集装箱制造业对钢材的耐大气腐蚀性要求严格，其消耗量最大的集装箱用板属于高附加值品种，而且价格相对较稳定。随着全球贸易量的增长，近几年我国集装箱用钢需求也将保持较高速度的增长。莱钢适应市场需求，充分利用新建的1 500 mm宽带钢生产线先进的设备和工艺条件，开发生产了SPA-H集装箱用热轧宽带钢。2006年7月—2007年1月，莱钢1 500 mm热轧宽带生产线已生产规格为（3.8～4.3） mm×（1 010～1 355）mm的SPA-H集装箱用钢近6 000 t，综合成材率达到97.02%。开发产品采用低碳钢中复合添加Cu、P、Cr、Ni的合理成分设计，钢材耐腐蚀性优异，而且尺寸精度、板型、表面质量、成型性指标良好，较好地满足了集装箱用钢的使用要求。

    技术要求

　　该钢种采用日本钢号SPA-H，其化学成分、力学性能及厚度、宽度的偏差要求执行日本标准JIS G3125-2004《高耐候性轧制钢材》，见表1～3。

    表1 SPA-H化学成分 %
   

C	Si	Mn	P	S	Cu	Cr	Ni
≤0.12	0.25~0.75	≤0.60	0.070~0.150	≤0.035	0.25~0.55	0.30~1.25	≤0.65

    表2 SPA-H钢板及钢带力学性能
   

厚度 /mm	屈服强度 /MPa	抗拉强度 /MPa	延伸率 /%	弯曲性能
				弯曲角度	弯曲半径
≤6.0	≥355	≥490	≥22	180°	厚度的0.5倍
＞6.0	≥355	≥490	≥15	180°	厚度的0.5倍

    表3 厚度、宽度的偏差要求 mm
   

项  目		允许偏差
宽度	700~1350	0～+20
厚度	3.15≤a＜4.00	±0.24
	4.00≤a＜5.00	±0.45

    生产工艺

　　莱钢SPA-H集装箱用钢的生产工艺流程为：铁水预处理—120 t顶底复吹转炉冶炼—LF精炼—板坯连铸（160 mm×（1 055～1 360） mm）—热送热装—加热—高压水除鳞—(E1、四辊R1)可逆粗轧5道次—热卷箱—开卷—飞剪切头尾—E2前高压水除鳞—（E2、F1～F6）精轧机组—层流冷却—卷取—打捆—运输—喷号—收集堆放。

    1 冶炼工艺

　　冶炼SPA-H钢的铁水要求必须经过铁水脱硫预处理，入转炉前铁水含硫量≤0.010%，并扒净铁水表面的渣。镍板、铜粒或镍铜合金随废钢加入转炉。转炉冶炼终点碳含量要求≤0.06%，防止钢水过氧化。出钢温度控制在1 640～1 660 ℃，出钢前首先在钢包内加入合成渣进行烘烤。采用挡渣塞、挡渣球双挡渣方式挡渣出钢，出钢过程加入硅钙钡、铝锰钛、硅锰、硅铁、中碳铬铁、磷铁进行脱氧合金化。

    2 LF精炼

　　LF精炼过程加石灰及萤石造渣，采用复合脱氧剂、碳化硅等进行扩散脱氧，出站前顶渣必须为白渣。钢水成分、温度调至合适范围内后，出站前喂入硅钙线，喂线后进行一段时间的软吹氩处理，均匀钢水温度、成分，促进夹杂上浮，确保钢水质量。

    3 连铸

　　连铸过程全程保护，结晶器内加集装箱钢专用保护渣。该钢种在浇铸过程中易发生漏钢事故，其原因为钢中含有Cu，坯壳与结晶器铜板有一定的亲合力，坯壳容易与铜板发生粘连，导致粘结漏钢[1]，且钢中的Cu会使铸坯表面产生裂纹，在拉速较高的情况下会造成裂纹性漏钢。钢中合金元素含量高，凝固过程钢坯收缩率大，在坯壳与结晶器内壁之间容易形成较大气隙，阻碍坯壳传热，坯壳变薄，也会造成漏钢。因此开浇或更换下水口时必须严格对中，避免偏流，浇铸过程严格限制拉速不超过1.1 m/min，保护渣变性时及时换渣，并提高结晶器进水温度、缩减二次冷却水量，对铸坯进行缓冷。

