380MPa級單面搪瓷用熱軋酸洗鋼板及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種380MPa級單面搪瓷用高強度深沖熱軋酸洗鋼板,其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：Mn0.35-0.65%、Als0.015-0.045%、Ti：0.030-0.060%、S：0.008-0.016%、C≤0.018%、Si≤0.05%、P≤0.020%、N≤0.006%。按照本發(fā)明的鋼種成分設(shè)計及工藝控制,所得實例鋼的鋼的屈服強度≥380MP，延伸率35%以上,且無屈服。本發(fā)明配合控制軋制和控制冷卻技術(shù)生產(chǎn)的搪瓷經(jīng)濕法或靜電單面搪瓷工藝制作的搪瓷制品無鱗爆，且密著性能良好，滿足2萬次1～9bar冷水循環(huán)水壓疲勞試驗。
【專利說明】380MPa級單面搪瓷用熱軋酸洗鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬搪瓷用熱軋酸洗鋼板領(lǐng)域，尤其涉及380MPa級單面搪瓷用熱軋酸洗鋼板及其生產(chǎn)方法
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高，人們對一些家用電器的品質(zhì)要求越來越高，就拿熱水器內(nèi)膽來說，其中熱水器水箱內(nèi)膽經(jīng)歷了鍍鋅或銅板內(nèi)膽、不銹鋼內(nèi)膽、普通搪瓷鋼內(nèi)膽、專用搪瓷鋼內(nèi)膽的發(fā)展歷程。搪瓷內(nèi)膽在電熱水器領(lǐng)域里的誕生是一個漫長的過程的。從鍍鋅板內(nèi)膽，到不銹鋼內(nèi)膽，從而發(fā)展到搪瓷內(nèi)膽，目前，國內(nèi)外市場上，搪瓷內(nèi)膽皆已成為主流產(chǎn)品。太陽能熱水器起步比電熱水器晚一些，同樣也經(jīng)歷了這樣的過程，現(xiàn)在開始由不銹鋼內(nèi)膽普及期向搪瓷內(nèi)膽期過渡。(I)鍍鋅或銅板內(nèi)膽保護層較薄，無防銹處理，易結(jié)垢，壽命短，目前基本上已經(jīng)絕跡；(2)不銹鋼內(nèi)膽材質(zhì)好、不易生銹，但最大隱患是“焊縫”。內(nèi)膽上有兩條環(huán)型焊縫和一條直型焊縫，焊縫之間形成交叉接點，該接點處的不銹鋼原有成分受到嚴(yán)重破壞，易被自來水中的氯離子腐蝕，給水質(zhì)帶來污染；(3)普通搪瓷鋼內(nèi)膽在搪瓷后很容易發(fā)生魚鱗爆現(xiàn)象，一旦發(fā)生魚鱗爆，裸露的鋼板基體在很短的時間內(nèi)很容易腐蝕穿，嚴(yán)重影響熱水器內(nèi)膽的使用壽命?；阱冧\板或銅板內(nèi)膽、不銹鋼內(nèi)膽和普通搪瓷鋼內(nèi)膽的不足，一種專用搪瓷鋼內(nèi)膽應(yīng)運而生。
[0003]以下對國內(nèi)現(xiàn)有已公開的屈服強度達到380MPa級高強度搪瓷鋼板的技術(shù)現(xiàn)狀作簡要分析:
[0004]中國專利號為200610030831.9的《一種熱軋高強度搪瓷鋼板及其制造方法》，闡述了通過成分控制和控軋控冷，實現(xiàn)細(xì)晶強化、固溶強化和析出強化，得到能滿足搪瓷內(nèi)膽生產(chǎn)的鋼板，其化學(xué)成分要求是(按質(zhì)量數(shù)):c:0.02-0.1%、Si ≤0.1%、Mn:0.2-1.5%、P:≤0.035%、S:≤ 0.035%、Al:0.01-0.1%、N:0.001-0.01%、Ti:0.01-0.1%、Nb:0.001-0.1%、
余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該專利屈服強度≥350MPa。該發(fā)明的不足之處在于:(I)采用了 Nb、Ti復(fù)合微合金化，合金成本較高，另外由于添加了 Nb，鋼板屈強比較高，成形后易回彈；(2)由于搪瓷鋼板經(jīng)高溫搪燒后強度有一定下降，搪燒后的內(nèi)膽需要具備一定的耐壓能力，而搪燒后的鋼板屈服強度決定了內(nèi)膽的耐壓能力，此專利沒有列舉出經(jīng)高溫搪燒后的鋼板屈服強度，所以其制作的內(nèi)膽耐壓能力不得而知。
