生产管理知识_马口铁基板的炼钢生产技术培训课件

马口铁基板炼钢生产技术 重庆钢铁股份有限公司炼钢厂何宇明 2012 04 06 各位领导 各位同仁 同志们 早上好 马口铁名称由来 早期称洋铁 TinPlate 正式名称应为镀锡钢片 因为中国第一批洋铁是于清代中叶自澳门 Macau 进口 澳门当时音译 马口 故中国人一般称之为 马口铁 1 马口铁是表面镀有一层锡的铁皮 它不易生锈 又叫镀锡铁 这种镀层钢板在中国很长时间称为 马口铁 有人认为由于当时制造罐头用的镀锡薄板是从原广东省澳门 英文名Macao可读作马口 进口的 所以叫 马口铁 也有其他说法 如中国过去用这种镀锡薄板制造煤油灯的灯头 形如马口 所以叫 马口铁 马口铁 这个名称不确切 因此 1973年中国镀锡薄板会议时已正名为镀锡薄板 正式文件不再使用 马口铁 这个名称 马口铁 马口铁其中Sn是镀层 马口铁又叫镀锡铁 马口铁是电镀锡薄钢板的俗称 英文缩写为SPTE 是指两面镀有商业纯锡的冷轧低碳薄钢板或钢带 锡主要起防止腐蚀与生锈的作用 它将钢的强度和成型性与锡的耐蚀性 锡焊性和美观的外表结合于一种材料之中 具有耐腐蚀 无毒 强度高 延展性好的特性 马口铁起源 马口铁起源于波希米亚 今捷克和斯洛伐克境内 该地自古就盛产金属 工艺先进 且懂得利用水力从事机器制造 从14世纪起就开始生产马口铁 在很长一般时期内 这里一直是世界上马口铁的主要产地 当时马口铁主要用来制造餐具和饮具 后为第一次世界大战各国军队制成大量铁制容器 罐头 而延用到今 马口铁特性优点 不透光性光线除了会引发食品的劣变反应之外 也会引起蛋白质和氨基酸的变化 而维生素C受到光线照射更容易使其与其它食品成份作用 以致大量流失 8 据研究分析显示 透明玻璃瓶装的牛奶 维他命C的损失量比深色瓶装的牛奶高14倍 光亦会使牛奶产生氧化异味 以及核素 甲硫氨酸等裂解而损失营养价值 马口铁罐的不透光使得维他命C的保存率最高 良好的密封性 包装容器对空气及其它挥发性气体的阻隔性对营养成份及感官品质的保存非常重要 比较各种果汁包装容器证明 容器的氧气透过率直接影响果汁的褐变及维他命C的保存 氧气透过率低的金属罐 玻璃瓶和铝箔胶积层 纸盒对维他命C的保存较好 其中又以铁罐最佳 锡的还原作用 马口铁内壁的锡会与充填时残存于容器内的氧气作用 减少食品成份被氧化的机会 锡的还原作用 对淡色水果 果汁的风味和色泽有很好的保存效果 因而使用不涂漆铁罐装的果汁罐要比其它包材装的果汁罐营养保存更好 褐变更轻微 风味品质的接受性较好 贮存期限因而延长 提供有效铁的来源 马口铁罐装食品 除少数淡色水果及果汁罐头外 大都使用内部涂漆的空罐 以提高容器的耐蚀特性 由于金属的电化学作用 涂漆罐装罐头食品于贮存中会有少量的铁溶出 以二价铁形态存在于密封的罐头食品中 很容易被人体吸收 含量大约1至10 10 4 以水果蔬菜产品而言 原料本身含铁量并不多 铁罐产品以每罐350ml的饮料罐 铁含量5 10 4 计算 每罐可提供1 75mg铁 约为人体每日摄取量18mg的十分之一 若上述果蔬汁饮料罐中含有丰富的维他命C 则铁更容易被吸收 因而铁罐装食品饮料不失为一个铁的很好来源 对于铁罐食品提供营养的意义更为深远 因为具有这些属性 因此马口铁罐提供一个除了热以外 完全隔绝环境因素的密闭系统 避色食品因光 氧气 湿气而劣变 也不因香气透过而变淡或受环境气味透过污染而变味 食品贮存的稳定度优于其它包装材质 维他命C的保存率最高 营养素的保存性亦最好 用途推广 马口铁的应用非常的广泛 从作为食品及饮料的包装材到油脂罐 化学品罐以及其它的杂罐 马口铁的优点及特点提供内容物在物理及化学性质上很好的保护 马口铁可以确保食品的卫生 将腐败的可能性降到最低 有效阻绝健康上的危险 同时也符合现代人在饮食上方便 快速的需求 是茶叶包装 咖啡包装 保健品包装 糖果包装 香烟包装 礼品包装等食品包装容器首选 饮料罐 马口铁罐可用于填充果汁 咖啡 茶类及运动饮料 也可填装可乐 汽水 啤酒等饮料 而马口铁罐的可高度加工性使其罐型变化多 无论高 矮 大 小 或方 或圆 均可满足现今饮料包装多样化的需求及消费者嗜好 油脂罐 光线会引发及加速油脂的氧化反应 降低营养价值 也可能产生有害物质 更严重的是破坏油脂性的维他命 特别是维生素D和维生素A 而空气中的氧气则促使食品油脂氧化 降低蛋白质的生物质 破坏维生素 而马口铁不透光性及密封空气的隔绝效果 正是包装油脂食品的最佳选择 化学品罐 马口铁材质坚固 保护性好 