CN106560523A - 搪瓷用冷轧钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一实施例的搪瓷用冷轧钢板，其以重量％计包含C：0.005％以下(0％除外)、Mn：0.05％至0.3％、Al：0.005％以下(0％除外)、P：0.03％以下(0％除外)、S：0.02％以下(0％除外)、Si：0.01％以下(0％除外)、Ti：0.005％至0.01％、Y：0.01％至0.02％、N：0.003％以下(0％除外)，余量为Fe及其他不可避免的杂质。

Description

搪瓷用冷轧钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用作搪瓷产品基体金属的钢板。更具体地，本发明涉及一种无表面缺陷且搪瓷处理后不会产生鳞爆及气泡缺陷等缺陷的搪瓷用冷轧钢板及其制造方法。
背景技术
搪瓷钢板是在作为基体钢板的冷轧钢板上涂覆玻璃釉料后，在高温下进行烧成而提高耐腐蚀性、耐候性、耐热性等的一种表面处理产品，这种搪瓷钢板主要用于建筑外装、家电、餐具等。
对于现有的搪瓷用钢板而言，为了防止搪瓷产品中认为是最致命缺陷的鳞爆(fish scale)缺陷、或为了提高成形性，通过脱碳退火或罩式退火来确保抗鳞爆性，但这样会导致产品成本增加。
最近，公开了一种以减少制造成本为目的而添加Ti并利用连续退火工艺来制造的钢板，但是高含量的Ti引起如下问题：当进行连续铸造时Ti系氧化物附着在喷嘴内壁而导致堵塞喷嘴。另外，这些夹杂物暴露在钢板表面时引起气泡缺陷，并且因再结晶温度高而需要在高温下进行退火处理，从而存在生产效率低以及制造成本高的缺点。
此外，还公开了一种通过提高氧气含量而利用钢中的氧化物来确保吸氢性能的高氧钢，但在该情况下，由于含氧量高而频繁发生耐火物质熔损的现象，从而具有连续铸造的生产效率非常低的缺点。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种搪瓷用冷轧钢板。
本发明的另一目的是提供一种搪瓷用冷轧钢板的制造方法。
技术方案
本发明所提供的搪瓷用冷轧钢板，以重量％计包含C：0.005％以下(0％除外)、Mn：0.05％至0.3％、Al：0.005％以下(0％除外)、P：0.03％以下(0％除外)、S：0.02％以下(0％除外)、Si：0.01％以下(0％除外)、Ti：0.005％至0.01％、Y：0.01％至0.02％、N：0.003％以下(0％除外)，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
搪瓷用冷轧钢板可包含Ti-Y复合氧化物。
Ti-Y复合氧化物的平均大小可以是0.1μm至5μm。
Ti-Y复合氧化物在每平方毫米的观察视场中的数量可以是5×102个以上。
Ti-Y复合氧化物在其周围可以形成有微空穴(micro-void)。
本发明所提供的搪瓷用冷轧钢板的制造方法包括以下步骤：对钢坯进行再加热，所述钢坯以重量％计包含C：0.005％以下(0％除外)、Mn：0.05％至0.3％、Al：0.005％以下(0％除外)、P：0.03％以下(0％除外)、S：0.02％以下(0％除外)、Si：0.01％以下(0％除外)、Ti：0.005％至0.01％、Y：0.01％至0.02％、N：0.003％以下(0％除外)，余量为Fe及其他不可避免的杂质；对经过再加热的钢坯进行热轧以制造热轧钢板；卷取热轧钢板；对被卷取的热轧钢板进行冷轧以制造冷轧钢板；及将冷轧钢板进行退火。