[0005]中國專利號為200810047087.2的《高強度熱水器內(nèi)膽用鋼及其生產(chǎn)方法》，同樣也表明通過成分控制和控軋控冷，可以生產(chǎn)高強度熱水器內(nèi)膽用鋼，其化學(xué)成分要求是(按質(zhì)量數(shù)):c:0.02-0.15%、Si ( 0.04%、Mn:0.50-0.90%、P:≤ 0.070%、S:≤ 0.015%、Als:0.005-0.070%、T1:0.005-0.060%、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，還另外添加了RE(80-120g/噸鋼)。該專利屈服強度≥380MPa。該發(fā)明的不足之處在于:(I)因P含量較高，容易在晶界上偏析，對成形性能不利，另外P含量高對焊接性能不利；(2)該發(fā)明還添加了少量的稀土，稀土收得率較低，生產(chǎn)過程中控制較難；(3)該發(fā)明未對N元素含量進行控制或說明，如果N含量較高，易在鋼中析出較多且粗大的TiN粒子，不能發(fā)揮Ti的有效作用。
[0006]中國專利號為201110126622.5的《熱水器內(nèi)膽用高強度冷軋鋼板的連續(xù)退火工藝》，通過成分控制和連續(xù)退火工藝控制，可以生產(chǎn)高強度熱水器內(nèi)膽用冷軋板，其化學(xué)成分要求是(按質(zhì)量數(shù)):c:0.04-0.1%、Si ≤ 0.06%、Mn:0.5-1%, P:≤ 0.045%、S:≤ 0.035%、Al:0.02-0.08%,Nb:0.015-0.06%,Ti:0.015-0.075%,N ≤ 0.005、余量為 Fe 和不可避免的
雜質(zhì)。該專利屈服強度≥ 380MPa。該發(fā)明的不足之處在于:(1)冷軋板雖表面質(zhì)量較好，但經(jīng)冷軋、退火工序，制造成本較高，另外搪瓷鋼板在搪瓷前一般要經(jīng)過噴砂或拋丸處理，表面質(zhì)量并非是影響搪瓷鋼板使用性能的關(guān)鍵因素；(2)采用了 Nb、Ti復(fù)合微合金化，合金成本較高，另外由于添加了 Nb，鋼板屈強比較高，成形后易回彈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷與不足，本發(fā)明提供一種屈服強度380MPa級單面搪瓷用高強度熱軋酸洗鋼板，在低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼基礎(chǔ)上，采用單一 Ti微合金化，確保S1、P、N元素含量盡量低，控制S元素含量，適當(dāng)提高Mn元素含量，配合控制軋制和控制冷卻技術(shù)，實現(xiàn)經(jīng)濟的便于生產(chǎn)的，滿足成形性能和抗鱗爆性能的良好匹配，特別適合濕法或靜電工藝單面搪瓷用制造要求的，技術(shù)上易于實際生產(chǎn)的經(jīng)濟的單面搪瓷用高強度熱軋酸洗鋼板及其制造方法，降低產(chǎn)品制造成本，實現(xiàn)便利生產(chǎn)。本發(fā)明還提供該鋼板的生產(chǎn)方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種屈服強度380MPa級單面搪瓷用高強度深沖熱軋酸洗鋼板，在低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼基礎(chǔ)上，采用單一 Ti微合金化，確保S1、P、N元素含量盡量低，控制S元素含量，適當(dāng)提高Mn元素含量，配合控制軋制和控制冷卻技術(shù)，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:C0.04-0.08%、Mn0.40-0.90%、Ti0.035-0.075%、S0.008-0.016%,Als0.015-0.045%、Si ≤ 0.05%、N ≤ 0.006%、P≤ 0.020%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0009]本發(fā)明中的合金元素的作用主要基于以下原理:
[0010]C:C是提高強度最經(jīng)濟且最有效的固溶強化元素，C含量增加，強度增加，但鋼的塑性和成形性降低，且對焊接性不利，另外C含量較高形成較多的珠光體，在搪燒過程中，會產(chǎn)生大量的氣泡，導(dǎo)致搪燒后出現(xiàn)針孔缺陷，因此從經(jīng)濟性和綜合性能考慮，本發(fā)明中C百分含量控制范圍為0.04-0.08%。
[0011]Si =Si含量過高，鋼板表面氧化鐵皮不易去除，表面容易形成由于氧化物壓入的微裂紋，進而作為裂紋源易導(dǎo)致鋼板在冷成形過程中開裂，因此本發(fā)明中Si百分含量控制范圍為≤ 0.05%。
[0012]Mn:Mn能降低奧氏體轉(zhuǎn)變成鐵素體的相變溫度，擴大熱加工溫度范圍，有利于細(xì)化鐵素體晶粒尺寸，但Mn含量過高，鑄坯在連鑄過程中Mn偏析程度增大，鋼板厚度中心部位易形成珠光體或貝氏體帶狀組織，對于高強度鋼這種帶狀組織易導(dǎo)致分層缺陷，同時也是疲勞破壞的裂紋起源點，對塑性、焊接性能、疲勞性能都不利，綜合考慮，本發(fā)明中Mn百分含量控制范圍為0.40-0.90%。
[0013]P:P在Y -Fe和α -Fe中的擴散速度小，易形成偏析，對鋼板成形性能、低溫沖擊韌性和焊接性能不利。因此盡量將鋼中P百分含量控制在0.020%以下。
[0014]S:在不添加Ti合金的鋼中，S通常與Mn化合形成MnS，MnS是一種塑性優(yōu)良的夾雜物，會醉著鋼坯的變形而延展，最終會嚴(yán)重?fù)p害鋼板橫向塑性，因此在不加Ti的鋼中S含量應(yīng)盡量低。但鋼中添加Ti后，Ti與S化學(xué)結(jié)合生成TiS、Ti4S2等，這些化合物呈球形、細(xì)小彌散分布，把粗大的MnS塑性夾雜物改性成細(xì)小彌散的析出相。這種細(xì)小彌散的析出相是良好的貯氫陷阱，對提高鋼板的抗鱗爆性能非常有利，結(jié)合本發(fā)明中的Ti元素含量、N含量，綜合考慮，本發(fā)明中S百分含量控制范圍為0.008-0.016%。
[0015]Als:鋁作為主要脫氧劑，其脫氧促進了 Ti的有效作用，控制Als百分含量
0.015-0.045%,同時鋁對細(xì)化晶粒也有一定作用。
[0016]N:在加Ti鋼中，TiN生成溫度很高，且其生成的溫度隨著Ti和N的濃度提高而提高，TiN有時在鋼液中就會生成。一般來說，TiN的生成溫度越高，其粒子越粗大，而且，由于高溫生成的TiN粒子在鋼中多呈方形或長方形，粗大的TiN粒子會嚴(yán)重?fù)p害鋼的塑性，也不能發(fā)揮其對提高鋼的抗鱗爆性的有效作用，因此本發(fā)明在不另外增加工序成本的條件下，控制N含量范圍< 0.0060%。
[0017]T1:本發(fā)明中添加Ti元素主要考慮:(1)細(xì)化晶粒，提高強度:Ti是強碳、氮化物形成元素，在板坯加熱過程中阻止奧氏體晶粒長大，另外在高溫奧氏體軋制過程中析出Ti(C、N)粒子，抑制奧氏體晶粒長大，實現(xiàn)細(xì)化晶粒提高強度和塑性，另外由于鐵素體晶粒得到細(xì)化，鐵素體晶界面積提高，鐵素體晶界作為有效的貯氫陷阱，也就是說鐵素體晶粒細(xì)化提高了鋼板的抗鱗爆性能；(2)改善焊接性能:含Ti鋼板在焊接過程中，鋼中TiN粒子能顯著阻止焊接熱影響區(qū)晶粒長大，改善焊接性能；(3)鋼中添加Ti，分別與N、S、C化合，生成TiN、TiS (或Ti4C2S2)、TiC，以夾雜物和第二相粒子形式存在，作為鋼中有效的不可逆貯氫陷阱，對提高鋼板的抗鱗爆性能有利。綜合本發(fā)明中N、S、C含量，本發(fā)明中Ti百分含量控制范圍為 0.035-0.075%。