不变形 耐震 耐火 是化学品的最佳包装材料 喷雾罐可耐高温及高压的马口铁罐 特别适合高压充填之喷雾罐 干杂罐 罐形多变以及印刷精美的饼干桶 文具盒以及奶粉罐皆是马口铁的产品 自马口铁问世以来 就一直向减薄的方向发展 一是少用锡 甚至不用锡 镀铬铁 一是减薄马口铁的基板厚度 目的都是为了适应制罐产品的变化和降低制罐的成本 由50年代的热浸马口铁发展到目前的电镀马口铁 现我国已看不到热浸马口铁在制罐上的使用了 这是人共皆知的愿望 基板减薄 目前在我国已使用0 15mm马口铁进行制盖 有的冷轧板公司已宣布能生产0 12mm冷轧板用于制盖行业 因此 基板减薄 增强硬度的二次冷轧马口铁是制罐 盖 行业的发展方向 世界上马口铁的调质度等级列表如下 表1二次冷轧马口铁 世界上马口铁的调质度等级列表如下 二次冷轧马口铁 表2一次冷轧马口铁 对于同一罐型来说 可用二次冷轧马口铁进行以薄代厚 提高马口铁的利用率 镀铬铁 即无锡薄钢板 自上世纪80年代推广到我国以来 一直处于徘徊状态 直至2000年以后才得到普遍的应用 甚至在近年会出现镀铬铁价格比镀锡铁贵的局面 其原因是镀铬铁在印铁涂料的加工性能明显优于镀锡铁 随着涂料铁的广泛使用 特别在瓶盖方面 镀铬铁更受人们的重视了 镀铬铁的特点是 1 基板的制罐加工和耐腐蚀性能与马口铁的基板相同 2 涂料加工中 不必考虑象马口铁的熔锡问题 可采用较高的烘烤温度 提高印涂生产效率 3 对涂膜的附着力 优于马口铁 4 其表面是一层极薄的金属铬层和水合氧化铬层 厚度仅为马口铁锡层的1 左右 因此 极易生锈 所以 不进行涂料加工 就没有镀铬铁的实用价值 5 因为是无锡薄板 所以节省了锡资源 符合马口铁的发展方向 马口铁的硬度测试 马口铁的硬度测试以往大多采用台式表面洛氏硬度计 采用普通钢质平测砧 测试HR30T硬度 由于关于马口铁的国家标准GB T2520 2000开始采用了国际上通用的HR30Tm硬度表示方法 因此国内已开始采用金刚石测砧 测试马口铁的HR30Tm硬度值 但是 测试HR30Tm硬度需要一个金刚石测砧 而国产的洛氏硬度计很少有这种配件可以选购 由于合适的金刚石测砧难以买到 台式的表面硬度计又比较贵 因此 HR30Tm硬度表示方法在国内马口铁行业的应用还行不普遍 特别是在马口铁的使用厂家方面 尽管人们也意识到马口铁的硬度很重要 它要关系到加工产品的质量 关系到生产效率和企业效益 但是多数企业都没有对购进的马口铁材进行硬度复检 基于国际环境管理标准ISO 14000推行 具有低污染 可回收 省资源特性的马口铁罐 在未来包装用途上 将有更宽广的发展空间 工业发展 17世纪 英 法 瑞典都曾希望建立自己的马口铁工业 但由于需要大笔资金 所以迟迟未得到发展 直到1811年 布莱恩 唐金和约翰 霍尔开办马口铁罐头食品之后 马口铁制造才大规模发展起来 如今全世界每年产锡约25万吨 三分之一以上用来制造马口铁 其中大部分用于罐头食品业 36 发展简史 1810年 世界第一只马口铁罐由英国人发明 并取得专利 当时一位制罐专家一天可做60只空罐 1847年 美国发明制罐机器 代替人工 1900年 发明电焊机 37 1965年 铝易开盖开始使用于制罐 1973年 铁易开盖开始使用于制罐 1990年 制罐技术提升到每分钟生产1 000罐以上 38 我国从上个世纪八十年代初开始引进铝制易拉罐生产线 直到1998年上海宝翼制罐有限公司投产为止 金属二片罐 DI罐 市场一直是铝制易拉罐一统天下 铝具有优良的加工成型性 故特别适用于生产易拉罐 但铝的精炼耗电量极大 且有报道称人体摄取过量的铝易患老年痴呆症 因此取代铝是人们的愿望 Dl罐 即全铝饮料罐 是用铝合金薄板经深冲 Drawn 和变薄拉伸 Ironed 而成 故称Dl罐 又由于整个容器是由罐盖和罐体 带底的无缝罐身 两片材料组成 因而又名两片罐 目前全铝饮料Dl罐的容积常见的有250 350 500 750和i000ml等数种 国外在上个世纪八十年代就研究成功了DI罐用镀锡板 并在欧洲 日本等地区占了相当大的市场份额 显然DI用镀锡板要取代DI用铝板就必须要求DI用镀锡板的使用性能达到或超过DI用铝材 因此研究DI用镀锡板的使用性能有非常重要的意义 2 镀锡板将钢的强度和成形性同锡的耐蚀性 锡焊性和美观的外表结合于一种材料之中 具有良好的抗腐蚀性能 镀锡板的最大用途是用于食品包装 原因是镀锡板无毒 重量轻 强度高 耐蚀性好并且易于加工成形 镀锡板也用于制作包装油类 润滑脂 涂料 