專利名稱：：一種冷軋熱水器用搪瓷鋼及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于軋鋼領(lǐng)域，特別適用于采用冷軋連續(xù)退火方式生產(chǎn)的用于熱水器產(chǎn)品的一種冷軋熱水器用搪瓷鋼及生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：我國近幾年來，在熱水器生產(chǎn)中，采用搪瓷內(nèi)膽的日益增多。搪瓷內(nèi)膽由于其在防腐方面的優(yōu)越性能，正在取代其它內(nèi)膽而成為熱水器內(nèi)膽的主力。熱水器內(nèi)膽由桶身、上下封頭三部份或由上、下封頭二部份組成，其中，上下封頭部份由沖壓成形，桶身由巻取而成，二部份或三部分經(jīng)焊接后進(jìn)行預(yù)處理，搪瓷和燒結(jié)。不是所有的鋼材都適用于涂搪。熱水器鋼板應(yīng)滿足以下幾個因素是可涂搪性、可成形性、耐壓性和可焊性；選擇使用的鋼板還應(yīng)具有一定的抗鱗爆性能，熱水器出廠前要進(jìn)行耐壓試驗，其方法是將熱水器中充滿水后，加壓，壓力至少為1.3P的壓力(P為操作壓力)。從0到P增壓，不應(yīng)少于15秒，從P到測試壓力L3P，不超過5秒，測試壓力至少維持15分種。整個過程重復(fù)兩次后觀察表面無鱗爆、裂縫等缺陷，就是合格產(chǎn)品；熱水器鋼板可焊性在熱水器生產(chǎn)中也非常重要，因為焊接時造成的焊縫缺陷如裂縫、未焊合等，都會在搪瓷燒成后留下各種搪瓷缺陷，它不僅影響產(chǎn)品的防腐蝕性能，嚴(yán)重的焊接缺陷會直接影響產(chǎn)品的安全性能。目前，熱水器廠家通常采用SPCC冷軋板。這類鋼主要是鐵素體和滲碳體及少量的珠光體組成，在熱水器廠家經(jīng)過溫度為830~860°C之間，時間為715分搪燒后，鋼中的滲碳體及少量的珠光體重新奧氏體化，熱處理后鋼中的鐵素體晶粒長大，晶粒度增大，搪燒后鋼的屈服強(qiáng)度要明顯下降，屈服強(qiáng)度的下降直接影響了搪瓷內(nèi)膽的耐壓能力，鋼板的耐壓能力也影響鋼板的搪瓷性能，耐壓能力差的搪瓷鋼容易造成搪瓷剝落。因為，目前SPCC冷軋板在鋼廠出廠前，屈服強(qiáng)度不能達(dá)到300MPa，因此，在熱水器廠家存在的問題是材料偏軟屈服強(qiáng)度不足，同時，鋼中的碳含量過高也要影響焊接性能，造成焊接性能不穩(wěn)定或不好，影響熱水器壓力測試效果和抗鱗爆性。由于熱水器內(nèi)膽要有高的強(qiáng)度和良好的成形性和焊接性，同時，應(yīng)具有一定的抗鱗爆性，所以開發(fā)出具有較高屈服強(qiáng)度和較好延伸率和很好焊接性能和搪燒穩(wěn)定性冷軋?zhí)麓射?，該搪瓷鋼廣泛應(yīng)用于熱水器桶身和桶的封頭是很必要的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明公開了一種冷軋熱水器用搪瓷鋼及生產(chǎn)工藝，根據(jù)搪瓷鋼的特殊要求從成分到生產(chǎn)工藝進(jìn)行控制，使其達(dá)到熱水器用搪瓷鋼的工作要求。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，鋼的成分，按重量百分比C0.01%~0.080/o、Si^0.03%、Mn0.10%0.60%、P^).02%、S0.003%~0.02%、N0.001%~0.006°/o、Als50.04°/。、Ti0.02%~0.12%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)，其中鋼中的過剩鈦含量=Ti-(4*C+3.43*N+1.5S:^0。當(dāng)應(yīng)用于強(qiáng)度級別要求低，對熱水器廠家沖壓和焊接能力要求不高時鋼的成分按重量百分比C0.01%~0.04%、、Mn0.10%~0.60%、P^O.02%、S0.003%0.02%、N0.001%~0.006%、Al《0.04%、Ti0.02%~0.06%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)，其中鋼中的過剩鈦含量=Ti-(4*C+3.43*N+1.5S)^)。當(dāng)應(yīng)用于強(qiáng)度級別要求高，熱水器廠家具有好的沖壓和焊接能力時鋼的成分按重量百分比C0.05%0.08%、Si^0.03%、Mn0.10%~0.60%、P^0.02%、S0.003%0.02%、N0.001%~0.006%、Al《0.04%、Ti0.06%~0.12%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)，其中鋼中的過剩鈦含量Ti-(^C+3.43fN+1.5S)S0。