ESP 鐵素體軋制產(chǎn)品在滅火器行業(yè)中的應(yīng)用

翟 兵， 田茂廣， 丁 寧， 孫向陽， 丁繼師， 劉洪磊， 陳 潮

（日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司冶金技術(shù)處， 山東 日照 276800）

ESP 代表當(dāng)代先進(jìn)的低成本、節(jié)約型熱軋薄帶鋼生產(chǎn)水平，產(chǎn)品可部分替代冷軋產(chǎn)品，是利潤化帶鋼生產(chǎn)的最佳選擇。

目前，日照鋼鐵建有5 條ESP 生產(chǎn)線，具備生產(chǎn)低碳鋼、高強(qiáng)鋼、無取向硅鋼和高碳鋼等鋼種的能力，極限規(guī)格厚度0.6 mm，規(guī)格上可替代大部分冷軋產(chǎn)品。為改善ESP 產(chǎn)品在消防行業(yè)客戶滿意度，日照鋼鐵開展了ESP 鐵素體軋制技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)品應(yīng)用的項(xiàng)目攻關(guān)。

1 滅火器行業(yè)質(zhì)量問題與板材機(jī)理分析

ESP 產(chǎn)品在消防行業(yè)已穩(wěn)定使用6 年，隨著ESP產(chǎn)線工藝不斷優(yōu)化，產(chǎn)品升級，客戶滿意度較高，市場影響力較大。但由于板材性能波動及客戶工藝調(diào)整，也存在一些質(zhì)量問題。下面主要針對膨脹率不足及端蓋制耳等問題進(jìn)行原理分析及對應(yīng)解決辦法。

1.1 膨脹率不足

客戶在抽檢滅火器筒體進(jìn)行爆破檢測，出現(xiàn)膨脹率不足問題的主要原因是鋼板母材塑性不佳，延伸率偏低造成。為驗(yàn)證以上結(jié)論，特選取日鋼冷成形產(chǎn)品1.2 mm 板材在某消防公司制管線上加工型號MFZ/ABC3A 成品，隨機(jī)抽取成品在注水爆破機(jī)進(jìn)行爆破實(shí)驗(yàn)。

爆破實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 爆破實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

結(jié)合受試瓶壓力與進(jìn)水量關(guān)系曲線、受試瓶進(jìn)水量與時間關(guān)系曲線、受試瓶壓力與時間關(guān)系曲線分析發(fā)現(xiàn)，筒體在同一環(huán)境溫度、介質(zhì)的情況下，不同的母材及不同的焊接電流對應(yīng)的筒體在注壓過程中變形延時相差較大。結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及對應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告曲線可以得出以下結(jié)論：

1）ESP 鐵素體軋制產(chǎn)品較奧氏體軋制產(chǎn)品，膨脹率明顯改善。

2）兩種工藝的日鋼ESP 冷成形在不同的電流參數(shù)下，爆破壓力均在6.5 MPa 以上，滿足國標(biāo)≥5.5 MPa要求。

3）焊縫15 mm 內(nèi)屬于熱變形區(qū)，降低焊機(jī)電流，減輕熱變形區(qū)域影響，可改善膨脹率指標(biāo)。

4）一定條件下，延長爆破變形時間，可提高膨脹率。

1.2 端蓋制耳及鼓包

結(jié)合客戶工藝及缺陷樣品母材分析，內(nèi)應(yīng)力殘存、板材增量Δr 值（塑性硬變化）偏低及各方向延伸異向性可造成滅火器端蓋在沖壓過程中出現(xiàn)制耳及局部鼓包現(xiàn)象。

鐵素體軋制與常規(guī)RECC 軋制對比，卷取溫度高了約80 ℃有利于內(nèi)應(yīng)力的釋放。另鐵素體軋制較常規(guī)RECC 軋制n 值（拉伸應(yīng)變硬化指數(shù)）提高0.02，建議客戶選擇鐵素體軋制牌號進(jìn)行端蓋沖壓。

1.3 滅火器制管輥壓環(huán)節(jié)出現(xiàn)波浪

制管輥壓環(huán)節(jié)出現(xiàn)波浪且成品筒體出現(xiàn)波紋，雖與母材性能有一定的關(guān)系，但通過客戶輥壓工藝參數(shù)調(diào)整可實(shí)現(xiàn)消除。

首先根據(jù)微張力控制原理，判斷哪一組主動水平輥存在張力不平衡現(xiàn)象，把其前道次水平主動輥壓下輥縫0.5 mm，把本道次和其后道次水平主動輥壓下輥縫增大0.2 mm，波浪現(xiàn)象會減輕，最后控制側(cè)立輥壓下，恢復(fù)制管速度和焊接，筒體波浪紋問題基本會解決。

