一種雙層卷焊管用冷軋鋼板及其生產方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙層卷焊管用冷軋鋼板及其生產方法，屬于鐵基合金【技術領域】。主要解決現(xiàn)有技術中用冷軋鋼板生產雙層卷焊管時必須經過退火處理，冷軋鋼板具有時效性的問題。本發(fā)明采用的技術方案是：一種雙層卷焊管用冷軋鋼板，化學成分重量百分比為：C：0.0010％～0035％，Si≤0.05％，Mn：0.10％～0.25％，P≤0.020％，S≤0.015％，Ti：0.04％～0.07％，N≤0.0035％，其余為Fe和不可避免的夾雜元素。冷軋鋼板的屈服強度為180～240Mpa。本發(fā)明具有降低雙層卷焊管制造成本的益處。本發(fā)明產品主要用于低屈服強度的管材，用鋼質雙層卷焊管來代替紫銅管的領域，如制造空調設備中連接管、冷凝管等產品。
【專利說明】一種雙層卷焊管用冷軋鋼板及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙層卷焊管用冷軋鋼板及其生產方法，屬于鐵基合金【技術領域】?！颈尘凹夹g】
[0002]雙層卷焊管是一種特殊的精密焊管。它將雙面鍍銅的帶鋼經成型機連續(xù)卷曲720°成管體，然后再經釬焊爐加熱，從而使管筒層與層之間焊合而成為鋼管。這種鋼管具有可靠性高、抗振動疲勞以及抗?jié)B漏性強的特點，廣泛應用于管線系統(tǒng)。特別是在汽車管路上的應用廣泛，主要應用于汽車剎車管、燃油管和制動管等。
[0003]隨著有色金屬資源緊張及價格上漲以及環(huán)境保護的需要，近年來，很多行業(yè)都開始嘗試使用鋼質雙層卷焊管來代替紫銅管。如制冷行業(yè)制作空調、冰箱、冰柜設備中的一些配管、連接管及冷凝管等。但是由于已經習慣了使用屈服強度低，成型性能優(yōu)異的紫銅管，雙層卷焊管要替代紫銅管使用，需要具有低的屈服強度、良好的成型性能，克服在彎管過程中容易扁管失圓和起皺的缺陷。為了實現(xiàn)這一功能，雙層卷焊管的屈服強度一般應小于150MPa。
[0004]現(xiàn)有技術中得到低屈服強度雙層卷焊管的方法是在生產線上釬焊爐后增加一套管材退火工序，通過600~900°C的高溫退火軟化降低焊管強度。這樣就額外增加了設備投資成本和退火所需的燃料及能源消耗，并且影響雙層卷焊管的生產效率，增加產品成本。另一方面，由于沒有有效固定游離狀態(tài)的C、N原子，現(xiàn)有技術中用來制作雙層卷焊管的冷軋板在釬焊、退火后存在大量游離狀態(tài)的C、N原子，具有嚴重的屈服平臺效應，這樣在后續(xù)的成型、彎管過程中具有嚴重的時效性，會出現(xiàn)起棱、滑移線等缺陷，影響雙層卷焊管的使用。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種雙層卷焊管用冷軋鋼板及其生產方法以及用該冷軋鋼板制備的雙層卷焊管和用該冷軋鋼板制備雙層卷焊管的方法，解決現(xiàn)有技術中用冷軋鋼板生產雙層卷焊管時必須經過釬焊后退火處理的步驟，冷軋鋼板具有時效性，雙層卷焊管在后續(xù)成型、彎管過程中出現(xiàn)起棱、滑移線缺陷的技術問題。
[0006]本發(fā)明采用的技術方案是:
[0007]一種雙層卷焊管用冷軋鋼板，化學成分重量百分比為:C:0.0010 %~0035 %，Si ≤0.05 %，Mn:0.10 % ~0.25 %，P ≤0.020 %，S ≤0.015 %，Ti:0.04 % ~0.07 %，N≤0.0035%，其余為Fe和不可避免的夾雜元素。冷軋鋼板的晶粒平均直徑為19~40um，屈服強度為180~240Mpa，抗拉強度為280~350Mpa，斷后伸長率A5ttam為35~50%。
[0008]本發(fā)明所述的雙層卷焊管用冷軋鋼板的化學成分限定在上述范圍內的理由如下:
[0009]碳:采用合適的C含量，使鋼板在進行釬焊時，顯微組織中的鐵素體晶界能夠在一定的溫度下明顯粗化長大，實現(xiàn)無需軟化退火的情況下得到低強度的雙層卷焊管成品。晶粒受熱后長大粗化是晶界遷移、晶粒合并形成大晶粒的過程。由于降低了 C含量，減少了 C原子聚集在晶界上對晶界遷移的阻礙作用，可以實現(xiàn)釬焊后晶粒明顯長大，無需退火就能得到其強度的雙層卷焊管成品。當鋼板中的C含量大于0.0035%后，晶粒長大不充分，無法實現(xiàn)卷管屈服強度達到120~150Mpa范圍。另外限制C含量≤0030%還是避免退火后鋼管存在的屈服平臺效應的重要保證。過低的C含量會提高煉鋼生產的復雜程度，增加成本，本發(fā)明技術方案設定C含量范圍為0.0010%~0.0035%。
[0010]硅:雙層卷焊管用冷軋鋼中的Si含量增加，會降低雙層卷焊管的塑性應變比r值和應變硬化指數(shù)η值，損害冷軋鋼板的塑性和成形性能，導致用其制成的焊管在彎管過程出現(xiàn)扁管失圓及起皺缺陷。Si含量要求過低則會提高煉鋼精煉工序的成本。本發(fā)明技術方案發(fā)定Si含量≤0.05%。
[0011]錳:Μη具有細化晶粒的作用，過高的Mn會影響雙層卷焊管釬焊時的晶粒粗化，并進而影響強度。但是必要的Mn可以形成MnS，消除由于鋼中不可避免的S的有害影響。本發(fā)明技術方案設定Mn含量范圍為0.10%~0.25%。
[0012]氮:N對于雙層卷焊管是非常不利的元素，一方面是降低降低雙層卷焊管的塑性應變比r值和應變硬化指數(shù)η值，導致在焊管在使用中的彎管過程出現(xiàn)扁管失圓及起皺缺陷，另一方面也是引起屈服平臺產生時效現(xiàn)象的有害元素。因此要求降低N含量。本發(fā)明技術方案設定N含量≤0.0035 %。
[0013]硫:降S也可以減小晶粒長大阻力，實現(xiàn)釬焊后晶粒粗化及強度降低。因此本發(fā)明技術需要較低的S含量，但是過低的S含量會增加煉鋼脫硫的成本。本發(fā)明技術方案設定S含量≤0.015%。
[0014]磷:P有顯著的固溶強化效應，因此用來制作低強度雙層卷焊管的冷軋鋼板需要較低的P含量，但是過低的P含量會增加成本。本發(fā)明技術方案設定P含量< 0.020%。
[0015]鈦:通過Ti的加入，進一步和C、N原子結合，生成Ti的碳氮化合物，從而消除游離的C、N原子，實現(xiàn)雙層卷焊管無時效現(xiàn)象，時效指數(shù)Al值=O。但是Ti含量過高又會阻礙晶粒在釬焊時長大粗化。本發(fā)明技術方案設定Ti含量為0.04%~0.07%。
[0016]一種雙層卷焊管用冷軋鋼板的生產方法，按下述成分質量百分比冶煉:C:
0.0010%~0035%，Si ( 0.05%, Mn:0.10%~0.25%, P ≤ 0.020%, S ≤ 0.015%, Ti:
0.04%~0.07%，N < 0.0035%，余量為Fe及不可避免的雜質元素；依次采用鐵水脫硫、轉爐頂?shù)讖秃洗禑挕F爐精煉、RH爐精煉、澆鑄成連鑄板坯；連鑄坯經加熱爐加熱至1150~1200°C，在熱連軋機架上進行軋制，粗軋階段為5道次軋制，粗軋軋制溫度為950~1120°C;粗軋后的中間坯經過熱卷箱成卷后再開卷進行精軋，精軋階段為7道次軋制，精軋開軋溫度為980~1050°C，精軋結束溫度為880~920°C ;卷取獲得熱軋鋼卷，卷取溫度為660~7000C ;熱軋鋼卷重新開卷經過酸洗去掉表面氧化鐵皮后，在冷連軋機上或往復式單機架軋機上經過多次冷軋，冷軋壓下率為70%~88%;冷軋后的軋硬狀態(tài)帶鋼在臥式爐連續(xù)退火，在臥式爐的均熱段的退火溫度為700~750°C，冷軋后的軋硬狀態(tài)帶鋼在立式連續(xù)退火爐均熱段的退火溫度為700~750°C，在均熱段的退火時間為80-120S，后經平整，平整延伸率為0.5%~1.2% ;卷取，得到厚度為0.2~0.6mm的雙層卷焊管用冷軋鋼板成品，其特征是:
[0017]1、鋼中的碳含量設定