化学品以及其它产品用的容器 喷雾罐和各种瓶盖 3 镀锡板始于公元14世纪 采用热浸镀锡 17世纪末轧钢技术的发明 使英国建立了蓬勃发展的镀锡板生产工业 并在19世纪的大部分时间内为世界提供了大量的镀锡板 19世纪中期的英国 电沉积碱性镀锡代替了热浸镀锡 几乎早期的所有镀液中都含有氯化亚锡和苛性碱 并含有一些复杂的试剂 如焦磷酸盐或酒石酸 所有这些溶液均不稳定 并且只能形成非常薄的镀锡层 略好于采用简单的浸镀法获得的镀层 4 20世纪20年代 美国开发了可靠的酸性和碱性镀锡方法 其镀锡板的产量超过了英国 到1940年 美国在镀锡板生产领域占有绝对优势 第二次世界大战到1960年 镀锡板生产快速发展 美国和英国的绝对优势已相对减弱 欧洲 北美洲 亚洲镀锡板发展加快 1960年以后 镀锡板生产有了更广泛的发展 热镀锡机组基本淘汰 其能力已不足总生产能力的1 在欧洲 20世纪中后期 除了英国的镀锡板生产比较稳定外 其他国家有了快速的发展 法国和德国的镀锡板工业从20世纪50年代以来 一直稳步发展 2000年镀锡板产量分别占世界总产量的7 5 和6 3 至2004年 整个欧洲镀锡板的年产量达687万t 而2004年英国镀锡板的年产量只有67万t 2002 2006年 德国镀锡板的年产量稳步提升 图1所示 成为欧洲产量最多的国家 其2006年年产量136万t 而法国110万t 英国42万t 当然 这与各国镀锡板消费情况和出口量有关 德国的镀锡板年出口量由2002年66 7万t上升到2006年101 7万t 而英国的出口量在这三年逐渐下降 在亚洲 日本镀锡板工业在战后50多年中发展迅猛 已跃居为世界第二大镀锡板生产国 2002 004年产量一直稳定在200万t左右 但是 2005年和2006年的产量有所下降 图1所示 分别为181万t和170万t 出口也由2003年40万t降到2006年28万t 图1美日德近几年的镀锡板年产量 这是由于中国和亚洲其他国家正值大力发展本国镀锡板企业之际 各国进口量有所下降 从而影响了日本镀锡板出口亚洲的数量 与此同时 韩国的镀锡板工业近十年来有了长足的发展 镀锡板产量连年攀升 由1997年的57 万t上升到2000年的76 万t 已占到世界总产量的5 左右 到2006年镀锡板的年产量为100万t左右 韩国镀锡板出口量也稳中有升 出口量由2003年38 1万t上升到2006年53 6万t 此外 伊朗现有两条镀锡板生产线 Mobarakeh和TabrizStee1 其年产能为25万t 同时 伊朗还计划投资建设一条20万t的生产线 泰国两大镀锡板厂一西亚姆及泰国镀锡板厂1999年产量为46万t 产能也逐年增加 2006年又增加一条产能为15万t的生产线 年产能已达到67 2万t 印度 巴基斯坦和菲律宾等国也都在大力发展本国的镀锡板企业 在北美洲 美国镀锡板产量在世界范围内仍遥遥领先 2002年 2006年镀锡板的年产量一直稳定在250万t左右 图1所示 同时 美国也是镀锡板的消费大国 年消费量超过年产量 2006年镀锡板的消费量为276 8万t 图2所示 图2国内外镀锡板的年消费量 此外 加拿大的镀锡板的生产能力也有长足进步 2003年 2006年镀锡板的年产量稳定在35 45万t左右 总的来看 现在的欧美日等国家镀锡板的总产量基本稳定 而中国和东南亚的需求量比较旺盛 处在提高本国产能的状态 目前 全球已建有镀锡板及镀铬板 TFS 生产线约177条 其中TFS专用线15条 TFS和镀锡板共用线20条 总生产能力2250万t 2004年 镀锡板的产量超过了1600万t 其中欧 美 日等经济发达国家的产量在1000万t以上 我国的镀锡板发展起步较晚 1979年武汉钢铁公司从德国引进1套设计能力10万t a的电镀锡机组 开始生产镀锡板 20世纪90年代初 广东中山市中粤马口铁工业有限公司从韩国先后引进2套设计能力6万t a的电镀锡机组 并分别于1990年 1994年投产 宝钢分公司冷轧薄板厂1996年投产一条年产10万t的镀锡线 1998年宝钢1420冷轧厂投产配有连续退火的专用镀锡机组 年产量40万t a 到2000年 我国镀锡板年产能力已达140万t 实际生产量达108万t 图3为2001年 2006年我国镀锡板的年产量及进口量变化趋势 由图3可知 2001年 2006年我国的镀锡板的年产量持续快速增加 从2001年的110万t上升到2006年的186万t 图3中国镀锡板的年产量及年进口量 全球镀锡板生产地区分布及所占比例如图4所示 