本發(fā)明鋼中還含有鈮，鈮含量Nb:0.005%~0.04%。本發(fā)明為了達(dá)到好的焊接性、抗鱗爆性和好的成形性，該熱水器用搪瓷鋼采用低碳鋼，鋼中的碳含量控制范圍在0.01%~0.08%，因為碳含量高，在搪燒時碳與氧反應(yīng)，生成氣體，當(dāng)氣體排出時，會造成瓷層氣孔缺陷，碳高容易造成焊接熱影響區(qū)大，不利于耐壓試驗結(jié)果，同時，鋼中碳含量的降低，有利于該鋼的可焊性。低錳含量，錳含量控制范圍為0.10%~0.60%之間，錳含量主要是固溶強(qiáng)化元素，隨著鋼中錳含量提高，鋼的強(qiáng)度提高，有利于晶粒細(xì)化，是鋼中不可缺少的元素，但錳含量過高會造成鋼的帶狀組織嚴(yán)重，韌性下降，不利于成形。低硅、低磷含量，硅、磷含量分別控制在0.03%、0.02%以下，磷含量過高容易與鋼中的Ti反應(yīng)形成FePTi，影響鋼的塑性。鋼的硫含量控制在0.02%以下，為了形成一定的TiS，硫含量最好控制范圍是0.003%~0.015%。N含量控制范圍為0.006%以下。鋼中酸溶鋁控制在0.04%以下，酸溶鋁含量高將使熱水器搪燒后易出現(xiàn)魚鱗爆缺陷及降低密著性。鋼中添加一定的鈦含量，^含量控制范圍是0.020%~0.12%，一部分鋼中的碳原子將與加入的微量鈦作用析出微合金碳化物，在高溫區(qū)變形可以抑制再結(jié)晶，防止高溫區(qū)晶粒粗化，改善焊接性能。鈦在低溫區(qū)變形時起析出強(qiáng)化作用，同時，是形成一定Ti的二相粒子析出物，對搪瓷是十分有利的，由于它能與瓷釉中多種組分相結(jié)合，增加搪瓷鋼的密著性和析出強(qiáng)化，滿足熱水器鋼具有高的延伸性和高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。鋼中添加Ti的同時也可以添加微量的Nb，Nb在熱變形后主要以C、N析出物的形式存在，在奧氏體中會通過應(yīng)變誘導(dǎo)在位錯線上析出，從而明顯地阻礙變形后再結(jié)晶，起到細(xì)化晶粒作用，提高鋼的屈服強(qiáng)度。本發(fā)明工藝路線為鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐一精煉(RH或ANS)—連鑄一熱連軋一冷軋酸洗機(jī)組一冷軋一連續(xù)退火一精整機(jī)組一包裝，其特點為鋼坯加熱溫度1160~1300°C;熱軋終軋溫度850~950°C鋼板巻取溫度660~760°C;采用高溫巻取，巻取溫度在660'C之間，這是為了確保鋼能夠在再結(jié)晶溫度以上熱軋形成細(xì)小均勻的鐵素體和的大而均勻分布的二相粒子，有利于降低鋼的位錯密度及二相粒子聚集、長大。冷軋工藝為總的壓下率冷軋壓下率60%~85%，為確保軋制后鋼板的板形，最后道次應(yīng)采用小的壓下率，壓下率2%~10%。冷軋壓下率制定，獲得高的R值同時，能夠獲得高的延伸率。冷軋壓下率的增加，使冷軋后的組織中破碎的再結(jié)晶貯能增加，在冷軋退火過程中，再結(jié)晶形核質(zhì)點增加，再結(jié)晶開始時間提前。在隨后的保溫階段，晶粒長大的時間相對延長，有利于第二相的析出、聚集，形成有利織構(gòu)，獲得好的延伸率和R值。退火溫度760~880°C;保溫時間60~200s;退火溫度過低，保溫時間過短，將使再結(jié)晶不充分，使晶粒過細(xì)，影響鋼的延伸率；緩冷段出口溫度630700°C;快冷段出口溫度360~480°C;過時效出口溫度350~470°C;快冷速率15~45°C/s，目的是使鋼中的碳在快冷時主要以固溶狀態(tài)存在，提高鋼的屈服強(qiáng)度；平整延伸率0.7°/o~1.8°/o;冷軋鋼板表面的粗糙度控制范圍為0.7~1.9pm。這個粗糙度控制范圍有利于在高溫下熔融的瓷釉體浸入粗糙不平的金屬表面形成機(jī)械鑲嵌，增強(qiáng)了瓷層與基體的接面積，使得反應(yīng)程度增大，提高了界面的密著性。由于本發(fā)明采用連續(xù)退火對冷卻速度進(jìn)行控制，使鋼中的碳在快冷時主要以固溶狀態(tài)存在鋼中，同時，在鋼中添加了一定的Ti、Nb含量，一方面，少量的C、N以第二相析出物能夠阻止晶粒長大，起到細(xì)化晶粒作用，另一方面，熱水器鋼在鋼廠后續(xù)加工過程中，通過高溫涂搪處理，鋼中的C、N的第二相析出聚集長大，形成一定的氫陷并，限制鋼中的氫原子的移動，使鋼具有良好的鱗爆性，同時，第二相析出能阻礙晶粒長大，使鋼在高溫涂搪處理后晶粒度不會發(fā)生很大的粗化，涂搪處理的鋼板仍然保持高的屈服強(qiáng)度。