CN106148855A - 一种具有优异抗鳞爆性能的热轧搪瓷钢生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有优异抗鳞爆性能的热轧搪瓷钢生产方法，其化学成分wt％为：C 0.008～0.04％、Si≤0.10％、Mn 0.60～1.20％、Ti 0.01～0.048％、P≤0.015％、S 0.010～0.045％、N 0.003～0.009％、Als 0.005～0.050％、Cr 0.05～0.25％，Ti/C为1.0～1.5。铸坯加热温度1180～1250℃，精轧开轧温度1100～980℃，终轧温度950～880℃，轧后层流冷却；卷取温度650～730℃；平整延伸率为0.6～1.5％；拉伸矫直延伸率控制在0.8～1.7％，矫直后酸洗。本发明以热轧替代冷轧生产搪瓷钢，可降低制造成本，缩短生产周期；所生产搪瓷钢板易涂搪瓷、易成型、易焊接，具有优异的抗鳞爆性能，且性能稳定，适应性广，可完全满足搪瓷制品用钢的需求。

Description

一种具有优异抗鳞爆性能的热轧搪瓷钢生产方法

技术领域

本发明属于冶金工艺领域，特别涉及一种具有优异抗鳞爆性能的热轧搪瓷钢的生产方法。

背景技术

鳞爆是搪瓷制品的致命缺陷，极大危害搪瓷制品的质量。搪瓷鳞爆是由于溶入钢板中的氢引起的。搪瓷制品在生产过程中经历了两次吸氢的过程，一是在酸洗过程中、二是在搪烧过程中。酸洗时首先是氧化铁皮与酸反应，之后酸主要与金属发生化学反应产生氢，一部分氢逸出，一部分氢以原子形式溶于钢板中。在随后的高温搪烧时，瓷浆内的结晶水及加热炉气中的水蒸气与钢板表面铁和碳发生反应，生成氢原子，以原子和分子的形式溶解于铁。随着钢板冷却,固态铁中氢的溶解度急骤下降(20℃时氢在钢中溶解度仅是900℃时的千分之一)，于是氢原子逸出，在钢表面受到瓷釉层阻隔,以分子状态聚集在钢板与搪瓷界面。当氢原子不断逸出、氢气压力增大至超过搪瓷层的强度极限而发生搪瓷层的破损。这种破损一般呈坑点形态，形如鳞片，称为鳞爆。由于产生鳞爆的氢主要是在酸洗和搪烧过程中进入钢板的，因此除了改进制品的搪瓷工艺外，还应提高钢板本身的抗鳞爆性能。一般认为1mm厚度钢板的氢渗透时间＞7～8min时，就不会发生鳞爆。另外随着现代工业技术的发展，为提高产品质量，降低制造成本，搪瓷产品用钢以热轧代替冷轧已成为一种趋势。

在国内外相关研究文献中，针对解决搪瓷钢鳞爆问题有了一些成果。如专利公告号CN101535517A公开了耐鳞爆性显著优良的搪瓷用钢板及其制造方法，其重量百分比为C0.003～0.010％、Si 0.001～0.100％、Mn 0.03～1.30％、P≤0.035％、S≤0.08％、Nb 0.055～0.250％、O 0.005～0.085％，Al 0.0002～0.010％、N 0.0055％以下，B 0.0003～0.0030％、V 0.003～0.15％、Ni 0.0001～0.05％、Ti 0.0001～0.05％、还含有Ta、W、Mo、La、Ce、Ca、Mg中的1种以上，以及As、Se、Sn、Sb中的1种以上。申请号2010101793125介绍了一种以超低碳为基础、添加适量合金元素、具有优良成形性能和抗鳞爆性能的冷轧搪瓷钢板及其制造方法，其化学成分百分比为：C≤0.05％、Si≤0.10％、Mn≤0.50％、P≤0.035％、S≤0.035％、Al0.031～0.10％、N≤0.015％、O≥0.001％、B 0.0003～0.020％、Cu 0.01～0.50％，还含有Nb0.01～0.10％、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均具有良好的抗鳞爆性能，但必须通过在钢中添加Nb、B、V、Ni、Ti、Cr等合金元素，有的还需要精确控制C、S、N、Ti元素的含量和比例，这无疑会增加冶炼成本和加大生产控制难度。公告号CN103484757A公开了一种无鳞爆现象、生产难度低、成 本低廉的具有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％、Mn0.30～0.50％、Si 0.0050～0.010％、P 0.01～0.015％、S 0.011～0.020％、Als 0～0.010％、O0.011～0.020％。由于采用的是超低碳钢，增加了冶炼难度；而且采用冷轧、退火工艺，加大了工序成本，生产周期长。