图4全球镀锡板生产地区分布及所占比例 经济发达地区镀锡板的消费已经达到饱和 甚至影响到一些国家镀锡板的年产量 如日本 法国和英国 近三年镀锡板的年产量逐年下降如图5所示 图5日法英近三年的镀锡板年产量 图6为2005年EU25镀锡板各应用领域比例 可知 食品罐的消费量占镀锡板消费总量的53 其次为普通包装材料16 饮料罐15 图62005年EU25镀锡板应用领域 图7为2004年中国镀锡板的应用领域比例 可知 我国镀锡板的消费以杂罐为主 占41 其次为食品罐33 图72004年中国镀锡板的应用领域 作为镀锡板主要消费领域的镀锡板罐 不论是作为食品 鱼 肉 果 菜等 饮料 含酒精饮料 如啤酒等 不含酒精饮料 如碳酸气饮料 果汁 咖啡等 还是作为其它物品的包装材料 药品 油脂 油漆 化妆品 喷雾剂等 都以其能较长时间保鲜 不易污染 便于流通 成本较低 易于回收等优点 两百多年来一直稳步发展 显示了良好的发展前景 但是 随着替代的铝制罐 塑料等材料的迅速发展 包装材料领域市场竞争日趋激烈 宝钢DI材从炼铁到镀锡板成品的主要生产工艺流程如图8所示 图8宝钢DI材生产工艺流程 上海宝翼制罐有限公司钢制两片罐的生产工艺流程和DI镀锡板的技术要求如图9和表3所示 图9上海宝翼制罐有限公司钢制两片罐的生产工艺流程 表3上海宝翼制罐有限公司所用DI镀锡板的技术要求 镀锡板对质量要求很严 是薄板生产中难度较大的产品之一 为了得到合格的镀锡板 确保用以生产薄板的板坯质量 是其生产过程中关建的环节之一 以前 镀锡板的原料大多使用沸腾钢和压盖钢 先浇铸成钢锭 然后轧制成板坯 这些钢在浇铸和凝固过程中难免引起偏析 尽管钢锭表面适宜于轧制镀锡板 但其轧制方向和板宽方向的机械性能差别太大 用镇静钢钢锭生产镀锡板的原板 虽然内在质量比较均匀 但由于脱氧产物造成皮下夹杂物较多 要进行必要的清理 故只用于要求加工性能较高的用途 后来 连铸法有了极为迅速的发展 与钢锭相比 连铸坯不仅化学成分均匀 机械性能波动小 而且还能提高镀锡板的外形质量 从而提高其加工成型的稳定性 鉴于这些优点连铸坯广泛地被用作镀锡板的坯料 过去 用连铸法生产镀锡板的初期 曾碰到很多困难 经过不断的努力 现在这些技术问题都已获解决 美国钢铁公司格里厂 是一家生产镀锡板的专业化工厂 其生产的镀锡板用于非腐蚀性罐头盒 饼干 气体饮料等 或腐蚀性罐头盒 水果 蔬菜 果汁等 RlBAND钢的化学成分如表4 表4RlBAND钢的化学成分 这种钢具有沸腾钢的表面质量好和加工性能好的优点 所以该厂采用连铸法浇铸RIBAND钢以生产镀锡板 美国国家钢铁公司威尔顿厂 浇铸对表面质量极苛刻的低碳铝镇静钢 该厂生产易拉罐用钢的典型化学成分列于表5中 连铸钢水先经过吹氩搅拌 为了在正常浇铸过程中不产生二次氧化产物 主要是Al203 以改善钢的洁净度 在浇注时进行注流保护 板坯宽1245 2134毫米 平均1981毫米 坯厚220毫米 浇铸高质量的易拉罐钢时 拉速1 1米 分 一炉钢240吨的浇注时间约52 72分 其非稳态浇铸的板坯不能用于易拉罐 表5低碳铝镇静钢化学成份要求 日本新日铁大分厂 镀锡板对夹杂物要求很严 夹杂物的颗度要控制在50 m以下 除严格控制钢的成分外 用RH真空处理 可使钢中夹杂物从50 m降低至20 m 二次精炼虽使每吨钢的成本提高1000日元 但轧材的成本却降低了 CAS OB与RH装置相比 投资少 仅RH费用的10 左右 但担心钢中夹杂物会增加 在镀锡板及易拉罐钢生产中不许采用 该公司试验过用结晶器电磁搅拌的方法 造成液面处钢液流动 抑制铸坯表层CO气泡的产生 使酸溶铝0 004 以下的准沸沸腾钢实现了连铸所产薄板的表面质量 成形性和镀锡粘着性均明显改善 大分厂 是世界上第一个全连铸的炼钢车间 原有5台连铸机 现仅留3台 其中4号和5号各与一座转炉和一台RH真空处理装置配套 组成两条25万吨 月生产能力的作业线 而1号铸机主要为厚板轧机供坯 能力约2 5万吨 月 炼钢车间月产钢约5O万吨 80 供热连轧用 其中低碳铝镇静钢为36 准沸腾钢为20 大分厂建立了从氧气转炉直至连铸的准沸腾钢生产流程 各道工序的主要控制项目如下 1 氧气转炉吹炼 终点碳控制在0 10 终点氧稳定地控制在低含量 降低渣中含铁量 2 RH真空处理 用RH OB脱碳 用RH轻处理真空脱氧 加铝时钢水中的氧含量在最低值 据钢中自由氧量确定加铝量 3 连铸 在钢水罐和中间罐之间用长水口防止钢流二次氧化 多炉连浇换钢水罐时要确保中间罐内有足够数量的钢水 