CN105132806A - 一种低碳搪瓷钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低碳搪瓷钢板及其制造方法，按质量百分比计，其含有：C≤0.010％，Si≤0.03％，Mn≤0.60％，P≤0.025％，S≤0.035％，Al≤0.050％，N≤0.0080％，以及Fe和不可避免的杂质元素。本钢板控制氮、硫在合适的范围内，并控制一定含量的铝，保留一定量的碳，控制C、S的比例；并加入足量的钛，钢中残留适量的铜、铬、镍和钼以提高钢板的密着性能和抗鳞爆性能；本钢板有优良的抗鳞爆性、钢板和瓷釉之间优良的密着性。本方法可以制造具有优良抗鳞爆性能、密着性能和优良成型性能的搪瓷钢，该搪瓷钢既适用于两次搪瓷工艺又适用于一次搪瓷工艺，可用于轻工、卫浴、家电和建筑装饰等领域；生产难度与常规的超低碳钢相当，生产成本较低。

Description

一种低碳搪瓷钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种搪瓷钢，尤其是一种低碳搪瓷钢板及其制造方法。

背景技术

搪瓷产品具有耐酸碱腐蚀性好、使用寿命长、外表美观、易洗洁等特点，因而广泛应用生产生活各个领域。搪瓷产品一般是将钢板经过冲压加工成形后制成底胚，然后在底胚的表面进行瓷釉涂搪和烧结而成。普通钢板在搪瓷过程中经常会产生鳞爆、密着不良等缺陷，这些缺陷严重损害了搪瓷产品的质量。随着搪瓷产品的普及应用，用户对搪瓷质量的要求也越来越高，普通钢板已无法满足搪瓷高质量要求，只有具有优良涂搪性能的搪瓷专用钢板才能完全适应搪瓷行业的发展需要。

公开号为CN102251174A的中国专利申请公开了一种搪瓷钢及其冷轧板的制造方法，其涉及的钢是一种超低碳钢（C≤0.004％），在成分设计中除加入合金元素钛（Ti0.005～0.20%）外，还添加贵重金属硼元素（B0.0003～0.010%），因此增加了产品生产成本。

公开号为CN101082107A的中国专利申请公开了一种超低碳冷轧深冲搪瓷钢及其生产方法，其在IF钢基础上提高了Ti和S的含量，有利于钢在生产过程中析出Ti₄C₂S₂二相粒子，使得搪瓷不会出现鳞爆，且Ti₄C₂S₂析出相不会影响钢的深冲性能。但该搪瓷钢强化元素Mn含量为0.08～0.13％，造成其屈服强度太低，不能满足卫浴浴缸使用强度的要求。

公开号为CN1045813A的中国专利申请公开了一种搪瓷用钢板及其制造方法，所述钢板具有改进的压力成形性能和搪瓷性能，成分设计中添加大量B（0.007～0.020％），还添加Ti和Nb，加铌后钢的再结晶温度会明显提高，因此需要提高再结晶退火温度才能保证钢板具有良好的成型性能；同时要求在压缩比不小于70%冷轧压下率后再退火，这样才能满足搪瓷性能的要求。这种钢板的成分设计成本高昂，70%以上冷轧压下率对设备的要求提高，不利于现代化高效生产组织。

公开号为JP02-133543A的日本专利申请公开了一种碳含量在0.02～0.08％的低碳钢。由于钢中的含碳量较高，在搪瓷过程中不利于控制气泡，造成搪瓷产品的抗针孔缺陷能力较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有优良涂搪性能的低碳搪瓷钢板；本发明还提供了一种工艺简单、成本低的低碳搪瓷钢板的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：按质量百分比计，其含有：C≤0.010％，Si≤0.03％，Mn≤0.60％，P≤0.025％，S≤0.035％，Al≤0.050％，N≤0.0080％，Ti0.040～0.15％，以及Fe和不可避免的杂质元素。

进一步的，本发明还Nb0.005～0.040％。

进一步的，本发明所述成分中，C和S的重量比为0.20～0.40:1。

优选的，本发明各成分含量为：C0.003～0.006％，Si0.01～0.03％，Mn0.15～0.60％，P0.008～0.025％，S0.010～0.035％，Al0.005～0.050％，N0.0015～0.0060％，Ti0.040～0.15％。

本发明中，各化学元素的主要作用如下：

碳≤0.010％：一直以来都是碳含量越低成形性能就越好。除此之外，钢板底胚在搪瓷过程中碳对搪瓷抗鳞爆质量有着重要的影响，一定量的C与钢中添加的S、Ti合金元素在生产过程中大量析出Ti₄C₂S₂二相粒子，可进一步提高搪瓷用钢的抗鳞爆性能。同时Ti₄C₂S₂析出相不会影响钢的深冲性能。优选地，C0.003～0.006％。

铝≤0.050％：铝是氧化物形成元素，对于提高抗鳞爆性能有益。但是由于氧化铝夹杂的塑性差，大量的氧化铝夹杂会严重损害钢的加工性，同时影响连铸工序可浇性。优选地，Al0.005～0.050％。