发明内容

本发明提供一种热轧搪瓷钢的生产方法，旨在降低生产成本，缩短生产周期，以热轧方法生产出具有优异的抗鳞爆性能，且易涂搪瓷、易成型和焊接的搪瓷钢板。

为此，本发明所采取的技术解决方案是：

一种具有优异抗鳞爆性能的热轧搪瓷钢生产方法，其化学成分wt％为：C 0.008～0.04％、Si≤0.10％、Mn 0.60～1.20％、Ti 0.01～0.048％、P≤0.015％、S 0.010～0.045％、N 0.003～0.009％、Als 0.005～0.050％、Cr 0.05～0.25％，Ti/C为1.0～1.5，其余为铁及不可避免的杂质。

连铸坯加热温度为1180～1250℃，均热出炉后经高压水除鳞，粗轧开坯；

精轧开轧温度1100～980℃，终轧温度950～880℃，轧后层流冷却；

卷取温度650～730℃；

钢卷自然冷却后进行平整，平整延伸率为0.6～1.5％；

平整后钢板进行拉伸矫直，延伸率控制在0.8～1.7％，矫直后酸洗。

C是促进Ti粒子析出的元素，如果含量太低,不利于作为氢陷阱的TiCx粒子的沉淀。如果含量偏高，在同等Ti含量的前提下，会降低析出相的捕氢活性，对搪瓷性能不利；同时涂搪过程中C含量偏高时也会形成CO气泡，造成搪瓷针孔缺陷，损害搪瓷表面质量。因此本发明C含量选择在0.008～0.04％。

Si元素在搪烧过程中会先行生成氧化物膜，阻碍钢板与瓷釉间密着层的生成。Si含量超过0.10％时影响搪瓷密着性能，因此本发明钢限制Si≤0.10％。

Mn做为脱氧元素能够降低钢液中的氧，同时形成MnO夹杂物可以做为储氢的陷阱，对提高钢板的抗鳞爆性能有力。但过高的Mn含量会显著降低钢的塑性，对钢板加工使用不利；当Mn含量超过1.2％以上时，钢的Ac3温度降低幅度较大，搪烧时因钢板奥氏体化而导致零件变形过大，所以控制Mn的含量范围为0.60～1.2％。

Ti是作为氢陷阱的析出粒子的重要形成元素。其含量应为C的1.0～1.5倍。在这个前提下，为保证形成的氢陷阱的必要表面积，Ti含量应高于0.008％。因此在保证Ti/C比在1.0～1.5之间的前提下，确定其含量在0.01～0.048％。

Ti/C比是保证搪瓷性能的重要指标。Ti/C≥1.0，使钢板的微观结构中出现大量具有化学活性的Ti的碳化物、Ti的碳氮化物等析出粒子，可以提供足够的储氢陷阱，抑制钢板搪烧后发生鳞爆。Ti含量过高会导致连铸时铸坯质量问题。因此Ti/C比的控制范围限定在1.0～1.5。

传统钢板中S和N是有害元素，因此要控制的尽量低。但在搪瓷钢中，适量的S和N与Ti形成的第二相粒子，做为储氢的陷阱，抑制钢板搪烧后发生鳞爆，因此可适当放宽S和N的含量范围。但如果S和N的含量过高，钢中会形成粗大的TiS和TiN粒子，严重损害钢的塑性，同时粗大的TiS和TiN粒子也不能发挥其对提高抗鳞爆性能的作用。因此本发明钢中S含量的上限控制在0.045％、N含量的上限控制在0.009％。如果S和N的含量控制的太低，也不能充分发挥其对提高抗鳞爆性能的作用，因此本发明钢中S和N的下限分别控制在0.01％和0.003％。

P对搪瓷性能没有不利影响。但如果其含量过高，会降低钢的焊接性能。因此本发明钢控制其含量上限为0.015％。

Als是脱氧产物，为使钢洁净，应进行Al脱氧，Als在0.005～0.050％时，可足以保证钢的洁净度，Als超过0.050％使钢的成本增加。因此控制其含量在0.005％～0.050％之间。

Cr是可以改善轧后钢板的表面状态的元素。用其可以调整钢板表面的粗糙程度，提高瓷釉附着性。由于Cr低于0.05％时,改善钢板表面粗糙度的程度不明显,达到0.25％时,其作用已经饱和。且高于0.25％时也使钢板的生产成本增加。本发明钢中控制其含量在0.05～0.25％。

为使作为氢陷阱的析出相的表面积最大化，要尽量使铸坯中的Ti析出粒子回溶到钢中。在1180℃时，铸坯中Ti析出粒子已经大部分回溶。在1250℃时，钢中的Ti析出粒子回溶程度已经接近饱和，且加热温度超过1250℃后，对加热设备的损害增大，钢的烧损也增加，因此确定铸坯加热温度为1180℃～1250℃。