防止钢水罐内的渣流入中间罐 高拉速浇铸 在整个浇铸过程中保持拉速恒定 千叶厂3号铸机浇铸易拉罐钢时采用高温浇注 厚230毫米的板坯拉速为1 35m min 采用65吨中间罐 在换钢水罐时拉速保持不变 水口吹氩防止浸入式水口堵塞 这样 包括镀锡板用坯在内 90 的板坯实行热装 川崎制铁公司千叶厂 生产镀锡板和镀锌板时 由有两座Q BOP底吹转炉的三炼钢车间的3号连铸机向热轧车间供坯 该铸机除生产易拉罐用钢外 还生产一般罐头用钢和汽车用冷轧薄板钢 这是一台垂直渐弯渐矫型铸机 基本半径9 35米 81年4月投产 该厂还设有ASEA SKF精炼炉 该公司所生产的镀锡板 为低碳铝镇静钢 其化学成分列于表6 钢中 N 要求5 10 10 4 该公司生产易拉罐钢的连铸工艺流程如下 铁水100 经过预处理 经脱Si P S后的铁水成份为 Si0 03 P0 012 SO 003 0 02 铁水在转炉吹炼 控制出钢时钢中的含碳量 出钢时挡渣 使转炉渣不进入钢水罐内 钢水罐内的钢液面加合成渣予以保护 在出钢的同时进行吹氩搅拌 然后送RH真空处理 不必用钢包炉精炼 浇铸时要严格防止钢水二次氧化 在钢水罐和中间罐间用氩气保护 中间罐设挡渣墙 使钢水强烈搅拌 以减少大型夹杂物 中间罐水口吹氩 以防堵塞 中间罐用浸入式水口浇注 结晶器钢液面用吸收Al2O3的能力强的保护渣覆盖 由于在各环节采取了能有效减少夹杂物的方法 川崎制铁公司正在稳定地生产令人满意的高洁度的板坯 化学成份如表6所示 5 表6低碳铝镇静钢化学成份 镀锡板基板的来源 根据国标GB T2520 2008要求的一次冷轧公称厚度0 15 0 60mm电镀锡钢板或钢带或二次冷轧公称厚度0 12 0 36mm电镀锡钢板或钢带 冷轧低碳钢板或钢带 原板钢种代码MR L D 表7调质度和退火方式 6 DI罐镀锡板能力 1 转炉炼钢和炉外精炼 镀锡基板用钢需严格控制化学成分 除有各国行业标准外 镀锡板生产厂还有内控标准 首先 要求钢中的C N O含量低 以使钢的硬度均匀适宜 再根据镀锡板的不同用途 要有不同的化学成分 以获得不同的耐腐蚀性 抑制粗大夹杂物存在 从而对Cu Cr S P等杂质含量进行控制 为此 炼钢采用铁水预处理 顶底复合吹大容量转炉 挡渣出钢 炉外精炼等技术 以实现钢水成分微调 降低非金属夹杂 保证钢水温度 其中采用RH一OB脱氢脱碳作用尤其适于镀锡板 可使镀锡基板中非金属夹杂颗粒控制在20 m以下 若生产DI级镀锡板 对夹杂物控制更加严格 控伤时应小于0 04个 m2 以防易拉罐卷边裂纹 无缺陷连铸坯 采用连铸坯作热轧原料能使带钢钢质均匀 通常在板坯连铸机结晶器下面有足够的垂直段 使钢中夹杂物充分上浮 减少钢中夹杂 采用大容量中间包 中间包挡渣堰 电磁搅拌 连铸保护渣 铸流保护 铸坯气雾冷却 多点矫直和压缩浇铸等技术来改善板坯的表面和内部质量 新日铁公司采用CC HCR和CC DR通过板坯未凝固复热技术 凝固端控制技术 机内 机外保温技术及煤气边部加热或电磁感应边部加热的温度外偿技术获得无缺陷坯 7 炼钢和炉外精炼 镀锡板用钢要求非金属夹杂物尽量少 钢水纯净度高 铁水在炼钢之前必须进行脱磷 脱硫以及扒渣处理 炼钢过程中要控制适度 O 含量 以免过量的脱氧产物带入钢包 转炉出钢时要采用挡渣技术 为了减少非金属夹杂物 改变夹杂物的性能和形态 提高钢水的纯净度 还必须进行炉外精炼 梅钢镀锡板炼钢采用RH真空脱碳 脱气新技术以改善脱碳反应的动力学条件 缩短处理周期 其高精度合金料快速投入系统能严格控制合金成分 对镀锡板而言 非金属夹杂物颗粒必须控制在50 m以下 颗粒度过大将导致易拉罐卷边裂纹 采用RH真空脱气 可使钢中夹杂物颗粒尺寸从50 m降低到20 m 连铸 连续铸造是决定镀锡板板坯质量的重要工序 对镀锡板连铸坯而言 降低夹渣有特别重要的意义 为减少镀锡板连铸坯中夹渣含量 应尽可能采用大容量的中间包 浇注时速度和液面要求稳定 另外 为保证后续产品的时效性能 应采用全封闭浇注以防止增碳 增氮 还需合理安排连连浇钢种 克服异钢种浇注所导致的混钢现象 8 镀锡基板用钢需严格控制化学成分 除有各国行业标准外 镀锡板生产厂还有内控标准 首先 要求钢中的C N O含量低 以使钢的硬度均匀适宜 再根据镀锡板的不同用途 要有不同的化学成分 以获得不同的耐腐蚀性 抑制粗大夹杂物存在 从而对Cu Cr S P等杂质含量进行控制 川崎制铁生产优质超深冲板采用如下质量判据 中间包钢水T O 小于30 10 4 