CN113198851A - 一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于搪瓷钢生产技术领域，具体涉及一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法。包括以下步骤：冶炼合格的钢水进入连铸‑热连轧产线，卷取后再经过酸洗平整得到搪瓷钢热轧酸洗薄板。本发明对冶炼的成分进行控制，同时采用连铸‑热连轧和酸洗平整产线，通过B微合金化、热轧、酸洗平整工序的粗糙度控制等技术优化产品的组织、第二相粒子析出物的形态和分布以及搪瓷钢热轧酸洗薄板的表面状态，从而提高搪瓷钢热轧酸洗薄板的冲压成形性，同时满足热水器内胆对抗鳞爆性的要求，通过热轧酸洗搪瓷板代替冷轧搪瓷板，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于搪瓷钢生产技术领域，具体涉及一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法。
背景技术
搪瓷钢是一种将陶瓷材质与钢材通过高温烧结结合在一起的复合材料，具有钢铁材料高强度、易成形及陶瓷材料耐蚀、耐磨、美观的双重特性，在轻工、家电、冶金、化工、建筑等行业得到广泛应用。搪瓷钢的加工特性与使用特性对搪瓷用钢的性能有严格的要求：成形性、抗扰性、附着性、抗鳞爆性、抗针孔性和强度等需性能优良，其中成形性和抗鳞爆性是搪瓷用钢两个最重要的指标。
在国内外相关研究文献中，生产搪瓷钢板的方法很多。如CN 201010179312.5提供了一种搪瓷钢及其制造方法，以超低碳为基础、添加适量合金元素，得到具有优良成形性能和抗鳞爆性能的冷轧搪瓷钢板，其化学成分百分比为：C≤0.05%、Si≤0.060%、Mn≤0.50%、P≤0.035%、S≤0.035%、Al:0.031～0.10%、N≤0.015%、O≥0.001%、B:0.0003～0.020%、Cu:0.01～0.50%，还含有Nb:0.01～0.10%、V:0.01～0.10%、Ti:0.01～0.15%的一种或两种以上，以及Cr:0.01～0.10%、Ni:0.01～0.10%、Mo:0.01～0.10%中的一种或两种以上。上述方法制造的搪瓷钢具有良好的抗鳞爆性能，但必须通过在钢中添加Nb、V、Ni、Ti、Cr 等多种合金元素，增加了冶炼成本，而且生产控制难度大。
CN 201310486400.3公开了一种具有优良抗鳞爆性能的搪瓷钢及其制造方法，其重量百分比为C:0.0020～0.0050%、Mn:0.30～0.50%、Si:0.0050～0.010%、P:0.01～0.015%、S:0.011～0.020%、Alt:0～0.010%、O:0.011～0.020%，此专利采用的是超低碳钢成分体系，冶炼工序难度大。CN 201510479731.3公开了一种适宜连续退火生产的含硼冷轧搪瓷钢及其制造方法，其化学成分质量百分比为：C:0.03~0.05%，Si≤0.02%，Mn:0.20~0.40%，P≤0.020%，S:0.020~0.035%，N:0.0020~0.0060%，Alt≤0.010%，B:0.0010~0.0020%，其余为铁和不可避免的杂质。专利的S含量较高要求在:0.020~0.035%范围内，S含量高连铸易发生裂纹，不适合连铸拉速高、冷却快的连铸-热连轧生产线。此外，这两项专利均只适合于冷轧搪瓷钢板，需要冷轧、退火，生产工序长，成本高。
热轧酸洗薄板表面质量好、成本低，在很多方面可以替代冷轧板，具有广阔的应用前景，但对搪瓷钢来说，钢中的组织小、产品强度偏高对低碳钢尤其是低碳软钢来说成形性差，难以满足搪瓷钢的成形要求，而且组织控制差，搪瓷后出现鱼鳞爆缺陷难以替代冷轧搪瓷钢。例如CN201910697103.0公开了一种260MPa级别热轧酸洗搪瓷钢及其生产方法，采用CSP产线，经铁水预处理、转炉冶炼、合金微调、RH炉精炼、连铸连轧、卷取、酸洗，最终生产出的热轧酸洗搪瓷钢屈服强度≥260MPa、抗拉强度≥360MPa、延伸率A50≥30％，该方法增加了RH炉精炼导致成本增加，而且由于CSP铸坯薄比表面积大，表面质量不佳；同时所得产品屈服强度偏高，屈强比大难以满足较复杂搪瓷钢的成形要求。
发明内容
针对现有技术中冷轧搪瓷钢合金种类多、流程长、成本高和热轧酸洗薄板成形性差、抗鳞爆性较差等问题，本发明提供一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法，提高搪瓷钢热轧酸洗薄板的成形性和抗鳞爆性，降低成本，能够满足热水器内胆的生产要求。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法，包括以下步骤：冶炼合格的钢水进入连铸-热连轧产线，卷取后再经过酸洗平整得到搪瓷钢热轧酸洗薄板。