[0018]采用合適的C含量，使鋼板在進行釬焊時，顯微組織中的鐵素體晶界能夠在一定的溫度下明顯粗化長大，實現(xiàn)無需軟化退火的情況下得到低強度的雙層卷焊管成品。晶粒受熱后長大粗化是晶界遷移、晶粒合并形成大晶粒的過程。由于降低了 C含量，減少了 C原子聚集在晶界上對晶界遷移的阻礙作用，可以實現(xiàn)釬焊后晶粒明顯長大，無需焊后退火就能得到其強度的雙層卷焊管成品。當鋼板中的C含量大于0.0035%后，品粒長大不充分，無法實現(xiàn)卷管屈服強度達到120~150Mpa范圍。另外限制C含量≤ 0030%還是避免退火后鋼管存在的屈服平臺效應的重要保證。過低的C含量會提高煉鋼生產的復雜程度，增加成本。因此，綜合考慮，本發(fā)明技術方案設定C含量范圍為0.0010%~0.0035%。
[0019]2、鋼中的鈦含量設定
[0020]通過Ti的加入，進一步和C、N原子結合，生成Ti的碳氮化合物，從而消除游離的C、N原子，實現(xiàn)雙層卷焊管無時效現(xiàn)象，時效指數(shù)Al值=O。但是Ti含量過高又會阻礙晶粒在釬焊時長大粗化。因此，綜合考慮，本發(fā)明技術方案設定Ti含量為0.04%~0.07%。
[0021]采用上述方法生產的雙層卷焊管用冷軋鋼板的晶粒平均直徑為19~40um，屈服強度為180~240Mpa，抗拉強度為280~350Mpa，斷后伸長率Asonm為35%~50%。
[0022]又，本發(fā)明提供了上述冷軋鋼板制備的雙層卷焊管，雙層卷焊管的晶粒平均直徑為70~lOOum，雙層卷焊管的屈服強度為120~150Mpa，抗拉強度為260~300Mpa，斷后伸長率A5tlmm為45 %~55 %，塑性應變比r值≥1.5，應變硬化指數(shù)n值≥0.21，屈服延伸為O0
[0023]進一步，本發(fā)明提供了用上述冷軋鋼板制備雙層卷焊管的方法，包括下述步驟，將鋼板厚度為0.2~0.6mm冷軋卷開卷，對冷軋鋼板進行雙面鍍銅，成型機將雙面鍍銅的冷軋鋼板連續(xù)卷曲720°制成外徑為5~16mm管體，釬焊爐對制成的管體進行加熱、釬焊，釬焊加熱溫度為1120~1180°C，加熱時間為5~15s，管筒層與層之間經過焊合得到外徑為5~16_雙層卷焊管成品，釬焊后無退火處理工序，其特征是:
[0024]釬焊工藝的設定
[0025]釬焊溫度和保溫時間影響雙層卷焊管的最終強度和成型性能。首先，釬焊溫度必須高于鋼板表面所鍍銅的熔點1084°C，否則不能保證雙層焊管層與層之間有效焊合。在此基礎上如釬焊溫度低、均熱時間短則晶粒長大不足，強度不能降低至120~150Mpa。如釬焊溫度過高、保溫時間過長，一方面容易造成表層所鍍銅滲入形成銅脆，造成雙層卷焊管的伸長率降低；另一方面焊接時溫度過高則會造成焊接時焊管被拉斷。本發(fā)明技術方案的釬焊加熱溫度為1120~1180°C，均熱時間為5~15s。
[0026]采用上述方法生產的雙層焊管的晶粒平均直徑為70~lOOum，屈服強度為120~150Mpa，抗拉強度為260~300Mpa，斷后伸長率A5ttam為45%~55%，塑性應變比r值≥1.5，應變硬化指數(shù)n值≥0.21，屈服延伸為O。
[0027]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有如下積極效果:
[0028]1.本發(fā)明通過C含量設計、熱軋終軋、卷取、高壓下率冷軋、臥式爐連退火生產工藝的優(yōu)化組合，得到一種用于制作低強度雙層卷焊管的冷軋鋼板，冷軋鋼板的原始晶粒平均直徑為19~40um。
[0029]2.本發(fā)明通過加入Ti元素和C、N原子結合，消除游離的C、N原子，實現(xiàn)雙層卷焊管無時效現(xiàn)象，屈服延伸為0，解決在雙層卷焊管成型、彎管過程中出現(xiàn)起棱、滑移線的缺陷。[0030]3.本發(fā)明提供的冷軋鋼板在生產雙層卷焊管的過程中，通過釬焊時的高溫加熱使晶粒粗化長大，雙層卷焊管的晶粒平均直徑為70~lOOum，實現(xiàn)強度降低，無需額外的焊后軟化退火處理；雙層卷焊管的屈服強度為120~150Mpa，抗拉強度為260~300Mpa，斷后伸長率為45%~55%，塑性應變比r值≤1.5，應變硬化指數(shù)η值≤0.21，屈服延伸為O。滿足了下游行業(yè)對雙層卷焊管管體低屈服強度和良好彎管成型性的需求，實現(xiàn)用鋼管代替銅管的目標。本發(fā)明具有減少雙層卷焊管的退火能源消耗，降低雙層卷焊管加工成本及節(jié)約稀缺的有色金屬的益處。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]附圖1為本發(fā)明實施例1的冷軋鋼板的金相組織照片。