产品可不检验直接交货 T O 在30 55 10 4 必须进行检查后方能交货 T O 55 10 4 产品则必须降级使用 5 该钢种C P S A1和N元素的含量控制难度大 1 转炉炼钢和炉外精炼 炼钢采用铁水预处理 顶底复合吹大容量转炉 挡渣出钢 炉外精炼等技术 以实现钢水成分微调 降低非金属夹杂 保证钢水温度 其中采用RH OB脱氢脱碳作用尤其适于镀锡板 可使镀锡基板中非金属夹杂颗粒控制在20 m以下 若生产DI级镀锡板 对夹杂物控制更加严格 应小于0 04个 m2 以防易拉罐卷边裂纹 2 镀锡板厚度减薄 厚度0 10 0 12mm的镀锡板在制作旋入式密封盖与深冲扁形罐盒方面已实用化 饮料罐采用拉伸工艺后 镀锡板厚度可减至0 08mm 以德国市场为例 20世纪50年代牛奶罐罐身和盖底使用厚度0 24mm镀锡板 而80年代镀锡板厚度已减至0 12 0 15mm 食品罐头罐身与盖底板厚从0 28 0 32mm减至0 07 0 22mm带来严重的不良影响 尤其是在制罐过程中没有被光检机剔除的此两类缺陷罐可能会造成罐装后饮料泄漏 这是制罐商最为头痛的问题 较一般镀锡板而言 DI用镀锡板在内部夹杂物和针孔控制方面要严格得多 各种夹杂物 例如在熔炼 出钢 浇铸过程中引入的耐火材料渣 结晶器保护渣及氧化铝渣等 当几何尺寸较大时破坏了金属基体的连续性 将会导致冲杯时的脱锡现象 锡层沿夹杂处分层呈片状剥落 但此类缺陷发生概率小 容易剔除 另外含有夹杂的浅杯 在夹杂物处产生应力集中 在拉伸时导致裂纹或拉伸断罐 此外 体积较小 在前道工序不能被剔除的夹杂引起内喷不能完全覆盖的点 罐装后会形成易蚀点 有腐蚀性的饮料往往在易蚀点最易引起漏罐 宝钢在DI材的夹杂物控制方面对各种可能的夹杂如转炉渣 结晶器保护渣 耐火材料渣 氧化铝等都采取了相应的对策 并且对所有DI用镀锡原板都在准备机组进行内部缺陷检查 内部缺陷检查是通过漏磁探伤的原理检测钢板内部的夹杂 能够检测出体积极小的夹杂物 此外还对每卷钢都头 尾取样 离线进一步做磁粉探伤检测 根据国外多年DI材制罐生产经验和宝钢DI用镀锡板的冲罐验证 夹杂物与制罐废品率呈正比例关系 见图10 图10夹杂物与制罐生产废品率的关系图 2 宝钢DI用镀锡原板经在线内欠仪检测和离线磁粉探伤检测 夹杂物控制水平已经达到小于0 04个 m2 在制罐中产生罐壁上的小透光点 在光检机处能被剔除 但小针孔可能被喷涂层所遮盖 光检机不能识别 最后同样会引起漏罐 针孔数超过0 5个 t的钢卷都将封闭针孔 事实上宝钢DI材实物质量已优于上述基准 两钢种板坯厚度方向单个夹杂面积大小比较均小60 m 2 易拉罐因卷边时开裂而报废的原因是有5O m的夹杂物 夹杂物的组成以CaO Al2O3为主 其次是Al2O3 都会造成卷边裂纹 为了将易拉罐制罐的报废减至万分之一以下 必须将夹杂物的尺寸控制在厚5 m宽5O m 为此 在生产镀锡板用板坯的过程中必须做到 1 净化钢水罐内的钢水 1 高温出钢 转炉挡渣出钢 并使用合成渣 钢水罐内衬耐火材料高级化 2 从钢水罐流入中间罐的注流完全防止氧化 使用气密型滑动水口 3 减少中间罐内的夹杂物 中间罐内衬耐火材料高级化 4 改进中间罐水口 向中间罐水口内吹氩 选择中间罐水口的材质 导致易拉罐卷边裂纹的是夹杂物的临界直径是50 100 m 5 影响DI用镀锡板使用性能的主要因素有 钢板的内部夹杂物含量 尺寸精度 各种力学性能 表面粗糙度 镀锡量 涂油量及表面状况等 2 迁钢洁净钢生产 转炉回硫量少于0 005 的钢水比例达到90 保障脱硫扒渣率达到95 洁净钢生产须尽量将终点钢水氧含量控制在较低水平和较窄的波动范围内 通过动态控制转炉炉底 保证合理的炉底厚度 优化钢种的吹炼模式和底吹供气模式 可提高底吹搅拌效果 使碳氧积控制在0 0028 以下 稳定转炉终点钢水的氧含量 对于超低碳钢的生产 为实现RH高效脱碳 缩短处理时间 冶炼时根据转炉 C 和 O 的关系 合理控制终点碳含量 运用底吹后搅工艺 既防止了钢水的过氧化 又保证到RH脱碳的钢水具有良好的碳氧关系 满足RH深脱碳要求 降低RH脱碳后氧含量 减少脱氧产物的产生 提高了钢水纯净度 转炉终点碳控制在0 03 0 05 保证到精炼站的钢水氧含量在400 10 4 600 10 4 之间 通过RH真空处理达到了脱碳 减少夹杂物的目的 采取降低出钢温度等措施 使冶炼的管线钢转炉终点磷含量平均为0 006 低碳钢终点磷含量平均为0 007 转炉出钢时采用挡渣塞挡渣 