热镀锌管的研制与开发
随着国民经济的快速发展，人们对钢铁材料的需求逐步趋于多样化，向着高强韧、高服役寿命、轻量化、多功能性等方面不断发展，其中光伏支架用镀锌钢管用钢主要是通过提高钢板强度以降低材料用量实现结构轻量化，同时在钢板表面进行镀锌以增加材料的耐腐蚀性能，在国外有很大的发展前景与市场需求。高强度热轧热镀锌用制管用钢ZJ500是安钢针对出口美国光伏支架用热浸锌钢管进行专门研制的特殊需要类钢材，该产品通过ERW焊接圆管经变形制成八角管，再经酸洗、热浸锌制成高强度镀锌管，主要用于太阳能设备支架，使用年限要求大于40年，在国外有很大的发展前景与市场需求。
光伏支架用镀锌钢管的制造工艺过程和服役条件对所使用材料的要求是非常苛刻的，材料要求高强度以及良好的韧性，并且满足冷加工、高频焊接、表面热镀锌等严格的工艺要求。
1成分设计
碳：C是钢中重要的强化元素，增加碳含量可增加珠光体的含量，因而可提高强度。但碳含量的提高会降低钢的冷成形性和焊接性等，因此需将碳含量限定在一定范围内。
硅：Si是钢中主要的添加合金元素，在钢中可以起到脱氧和固溶强化作用，但钢中硅含量在一定范围时，可以促进镀锌时Fe－Zn反应，并使镀层急剧长大、增厚，导致出现镀层发黑（表面灰暗）和附着力下降等严重问题。同时，为保证节约资源，要求结构件有较高强度以保证轻量化，这就要求钢在保证较高强度的前提下，降低钢中Si含量以保证镀锌质量。
锰：Mn是提高钢的强度和韧性的有效元素，但是随着含量的提高，提高强度的作用也将减弱，并且容易产生中心偏析，恶化韧性，因此应该综合考虑力学性能、成本等因素设计锰和微合金含量。
钛：Ti在钢中可以和碳、氮结合形成稳定的TiC、TiN化合物，TiN的溶度积很小，熔点高，即使加热到1400℃时也存在非常细小的微粒，显示出强的抑制奥氏体晶粒长大的作用，从而细化铁素体的晶粒，达到强韧性目的。TiC可以在铁素体中析出起到强烈的沉淀析出强化作用。但Ti的含量过低时（0.01％～0.02％），就没有足够的TiN阻止晶粒的粗化，同时过高的Ti将导致粗大的液态析出TiN，也不能阻止晶粒的长大。同时，钛与钢中的氧、硫也有极强的亲和力改善硫化物形态，形成不易塑性变形的球状碳硫化钛Ti4C2S2，提高钢的韧性，改善横纵向的性能差。为满足产品出口实现高强度轻量化的需要，需要提高产品的工艺力学性能，但采用传统的高强钢成分体系设计，即：采用中碳＋高Mn＋Nb合金化设计，生产成本较高，根据化学元素对钢的强韧性的影响，借鉴安钢Ti微合金强化钢的生产经验，最终采用中碳＋低硅＋Mn＋Ti的成分设计，既满足了ZJ500的力学性能要求和钢管的表面镀锌质量要求，又降低了合金成本。
2生产工艺
2.1工艺路线
铁水预处理→150t转炉冶炼→LF精练→双板坯铸机连铸→加热→轧制→层流冷却→卷取→喷印标记→检验→入库。
2.2冶炼工艺
该产品由安钢150t顶底复吹转炉冶炼，高炉铁水经铁水脱硫后［S］≤0.003％，铁水脱硫扒渣干净；采用较高的出钢温度，减少精练升温时间；出钢采用滑板挡渣，严格控制下渣；出钢后严禁大氩气搅拌，避免钢液裸露；LF采用全程控铝；进站后尽量快速埋弧造泡沫渣，炉渣造好后集中脱硫，缩短大氩气搅拌脱硫时间，减少钢液增氮；软搅拌时间大于8min，保证夹杂物充分上浮；连铸过程采用全程保护浇注，确保长水口和浸入式水口密封良好；中包钢水目标过热度为10℃～25℃；浇注过程保持拉速和结晶器液面稳定。
2.3轧制工艺
根据钢中Ti含量，采用下述公式（1）和（2）可以粗略计算出Ti在奥氏体中的最低溶解温度：
Ti（有效）＝Ti（全）－3.42N－3S（1）log［％Ti］［％C］γ＝－7000／T＋2.75（2）同时，考虑到Ti的固溶温度、加热炉的温差以及薄规格轧制过程的温度控制要求，钢中Ti元素完全固溶需要加热温度达到1220℃～1300℃，微合金元素的碳化物、氮化物及碳氮化物在高温加热时溶入奥氏体中，能够起到阻碍原始奥氏体晶粒长大，达到细化奥氏体晶粒的目的。为保证客户制管的使用要求，要严格控制板坯中间裂纹，应适当的提高加热温度、轧钢温度以利于薄规格生产。通过对钢中Ti元素细晶强化及析出强化钢的研究，最终确定轧制工艺采用较高温880℃终轧和较高温度640℃卷取，即高温终轧可以尽量避免精轧过程两相区轧制，增大相变驱动力的同时也减小了混晶可能性，并且还减少了形变诱导析出的TiC，增加了后续冷却卷取过程中的相间析出和过饱和析出细小的TiC比例。这样既保证较高的强度，也具有一定的塑韧性，保证了ZJ500满足用户的制管性能。
3结果与分析
3.1力学性能
统计2017年的性能检验情况，共检验324批次，性能合格率100％，生产以来ZJ500力学性能的统计结果见表3。表3ZJ500的力学性能统计项目屈服强度／MPa抗拉强度／MPa伸长／％180°冷弯b＝35mm总样本数／个最大值61468338合格最小值47755022合格304平均值54861229.7合格从表3可以看出，ZJ500的力学性能中各项技术指标均达到了较高的水平，满足客户的技术要求。焊接及冷加工成型性能很好，满足制管技术要求，用户反应良好，实现了较好的经济效益和社会效益，为今后针对类似特殊需求钢种的开发提供了科学参考
依据。
3.2金相组织
采用ZEISSObserver.A1m金相显微镜，试样沿厚度方向进行组织分析，金相组织如图1所示。
ZJ500组织为均匀的铁素体＋珠光体，晶粒度10.5级左右，很好地保证了产品的综合力学性能；夹杂物分析DS类夹杂物可控制在1.5级以内，B类夹杂物可控制在1.5级以内，A类和C类夹杂物可控制在1.0级以内。