[0018]本發(fā)明還提供一種制造屈服強度380MPa級單面搪瓷用高強度熱軋酸洗鋼板的方法，工藝流程為:轉(zhuǎn)爐冶煉一`合金微調(diào)站一RH爐精煉一連鑄一板坯加熱一熱連軋一層流冷卻一卷取一熱軋后平整或酸洗拉矯一連續(xù)酸洗一酸洗后平整一成品。
[0019]各工序流程具體要求如下:
[0020]( I)鐵水預(yù)處理:要求前扒渣和后扒渣，鐵水脫硫后目標(biāo)[S] ( 0.010% ；
[0021](2)轉(zhuǎn)爐冶煉:出鋼不對鋼水脫氧，加強擋渣；
[0022](3)合金微調(diào)站:進行鋼包頂渣改質(zhì)；
[0023](4) RH爐精煉:采用輕處理工藝；如需吹氧，則根據(jù)溫度和氧位在前中期吹入氧氣；在合金化階段添加C粉將鋼中[C]含量調(diào)整至目標(biāo)值；添加硫鐵合金將鋼中[S]含量調(diào)整至目標(biāo)值；破空前保證凈循環(huán)時間不小于6min。
[0024](5)連鑄:中包溫度控制目標(biāo)液相線溫度以上15_30°C。
[0025]( 6 )熱軋工序采用控軋控冷工藝:
[0026]a)、為獲得均勻的奧氏體組織，并且保證板坯中部分Ti回溶，將板坯加熱至1180-1230°C ；
[0027]b)、軋制分奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制兩個階段，其中奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制在粗軋階段完成，粗軋累計壓下率> 60%，未再結(jié)晶區(qū)域軋制在精軋階段完成，確保精軋累計壓下率> 80%，精軋出口終軋溫度860_900°C。
[0028]C)、終軋后采用層流冷卻，冷卻模式為前段冷卻，選擇卷取溫度為610_650°C，卷取溫度太高或太低都不利于獲得彌散分布的析出粒子。[0029](7)平整
[0030]根據(jù)實際情況，可以選擇在熱軋后平整機或酸洗前拉矯機或酸洗后平整機上進行，采用平整或拉矯后，有利于消除鋼板的屈服平臺，改善鋼板表面質(zhì)量和板形，另外經(jīng)平整后，鋼中的夾雜物和析出物顆粒周圍會產(chǎn)生微小空洞更加有利于提高鋼板的抗鱗爆性能和密著性能。平整壓下率不能過高，過高會使鋼板屈服強度增加，延伸率下降，影響成形性能，也不能太低，太低時起不到消除鋼板屈服平臺的作用，因此本發(fā)明平整壓下率或拉矯延伸率控制范圍為1.0-2.0%。
[0031](8)酸洗工藝
[0032]要合理的控制酸洗速度，主要基于以下考慮:若酸洗速度太低，鋼板和酸洗之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的H會進入到鋼板基體中，若被可逆陷阱(如位錯等)捕捉的氫有可能會在后續(xù)涂搪后擴散到鋼板的表面形成氫氣小氣泡，搪瓷釉層在氫氣小氣泡壓力作用下會開裂剝落形成魚鱗爆缺陷；若酸洗速度太快，可能導(dǎo)致欠酸洗，影響表面質(zhì)量。綜合考慮本發(fā)明控制酸洗速度為40-120m/min。
[0033]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，通過合理經(jīng)濟性的化學(xué)成分設(shè)計，配合控制軋制和控制冷卻技術(shù)，效果主要表現(xiàn)如下:
[0034](1)強度高，強塑性匹配性好，成品屈服強度≥380MPa，延伸率A50≥28% ；
[0035](2)常溫條件下鋼板無屈服，自然條件下抗時效性能優(yōu)異；
[0036](3)耐壓強度優(yōu)良，在860°C模擬搪燒條件下保溫1Omin后空冷，其鋼板屈服強度≥320MPa，延伸率≥36%，滿足2萬次I~9bar冷水循環(huán)水壓疲勞試驗；
[0037](4)—次成形性能、焊接性能優(yōu)良，經(jīng)濕法或靜電單面搪瓷工藝制作的搪瓷制品無鱗爆，且密著性能良好。