在对钢坯进行再加热的步骤中，可以1200℃至1300℃的温度进行再加热。
在制造热轧钢板的步骤中，可以850℃至950℃的终轧温度进行热轧。
在卷取热轧钢板的步骤中，卷取温度可以是550℃至700℃。
在制造冷轧钢板的步骤中，冷轧压下率可以是50％至90％。
在将冷轧钢板进行退火的步骤中，可在700℃至900℃下退火20秒以上。
有益效果
根据本发明，随着钢的组分及制造条件得到优化，可提供无表面缺陷且搪瓷处理后不会产生鳞爆及气泡缺陷等缺陷的搪瓷用钢板。
附图说明
图1是本发明一实施例的搪瓷用冷轧钢板的模式图。
图2是实施例中制造的搪瓷用冷轧钢板的表面的扫描电子显微镜(FE-SEM)照片。
具体实施方式
参照附图和下述实施例，就可以清楚地理解本发明的优点、特征及实现这些的方法。然而，本发明能够以各种不同的方式实施，并不局限于下面公开的实施例。提供下述实施例的目的在于，充分公开本发明以使所属领域的技术人员对发明内容有整体和充分的了解，本发明的保护范围应以权利要求书为准。通篇说明书中相同的附图标记表示相同的构成要素。
因此，在一些实施例中，对于已众所周知的技术不再进行详细说明，以避免本发明被解释得模糊不清。除非另有定义，否则本说明书中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义就是所属领域的技术人员通常理解的意思。在通篇说明书中，某一部分“包括(或包含)”某一构成要素时，除非有特别相反的记载，否则表示还可以包括其他构成要素而非排除其他构成要素。除非另有说明，否则单数形式也意在包括复数形式。
此外，在没有特别提及的情况下，％表示重量％(wt％)。
下面，对本发明一实施例的搪瓷用冷轧钢板进行说明。
本发明一实施例的搪瓷用冷轧钢板，以重量％计包含C：0.005％以下(0％除外)、Mn：0.05％至0.3％、Al：0.005％以下(0％除外)、P：0.03％以下(0％除外)、S：0.02％以下(0％除外)、Si：0.01％以下(0％除外)、Ti：0.005％至0.01％、Y：0.01％至0.02％、N：0.003％以下(0％除外)，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
搪瓷钢板的最致命缺陷之一为鳞爆(Fishscale)缺陷，鳞爆缺陷是在搪瓷钢板的制造工艺中固溶于钢中的氢以冷却的状态释放到钢表面而引起的现象。为了防止这样的鳞爆缺陷，有必要在钢内部大量形成能够吸附固溶于钢中的氢的吸附场所(site)。通常，现有的利用析出物的搪瓷用钢种，将TiS、TiN、BN、渗碳体(Cementite)等作为吸氢场所。
本发明一实施例的搪瓷用冷轧钢板包含Ti-Y复合氧化物，通过控制Ti-Y复合氧化物的大小且将Ti-Y复合氧化物均匀地分散在钢板，当热轧及冷轧时在Ti-Y复合氧化物与基体铁之间的界面上大量形成微空穴(micro-void)来吸氢，从而可以防止鳞爆缺陷。
图1中示意性地示出本发明一实施例的搪瓷用冷轧钢板。如图1所示，本发明一实施例的搪瓷用冷轧钢板包含Ti-Y复合氧化物，将Ti-Y复合氧化物作为吸氢场所。
此外，由于利用高温下稳定的Ti-Y复合氧化物作为吸氢场所，因此生成的氧化物根据热轧及冷轧控制条件几乎不受影响，从而具有质量偏差降低的优点。
对氧的亲和性高的Al可以加入最少量，以便能够大量形成Ti-Y复合氧化物。因此，钢水脱氧可以利用Ti来进行，而为了形成Ti-Y复合氧化物，在加入Ti后可以加入Y。
