昆钢黄磷包装桶专用冷轧钢带的开发

张瑜1， 宋绍忠2
(1.武钢集团昆明钢铁股份公司技术中心,云南 昆明 650302
2. 昆明腾禾机电工程有限公司,云南 昆明 650302)

1. 前言

黄磷是一种重要的基础工业原料，熔点44.1℃，室温下在空气中能自燃，黄磷属于易燃危险品，其运输必须在容器中密闭包装运输。云南是黄磷的主要产地之一，所产黄磷不仅销往全国各地，而且还出口多个国家和地区，云南每年用于制作黄磷包装桶用的冷轧板带需求量约为50000吨。

武钢集团昆明钢铁股份有限公司是云南省内唯一拥有黄磷包装桶专用冷轧钢带生产设备和能力的企业，昆钢从2002年就开始了黄磷包装桶专用冷轧钢带研制开发，2003年初步形成了黄磷包装桶专用冷轧钢带生产工艺，此后不断优化改进生产工艺，形成批量稳定的生产能力,产品质量优异，性能完全满足黄磷包装要求。2008年《黄磷包装桶专用冷轧钢带》项目被列入云南省地方标准制项目计划,标准由武钢集团昆明钢铁股份有限公司和昆明腾禾机电工程有限公司起草，在完成了标准的编制审批工作后， 2009年4月1日完成了标准的报批工作，云南省于2009年8月1日颁布实施。DB53/T286-2009《黄磷包装桶专用冷轧钢带》是昆钢和昆明腾禾公司贴近市场，共同开发的拥有自主知识产权成果，标准的颁布实施，对规范黄磷包装桶用钢，确保黄磷的存储、运输安全具有重大意义，体现了国有大中型企业对社会的责任，标志着昆钢黄磷包装桶用钢从产品战略走向标准战略的进程取得的重大进步。

2. 黄磷桶制作及质量特性要求分析

黄磷是一种重要的基础工业原料，熔点为44.1℃，室温下在空气中能自燃，黄磷属于易燃、易爆、剧毒危险品。黄磷生产包装过程是在水密封与空气隔绝条件下进行，在长途运输、仓储过程中不能出现因包装桶质量问题产生泄漏造成安全事故和环境污染。黄磷包装桶材料必须具有具有良好变形性能及表面质量、强度适宜，以适应黄磷包装桶的制作要求。

2.1 黄磷包装桶的加工工艺简介
黄磷包装桶制造加工由桶身加工、桶底加工、桶顶加工和组装工序组成。组装过程指桶身与桶底、桶顶的组装采用七层三重圆卷边，卷层内填充封缝胶，加工成成品桶的过程。加工工艺如下：

（1） 桶身的加工工艺流程：

下料→三辊卷压成圆桶形→搭接头的点焊→桶身达结焊接→焊缝的修磨→翻边成型→桶身涨筋→桶身焊缝质量检验→酸洗→清洗→电镀锌→钝化→自然干燥

（2）桶底（桶盖）的加工工艺流程：

下料→冲压→翻边成型→（冲压注入口和透气口 →注入口和透气口螺纹加工 →） 酸洗→ 清洗→ 电镀锌→ 钝化→ 自然干燥

（3）桶的组装、检验：

桶身与桶盖、桶底进行七层三重圆卷边组装 → 气密性检验→ 水压试验→ 跌落试验→ 桶身喷标识→ 验收

从制造过程可以看到，在黄磷包装桶制作过程中包含了焊接、翻边、涨筋、冲孔的加工过程，在加工成桶后还必须经过气密性检验、水压试验、跌落试验和堆码试验进行使用条件模拟，检验合格后才能作为合格黄磷包装桶出厂。整个加工、检验过程对材料的焊接性能、强度、冲压变形性能和表面质量有一定的要求。

3. 包装桶加工对材质特性要求及昆钢产品质量特性

（1）标准相关要求

国家对黄磷包装桶加工尺寸、成品桶检验方法有严格要求。但对黄磷包装桶制造用原料——冷轧板性能无具体要求，见表2。

表2

（2）焊接性能要求：
  对钢铁材料而言，碳当量越低，焊接性能越好。一般认为碳当量小于0.32%后，焊接性能可以保证。国际焊接协会采用碳当量计算和评定钢材的焊接性能，其近似公式如下：