[0038]本發(fā)明的特點:采用單一微合金元素、合金和成產(chǎn)成本低、制造工藝簡易，產(chǎn)品成形性能和焊接性能優(yōu)良、抗鱗爆性能和密著性能良好、高溫耐壓性能優(yōu)良，適合一次成形、采用濕法或靜電單面搪瓷工藝制作的各類搪瓷制品。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
[0040]圖1本發(fā)明實例產(chǎn)品的應(yīng)力應(yīng)變曲線
[0041]圖2本發(fā)明原板光學(xué)顯微組織
[0042]圖3模擬搪燒后光學(xué)顯微組織
[0043]圖4本發(fā)明原板SEM組織
[0044]圖5模擬搪燒后SEM組織
【具體實施方式】
[0045]下面以3個實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。本發(fā)明工藝流程為:轉(zhuǎn)爐冶煉一合金微調(diào)站一RH爐精煉一連鑄一板坯加熱一熱連軋一層流冷卻一卷取一熱軋后平整一連續(xù)酸洗一成品?；瘜W(xué)成分見表1，熱軋和酸洗主要工藝參數(shù)見表2。實驗室進行了模擬搪燒試驗，熱處理工藝為:隨爐升溫至860°C，保溫lOmin，取出空冷至室溫，對模擬搪燒后的試樣進行拉伸試驗，模擬搪燒前后拉伸力學(xué)性能結(jié)果見表3。[0046]表1實施例的化學(xué)成分
[0047]
【權(quán)利要求】
1.380MPa級單面搪瓷用熱軋酸洗鋼板，其特征在于，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:C0.04-0.08%、Mn0.40-0.90%、Ti0.035-0.075%、S0.008-0.016%, Als0.015-0.045%、Si ( 0.05%、N≤0.006%、P≤0.020%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.一種如權(quán)利要求1所述380MPa級單面搪瓷用熱軋酸洗鋼板的生產(chǎn)方法，包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、合金微調(diào)站、RH爐精煉、連鑄、熱軋、平整、酸洗工藝，其特征在于: (1)所述鐵水預(yù)處理要求前扒渣和后扒渣，鐵水脫硫后目標(biāo)[S]≤0.010%; (2)轉(zhuǎn)爐冶煉工序要求出鋼不對鋼水脫氧，加強擋渣； (3)合金微調(diào)站工序進行鋼包頂渣改質(zhì)； (4)RH爐精煉工序采用輕處理工藝，破空前保證凈循環(huán)時間不小于6min ； (5)連鑄工序要求中包溫度控制目標(biāo)液相線溫度以上15~30°C； (6)熱軋工序采用控軋控冷工藝，加熱溫度1180~1230°C，軋制分奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制兩個階段，其中奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制在粗軋階段完成，粗軋累計壓下率>60%，未再結(jié)晶區(qū)域軋制在精軋階段完成，確保精軋累計壓下率>80%，精軋出口終軋溫度860~900°C，終軋后采用層流冷卻，冷卻模式為前段冷卻，選擇卷取溫度為610~.650 0C ； (7)平整工序平整壓下率或拉矯延伸率控制范圍為1.0-2.0% ； (8)酸洗工序控制酸洗速度為40-120m/min。
【文檔編號】C22C38/14GK103643118SQ201310731354
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】張宜, 楊興亮, 張建, 趙云龍, 劉國平, 汪建威, 舒宏富, 趙勇 申請人:馬鋼(集團)控股有限公司, 馬鞍山鋼鐵股份有限公司