硅≤0.03％：硅是有害元素，硅含量高不仅会损害搪瓷性能，而且形成延展性很差的氧化物夹杂损害钢的塑性。因此，本发明中控制硅≤0.03％，优选地，0.01～0.03％。

锰≤0.60％：锰是脱氧元素，可以控制钢中氧的含量。锰除了形成氧化锰外，还与硫反应生成硫化锰，单纯的硫化锰夹杂物的塑性很好，经过轧制后呈细长条状分布，影响钢板的横向性能。钢中如果加入少量的钛以后，会形成复合的夹杂物如硫化锰钛等，这类夹杂物呈球状能够显著地改变硫化锰对加工性能的影响。因此，加入适量的钛也是本发明所必需的。但锰含量过高，则搪瓷的密着性变差，容易产生气泡和黑点。优选地，Mn0.15～0.60％。

磷≤0.025％：磷容易在钢中的晶界上偏聚，在搪烧时容易产生气泡和黑点，影响搪瓷的表面质量，因此磷是有害元素，在钢中越低越好。优选地，P0.005～0.025％。

硫≤0.035％：硫一般来说在钢中都是有害元素，但在本发明钢中硫起着有益的作用。硫与锰形成硫化锰，还可以与钛等形成硫化钛，对提高抗鳞爆性能有用。通过加钛还可以明显改善硫化锰的形态，避免形成单一的塑性良好的硫化锰夹杂，有利于提高成型性。硫与钢中的C、Ti合金元素在生产过程中大量析出Ti₄C₂S₂二相粒子，可进一步提高搪瓷用钢的抗鳞爆性能。优选地，S0.010～0.035％。

钛0.040～0.15％：钛是强碳、氮化物形成元素。钛可以与氧、碳、氮和硫等结合，既可以形成单一的化合物，又可以形成复合的化合物，钛固定碳、氮和硫以后会提高塑性和抗鳞爆性。钛与氧和氮可以在很高的温度如钢液中形成化合物，因此这些化合物相对来说十分稳定，不易受热加工和搪瓷过程的影响，对提高钢板的抗针孔缺陷和密着性也十分有效。Ti的加入重量可按下式计算：Ti%≥4*C%+1.5S%+3.42*N%+0.02%。

铌0.005～0.040％：铌是强碳、氮化物形成元素。它既可以形成单一的碳、氮化物，又可以形成复合的化合物。钢坯在热轧的加热过程中，钢中的这些铌、钛的碳、氮化合物会部分或大部分溶解，然后在热轧过程中会重新析出。通过控制热轧工艺，确保它们呈细小弥散的状态析出并分布于钢的基体中，尽量避免形成粗大的夹杂物，这样一方面提高了钢板的成型性，另一方面这些析出相是十分有效的贮氢陷阱，对在搪瓷过程中防止鳞爆发生是十分有利的。铌、钛复合加入钢中，铌可部分取代钛的作用，减少钛合金的加入量，对提高塑性和抗鳞爆性效果更佳。

氮≤0.0080％：氮和碳一样是固溶元素，氮和铌、钒、钛和硼等都可以形成化合物，这些化合物对于提高钢的抗鳞爆性能有益。但是，如果氮含量过高，形成的氮化物的量也高，并且颗粒变得粗大，会严重损害钢的塑性。因此，本发明中控制N≤0.0080％，优选地，N0.0015～0.0060％。

铜：残余元素，铜在钢板表面的偏析会改善瓷釉与钢板之间的密着性，特别对一次搪瓷更为有效。但铜含量过高，钢的强度提高，成型性下降。

镍：残余元素，镍在钢中可以形成氧化物，或者与钛等形成复合的氧化物。这些氧化物有利于涂搪效果。

铬：残余元素，铬在钢中也容易形成氧化物，对提高抗鳞爆性有益。

钼：残余元素，钼可以提高钢板的耐蚀性，影响钢板的酸洗速度，改善钢板与瓷釉之间的密着性。

本发明方法方法包括热轧工序、冷轧工序和退火工序；

所述热轧工序：热轧加热温度为1100～1250℃，终轧温度为850～950℃；卷取温度为650～750℃；

所述冷轧工序：冷轧的总压下率为60％及以上；

所述退火工序：采用连续退火或罩式退火；退火温度为650～900℃，退火时间为1分钟～15小时。

优选的，本发明方法所述冷轧的总压下率为60～80％。

优选的，本发明方法所述退火工序中，采用连续退火时，退火时间为1～10分钟；采用罩式退火时，退火时间为12～15小时。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明控制氮、硫在合适的范围内，并控制一定含量的铝，保留一定量的碳，控制C、S的比例；并加入足量的钛，钢中残留适量的铜、铬、镍和钼以提高钢板的密着性能和抗鳞爆性能。本发明有优良的抗鳞爆性、钢板和瓷釉之间优良的密着性。