    4 热轧工艺

　　钢坯热送热装至1 500 mm热连轧机组轧制。该钢种Cu含量较高，加热过程中易发生“铜脆”[2]，即加热时铸坯表面易产生龟裂而造成成品板卷边裂。因此加热坚持“高温快烧”原则，保证铸坯在还原性或中性氛围下加热，加热时加快升温速度，提高加热段温度，防止过度氧化，减少Cu在晶界及铸坯表面的富集，避免钢在轧制时发生边裂，并适当降低均热温度。板坯的出炉温度为：1 160～1 210 ℃，加热时间不低于80 min。

　　该钢种材质较硬，且通常所轧制规格较薄，轧制过程中精轧机组轧制力及轧制电流较大，容易发生事故。因此适当减小中间坯厚度，根据成品规格不同，中间坯厚一般选取在26～29 mm。带钢出精轧机组后立即以密集方式进行水冷，前段加速冷却，后段控制卷取温度，卷取温度为（620±15） ℃。

    产品实物质量

    1 化学成分控制
　　统计34炉钢熔炼成分，结果见表4。冶炼过程中，通过转炉终点控制，减少补吹次数，减少钢中氧含量，提高合金元素的收得率，稳定了钢水成分。

    表4 SPA-H钢熔炼成分检测结果 %
   

C	Si	Mn	P	S	Cu	Cr	Ni
0.06~0.10 0.080	0.33~0.49 0.403	0.33~0.49 0.416	0.79~0.116 0.094	0.003~0.015 0.007	0.26~0.34 0.298	0.35~0.49 0..393	0.13~0.20 0.149

    2 力学性能

　　统计34炉SPA-H钢的力学性能，结果见表5。可以看出钢材屈服强度、抗拉强度及延伸率均比较稳定，波动范围小。钢材力学性能远远超出相应标准要求，材料的屈强比较低，易于成型，加工硬化率高，使用性能较好。

    表5  SPA-H集装箱用钢力学性能统计结果
   

屈服强度/MPa	抗拉强度/MPa	延伸率/%	冷弯	屈强比
390~439 414	509~564 529	38~43 39	d=a	0.76 ~0.80 0.78

    3 金相组织

　　取SPA-H集装箱用钢试样进行金相分析，其基体组织为铁素体和少量珠光体，晶粒均匀、细小，晶粒度为9～10级。


    4 拉伸断口

　　拉伸断口形貌：断裂全部为韧性断裂，断口呈韧窝状，夹杂物少。


    5 腐蚀试验

　　试验采用DW-UD-3型干湿复合循环试验装置模拟大气腐蚀环境进行。试样尺寸为90 mm×45 mm，试验过程采用浸渍—湿润—干燥3个过程循环往复来模拟工业大气腐蚀，每个循环15 min，浸渍液采用0.01 mol/L NaHSO3和0.05 mol/L NaCl混合溶液，试验连续进行120 h。SPA-H钢与Q235B钢腐蚀速率分别为2.33 g/(m2·h)和3.52 g/(m2·h)。表明莱钢开发的SPA-H钢具有优良的耐蚀性。

    6 表面质量及外形尺寸

　　热轧过程热卷箱投入使用，较好地保证了通条带卷温度均匀性，轧线除鳞系统正常运行，轧后带钢表面光洁，无氧化铁皮压入及表面裂纹。从成品尺寸检验情况看，厚度和宽度控制精度高，实际偏差均在技术要求范围内，合格率为100%。

    结语

　　莱钢生产的SPA-H集装箱用钢主要供给全球最大的集装箱制造商—中集公司，用户认为莱钢生产的集装箱用热轧板卷尺寸和板型控制良好，厚度波动小，钢带表面质量及成型性好，一次成型即可达到目标要求，成型过程中未发现裂纹、起皮等现象，完全能满足集装箱制造要求，表明莱钢SPA-H集装箱用钢成分设计及工艺控制合理，开发的产品具有良好的耐蚀性能、力学性能、表面质量和尺寸精度。