chǎn)品紅銹的成因進行了研究[2]，河鋼從成分和軋線各區(qū)域工藝設(shè)定對某高強鋼產(chǎn)品紅銹缺陷的影響進行了分析[3]。分析我公司耐候鋼產(chǎn)品紅銹產(chǎn)生的顏色、存在位置、厚度等特征，確定耐候鋼邊部紅銹主要是在軋制過程中形成。

3.2 改善措施

根據(jù)邊部紅銹的原因分析，改善的思路是以軋制工藝標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為主，輔助成分設(shè)計調(diào)整的方法，在兼顧保障產(chǎn)品性能穩(wěn)定的前提下，制定改善措施。

（1）工藝標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化，降低加熱溫度，縮短加熱時間，減小板坯減寬量，調(diào)整終軋和卷取溫度，優(yōu)化后的工藝標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 工藝溫度優(yōu)化

（2）成分優(yōu)化，降低對邊部紅銹有影響的Si、Cu元素含量，同時提高Ti元素含量，保障產(chǎn)品性能滿足JIS 3125標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化前后成分對比見表2。

表2 各化學(xué)元素質(zhì)量分數(shù)優(yōu)化（%）

（3）除鱗道次和除鱗壓力控制，因1580mm熱軋線粗軋和精軋除鱗系統(tǒng)共用1個泵站供水，在爐后除鱗、粗軋機前除鱗和精軋入口除鱗三個位置同時開啟時，除鱗系統(tǒng)壓力出現(xiàn)大幅降低，影響除鱗效果，為此通過生產(chǎn)節(jié)奏控制，避免出現(xiàn)三點除鱗現(xiàn)象，改善除鱗效果。

（4）其他控制措施，包括降低粗軋機組軋制速度，增加單位長度的除鱗時間；增加精軋機架間冷卻水，提高軋制速度，減少帶鋼在卷取前與空氣的接觸時間。

工藝標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整后在日鋼1580mm熱軋線進行生產(chǎn)驗證，實際生產(chǎn)工藝控制結(jié)果見表3。

表3 生產(chǎn)過程控制

圖2 工藝調(diào)整后邊部紅色銹層宏觀形貌（a）、厚度檢測結(jié)果（b）

邊部紅銹缺陷仍然存在，但相對調(diào)整前紅銹程度有明顯減輕，對邊部紅銹缺陷進行力學(xué)性能和氧化鐵皮檢測，產(chǎn)品力學(xué)性能滿足JIS 3125標(biāo)準(zhǔn)，邊部紅銹的厚度由調(diào)整前的17μm降至10μm以下。

對氧化鐵皮的斷面形貌進行分析分析，部分氧化鐵皮外表面有少量Fe2O3，因此試樣表面呈現(xiàn)紅色，試樣表面氧化鐵皮厚度不均勻，較薄處有4～6μm，最厚處7.46μm。

表4 高倍檢驗結(jié)果

跟蹤青島某箱廠工藝改善后耐候鋼產(chǎn)品使用情況，帶鋼邊部紅銹經(jīng)正常噴丸工藝處理后去除干凈，表面光潔度與帶鋼本體相似，有輕微印記，輥涂底漆后可完全遮蓋印記，后續(xù)噴漆和美妝無掉漆現(xiàn)象，能夠滿足集裝箱制造對帶鋼表面質(zhì)量的要求。

圖3 噴丸后表面（a）與輥涂底漆后表面（b）

4 總結(jié)

通過對邊部紅銹缺陷的分析檢測，采取成分設(shè)計優(yōu)化和溫度標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整試驗，可得出結(jié)論。

（1）邊部紅銹缺陷是常見的耐候鋼產(chǎn)品表面缺陷，紅銹厚度＞10μm時會帶來集裝箱制造掉漆風(fēng)險。

（2）通過對軋鋼溫度標(biāo)準(zhǔn)和C、Si、Cu、Ti等成分的調(diào)整，邊部紅銹缺陷厚度由17μm可降低至7.46μm，紅銹厚度大幅降低。

（3）確認改善后客戶使用效果，改善后的產(chǎn)品經(jīng)客戶噴丸工序可將邊部紅銹完全清除，后續(xù)輥涂和美妝工序不受影響，未再出現(xiàn)掉漆現(xiàn)象。