其中，
所述连铸-热连轧产线中精轧开轧温度为950~1100℃，优选950~1050℃。精轧温度低于950℃时，增加轧机负荷，过程温度及终轧温度低，热轧酸洗薄板均匀度差。因此，确定精轧开轧温度在950～1100℃，优选950~1050℃。
连铸-热连轧产线中终轧温度为850~950℃，优选890~920℃。终轧温度是控制热轧酸洗薄板组织和第二相粒子析出的主要参数之一，终轧温度过低，在两相区轧制，会出现混晶，不利于成形和抗鳞爆性；终轧温度太高，晶粒粗大，抗鳞爆性差，而且过程温度高，氧化烧损严重表面质量差。因此，确定终轧温度范围为850~950℃，优选890~920℃。
卷取温度650~750℃。卷取温度低于650℃时，组织细小，使得产品强度高，延伸率低不利于成形。但卷取温度过高，氧化铁皮增加，表面质量变差，搪瓷后结合效果不佳。因此卷取温度限定为650~750℃。
平整压下率为0.50%~2.0%。酸洗平整工序可以改善板形和钢板表面结构，提高储油能力，减轻成形过程划伤、增加对瓷釉的结合力，同时消除屈服平台有利于冲压成形，因此，需要一定的平整压下率来改善板型和控制表面粗糙度。
所述搪瓷钢热轧酸洗薄板的晶粒度为8-10级，金相组织以再结晶铁素体和网状渗碳体为主，同时在晶界和晶内弥散分布着球状的BN、MnS等第二相析出物，产品组织均匀，第二相析出粒子粗大，“氢陷阱”数量均匀。
所述搪瓷钢热轧酸洗薄板包括以下重量百分比的化学成分：C:0.030~0.050%、Si≤0.060%、Mn:0.10~0.50%、P≤0.015%、S:0.0030~0.010%、N:0.0030~0.010%、Alt:0.010~0.050%、B:0.0010~0.0030%，其余为铁和不可避免的杂质。
本发明中的合金元素的作用主要基于以下原理：
C是搪瓷钢热轧酸洗薄板的主要控制元素之一，对搪瓷钢的组织和性能有重要的影响。C如果含量太高，连铸-热连轧生产出的热轧酸洗薄板屈服和抗拉强度增加，恶化热轧酸洗薄板的成形性；而且如果C含量较高搪烧过程中热轧酸洗薄板脱碳生成CO气泡，可能产生鳞爆；如果太低，得到渗碳体少，氢陷阱数量不足，抗鳞爆性能较差。因此，本专利中要求C含量0.030~0.050%。
Si在搪瓷钢中是有害的元素。Si一方面因为固溶增加热轧酸洗薄板的强度，恶化材料的冲压成形；另一面Si搪烧过程中会生成氧化物膜，降低热轧酸洗薄板与瓷釉的附着力。因此，本专利要求钢Si≤0.060%。
Mn在搪瓷钢热轧酸洗薄板中是需要添加的元素。一定量的Mn可以和S形成MnS粒子作为MnS-BN复合析出物的基体，增加氢陷阱的数量，对提高抗鳞爆性有利。但过高的Mn含量会显著降低钢的塑性，不利于热轧酸洗薄板的加工成形。因此，需控制Mn的含量范围为0.10～0.50%。
P 是偏析元素。含量过高不仅会增加热轧酸洗薄板的强度，降低成形性，其冷脆性降低钢的焊接性；搪烧时容易产生气泡和黑点，影响搪瓷钢的表面质量。因此，本专利要求P≤0.015%。
Alt 是脱氧元素。搪瓷钢热轧酸洗薄板中含有一定的铝，对于提高抗鳞爆性能有益；但氧化铝夹杂的塑性差，恶化钢的成形性，同时氧化铝影响连铸工序可浇性。由于连铸-热连轧产线浇注速度较高，为保证生产顺畅要求Alt≤0.050%；但Alt≤0.010%搪瓷钢热轧酸洗薄板时效增加，成形性降低。因此，需控制Alt含量在0.010～0.050%之间。
传统钢板中S和N是有害元素，需尽量去除，但在搪瓷钢中，适量的S和N对提高热轧酸洗薄板的抗鳞爆性是有利的，可以增加氢陷阱的数量，减轻瓷鳞爆。连铸过程中BN依附于MnS上形成粗大的球形复合析出物，做为不可逆的“氢陷阱”增强搪瓷钢的抗鳞爆能力；但如果S和N的含量过高，搪瓷钢热轧酸洗薄板脆性和强度增加，在生产过程中易发生边裂，并且降低热轧酸洗薄板的成形性。本专利中要求S及N的含量在0.0030~0.010%。
B是在本专利中试需添加的元素。在搪瓷钢热轧酸洗薄板中加入微量的B进行B微合金化，B与N形成BN，并依附先析出的MnS上形成MnS-BN的复合析出物，形成“氢陷阱”有利于提高钢板抗鳞爆性，钢中加入少量的B就能起到很好的效果；此外，B及其合金化产物在铁素体晶界析出，有利于形成等轴铁素体组织，提高成形性。当B含量过高时，容易形成铸坯裂纹，不利于稳定控制。因此，B的含量0.0010~0.0030%。