另外，由于Ti和N的添加量少，搪瓷附着性不会降低，而且不会造成Ti引起的表面缺陷。
在本发明一实施例中，Y是在0.01％至0.02％范围内添加的，从而形成Ti-Y复合氧化物，并且在轧制的同时会引起界面上的不均匀性，因此取得了大幅提高产生微空穴(Micro-void)的效果。
本发明一实施例的搪瓷用冷轧钢板可采用连续铸造及连续退火来生产，因此制造成本低、生产效率高，也没有表面缺陷，从而可以提供搪瓷性能优秀的冷轧钢板。
下面，对组成本发明一实施例的搪瓷用冷轧钢板的成分元素的范围以及限制该些成分元素之间的添加比例的理由进行说明。
[C：0.005％以下(0％除外)]
若碳(C)的添加量超过0.005％，则钢中固溶碳含量较多，退火时会妨碍织构的发展，从而降低成形性，而且会发生时效现象，当生产后经过长时间再进行加工时，产生表面缺陷(Stretcher Strain缺陷)的可能性高，因此将C的含量限制在0.005％以下。
[Mn：0.05％至0.3％]
添加锰(Mn)的目的是确保钢板的强度，并将固溶于钢中的硫以锰硫化物析出，藉以防止热脆性(Hot shortness)。因此，若锰的含量低于0.05％，则发生热脆性的可能性高，所以将下限值定为0.05％，若锰的含量超过0.3％，则成形性会大大降低导致成形时产生缺陷，所以将上限值定为0.3％。
[Al：0.005％以下(0％除外)]
铝(Al)作为强效的脱氧剂用于去除钢中的氧，因此添加量限制在0.005％以下。若钢中的Al添加量超过0.005％，就会形成Al-Ti复合氧化物而非Ti-Y复合氧化物，进而微空穴的量会显著减少，有可能导致搪瓷性能变差。
[P：0.03％以下(0％除外)]
磷(P)是阻碍钢的物理性能的元素，若其含量超过0.03％，则成形性会大大降低，因此将上限值定为0.03％。
[S：0.02％以下(0％除外)]
硫(S)一般被认为是阻碍钢的物理性能的元素，若其含量超过0.02％，则延性会大大降低，而且容易产生硫引起的热脆性，因此将上限值定为0.02％。另外，由S形成的硫化物与复合氧化物依附而形成，因此轧制后氧化物破碎而阻碍微空穴的形成或者填补所形成的微空穴，所以优选尽可能减少S的含量。
[Si：0.01％以下(0％除外)]
硅(Si)作为与Al一样的脱氧剂用于去除钢水中的氧，因此添加量限制在0.01％以下。若钢中的Si超过0.01％，就会形成粗大的Si-Ti复合氧化物而非Ti-Y复合氧化物，进而微空穴的量会显著减少，有可能导致搪瓷性能变差。
[Ti：0.005％至0.01％]
添加钛(Ti)的目的是提高抗鳞爆性以及脱氧。为了确保抗鳞爆性，最少需要添加0.005％以上，当超过0.01％时，可能会导致冷轧钢板的表面缺陷，而且成形性可能会受到很大阻碍，因此将上限值定为0.01％。
[Y：0.01％至0.02％]
添加钇(Y)的目的是提高抗鳞爆性。Y是将钛氧化物还原而大量形成微小Ti-Y复合氧化物的必要元素。为了确保抗鳞爆性，最少得添加0.01％以上，当超过0.02％时，可能会导致冷轧钢板的表面缺陷，而且成形性可能会受到很大阻碍，因此将上限值定为0.02％。
[N：0.003％以下(0％除外)]
氮(N)的添加量越多成形性越低，并且与Ti结合形成TiN而产生气泡缺陷的可能性高，因此将上限值定为0.003％。
本发明一实施例的冷轧钢板可包含Ti-Y复合氧化物。Ti-Y复合氧化物由于粒子不松弛，热轧及冷轧时基体铁与Ti-Y复合氧化物之间会大量形成微空穴被利用为吸氢场所。