并结合下渣检测装置 有效减少了出钢时的下渣量 使钢包渣厚控制在60mm以下的比例达到90 以上 转炉高铁水比可降低终点钢中氮含量 转炉脱碳过程所产生的CO气泡对钢水的清洗作用加速了钢中氮的去除 吹炼过程造泡沫渣可以增加渣层厚度 CO在渣中的停留时间也相应增加 减少了钢水吸氮 转炉复吹底吹氩工艺对降低终点钢水氮含量起着重要作用 冶炼低碳超低碳钢种 转炉钢水氮含量可控制在0 0017 以下 重点强化转炉复吹效果 降低碳氧积 在保证较低碳含量的情况下 降低钢水氧含量 缩短更换出钢口时间 保证转炉合理的出钢口形状和出钢时间 优化挡渣出钢操作 实现钢包渣层厚 60mm 防止钢渣污染钢水 充分利用出钢过程的动力学和热力学条件 转炉出钢后向钢包表面加入改质剂 降低炉渣的氧化性 RH结束氮含量在15 10 4 以内 低碳铝镇静钢连浇炉数稳定在12炉 通过优化中间包干式料 改进中间包烘烤制度 将中包温度快速升高到1000 以上 避免了干式料粘结不良导致的中间包工作层脱落污染钢水的问题 采用长水口浸入式开浇 减少钢包开浇过程的二次氧化 长水口进行吹氩保护浇注 浇注过程中采用钢包下渣监测系统 减少了钢包下渣量 采用中间包双层覆盖剂 严格控制中包液渣厚度在60mm以内 防止二次氧化和覆盖剂过厚污染钢水 延长钢水在中包停留时间 采用高液面浇铸纯净钢 促进夹杂物上浮 稳定流场 减少卷渣 中包 结晶器采用三路氩气保护浇注 根据不同钢种 断面 过热度以及拉速 确定合适的浸入式水口插入深度 钢包至中间包增氮平均在1 5 10 4 以内 中间包到结晶器增氮在5 10 7以内 铸坯气泡个数下降到0 38个 m2 热轧板卷夹杂和结疤缺陷明显减少 每月的缺陷发生率由原来的1 67 降低到目前的0 43 恒拉速控制技术97 以上 过热度20 35 当中包过热度超过规定上限时 每超过5 降低拉速0 1m min 超过规定上限15 时 严禁浇注 在大包不自开等异常条件下 为确保连浇 可降低拉速至0 80m min 该拉速条件下保持时间小于等于5min 当过热度低于正常过热度下限时 应立即提高拉速 幅度为0 1m min 但实际拉速不能高于所属钢种的最高拉速 9 德龙钢厂应用新型渣洗料实现SPHC渣洗优化 所谓渣洗 就是用预熔型渣来处理钢液的一种炉外处理方法 渣洗是获得洁净钢的最简单有效的精炼手段 以去除夹杂物 净化钢液为目的 在出钢过程中加入特殊配比的新型渣洗料 能有效达到吸附夹杂的目的 依靠良好的钢包底吹搅拌和钢流的搅拌 使迅速熔化的渣洗料和钢液充分接触 液态的渣洗料液滴能立即与脱氧产物结合吸附并快速上浮排除 可减少钢中的氧含量 硫含量和非金属夹杂物 实现净化钢液 提高钢水质量 改善钢水流动性的目标 渣洗的主要功能如下 一是净化钢液 由于出钢过程中钢流和吹氩的搅拌作用 渣洗料快速熔化 并与脱氧产物等非金属夹杂物碰撞 结合进而上浮 二是辅助脱氧 脱硫 渣洗后的液态产物覆盖于钢液表面能起到良好的保温 防止二次氧化作用 渣洗料中含有的部分金属铝能够脱氧 减少脱氧合金中的铝的使用量 由于液态渣具有较高的硫分配比 脱硫效果显著 三是钢包渣改质作用 渣洗过程具有扩散脱氧功能 可有效降低渣中氧化亚铁含量 同时渣中各种组分的变化对钢包渣起到一定的改质作用 能减轻钢渣对罐衬的侵蚀 四是热补偿功能 由于渣中含有一定量的金属 在渣洗过程中氧化发热 可以发挥补偿钢水温降的作用 把握主要环节实施有效控制 渣洗工艺路线为 转炉冶炼 出钢渣洗 脱氧合金化 吹氩站喂线进行成分微调 软吹 连铸 渣洗工艺的实施要注意以下环节 一是加入时机 要求见到钢流后开始加入 并辅以大气量搅拌 2分钟左右加完 二是渣洗料用量 最佳用量为5Kg t钢 7Kg t钢 既保证使用效果 又不增加成本 三是把握关键工艺控制点 转炉必须严格控制下渣量 钢水必须进行深脱氧 铝必须尽快加入 保证出钢后钢中氧含量小于20 10 4 钢包必须保证良好的底吹氩 出钢过程要大气量搅拌 加入铝后要及时加入渣洗料 过早或过晚都对渣洗效果有一定影响 出钢后要保证软吹时间在8分钟以上 转炉终点硫含量要小于0 020 否则成品硫含量难以达到质量要求 采用此工艺要求 铁水硫含量小于0 025 在铁水硫含量高的情况下需要进行铁水预脱硫 连铸过程必须保障良好的保护浇铸效果 确保中间包取样和吹氩站上钢过程中取样化验的铝的损失小于60 10 4 连铸应对中包塞棒中通孔和滑板面吹氩 避免钢水二次氧化 保障钢水的可浇性 9 鞍钢二炼钢降低对钢的污染的方法 降低保护渣卷入的措施 1 