胡洪林，馬孝娟，盧鵬程

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司制造管理部）

1 前言

2018年寶鋼股份對(duì)冷軋產(chǎn)品的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更新?lián)Q版，其中鍍鋅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)Q/BQB 420-2018的改動(dòng)較大，DC51D+Z增加了屈服強(qiáng)度指標(biāo),屈服強(qiáng)度的要求范圍是140～300MPa。由于DC51D+Z是主要的鍍鋅產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)變化對(duì)其影響較大，因此圍繞著鍍鋅板的屈服強(qiáng)度，對(duì)鍍鋅產(chǎn)品性能相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集分析，結(jié)合市場(chǎng)主要用戶的使用情況與特性要求，為滿足性能變化的需要對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，最終針對(duì)用戶的使用習(xí)慣選擇了新的對(duì)應(yīng)牌號(hào)S280GD+Z與S220GD+Z。經(jīng)過3個(gè)月的努力，克服各種困難，最終八鋼鍍鋅產(chǎn)品2018新鍍鋅標(biāo)準(zhǔn)順利切換上線。

2 對(duì)DC51D+Z產(chǎn)品性能及用途的分析

2.1 DC51D+Z鍍鋅產(chǎn)品的力學(xué)性能分析

原來采用的鍍鋅標(biāo)準(zhǔn)只有抗拉強(qiáng)度和延伸率要求，當(dāng)延伸率滿足要求時(shí)，抗拉強(qiáng)度在270～500MPa時(shí)，屈服強(qiáng)度最大可以達(dá)到414MPa。產(chǎn)品的屈服性能特點(diǎn)是，屈服強(qiáng)度的水平段較平直寬闊，并且其后的上升曲線較為平緩，表現(xiàn)在性能上，就是抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的差值在40～60MPa（見圖1）。

（1）1.0mm以下厚度的DC51D+Z產(chǎn)品的性能。

1.0 mm以下厚度DC51D+Z產(chǎn)品的性能波動(dòng)情況統(tǒng)計(jì)見表1。

圖1 DC51D+Z抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的差值

表1 1.0mm以下厚度的DC51D+Z產(chǎn)品性能

從其性能波動(dòng)情況可以看出DC51D+Z產(chǎn)品性能與新標(biāo)準(zhǔn)的建筑結(jié)構(gòu)用鋼S280GD+Z較為接近。

（2）1.0mm以上厚度DC51D+Z產(chǎn)品的性能。

另外為滿足用戶加工鍍鋅油桶等沖壓用戶的需要，針對(duì)厚度1.0mm以上的DC51D+Z產(chǎn)品進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，性能波動(dòng)情況統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 1.0mm以上厚度的DC51D+Z產(chǎn)品性能

從其性能波動(dòng)情況可以看出，1.0mm以上DC51D+Z產(chǎn)品的性能與新標(biāo)準(zhǔn)的建筑結(jié)構(gòu)用鋼S220GD+Z較為接近。新標(biāo)準(zhǔn)DC51D+Z的用途設(shè)計(jì)方向應(yīng)該是偏軟的沖壓加工用板，與目前用戶要求有較大的差異。

2.2 八鋼生產(chǎn)的鍍鋅產(chǎn)品市場(chǎng)用途

鍍鋅鋼板是為防止鋼板表面遭受腐蝕延長其使用壽命，在鋼板表面涂一層金屬鋅。牌號(hào)一般用DC51D+Z/SGCC，沖壓用DC52D+Z/SGCD1。鍍鋅板產(chǎn)品在建筑行業(yè)主要用于制造防腐蝕的工業(yè)及民用建筑屋面板、屋頂格柵等；在輕工行業(yè)用于制造家電外殼、民用煙囪、廚房用具等，如肉類及水產(chǎn)品的冷凍加工用具等；物資的儲(chǔ)運(yùn)、包裝用具等見圖2。

圖2 DC51D+Z鍍鋅板用途

2.3 分析結(jié)果

通過對(duì)DC51D+Z性能與市場(chǎng)用途分析可知，DC51D+Z在開發(fā)過程中是通過規(guī)格來區(qū)分不同用戶的用途，1.0mm以下厚度規(guī)格的市場(chǎng)上用于建材，1.0mm以上的厚度規(guī)格，市場(chǎng)上是沖壓加工用途。不同用途用不同牌號(hào)來區(qū)分更便于生產(chǎn)的控制，并便于用戶選擇。通過分析，用新標(biāo)準(zhǔn)的S280GD+Z來取代建筑用DC51D+Z，新標(biāo)準(zhǔn)的S220GD+Z來取代沖壓加工用DC51D+Z，根據(jù)以往生產(chǎn)DC51D+Z的經(jīng)驗(yàn)，在確認(rèn)取代牌號(hào)后對(duì)S280GD+Z、S220GD+Z的工藝進(jìn)行優(yōu)化。