另外，在本发明中，作为用于确保抗鳞爆性的手段限制了微小Ti-Y复合氧化物的大小和数量，这是因为钢板中可吸氢的位置是在Ti-Y复合氧化物与基体铁的界面上冷轧时所生成的微空穴。
Ti-Y复合氧化物其平均大小可以是0.1μm至5μm。当复合氧化物的大小不足0.1μm时，由于冷轧时所生成的微空穴大小过小会降低吸氢效果。若复合氧化物大小超过5μm，则复合氧化物的数量减少，进而界面与基体铁之间的微空穴的表面积减少，有可能难以确保抗鳞爆性。因此，可将Ti-Y复合氧化物的平均大小控制在上述范围。
Ti-Y复合氧化物在每平方毫米的观察视场中的数量可以是5×102个以上。若Ti-Y复合氧化物在每平方毫米的数量少于5×102个，则有可能难以确保抗鳞爆性。
本发明一实施例的搪瓷用冷轧钢板的制造方法包括以下步骤：对钢坯进行再加热，所述钢坯以重量％计包含C：0.005％以下(0％除外)、Mn：0.05％至0.3％、Al：0.005％以下(0％除外)、P：0.03％以下(0％除外)、S：0.02％以下(0％除外)、Si：0.01％以下(0％除外)、Ti：0.005％至0.01％、Y：0.01％至0.02％、N：0.003％以下(0％除外)，余量为Fe及其他不可避免的杂质；对经过再加热的钢坯进行热轧以制造热轧钢板；卷取热轧钢板；对被卷取的热轧钢板进行冷轧以制造冷轧钢板；及将冷轧钢板进行退火。上述的制造方法是可制造本发明的搪瓷用冷轧钢板的优选示例，但不局限于此。
首先，对钢坯进行再加热。此时，钢坯可包含C：0.005％以下(0％除外)、Mn：0.05％至0.3％、Al：0.005％以下(0％除外)、P：0.03％以下(0％除外)、S：0.02％以下(0％除外)、Si：0.01％以下(0％除外)、Ti：0.005％至0.01％、Y：0.01％至0.02％、N：0.003％以下(0％除外)，余量为Fe及其他不可避免的杂质。对钢坯成分的说明和上述的一样，因此省略重复的说明。
在对钢坯进行再加热的步骤中，可以1200℃至1300℃的温度进行再加热。此时，再加热温度对0.1μm至5μm大小的微空穴的量产生重要影响。若再加热温度高于1300℃，则析出物的大小变得粗大，进而微空穴的量减少，产生鳞爆缺陷的可能性变高。
接下来，对经过再加热的钢坯进行热轧以制造热轧钢板。此时，终轧温度可以是850℃至950℃。若终轧温度低于850℃，则会生成延伸的铁素体，因而在后续实施的退火工艺后{111}织构会大大减少。若{111}织构减少，则r值会大大降低，存在深冲加工性降低的问题。相反地，若终轧温度超过950℃，则奥氏体晶粒变得粗大，进而热轧晶粒变得粗大，因此存在后续冷轧时织构的发展下降导致r值降低的问题。
随后，卷取热轧钢板。此时，卷取温度可以是550℃至700℃。若卷取温度低，则热轧晶粒变小，成形性可能会降低。而且，若卷取温度过高，则表面上生成的鳞片(scale)变得太厚，进而酸洗性能变差，还可能引起表面质量下降。因此，将卷取温度控制在上述的范围。
接着，对被卷取的热轧钢板进行冷轧以制造冷轧钢板。此时，冷轧压下率可以是50％至90％。若冷轧压下率过低，则再结晶织构的发展减缓，进而成形性降低，还可能导致Ti-Y复合氧化物与基体铁的微空穴减少。而且，若冷轧压下率过高，则延性会降低，微空穴绝对量可能会减少。因此，可将冷轧压下率控制在上述的范围。
此后，将冷轧钢板进行退火。此时，可在700℃至900℃下退火20秒以上。
