采用CSP工艺开发集装箱用高耐候钢的生产实践 - 图文

采用CSP工艺开发集装箱用高耐候钢的生产实践

刘国庆 周英超 侯金海 谷风龙 张玉柱

（科技开发部）

摘要 本文介绍了采用CSP工艺开发集装箱用高耐候钢的生产实践，对主要化学成分和工艺参数的确定进行了详细分析，同时对生产中解决的关键问题也进行了探讨。

关键词 高耐候钢 CSP 漏钢

1.概况 型结晶器、液芯压下，连轧设备采用

集装箱运输是现代化的运输方液压辊缝控制（HGC）、自动厚度控式，它具有快捷、安全、节省、高效制（AGC）、自动活套控制（ALC）、等优越性。随着国际贸易的活跃，多板形和凸度、平直度控制（PCFC），式联运的发展，大陆桥的沟通，发展因此该工艺线生产的产品具有板形集装箱运输愈来愈重要，集装箱运输好、尺寸精度高的特点。 的发展带动了集装箱制造业及为其 采用CSP工艺技术与传统连轧工配套的行业的发展。我国集装箱产量艺在以下方面有着显著差异，（1）采占世界产量的70%以上，目前已达到用CSP工艺的结晶器和二冷具有很148万箱，但大部分集装箱用钢却需高的冷却速率，其二次枝晶间距更要进口，造成制箱成本高，外汇流失，短，减少了粗大的枝晶，从而得到形因此致力于研制集装箱用钢，提高国状、规则、晶粒尺寸较细小的原始铸产钢材市场占有率，有着很好的经济态组织；同时，由于冷却强度大以及效益和社会效益。根据市场需求和公在液态轻压下的作用下，铸坯的微观司目前薄板坯连铸连轧新工艺（以下偏析也得到较大的改善，分布也更均简称CSP）的装备水平，决定采用匀，因此，产品的性能更加均匀、稳CSP工艺开发集装箱用高耐候钢。 定。（2）加热制度不同，在传统的热2. 采用CSP工艺开发集装箱用高耐轧过程中，坯料有一个冷却和再加热候钢主要化学成分和工艺参数的设过程，而采用CSP工艺属于直接轧计 制，传统连轧工艺生产高耐候钢因铸2.1 CSP工艺的特点以及采用CSP工坯冷却和二次加热易造成铜在钢的艺开发集装箱用高耐候钢的优势 晶 界 富 集 ， 从 而 导 致 产 品 出 现 龟 裂 、 薄板坯连铸连轧新工艺生产薄板材边裂等缺陷，而采用CSP工艺生产高是当今世界钢铁工业发展中节能、高耐候钢则避免了这一缺陷的发生。 效、短流程的高新技术，九十年代在2.2采用CSP工艺开发集装箱用高耐我国尚属空白。由于连铸采用了漏斗候钢主要化学成分的设计 集 装箱用高耐候钢具体技术要求

见表1、表2。

表1 集装箱用高耐候钢化学成分（%） C ≤0.12 Si Mn P S Cu Cr Ni ≤0.65 0.25~ 0.20~ 0.070~ 0.25~ 0.30~ ≤0.75 0.50 0.150 0.040 0.60 1.25

表2 集装箱用高耐候钢机械性能 屈服强度 （N/mm2） ≥345 ≥355 抗拉强度 伸长率 弯曲试验（1号纵向）（N/mm2） δ5% 弯曲角度 弯心半径 ≥480 ≥490 ≥22 ≥15 180° °≤6.0mm >6.0mm D=a D=a 180

高耐候钢中添加了Cu、P、Ni、Cr、Mn、Si等化学成份，Cu-P-Cr-Ni多元微合金元素的复合作用使该钢种具有很好的耐候性，各元素对钢种的影响及设计如下： 2.2.1Cu

Cu是提高耐大气腐蚀性能最主要、最普遍的元素，它在钢中起着活性阴极的作用，在一定条件下可以促进钢产生阳极钝化，从而降低钢的腐蚀速度；Cu在锈层中的富集还能够改善锈层的保护性能，成为阻止铁锈进一步深入的保护膜，从而提高钢的耐腐蚀性能。低合金钢中的Cu含量一般规定在0.2~0.5%，依大气环境条件，在干燥大气地区为0.15~0.20%，在潮湿大气和工业大气地区为

0.3~0.35%。与此同时，含铜钢有热加工敏感性问题，如在强氧化气氛中长时间高温加热，由于选择性氧化的结果，在钢的表面氧化铁皮下会富集一薄层熔点低于1100℃的富铜合金，它容易在铸坯或钢材表面产生龟裂。基于上述考虑，设计Cu的成分为0.25~0.45%。 2.2.2P

P也是提高耐腐蚀性的强有效元素，一般与Cu、Cr配合使用，在钢中起着介质缓蚀剂的作用，使钢产生阳极钝化，在电解质溶液中，加速钢的均匀溶解和Fe2+的氧化速度，有助于在钢的表面形成均匀纤铁矿（γ-FeOOH）锈层，促使生成非晶态羟 基氧化铁致密保护膜，从而降低钢的腐蚀速度。但容易导致铸坯磷枝晶偏析，使钢的晶界脆性增加，裂纹敏感

性增加，出现内裂；磷还会恶化钢的韧性，特别是剧烈降低钢的低温冲击韧性。因此，在设计P的成分时，充分考虑其对钢的影响，将P设计为0.07~0.12%。 2.2.3Ni

Ni是提高耐腐蚀性的有效元素，它通过简单置换固溶可提高钢强度，其含量一般在1.0%以下；含Si、Ni、Cu、等合金元素时，钢材的表面氧化铁皮不容易去除，造成表面质量恶化，出现麻面、翘皮等缺陷。当钢中Ni/Cu趋近于1时，可提高含铜钢的表面质量，因此，将Ni设计为0.10~0.40%。 2.2.4Cr