本发明对冶炼的成分进行控制，同时采用连铸-热连轧和酸洗平整产线，通过B微合金化、低温加热高温终轧、平整工序的粗糙度控制等技术优化产品的组织、第二相粒子析出物的形态和分布以及搪瓷钢热轧酸洗薄板的表面状态，从而提高搪瓷钢热轧酸洗薄板的冲压成形性，同时满足热水器内胆对抗鳞爆性的要求，通过热轧酸洗搪瓷板代替冷轧搪瓷板，降低了生产成本。
本发明的有益效果在于，
（1）经过冶炼、连铸-热连轧和酸洗平整后，实现了搪瓷钢热轧酸洗薄板的组织和第二相粒子形态可控，“氢陷阱”数量多且均匀，提高了热轧酸洗薄板的成形性能和抗鳞爆性能；
（2）所得搪瓷钢热轧酸洗薄板的屈服强度Rel为150~250MPa，抗拉强度Rm为280~350MPa，延伸率A50≥40%，表面粗糙度Ra:0.6~2.0μm，可满足较复杂型号的热水器成形；
（3）本发明搪瓷钢热轧酸洗薄板性能相和表面质量与冷轧产品相当，成形性良好，抗鳞爆性能良好，而且合金添加量少、成本低、效率高；
（4）搪瓷钢热轧酸洗薄板可以加工成各种形状的热水器内胆，成形效果良好；而且经过搪烧和氢渗透等试验后瓷釉附着力和抗鳞爆性能良好，在整个试验周期内无爆瓷现象发生。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以便本领域技术人员可以更好地了解本发明，但并不因此限制本发明。
各实施例和对比例的生产方法，包括以下步骤：冶炼合格的钢水通过中间包进入连铸-热连轧机，得到搪瓷钢热轧基板，最后进行酸洗和平整得到搪瓷钢酸洗薄板。
本发明的实施例和对比例的化学成分（质量百分数）见表1：
表1化学成分（质量百分数）
| 编号 | C | Si | Mn | S | Alt | N | P | B |
| 实施例1 | 0.050 | 0.030 | 0.10 | 0.004 | 0.010 | 0.010 | 0.015 | 0.0012 |
| 实施例2 | 0.041 | 0.060 | 0.14 | 0.005 | 0.023 | 0.0089 | 0.012 | 0.0015 |
| 实施例3 | 0.035 | 0.042 | 0.25 | 0.007 | 0.015 | 0.0045 | 0.014 | 0.0025 |
| 实施例4 | 0.031 | 0.030 | 0.13 | 0.010 | 0.045 | 0.0035 | 0.010 | 0.0030 |
| 实施例5 | 0.038 | 0.028 | 0.26 | 0.008 | 0.026 | 0.0075 | 0.006 | 0.0022 |
| 实施例6 | 0.044 | 0.035 | 0.37 | 0.0032 | 0.0130 | 0.0060 | 0.013 | 0.0012 |
| 实施例7 | 0.048 | 0.018 | 0.43 | 0.0035 | 0.025 | 0.0045 | 0.012 | 0.0019 |
| 实施例8 | 0.045 | 0.006 | 0.50 | 0.0033 | 0.028 | 0.0032 | 0.017 | 0.0023 |
| 实施例9 | 0.032 | 0.027 | 0.32 | 0.0095 | 0.020 | 0.0095 | 0.016 | 0.0028 |
| 对比例1 | 0.089 | 0.035 | 0.65 | 0.0032 | 0.0022 | 0.0023 | 0.032 | 0.0050 |
| 对比例2 | 0.042 | 0.13 | 0.06 | 0.015 | 0.95 | 0.0018 | 0.013 | 0.0006 |
| 对比例3 | 0.005 | 0.029 | 0.81 | 0.001 | 0.25 | 0.0024 | 0.015 | 0.0023 |
本发明实施例和对比例的主要生产工艺参数见表2：
表2主要生产工艺参数
| 序号 | 精轧开始温度（℃） | 终轧温度 （℃） | 卷取温度 （℃） | 平整压下率（%） |
| 实施例1 | 950 | 855 | 690 | 1.0 |
| 实施例2 | 965 | 860 | 680 | 1.5 |
| 实施例3 | 1090 | 920 | 700 | 0.8 |
| 实施例4 | 1050 | 945 | 695 | 2.0 |
| 实施例5 | 920 | 890 | 705 | 1.3 |
| 实施例6 | 970 | 860 | 690 | 0.5 |
| 实施例7 | 990 | 880 | 730 | 0.75 |
| 实施例8 | 1035 | 910 | 700 | 1.8 |
| 实施例9 | 1040 | 920 | 660 | 1.0 |
| 对比例1 | 1200 | 1000 | 700 | 0.4 |