本發(fā)明經(jīng)冷軋熱處理后冷軋鋼的組織為細(xì)的鐵素體和彌散分布的二相粒子TiN、TiS和TiC或TiCN、TiCS等。本發(fā)明的優(yōu)點及效果在于，采用上述元素成分在其工藝條件生產(chǎn)的鋼，通過對退火時冷卻速度控制，使鋼中的碳在快冷時主要以固溶狀態(tài)存在鋼中，同時，在鋼中添加了一定的Ti、Nb含量，使鋼在高溫涂搪處理后，鋼中的C、N的第二相析出長大，形成一定的氫陷阱，使鋼具有良好的鱗爆性，獲得具有良好成形性、可涂搪性、耐壓性和可焊性及一定的抗鱗爆性能、而且搪燒后屈服強(qiáng)度穩(wěn)定的熱水器用鋼，ik種冷軋熱水器用搪瓷鋼耐壓性能好，成本增加不大，但效果穩(wěn)定，年經(jīng)濟(jì)效益可以達(dá)到幾百萬元以上。圖1為本發(fā)明的A組金相顯微組織圖2為本發(fā)明的B組金相顯微組織圖。具體實施例方式下面介紹本發(fā)明的具體實施方式，本發(fā)明按照新產(chǎn)品用途，對鋼的成分進(jìn)行優(yōu)化，對其中的幾種元素分成兩組技術(shù)方案，如下表所示，當(dāng)應(yīng)用于強(qiáng)度級別要求低，對熱水器廠家沖壓和焊接能力要求不高時采用A組，當(dāng)應(yīng)用于強(qiáng)度級別要求高，熱水器廠家具有好的沖壓和焊接能力時采用B組?；瘜W(xué)成分(余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)，wt,%)CSiMnP'sNAlsTiNbA0.01~0.040.030.10~0.600.02o細(xì)0.020鹿0.006$0.040.020.060.04B0,05~0.10~0扁0週0.060,080.030.600.020.020.0060.040.120.04其中鋼中的過剩鈦含量-Ti-(WC+3.43fN+1.5S)^)。本發(fā)明工藝路線為鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐一精煉(RH或ANS)—連鑄一熱連軋一冷軋酸洗機(jī)組一冷軋一連續(xù)退火一精整機(jī)組一包裝，為了達(dá)到其發(fā)明目的，本發(fā)明對其中的一些工藝進(jìn)行改進(jìn)，其中-熱軋工藝的控制鋼坯加熱溫度1160~1300°C。.熱軋終軋溫度850950°C鋼板巻取溫度660760°C10采用高溫巻取，巻取溫度在660'C之間，這是為了確保鋼能夠在再結(jié)晶溫度以上熱軋形成細(xì)小均勻的鐵素體和的大而均勻分布的二相粒子。利于降低鋼的位錯密度及二相粒子聚集、長大。冷軋工藝的控制冷軋壓下率60%~85%，為確保軋制后鋼板的板形，最后道次采用小的壓下率，壓下率2%~10%。冷軋壓下率制定，獲得高的R值同時，能夠獲得高的延伸率。冷軋壓下率的增加，使冷軋后的組織中破碎的再結(jié)晶貯能增加，在冷軋退火過程中，再結(jié)晶形核質(zhì)點增加，再結(jié)晶開始時間提前。在隨后的保溫階段，晶粒長大的時間相對延長，有利于得到大的晶粒及第二相的析出、聚集，形成有利織構(gòu)，獲得好的延伸率和R值。熱處理工藝控制-退火溫度760~880°C;保溫時間60-200S;退火溫度過低，保溫時間過短，將使再結(jié)晶不充分，使晶粒過細(xì)，影響鋼的延伸率；緩冷段出口溫度630~700°C;快冷段出口溫度360480°C;過時效出口溫度350~470°C;快冷速率15~45°C/s，目的是使鋼中的碳在快冷時主要以固溶狀態(tài)存在，提高鋼的屈服強(qiáng)度；平整延伸率0.7%~1.8%;冷軋鋼板表面的粗糙度控制范圍為0.7~1.9Mm。冷軋熱處理后，鋼的組織為細(xì)的鐵素體和彌散分布的二相粒子TiN、TiS和TiC或TiCN、TiCS等。