精轧温度高于1100℃，铁素体晶粒易粗大化，晶界面积相对减少，由于晶界也是一种有效的储氢陷阱，粗大的铁素体晶粒对抗鳞爆性能不利。精轧温度低于980℃时，增加轧机负荷，容易导致事故。因此确定精轧开轧温度在980～1100℃。

终轧温度过低会诱导先析出，使析出不均匀和析出粒子粗大化，粗大的粒子对抗鳞爆性能不利。在轧后快速冷却的条件下，在880℃以上终轧，这种粗大化的程度还不显著。而在950℃终轧，诱导先析出TiC粒子的数量已经很少，因此确定终轧温度范围为880～950℃。

对于本发明搪瓷钢来说，卷取温度低于650℃时，作为储氢陷阱的钛的析出粒子的析出被抑制，储氢陷阱总量不足，不足以抑制鳞爆的发生。而卷取温度高于730℃，铁素体晶粒 会出现粗大化，铁素体晶界面积相对减少，储氢陷阱的总量不足。因此控制卷取温度的范围为650～730℃。

酸洗前的平整，平整压下产生的塑变减轻了带钢宽度方向上的塑变不均，可消除横折缺陷，因此设定平整延伸率为0.6～1.5％。

钢板拉伸矫直后酸洗，拉伸矫直有利于钢板破鳞和改善板形，为酸洗提供良好条件，因此设定拉矫延伸率为0.8～1.7％。

本发明的有益效果为：

1、本发明搪瓷钢具有优良的抗鳞爆性能，且性能稳定，适应性广，为家电等行业提供了一种抗鳞爆性能优异的钢板材料。

2、本发明以热轧替代冷轧方式生产搪瓷钢，可减少生产工序，降低制造成本，缩短生产周期。

3、本发明搪瓷钢板，易涂搪瓷、易成型、易焊接，可完全满足搪瓷制品用钢的需求。

具体实施方式

本发明热轧搪瓷钢实施例与对比例化学成分wt％见表1。

表1 实施例与对比例化学成分wt％表

实施例	C	Si	Mn	P	S	N	Ti	Cr	ALs	Ti/C
											1	0.035	0.09	0.8	0.012	0.022	0.009	0.039	0.18	0.030	1.1
2	0.028	0.055	1.0	0.015	0.040	0.004	0.028	0.20	0.035	1.0
											3	0.01	0.078	0.9	0.009	0.025	0.007	0.013	0.055	0.025	1.3
4	0.015	0.10	1.1	0.010	0.010	0.008	0.020	0.10	0.009	1.35
											5	0.008	0.10	1.2	0.011	0.033	0.006	0.011	0.25	0.015	1.4
6	0.035	0.09	0.8	0.011	0.045	0.007	0.044	0.085	0.016	1.25
											7	0.04	0.10	0.6	0.010	0.020	0.003	0.048	0.05	0.050	1.5
8	0.032	0.08	0.9	0.013	0.032	0.007	0.045	0.18	0.035	1.4
											9	0.025	0.09	0.75	0.010	0.015	0.005	0.032	0.16	0.005	1.28
10	0.038	0.07	0.88	0.008	0.035	0.004	0.045	0.20	0.025	1.45
											对比例1	0.04	0.10	1.2	0.015	0.015	0.008	0.008	0.23	0.025	0.2
对比例2	0.038	0.11	1.1	0.013	0.025	0.009	0.015	0.20	0.030	0.4

本发明搪瓷钢实施例生产工艺参数见表2.

表2 实施例生产工艺参数表

本发明搪瓷钢实施例与对比例实物性能见表3。

表3 实施例与对比例实物性能表

表3中鳞爆测试是钢板经涂搪瓷后放置一个月，用100倍显微镜观察的结果。

Claims (1)

1.一种具有优异抗鳞爆性能的热轧搪瓷钢生产方法，其特征在于，其化学成分wt％为：C 0.008～0.04％、Si≤0.10％、Mn 0.60～1.20％、Ti 0.01～0.048％、P≤0.015％、S 0.010～0.045％、N 0.003～0.009％、Als 0.005～0.050％、Cr 0.05～0.25％，Ti/C为1.0～1.5，其余为铁及不可避免的杂质；

连铸坯加热温度为1180～1250℃，均热出炉后经高压水除鳞，粗轧开坯；

精轧开轧温度1100～980℃，终轧温度950～880℃，轧后层流冷却；

卷取温度650～730℃；

钢卷自然冷却后进行平整，平整延伸率为0.6～1.5％；

平整后钢板进行拉伸矫直，延伸率控制在0.8～1.7％，矫直后酸洗。