Ceq = C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5
 式中：元素符号代表该元素重量百分比。
  昆钢黄磷包装桶专用冷轧钢带制作采用低碳、低硅、低锰冷轧薄板制作，成份要求见表3，其碳当量小于0.20%，焊接性能完全可以保证。

表3

（3）冲压成型性要求：

在黄磷包装桶冲压成型由涨筋、翻边、冲孔、卷边组成，成型工艺涉及冲压、拉延和弯曲等成型过程。要求材料具有良好的冲压变形性能，制作过程不能出现变形开裂现象。

在欧洲根据冷轧深冲性性能的不同，一般将深冲性能分为商业级CQ、冲压级DQ、深冲级DDQ和超深冲级EDDQ。通常对冷轧板深冲性能指标规定如下：

·CQ r = 1； ·DQ r = 1.1～1.3；

·DDQ r = 1.5～2.0； ·EDDQ r >2.0；

目前，国内黄磷包装桶制作采用冷轧薄板，主要牌号有Q195、St12、SPCC、DC01等，其性能要求对比见表4。

表4 力学性能

2.3 表面质量

（1） 表面夹杂物：

指钢材表面的夹渣和表面残留氧化铁皮，包装黄磷后在运输和腐蚀条件下容易造成钢桶出现孔洞，导致火灾。对黄磷包装桶的气密性试验、水压试验不容易检查夹渣和表面残留氧化铁皮，跌落试验可以检验出，包装桶表面有夹渣和表面残留氧化铁皮无法修补，只能报废。

（2）划伤：

划伤在轧制过程、平整、重卷、纵剪以及用户下料、制桶过程都会产生，轻划伤影响包装桶表面美观，但不会对使用造成影响。严重划伤不但影响表面美观，还直接影响到黄磷包装桶强度，影响到黄磷包装桶的气密性试验、水压试验和跌落试验的检验结果。

（3）表面残留物：

主要指残油（涂油）及其他吸附在钢板表面的物质，过多容易造成虚焊，影响桶身的焊接质量。

3.4 外形尺寸要求

制作包装桶使用专用设备，原料的长度、宽度尺寸准确性直接影响桶的制作，尺寸偏小、偏大都会造成原料不准确放入模具，导致所制桶质量达不到要求。在保证安全的条件下，原料厚度尽可能采用负偏差，可以节约原料，降低桶身重量，从而降低成本。

3. 昆钢黄磷包装桶专用冷轧钢带生产工艺

3.1 工艺流程

铁水预处理→50t氧气顶吹转炉冶炼(钢水)→LF钢包精炼炉精炼(钢水)→立弯式板坯连铸机连铸(钢坯)→双机架炉卷轧机热轧(冷轧原料)→酸洗→四辊可逆式轧机冷轧(冷轧卷)→热处理(退火)→平整→重卷（表面质量检验、涂油）→理化性能检验→纵卷（表面质量二次检验）→判定→包装

2.2 工艺特点

昆钢黄磷桶用板冶炼采用低碳低硅铝镇静钢的“分步脱氧法”脱氧工艺，热轧炉卷轧机采用“三高一低”（高的加热温度、高的开轧温度、高的终轧温度，足够低的卷取温度）的工艺原则生产黄磷桶用板专用原料，钢带酸洗在推拉式酸洗机组生产线采用“微过酸洗工艺”，合理匹配酸洗槽内的酸液浓度、酸液温度以及酸洗时间，，有效洗净了冷轧原料(热轧钢带)的氧化铁皮。冷轧采用四辊可逆式冷轧机轧制生产的冷轧板，退火采用全氢罩式退火有利于冲压性能的提高。