下面為幾組本發(fā)明的具體實施例表l化<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>實施后效果:<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>滿足了用戶對冷軋熱水器用鋼要求<2、模擬熱水器鋼在85(TC下保溫，保溫時間對比性能數(shù)據(jù)，見表5<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>權(quán)利要求1、一種冷軋熱水器用搪瓷鋼，其特征在于，鋼的成分按重量百分比C0.01％～0.08％、Si≤0.03％、Mn0.10％～0.60％、P≤0.02％、S0.003％～0.02％、N0.001％～0.006％、Als≤0.04％、Ti0.02％～0.12％，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)，其中鋼中的過剩鈦含量＝Ti-(4*C+3.43*N+1.5S)≤0。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷軋熱水器用搪瓷鋼，其特征在于，鋼的成分按重量百分比C0.01%~0.04%、Si^O.03%、Mn0.100/。0.60%、P^O.02%、S0.003%0.02%、N0.001%0.006%、Al《0.04。/。、Ti0.02%~0.06°/。，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)，其中鋼中的過剩鈦含量-Ti-(WC+3.43申N+1.5S)^)。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷軋熱水器用搪瓷鋼，其特征在于，鋼的成分按重量百分比C0.05°/0~0.08%、SKO.03%、Mn0.10%~0.600/o、PS0.020/0、S0.003o/o~0.02%、N0.001%~0.006%、Al《0.04%、Ti0.06%~0.12%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)，其中鋼中的過剩鈦含量-Ti-(驢C+3.43fN+1.5S)^0。4、根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的一種冷軋熱水器用搪瓷鋼，其特征在于，鋼中還含有鈮，鈮含量Nb:0.005%~0.04°/0。5、一種生產(chǎn)權(quán)利要求l-4任一項所述的一種冷軋熱水器用搪瓷鋼的生產(chǎn)工藝，其工藝流程為鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐一精煉(RH或ANS)—連鑄一熱連軋一冷軋酸洗機(jī)組一冷軋一連續(xù)退火一精整機(jī)組一包裝，其特征在于，鋼坯加熱溫度11601300°C;熱軋終軋溫度850~950°C;鋼板巻取溫度660760°C;冷軋工藝為-總的壓下率冷軋壓下率60%~85%，最后道次采用小的壓下率，壓下率2°/。10%;退火溫度760~880°C;保溫時間60~200s;緩冷段出口溫度630~700°C;快冷段出口溫度350~480°C;過時效出口溫度340~470°C;快冷速率15~45°C/S;平整延伸率0.7%~1.8°/。；冷軋鋼板表面的粗糙度控制范圍為0.7~1.9pm。全文摘要本發(fā)明公開一種冷軋熱水器用搪瓷鋼及生產(chǎn)工藝，其成分(重量百分比)C0.01％～0.08％、Si≤0.03％、Mn0.10％～0.60％、P≤0.02％、S0.003％～0.02％、N0.001％～0.006％、AlS≤0.04％、Ti0.02％-0.12％，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)，鋼中的過剩鈦含量＝Ti-(4*C+3.43*N+1.5S)≤0，工藝特點為，鋼坯加熱溫度1160～1300℃，熱軋終軋溫度850～950℃，鋼板卷取溫度660～760℃，冷軋壓下率60％～85％，退火溫度760～880℃，保溫時間60～200s；快冷速率15～45℃/s，平整延伸率0.7％～1.8％；表面的粗糙度為0.7～1.9μm，本發(fā)明鋼具有良好成形性、可涂搪性、耐壓性和可焊性及抗鱗爆性能，而且搪燒后屈服強(qiáng)度穩(wěn)定，成本增加不大，效果穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益顯著。文檔編號B21B37/74GK101684532SQ200810013480公開日2010年3月31日申請日期2008年9月27日優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日發(fā)明者寧于,勇仉,嵩劉,巍劉,劉立群,滿彥臣,王東明,王文仲,王春剛,王鐵軍,毅高申請人:鞍鋼股份有限公司