| 对比例2 | 900 | 740 | 550 | 1.3 |
| 对比例3 | 850 | 680 | 620 | 2.5 |
本发明中实施例和对比例的力学性能见表3：
表3力学性能
| 序号 | 屈服强度 Rp0.2（MPa） | 抗拉强度 Rm（MPa） | 延伸率 A50（%） | 屈强比 | 表面粗糙度Ra（μm） |
| 实施例1 | 235 | 346 | 43 | 0.68 | 1.5 |
| 实施例2 | 201 | 316 | 45 | 0.64 | 1.8 |
| 实施例3 | 218 | 325 | 44 | 0.67 | 0.6 |
| 实施例4 | 223 | 328 | 42 | 0.68 | 1.2 |
| 实施例5 | 194 | 304 | 48 | 0.64 | 2.0 |
| 实施例6 | 207 | 312 | 46 | 0.66 | 1.3 |
| 实施例7 | 182 | 285 | 45 | 0.64 | 0.9 |
| 实施例8 | 188 | 294 | 50 | 0.64 | 1.7 |
| 实施例9 | 195 | 298 | 48 | 0.65 | 0.8 |
| 对比例1 | 302 | 421 | 36 | 0.72 | 0.3 |
| 对比例2 | 275 | 386 | 37 | 0.71 | 2.6 |
| 对比例3 | 268 | 369 | 39 | 0.73 | 1.2 |
搪瓷钢热轧酸洗薄板可以加工成各种形状的热水器内胆，成形效果良好；而且经过搪烧和氢渗透等试验后瓷釉附着力和抗鳞爆性能良好，在整个试验周期内无爆瓷现象发生。
通过上述实例可以看出，本发明所生产的搪瓷钢酸洗薄板屈服强度Rel:150~250MPa，抗拉强度Rm:280~350MPa，延伸率A50≥40%，表面粗糙度Ra:0.6~2.0μm；搪瓷钢热轧酸洗薄板的组织晶粒度以8-10级均匀的再结晶铁素体和网状渗碳体为主，同时在晶界和晶内弥散分布着球状的BN、MnS等第二相析出物；采用本专利成分和工艺生产的搪瓷钢热轧酸洗薄板，力学性能和表面质量优良冲压成形性好，同时保证了抗鳞爆性和与瓷釉的结合力，生产工序少、成本低。
Claims (9)
1.一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：冶炼合格的钢水进入连铸-热连轧产线，卷取后再经过酸洗平整得到搪瓷钢热轧酸洗薄板。
2.根据权利要求1所述的一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法，其特征在于，所述连铸-热连轧产线中精轧开轧温度为950~1100℃。
3.根据权利要求2所述的一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法，其特征在于，所述连铸-热连轧产线中精轧开轧温度为950~1050℃。
4.根据权利要求1所述的一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法，其特征在于，连铸-热连轧产线中终轧温度为850~950℃。
5.根据权利要求1所述的一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法，其特征在于，连铸-热连轧产线中终轧温度为890~920℃。
6.根据权利要求1所述的一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法，其特征在于，卷取温度650~750℃。
7.根据权利要求1所述的一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法，平整压下率为0.50%~2.0%。
8.根据权利要求1所述的一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法，其特征在于，所述搪瓷钢热轧酸洗薄板包括以下重量百分比的化学成分：C:0.030~0.050%、Si≤0.060%、Mn:0.10~0.50%、P≤0.015%、S:0.0030~0.010%、N:0.0030~0.010%、Alt:0.010~0.050%、B:0.0010~0.0030%，其余为铁和不可避免的杂质。
9.根据权利要求8所述的一种搪瓷钢热轧酸洗薄板的生产方法，其特征在于，所述搪瓷钢热轧酸洗薄板的晶粒度为8-10级，金相组织以再结晶铁素体和网状渗碳体为主。
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