Cr是提高耐腐蚀性的元素，一般含量在0.4~1.0%，最高达1.25%，单独加Cr不能提高耐腐蚀性能，一般与P、Si、Cu等元素搭配使用，它还可以形成碳化物元素（Cr7C3），提高钢的强度。考虑到CSP设备的特点将Cr设计为0.25~0.65%。 2.2.5C

SPA-H 高耐候钢的碳范围在0.12%以下，对于我公司CSP工艺来说，碳如控制在0.08~0.015%包晶钢区间，铸坯很容易出现纵裂、漏钢，因此将C设计为≤0.07%。

2.3采用CSP开发集装箱用高耐候钢的主要工艺的确定

2.3.1转炉脱氧合金化操作

本钢种加入合金较多，加入顺序要充分考虑合金元素氧化性的强弱，由于Cu、Ni氧化性相对较弱，随废钢一块加入炉中；其它元素按P、Si、Mn、Cr、V的顺序在出钢过程中加入。

2.3.2 精炼钙处理

本钢种属于高磷钢，钙处理时钙与磷反应生成磷化钙，考虑到钢水的可浇性，本钢种需要较多的钙线。 2.3.3结晶器保护渣

由于本钢种加入了硅、镍、铬、铜等合金，致使保护渣的黏度和熔点升高，使得坯壳和结晶器间的润滑差，摩擦力增加，引起粘结漏钢。因此，本钢种保护渣应选择比SPHC保护渣黏度和熔点低些的低碳保护渣，以防止粘结漏钢的发生。 2.3.4冷却制度

从碳当量角度讲，本钢种已位于包晶钢范围，裂纹敏感性强，因此如果冷却强度太强本钢种易发生纵裂，而冷却强度太弱则会在凝固过程引起磷偏析和内部裂纹缺陷，因此结晶器冷却强度和二冷工艺要优化设计，选择适宜的冷却曲线。

3.在CSP系统开发SPA-H 高耐候钢的实践

3.1.生产工艺流程

转炉冶炼→钢包渣洗→LF炉精炼→CSP连铸→1#加热炉加热→高压水除鳞

→R1粗轧→ 2#均热炉均热→高压水除鳞 →五机架连轧→层流冷却→卷取

→平整分卷→用户 3.2集装箱用高耐候钢试制、试生产能如下表3、表4，经天津塘沽集装以及用户使用情况 箱厂进行折弯试验和打砂变形等测3.2.1集装箱用高耐候钢试制结果 试，证明产品完全满足集装箱用板需 首次试制180吨，化学成分及性要。

表3： C ≤ 0.07 规格 Si Mn P S Cu Cr Ni 0.30~ 0.40~ 0.080~ 0.25~ 0.50~ 0.20~ ≤0.40 0.50 0.120 0.008 0.40 0.70 0.35 屈服强度，N/mm2 抗拉强度，N/mm2 延伸率，δ5% 表4： 3.0 415 520 36

3.2.2集装箱用高耐候钢试生产 3.2.2.1产品性能

截止目前已批量试生产1.5万余

吨，产品主要机械性能情况如下图1、图2、图3

屈服强度分布80抗拉强度概率分布图80706050403020100500-520520-540540-56050403020100400-420420-440440-460概率分布，%概率分布，p60屈服强度，Mpa抗拉强度，Mpa

图1 图2

延伸率分布908070605040302010031-3434-3737-40概率分布，%

图3 图4金相组织

延伸率，%对材上样进行金相组织（见图4）及夹杂物分析：晶粒度10~10.5级，带状组织为0.5~1.0级，夹杂物级别为B1.0、D0.5。 3.2.2.2用户使用情况

经广东深圳、顺德、山东青岛、江苏扬州四家集装箱厂进行使用，证明该产品各项性能检验全部合格，使用后用户反应该产品能满足集装箱的使用要求而且可替代进口的该产品。 4.生产中解决的关键问题

在试生产初期曾遇到漏钢率较高问题，通过对漏钢原因进行分析，认为与如下因素有关：

4.1结晶器保护渣

由于保护渣的凝固温度TS高、析晶温度TC高、粘度η高，使得坯壳与

结晶器间的润滑差，摩擦力增加，引起粘结漏钢。 4.2钢水温度

钢水温度低，保护渣化渣不良，影响传热，从而增加粘结漏钢的趋势。 4.3钢水中Al2O3含量

当钢水中Al2O3含量高时，使渣的粘度η升高，结晶器准弯月面的渣膜结晶倾向大，影响传热；此外，当Al2O3聚集并上浮到液渣中，会堵住液渣下流的通道，增加坯壳与结晶器的摩擦力，从而增加粘结漏钢的趋势。 针对以上漏钢原因，采取如下对应措施：（1）采用与该钢种拉速匹配的保护渣；（2）控制钢水过热度，提高钢水质量；（3）提高大包水口自开率，防止钢水二次氧化。 5.结论

（1）集装箱用高耐候钢成分设计合理，生产工艺稳定，卷板性能完全满足标准及用户要求。

（2）集装箱用高耐候钢热轧卷板耐蚀性能好，深受用户好评，完全可以替代进口产品。

（3）通过优化选择适宜的保护渣可有效地减少漏钢。 参考文献

1. 田乃媛.薄板坯连铸连轧，北京：冶金出版社 1998 2. 卢盛意.连铸坯质量，北京：冶金出版社

3. 王祖滨、东涛.低合金高强度钢，北京：原子能出版社 1996 4. 陈家祥.钢铁冶金学，冶金工业出版社 1990 5. 宋维锡.金属学，冶金工业出版社 1989

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