3 八鋼鍍鋅產(chǎn)線的工藝特點(diǎn)及分析

3.1 八鋼產(chǎn)線特點(diǎn)

八鋼鍍鋅產(chǎn)線建于2004年，設(shè)計(jì)產(chǎn)量15萬t/年；產(chǎn)品規(guī)格厚度0.25～1.7mm；寬度900～1270mm。采用美鋼聯(lián)法熱鍍鋅工藝即在鋼帶進(jìn)入連續(xù)退火爐前，采用電解脫脂清洗系統(tǒng)，可徹底去除鋼帶表面的油垢和污物，再經(jīng)爐內(nèi)輻射管加熱，鋼帶在浸入鋅液之后可獲得表面質(zhì)量好、厚度更薄的高質(zhì)量熱鍍鋅板。鍍鋅出口配置拉彎矯直機(jī)來消除或者減輕屈服平臺(tái)，同時(shí)對(duì)板型進(jìn)行校正。產(chǎn)線上有連續(xù)式退火爐對(duì)鍍鋅后鋼卷進(jìn)行退火，以保證產(chǎn)品的力學(xué)性能。

產(chǎn)線設(shè)計(jì)最大工藝速度120m/min。隨著八鋼冷軋技術(shù)和操作水平的提高，鍍鋅機(jī)組的達(dá)產(chǎn)并且逐步超過設(shè)計(jì)產(chǎn)量，鍍鋅產(chǎn)線工藝流程圖見圖3。

圖3 鍍鋅產(chǎn)線工藝流程圖

3.2 影響鍍鋅屈服性能的主要因素分析

（1）化學(xué)成分的影響。鍍鋅產(chǎn)品一般由低碳原料生產(chǎn)，主要成分是碳、硅、錳、磷和硫。硅、磷和硫含量不利于產(chǎn)品性能屬于控制成分，可調(diào)整的空間較小，對(duì)產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度沒有影響；碳和錳屬于增加屈服強(qiáng)度元素，因此在成分上主要調(diào)整碳和錳的含量。碳是鋼中常見的主要經(jīng)濟(jì)合金元素，主要對(duì)鋼的金相組織和強(qiáng)度性能影響較大。過高的碳含量對(duì)板材的塑韌性能產(chǎn)生不利影響。錳是置換型固溶強(qiáng)化元素，能降低奧氏體轉(zhuǎn)變成鐵素體的相變溫度（可以彌補(bǔ)因碳元素含量降低帶來的奧氏體轉(zhuǎn)變成鐵素體相變的溫度升高），擴(kuò)大熱加工溫度范圍，有利于細(xì)化鐵素體晶粒尺寸。

（2）冷軋壓下率的影響。提高冷軋壓下率，可以提高冷軋的硬化效果使得晶粒被充分的破碎，產(chǎn)生較高的位錯(cuò)密度，從而在鍍鋅退火前儲(chǔ)備足夠的變形能。鋼板的平均塑性應(yīng)變比（r值）隨著冷軋壓下率的增加而提高，當(dāng)壓下率在70%～80%時(shí)出現(xiàn)峰值，而后隨著壓下量進(jìn)一步增加，有一定的回落【3】。

（3）退火溫度和速度的影響。鍍鋅產(chǎn)品需要對(duì)冷軋的軋硬卷進(jìn)行退火來調(diào)整鋼板的性能，根據(jù)退火程度的不同產(chǎn)品的晶粒的再結(jié)晶程度不同，得到的強(qiáng)度不同，產(chǎn)品的晶粒越小屈服強(qiáng)度越高。隨著退火時(shí)間的延長和退火溫度的上升產(chǎn)品的晶粒長大，屈服強(qiáng)度趨于減小。當(dāng)退火時(shí)間的較短和退火溫度較低時(shí)，產(chǎn)品的再結(jié)晶不充分，屬于部分再結(jié)晶狀態(tài)。折彎裂樣鐵素體晶粒仍保持冷加工后形態(tài)，正常樣晶粒呈塊狀如圖4。

圖4 正常樣晶粒呈塊狀

從原工藝鍍鋅板的金相（圖5）來看，產(chǎn)品的鐵素體和珠光體晶粒較細(xì)小,情況較差者，甚至保持部分冷加工后形態(tài)，導(dǎo)致屈服強(qiáng)度偏高。

圖5 強(qiáng)度較高鍍鋅板金相組織

（4）拉矯延伸率和插入值的影響。一般的連續(xù)鍍鋅機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)配置是在出口配置平整和拉矯機(jī)，隨著拉矯機(jī)的發(fā)展，簡化配置只配置二彎二矯拉矯機(jī)。矯直延伸率的控制成為關(guān)鍵，矯直延伸率過小起不到矯直板型和消除屈服平臺(tái)的作用，過大則會(huì)導(dǎo)致鋼板硬化和產(chǎn)生翹曲缺陷。