本发明方法的热轧工序采用较高的加热温度，使得钢坯在加热过程中一方面使钢中的奥氏体组织均匀化，另一方面促进钢坯中已析出的TiS、Ti₄C₂S₂、TiC等充分溶解。在热轧和冷却过程中，它们会以化合物的形式重新析出，呈细小弥散状态分布在基体中。本发明方法采用较高的终轧温度和卷取温度，在轧制和卷取过程中钢的奥氏体组织转变成铁素体组织，并完成铁素体组织的再结晶和晶粒长大。通过控制轧制，控制钢中优先析出Ti₄C₂S₂二相粒子，控制析出有利于抗鳞爆性能的二相粒子尺寸和数量，提高钢板的抗鳞爆性能。

本发明方法所述冷轧工序的总压下率在60％以上；随着冷轧压下率的提高，钢板内部的畸变能增加，以在钢中储存足够的畸变能，因此采用较高的冷轧压下率有利于在退火后的再结晶和织构发展。

本发明方法所述退火工序可以采用连续退火或罩式退火的方式，退火温度为650～900℃，退火工艺确保钢中的铁素体组织完成再结晶、晶粒长大和再结晶织构的充分发展。

本发明方法可以制造具有优良抗鳞爆性能、密着性能和优良成型性能的搪瓷钢，该搪瓷钢既适用于两次搪瓷工艺又适用于一次搪瓷工艺，可用于轻工、卫浴、家电和建筑装饰等领域，具有广泛的应用领域和广阔的应用前景；本方法的生产难度与常规的超低碳钢相当，生产成本较低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1－7：本低碳搪瓷钢板的制造方法采用下述具体工艺条件。

（1）各实施例中化学成分的含量见表1，其中余量为Fe和不可避免的杂质元素。

表1：各实施例的化学成分（wt%）

（2）各工序的工艺参数见表2。按照表1中的成分配比，采用转炉冶炼、精炼处理，然后进行连铸；按照表2中的工艺，连铸坯进行热轧，控制该工序的加热温度、终轧温度和卷取温度；热轧钢卷经酸洗去除氧化铁皮后进行冷轧，控制冷轧压下率；冷轧钢卷进行连续退火，控制退火方式、退火温度和退火保温时间，从而确保钢中的铁素体组织完成再结晶及晶粒长大；即可得到所述的搪瓷钢板。

表2：各实施例的工艺参数

（3）各实施例所得搪瓷钢板的厚度为1.0mm，经力学性能和成形性能测试，测试屈服强度、抗拉强度、延伸率、应变硬化指数和塑性应变比，结果见表3。所得搪瓷钢板经过脱脂、酸洗等前处理后进行涂搪和烧结，采用二次涂搪二次烧成工艺进行搪瓷试验：烧成后在空气中放置48小时以后观察表面，观察产品表面的鳞爆性；按BSEN10209:1996《涂釉低碳钢制冷轧扁平制品.交货技术条件》中的试验方法测试密着性能，结果见表3。

表3：各实施例产品的性能参数

由表3可知，采用本方法的成分设计和工艺控制进行制作，成品钢板的延伸率较高，均大于60.0％；搪瓷试验结果表明都没有发生鳞爆现象，钢板和瓷釉之间的密着性优良。

Claims (7)

1.一种低碳搪瓷钢板，其特征在于，按质量百分比计，其含有：C≤0.010％，Si≤0.03％，Mn≤0.60％，P≤0.025％，S≤0.035％，Al≤0.050％，N≤0.0080％，Ti0.040～0.15％，以及Fe和不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的一种低碳搪瓷钢板，其特征在于：其还含有Nb0.005～0.040％。

3.根据权利要求1所述的一种低碳搪瓷钢板，其特征在于：所述成分中，C和S的重量比为0.20～0.40:1。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种低碳搪瓷钢板，其特征在于，各成分含量为：C0.003～0.006％，Si0.01～0.03％，Mn0.15～0.60％，P0.008～0.025％，S0.010～0.035％，Al0.005～0.050％，N0.0015～0.0060％，Ti0.040～0.15％。

5.一种低碳搪瓷钢板的制造方法，其成分含量如权利要求1－4任意一项所述，其特征在于：该方法包括热轧工序、冷轧工序和退火工序；

所述热轧工序：热轧加热温度为1100～1250℃，终轧温度为850～950℃；卷取温度为650～750℃；

所述冷轧工序：冷轧的总压下率为60％及以上；

所述退火工序：采用连续退火或罩式退火；退火温度为650～900℃，退火时间为1分钟～15小时。

6.根据权利要求5所述的一种低碳搪瓷钢板的制造方法，其特征在于：所述冷轧的总压下率为60～80％。

7.根据权利要求5或6所述的一种低碳搪瓷钢板的制造方法，其特征在于：所述退火工序中，采用连续退火时，退火时间为1～10分钟；采用罩式退火时，退火时间为12～15小时。