2 ESP 常規(guī)工藝與鐵素體工藝產(chǎn)品對比

目前市場消防客戶采購日鋼冷成形主要牌號RECC 和RECD，現(xiàn)針對兩牌號的性能、組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，便于客戶針對不同加工工藝及產(chǎn)品要求進(jìn)行定制采購。

2.1 性能

選取ESP 鐵素體軋制和奧氏體軋制帶鋼進(jìn)行力學(xué)性能對比（見圖1）。相比奧氏體軋制帶鋼，采用鐵素體軋制帶鋼屈服強(qiáng)度降低約40 MPa、抗拉強(qiáng)度降低約40 MPa、屈強(qiáng)比降低約0.05、伸長率無明顯變化。

圖1 不同工藝帶鋼力學(xué)性能對比

2.2 組織分析

ESP 鐵素體軋制產(chǎn)品金相組織以鐵素體為基體，組織晶粒較為粗大、滲碳體分布更為均勻、直觀上珠光體不見。粗晶粒的鐵素體組織大大降低了熱軋帶鋼的的硬度，更有利于滅火器加工成型。

通過金相組織觀察，ESP 鐵素體軋制帶鋼的組織比ESP 奧氏體軋制帶鋼的晶粒尺寸要大一個數(shù)量級（見圖2）。晶粒粗大有利于降低屈服強(qiáng)度，提高成型性能[1]。

圖2 不同工藝的顯微組織

3 應(yīng)用實(shí)踐改善情況

通過鐵素體軋制產(chǎn)品在江蘇某消防公司、浙江某消防公司試用和使用情況，整體效果良好。

3.1 江蘇某公司滅火器試用情況

終端客戶，專業(yè)生產(chǎn)滅火器筒體，品種以4 kg 滅火器為主，月使用量300 t?？蛻粲兄乒芫€生產(chǎn)線5條，上下端蓋沖壓設(shè)備7 臺。滅火器主要規(guī)格2 kg、4 kg、8 kg。

客戶前期使用日鋼RECC 出現(xiàn)膨脹率不足問題，首次采購日鋼RECD 規(guī)格1.1 mm、1.2 mm、1.3 mm 各一卷試驗(yàn)使用效果。1.1 mm 用于2 kg 滅火器，膨脹壓力在7.2 MPa，膨脹率在18%左右；1.2 mm 用于4 kg滅火器，膨脹壓力在7.0 MPa，膨脹率在16%左右；1.3 mm 用于5 kg 滅火器，膨脹壓力在7.4 MPa，膨脹率在20%左右。

3.2 浙江某公司滅火器使用情況

客戶從2015 年開始批量使用日鋼冷成形，月使用量6 000 t。目前老廠區(qū)8 條制管線和20 臺輥筒線，日產(chǎn)3.5 萬具滅火器；新廠區(qū)22 條制管線日產(chǎn)7 萬具滅火器。客戶工藝：冷軋卷縱剪分條—輥瓶身（自動制管線和兩輥成型兩種工藝）—瓶身焊接- 縮頸/沖上、下封頭—上封頭焊接法蘭—拼焊—?dú)饷苄詸z測—表面擦拭清理—噴塑（平光塑）—爆破實(shí)驗(yàn)（抽檢）—成品。

客戶前期使用日鋼RECC 出現(xiàn)膨脹率不足問題，后更換材料使用日鋼RECD，現(xiàn)場抽檢3 具4 kg 和3 具2 kg 筒體做爆破實(shí)驗(yàn)。爆破壓力均達(dá)到7.0 MPa（國標(biāo)≥5.5 MPa），4 kg 筒體膨脹率均在18%以上，2 kg 筒體爆破率在14%左右。

4 結(jié)論

ESP 鐵素體軋制產(chǎn)品性能優(yōu)越，適合制管線輥壓筒體成型，但端蓋制耳改善不明顯，后續(xù)改善各方向增量Δr 值。

ESP 鐵素體軋制產(chǎn)品性能優(yōu)越、組織精良、板形良好，近幾年實(shí)現(xiàn)了在消防行業(yè)上的推廣上量。ESP鐵素體軋制工藝技術(shù)不斷優(yōu)化，其產(chǎn)品將應(yīng)用于更多行業(yè)，逐漸替代傳統(tǒng)冷軋產(chǎn)品，穩(wěn)定的產(chǎn)品性能及市場服務(wù)為日鋼特色品種的多樣化和產(chǎn)品應(yīng)用的多元化打下了基礎(chǔ)，冷成形市場將形成新的產(chǎn)品格局。