机前开浇采用自动升速程序 将升速曲线由 台阶 形改成斜线 以避免升速过程中结晶器液面波动 在此基础上将停浇过程改为自动降速 同时 为了避免铸机拉速出现波动 将铸机的速率恒定在拉速的90 左右 2 连铸开浇后 结晶器易出现冷钢 搅动液面处理冷钢时 保护渣易被坯壳捕捉形成夹杂 因此 要求将结冷钢部分的铸坯同坯头一起切掉 3 严格控制结晶器液面的波动 将 5mm以上的波动几率控制在5 以下 4 提高供冷轧钢种低碳钢的保护渣粘度 优化保护渣成分与性能 降低耐火材料卷入的措施 1 一般情况下 浇铸头罐易卷入耐火材料 因此 开浇阶段采用塞棒控制 将开浇时的中间包钢水液面提高到450mm以上 中间包钢水重量18t 以保证和促进钢中夹杂的上浮 2 对浇次头坯进行严格的铸坯后处理 即对铸坯表面进行火焰清理 以提高头坯表面质量 降低脱氧产物的措施 为控制钢水的氧化性 在 炼钢一精炼一连铸 工序全系统进行钢渣改质优化处理 包括 1 转炉工序 严格控制转炉下渣量 出钢时加入小粒白灰 提高大罐顶渣碱度 IF钢 硅钢在坑道吹氩结束后 视转炉补吹情况补加改质剂进行初步改质处理 2 精炼工序 冷轧 镀锌线 硅钢等钢种在ANS RH处理位加改质剂对顶渣进行改质处理 3 连铸工序 减少大罐下渣对中间包钢水的污染 对中间包保护浇铸增氮和酸溶铝损失情况进行跟踪 加强保护浇铸 1 采取了自动升速和切除结冷钢的坯头两项措施后 由头坯导致的夹杂废品率从改进前的8 6 降至4 28 经表面清理处理后 头坯夹杂废品率进一步降到2 0 2 跟踪分析中间坯 未经改质处理的中间坯夹杂废品率为0 40 改质处理后的中间坯夹杂废品率为0 10 3 采取一系列改进措施后 冷轧板夹杂废品率从0 34 降至0 20 以下 11 王新华教授所提洁净钢生产要求 表9冷轧薄板非金属夹杂物控制要求 图11炼钢生产过程全氧变化 12 美国Weirton公司 板坯生产0 15mm冷轧薄板 在易拉罐生产线检查120个冷轧板卷时发现 钢中总氧含量与冷轧薄板质量指数的关系 13 173 由于铝镇静钢大量存在着C N间隙原子 用倾斜时效的方法很难做到无时效 梅钢用IF钢生产镀锡板 3 蔡开科 连铸坯质量控制 中 低碳铝镇静钢0 2 0 3mm厚度板 T O 20 10 4 直径20 m 防飞边裂纹 防裂纹夹杂物直径40 m 后吹会明显增加钢中氧含量 炉龄越高 复吹效果越差 终点氧高RH终点氧也高 夹杂物也多 RH加铝后加大氩流量从1400 1500l min加大至1700 1800l min有利于去除夹杂物 纯吹时间10min即可 钢渣界面夹杂物过饱和 纯循环时间也不能长 RH顶渣 FeO MnO 7 8 如过低时 易形成MgO Al2O3和CaO 6Al2O3 易出现水口堵塞和质量问题 13 我司拟生产镀锡基板的技术方案 炼钢要点 保证转炉复吹 底吹氩 效果是关键 不能够因炉龄牺牲复吹 底吹氩 效果 溅渣护炉后的复吹效果要保证 否则以保证复吹效果为重 以碳氧浓度积的控制为目标 控制碳氧浓度积 防止过吹 后吹 O 溶0 025 0 060 控制终渣 FeO 氧化亚铁 FeO MnO 14 18 挡好渣 防止下渣过多 终点温度 终点碳双命中率90 控制铁水氮含量和入炉铁水比 优化转炉造渣和吹炼制度等停吹氮控制在15 10 4 以下 精炼要点 顶渣 FeO MnO 2 4 8 CaO Al2O3 1 2 1 8真空度 200Pa 同一炉钢吹氧次数 2次 流量要在限制流量之内 尽量少 铝含量不能低否则容易产生气孔 也不能太高 否则夹杂物多 加铝后吹氩流量加大 纯循环时间大于10min 也不要太久 T O 0 0020 0 0030 连铸要点 钢包滑动水口自开 缩短无保护浇注时间 中间包盖完好且中间包内开浇前充氩 不在中间包内洗水口和吹氧 塞棒和上水口吹氩受限 控制冒气多的中间包的使用 液位控制保护渣防卷渣 拉速要控制低一点且恒定 工艺要求 1铁水硅 锰 0 40 不得异常 必须经过脱硫 要求达到0 005 以下 扒渣要干净 温度保证 2铁水比率 铁耗930或950kg t以上 以防止过吹和增氮 3对入炉原料废钢进行分类管理 严格控制石灰等辅料质量 转炉回硫量少于0 005 吹炼前选择复吹 底吹氩 好的转炉 吹炼钢中用好底吹气体搅拌功能并做好氮氩切换 控制转炉后吹 终点氧小于800 10 4 好的话应该在500 700 10 4 内 做好成分温度双命中 带氧出钢 4出钢挡渣做好 要求渣厚度在小于60 不得超过100 mm以下 用好钢包出钢过