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摘 要:文章通过检验废品，分析生产工艺缺陷，找出HP295 成瓶率低的原因，并提出相应的改进措施。
关键词:焊接气瓶用热轧钢板；成瓶率；质量分析；非金属夹杂物；冷却工艺
HP295 钢板是用于YSP-15 型或YSP-10 型液化石油气钢瓶的钢板，液化石油气钢瓶是一次冷冲压成型的。液化石油气钢瓶制瓶工艺如下：下料→冲压→缩口→焊接→X 光探伤→退火→瓶体检验→喷丸→喷漆→气密性试验。
本钢采用连铸坯生产的HP295 热轧钢板，尺寸良好﹑机械性能稳定﹑焊接性能优越，但综合成瓶率仅92%，距用户要求的99%以上尚有差距，影响使用，降低了产品声誉和市场占有率。通过对HP295 成瓶废品原因进行分析研究，提出相应改进措施。
1 废品类型
HP295 成瓶废品宏观表象有二类：一是瓶体缺陷，如打压时瓶体分层﹑鼓包﹑开裂，水爆试验穿孔，此类废品数量极微，但危害较大；二是封头冲压或缩口时出现裂纹，绝大多数废品为此类缺陷。
2 瓶体缺陷成因分析
金相检验发现，瓶体分层﹑鼓包处存在大量非金属夹杂物，且有“内折叠”现象，微区成分分析表明，夹杂物含有Ca﹑Si﹑Mn﹑Fe﹑Na﹑Al 等元素，电子探针对夹杂物区不
同部位化学成分点分析结果见表1。
表1 电子探针点分析结果（%）
从点分析的结果看，夹杂物分布不均匀，不同部位其组成差异很大，主要是由CaO（CaF2）﹑SiO2﹑Na2O﹑Al2O3﹑MnO、Fe 的氧化物等为主要组成的复杂氧化物。其中CaO（CaF2）、SiO2 含量 最高，分别占28.71%～36.20%及21.08%～27.83%，这足以说明夹杂物是来源于钢渣，究竟是来源于中间包渣还是结晶器保护渣还需看其它氧化物的含量；由于
Na2O 高达0.33%～8.86%，判断是结晶器保护渣，这是因为虽然钢渣及耐火材料中也有微量的Na，但其氧化物含量很低，只有结晶器保护渣Na 含量较高。至于含有大量的Mn﹑Fe 的氧化物，分析认为是钢液的氧化产物。
光学金相分析打压开裂的样口发现，裂纹内及裂纹附近，均存在大量非金属夹杂物，主要是长条状MnS 及Al2O3、尖晶石，尺寸为1.5mm～3mm；水爆试验穿孔处发现大颗粒球状夹杂，基体为长条状MnS，还混有Al2O3和粒状MnO，这些主要是脱氧及二次氧化的产物。
由此可见，瓶体缺陷主要是由钢质不纯，存在大量非金属夹杂物造成的。
图1 钢中的气体含量
3 非金属夹杂物的来源及减少措施
3.1 来源
表2 电解夹杂结果（%）
从表2 可知：Al2O3 含量最高,占夹杂物总量的67%，说明氧化物夹杂主要来源于未上浮而滞留于钢液中的脱氧产物。从以上分析可知，非金属夹杂物来源于结晶器保护渣卷入﹑钢水二次氧化及未上浮而滞留于钢中的脱氧产物。
3.2 措施
3.2.1 为避免结晶器保护渣卷入，应加强铸台操作，减小由于结晶器液面波动造成的卷渣。
3.2.2 为减少钢液的二次氧化，应提高自浇率，实施全过程
保护浇注。
3.2.3 为促进钢中的脱氧产物上浮，精炼喂CaSi 线及稀土线，对夹杂物进行变性处理并促使其上浮。
3.3 效果
通过采取上述措施，钢板夹杂物由原来的2.0～3.0 级降至0.5 级；铸态夹杂物****尺寸由162μm 下降到70μm，夹杂物球化率由原来的69.1%提高到84.4%，单位面积夹杂物数量明显减少，并且再未出现瓶体缺陷类废品。
4 封头冲压或缩口时裂纹的产生原因及对策
金相检验裂纹处发现有二类情况：一是裂纹处存在大量非金属夹杂物，夹杂物产生的原因及对策前已述及；二是裂纹处夹杂物含量并不高，但显微组织为非正常组织（针状铁素体+粒状贝氏体），此类情况多出现在卷尾40 米内，这里主要分析此类情况。
4.1 原因分析
开裂是由于冲压用钢板屈服强度太高，导致冲压件内部残余应力过大，从而在机械加工过程中，引起应力集中重新分布，使局部残余应力超过钢的断裂强度而造成的。本钢热连轧厂精轧机末架距Ⅰ段层冷水仅10.5 米，带钢出精轧约1 秒后开始冷却，由于再结晶不充分，加工硬化未消除，导致屈服强度偏高。此外，冷却速度较快，生成的粒状贝氏体也提高强度。此类缺陷多发生在钢卷尾40 米内是由于钢卷卷成后卷板机成形辊立即抱紧，同时定形水打开向钢卷外圈喷射大量冷却水，致使钢卷外圈产生水淬，导致卷尾比其它部分屈服强度升高30 MPa～40MPa。
4.2 措施
(1)针对冷却工艺的缺陷，层流冷却优先开Ⅱ段水，不足时补以Ⅰ段的后几组水，使钢在终轧后有一定的再结晶时间，促使晶粒长大，降低屈服强度。
(2)为减少卷板机定形水对钢卷尾部强度的影响，在钢带尾距卷板机40 米时，关闭卷板机定形水，以减小钢卷外层温降，削弱水淬效果，使卷尾组织和性能得到改善。
4.3 效果
表3 采取措施前后机能对比结果
注：（）中数值为均值。
表3 是采取措施前后的机能对比情况，可见屈服强度﹑抗拉强度﹑屈强比均有较大程度降低，延伸率明显提高，这对提高冲压成型性﹑冲成率都有裨益，同时还大幅度减小钢卷纵向力学性能波动范围。
5 结论
(1)钢质不纯，存在大量非金属夹杂物﹑钢带尾部强度偏高，是本钢HP295 综合成瓶率低的主要原因。
(2)大量非金属夹杂物主要来源于结晶器保护渣卷入﹑长条状MnS 及二次氧化产物。
(3)钢卷尾部强度偏高主要是由于冷却工艺不当及卷板机定形水控制不妥造成的。
(4)在现有设备条件下，通过采取减少结晶器液面波动，全过程保护浇注，优化冷却工艺，适时关闭卷板机定形水等措施，大幅度提高本钢HP295 综合成瓶率，使之达到99%以上，能够满足用户对成瓶率的严格要求。 |