[0032]附圖2為本發(fā)明實施例1的冷軋鋼板制備的雙層卷焊管的金相組織照片。
【具體實施方式】
[0033]下面結合實施例1-4對本發(fā)明作進一步說明，如表1~表4所示。
[0034]表1本發(fā)明(重量百分比％ )，余量為Fe及不可避免雜質。
[0035]
【權利要求】
1.一種雙層卷焊管用冷軋鋼板，其化學成分質量百分比:C:0.0010%~0035%，Si ≤ 0.05 %，Mn:0.10 % ≤0.25 %，P ≤ 0.020 %，S ≤ 0.015 %，Ti：0.04 % ~0.07 %，N≤0.0035%，其余為Fe和不可避免的夾雜元素。
2.如權利要求1所述的一種雙層卷焊管用冷軋鋼板，其特征是，冷軋鋼板的晶粒平均直徑為19~40um。
3.如權利要求1所述的一種雙層卷焊管用冷軋鋼板，其特征是，冷軋鋼板的屈服強度為180~240Mpa，抗拉強度為280~350Mpa，斷后伸長率A5tlnm為35~50%。
4.一種雙層卷焊管用冷軋鋼板的生產方法，按下述成分質量百分比冶煉:C:0.0010%~0035%，Si ≤ 0.05%, Mn:0.10%~0.25%, P ≤ 0.020%, S ≤ 0.015%, Ti:0.04%~0.07%, N^0.0035%，余量為Fe及不可避免的雜質元素；依次采用鐵水脫硫、轉爐頂?shù)讖秃洗禑?、LF爐精煉、RH爐精煉、澆鑄成連鑄板坯；板坯加熱爐加熱、粗軋、精軋、卷取獲得熱軋鋼卷；然后將熱軋鋼卷重新開卷、經酸洗、冷軋、臥式爐連續(xù)退火、平整、卷取得到厚度為0.2~0.6mm的雙層卷焊管用冷軋鋼板成品，其特征是:連鑄板坯加熱溫度為1150~1200°C，在熱連軋機架上進行軋制，粗軋階段為5道次軋制，粗軋軋制溫度為950~1120°C ;粗軋后的中間坯經過熱卷箱成卷后再開卷進行精軋，精軋階段為7道次軋制，精軋開軋溫度為980~1050°C，精軋結束溫度為880~920°C;精軋后卷取溫度為660~700°C;在冷連軋機上進行軋制，冷軋壓下率為70%~88% ;冷軋后的軋硬狀態(tài)帶鋼在立式連續(xù)退火爐均熱段的退火溫度為700~750°C，在均熱段的退火時間為80-120S，退火后平整延伸率為0.5%~1.2%。
5.如權利要求1所述的一種雙層卷焊管用冷軋鋼板制備的雙層卷焊管，所述雙層卷焊管的屈服強度為120~150Mpa，抗拉強度為260~300Mpa，其特征是，所述雙層卷焊管的晶粒平均直徑為70~lOOum，斷后伸長率A5tlnm為45%~55%，塑性應變比r值≥1.5，應變硬化指數(shù)n值≥0.21，屈服延伸為O。
6.如權利要求1所述的一種雙層卷焊管用冷軋鋼板制備雙層卷焊管的方法，包括下述步驟，將鋼板厚度為0.2~0.6mm冷軋卷開卷，對所述冷軋鋼板進行雙面鍍銅，成型機將雙面鍍銅的冷軋鋼板連續(xù)卷曲720°制成外徑為5~16mm管體，釬焊爐對制成的管體進行加熱、釬焊，管筒層與層之間經過焊合得到外徑為5~16mm雙層卷焊管成品，其特征是:所述釬焊爐的釬焊加熱溫度為1120~1180°C，加熱時間為5~15s。
7.如權利要求6所述的一種雙層卷焊管用冷軋鋼板制備雙層卷焊管的方法，其特征是，所述雙層卷焊管經所述釬焊爐釬焊后，不需要退火處理。
【文檔編號】B21C37/08GK103510001SQ201210220042
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權日:2012年6月29日
【發(fā)明者】裴新華, 李雯, 曹孝平 申請人:上海梅山鋼鐵股份有限公司