4 新的生產(chǎn)工藝方案與實(shí)施效果

4.1 S280GD+Z產(chǎn)品成分工藝優(yōu)化

S280GD+Z產(chǎn)品適用于建筑結(jié)構(gòu)用鋼，從DC51D+Z用戶的使用情況看，主要的問題是性能波動(dòng)大，會(huì)出現(xiàn)部分產(chǎn)品局部強(qiáng)度超過標(biāo)準(zhǔn)要求的情況，因此重點(diǎn)對(duì)原料進(jìn)行了優(yōu)化。將原GR4161C3（C 0.07%，Si 0.05% ，Mn 0.2% ，P≤0.018% ，S≤0.018%）改成 AP1461C1（C 0.05%，Si 0.02%，Mn 0.2%，P≤0.015%，S≤0.015%），減小了主要成分的波動(dòng)范圍；考慮到軋機(jī)能力，試制時(shí)的冷軋壓下率設(shè)定為70%～77%。另外對(duì)均熱段板溫的控制范圍進(jìn)行了調(diào)整，由原620℃±20調(diào)整為640℃±20。拉矯延伸率越高，消除屈服平臺(tái)的效果越好。要消除屈服平臺(tái)，必須將延伸率提高到1.2%以上，相當(dāng)于材料進(jìn)行了一次拉伸試驗(yàn)，卸載后材料獲得了冷作硬化，只采取拉伸矯直時(shí)，延伸率控制在0.7%～1.1%【2】。

4.2 S220GD+Z產(chǎn)品成分工藝優(yōu)化

S220GD+Z產(chǎn)品本身適用于沖壓用鋼，從原DC51D+Z用戶的使用情況看，其性能適當(dāng)。需要擴(kuò)展適用的厚度范圍，從1.0～1.6mm到0.5～1.6mm覆蓋沖壓加工用戶的使用規(guī)格，因此重點(diǎn)對(duì)原料進(jìn)行了優(yōu)化。將原 AP1461C1（C 0.05%，Si 0.02%，Mn 0.2%，P≤0.015%，S≤0.015%）改成 AP1451C 1（C 0.05% ，Si 0.02% ，Mn 0.18% ，P ≤0.015% ，S ≤0.012%），減小了主要成分的波動(dòng)范圍；試制時(shí)冷軋壓下率設(shè)定為73%～80%，為下一步退火產(chǎn)生有利織構(gòu)創(chuàng)造條件；另外對(duì)均熱段板溫的控制范圍進(jìn)行了調(diào)整，統(tǒng)一調(diào)整為660±20℃，拉矯延伸率控制在0.6%～0.9%。

4.3 優(yōu)化后力學(xué)性能指標(biāo)

S280GD+Z屈服強(qiáng)度基本穩(wěn)定在290～390MPa，抗拉強(qiáng)度基本穩(wěn)定在360～430 MPa，延伸率基本穩(wěn)定在24%～37%（見圖6）。S220GD+Z的屈服強(qiáng)度基本穩(wěn)定在 250～320MPa，抗拉強(qiáng)度基本穩(wěn)定在320～380 MPa，延伸率基本穩(wěn)定在25%～38%（見圖7），優(yōu)化后力學(xué)性能均符合新標(biāo)準(zhǔn)的要求（見表3）。

圖6 S280GD+Z力學(xué)性能過程能力分析

圖7 S220GD+Z力學(xué)性能過程能力分析

表3 優(yōu)化后S280GD+Z與S220GD+Z力學(xué)性能

5 結(jié)論

八鋼鍍鋅產(chǎn)品采用的是寶鋼股份企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/BQB420，2018年寶鋼股份企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了換版，2018版代替2014版標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)的采用對(duì)部分牌號(hào)的用途進(jìn)行了細(xì)分，用戶前期選用的2014版標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品牌號(hào)DC51D+Z由2018標(biāo)準(zhǔn)中產(chǎn)品牌號(hào)S280GD+Z替代，其用途設(shè)計(jì)方向是建筑結(jié)構(gòu)用板。原使用DC51D+Z牌號(hào)且使用用途合適的用戶，在2018新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施時(shí)選用S280GD+Z牌號(hào)產(chǎn)品，新設(shè)計(jì)的S280GD+Z性能較好地保持了與原DC51D+Z牌號(hào)的一致性。為使用戶了解新舊牌號(hào)，新設(shè)計(jì)的S280GD+Z的質(zhì)保書和標(biāo)簽上標(biāo)示“原DC51D+Z”。

另外，為滿足沖壓加工類用戶的需要，結(jié)合新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的S220GD+Z的性能能較好地滿足用戶加工鍍鋅油桶等沖壓用戶的需要，產(chǎn)品的性能與用戶前期使用的加工油桶類鍍鋅板保持一致。