昆钢黄磷包装桶专用冷轧钢带St12P为铝镇静钢，对影响冲压性能的C、Si、Mn、S、P含量严格控制，热轧轧制采用“三高一低”工艺原则。冷轧采用适当的压下率、罩式全氢退火使得AlN均匀析出，形成有利于冲压变形的{111}织构，晶粒度6 ～ 8级，游离渗碳体为颗粒状，弥散分布。提高了St12P冷轧板的深冲性能，使得其应变硬化指数n值达到0.2以上、塑性应变比r值达到1.4以上。

昆钢黄磷包装桶专用冷轧钢带St12P强度适宜、冲压变形性能好，用其制作黄磷包装桶比采用St12、SPCC冷轧板制作合格率要高,不易出现变形开裂。

昆钢要求黄磷包装桶用冷轧钢带表面不得有分层、裂纹、气泡、结疤、拉裂和夹杂等对使用有害的缺陷。钢带允许有深度不超出厚度公差范围的麻点、小气泡、小拉裂、划伤、轧辊压痕；允许有局部的氧化色和经酸洗后的异色薄膜。

昆钢制定了严格的外形尺寸控制要求，满足了用户使用要求。黄磷包装桶用冷轧钢带厚度及宽度允许偏差见表5.

表5 钢带的厚度及宽度允许偏差 单位为mm

4. 管理制度及过程控制

（1）昆钢制定了黄磷桶专用板产品标准

DB53/T286-2009《黄磷包装桶专用冷轧钢带》标准规定了黄磷包装桶专用冷轧钢带的尺寸、外形、重量、交货状态、化学成分、力学和工艺性能、试验方法、检验规则、包装、标志及质量证明书的具体要求，为广泛运用提供了规范文件。

（2）严格过程控制，强化工艺纪律管理

1） 3级工艺纪律检查制度

车间技术员每周自查、厂级技术质量管理人员每月抽查、由公司技术中心组织相关人员组成的公司工艺纪律季度抽查的3级质量抽查制度，确保生产过程工艺纪律的严格执行。

2） 主管技术人员不定期巡查

技术中心、质量计量管理中心主管技术人员对生产工艺及产品质量不定期巡查，若出现不按工艺纪律要求生产的产品，即使产品理化质量检验合格、表面质量合格也按不合格品判定，出现不遵守工艺纪律情况由管理部门开具整改意见书，并当事人进行经济处罚。

（3） 提高质量检验人员的素质，提高检验人员的业务水平和操作技能，严把质量关，最终保证产品质量。

1）了解用途、提高对检验重要性的认识，提高产品质量意识

黄磷的包装运输属于危险品，昆钢组织检验人员到黄磷及黄磷桶包装生产厂访问，让检验人员充分了解黄磷包装桶的制作和使用要求，提高对黄磷包装板检验重要性认识。

2）加强学习标准，提高职工的业务水平和操作技能

由于冷轧产品的表面质量检验缺陷种类多，检验判定是在连续生产中进行，检验难度大，判定带有很强的主观性。工艺技术人员、标准制定者对检验人员进行岗位培训，对冷轧板表面缺陷产生原因、危害及控制进行系统的分析，提高检验人员的业务水平和操作技能。

3）形成机制，及对比检验、协调检验判定的统一性

组织判定人员对同一卷钢进行背靠背的检验判定，统一了检验人员的判定尺度，保证判定的准确性。

4）产品质量监督制度

黄磷桶专用板质量监督由车间质量员每周自查、厂级质量管理人员每月抽查、由公司管理部门相关人员组成的公司产品质量季度质量抽查的3级质量抽查制度，确保产品质量稳定、检验结果的准确。

5. 结论：

武钢集团昆明钢铁股份有限公司针对黄磷包装桶加工、使用特点，经过多年的研究和工艺技术优化，开发出的黄磷包装桶专用冷轧钢带较好地满足了黄磷包装、运输要求， 2009年8月1日颁布实施的DB53/T286-2009《黄磷包装桶专用冷轧钢带》是昆钢与和昆明腾禾公司贴近市场，共同开发的结果，标准的颁布实施，对规范黄磷包装桶用钢，确保黄磷存储、运输的安全具有重大意义。
武钢集团昆明钢铁股份有限公司开发黄磷包装桶专用冷轧钢带不仅可以用于制造黄磷包装桶，还可以用于其他各类包装桶制造。