连续退火起到对冷轧的钢板赋予延性和成形性的作用，在低于700℃下不能完成再结晶，无法确保延性及成形性，因此将下限值限制在700℃。相反地，若超过900℃，则转化为奥氏体，导致{111}退火织构减少，因此存在r值降低的问题。在退火时间过短的情况下，也不能完成再结晶，无法确保延性及成形性，因此将下限值定为20秒。更具体地，可实施20秒至2000秒。
以下是本发明的优选实施例及比较例。然而，下述实施例只是本发明优选的一个实施例而已，本发明不限于下述实施例。
实施例
实施转炉-二次精炼-连铸工艺制造了下表1中的本发明钢及比较例钢。特别是，本发明钢在二次精炼工艺中利用真空脱气设备进行脱碳后，将残留的氧利用Ti进行脱氧，接着利用Y大量形成Ti-Y复合氧化物。随后，在连铸工艺制造了钢坯。该钢坯在1250℃的加热炉中保持1小时后实施热轧。此时，热轧终轧温度为900℃，卷取温度为650℃，最终厚度为3.2mm。热轧的试片进行酸洗处理以去除表面的氧化覆膜后，再实施冷轧。此时，冷轧压下率为75％，最终厚度为0.8mm，将完成冷轧的试片加工成用于检测搪瓷特性的搪瓷处理试片和用于检测机械特性的拉伸试片，然后实施了连续退火。
搪瓷处理试片裁切成70mm×150mm的大小，连续退火是在830℃的退火温度下进行退火。
图2是利用本发明钢1来制造的搪瓷用冷轧钢板的表面的扫描显微镜(FE-SEM)照片。照片中显示为黑点的部分是Ti-Y复合氧化物。可以确认到Ti-Y复合氧化物适当地分布。
【表1】
实验例
将实施例中制造的搪瓷处理用试片完全脱脂后，涂覆底釉在200℃下干燥10分钟，将水分完全去除。将干燥完的试片在830℃下保持7分钟进行烧成处理，然后冷却至常温。对完成底釉搪瓷处理的试片涂覆面釉，然后在200℃下干燥10分钟，将水分完全去除。将干燥完的试片在800℃下保持7分钟实施烧成处理，然后进行空冷搪瓷处理。此时，烧成炉的气氛条件是露点温度为30℃的最容易产生鳞爆缺陷的苛刻条件。将完成搪瓷处理的试片在200℃的保持炉内保持20小时进行鳞爆加速处理后，用肉眼观察了所产生的鳞爆缺陷的数量。利用附着试验机(基于ASTM C313-78标准的试验机)检测附着性后，对搪瓷附着性进行了评估。气泡缺陷用肉眼判定为1-3等级(1：优秀、2：普通、3：不良)并示于下表2中。
本发明钢及比较例钢的Ti-Y复合氧化物的大小及每平方毫米的复合氧化物的数量是通过如下方式算出的：利用5000倍下40个视场的电子显微镜图像，通过数点法(point counting)找出平均大小为0.1um至5um的数量，然后使用图像分析仪(Image Analyzer)换算出每平方毫米的数量。将经过如上所述的过程得到的每平方毫米的复合氧化物的数量、按搪瓷处理条件的搪瓷特性等分别示于下表2中。
【表2】
如表2所示，本发明的范围内的本发明钢1至3，其夹杂物即Ti-Y复合氧化物的数量及大小在本发明中限制的范围内，因此在苛刻的条件下也没有产生鳞爆，确保了抗鳞爆性，搪瓷附着性也高非常优秀。
另一方面可以确认，比较例钢1由于Al含量高，而比较例钢2及比较例钢3由于Ti含量及Y含量低，Ti-Y复合氧化物的平均大小为3μm至7μm较大，总数量也减少，进而吸氢性能降低，材料内产生了20个以上鳞爆，搪瓷附着性也低。
本发明能以各种不同方式实施并不局限于上述的实施例，本发明所属领域的普通技术人员可以理解在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下通过其他具体方式能够实施本发明。因此，应该理解上述的实施例是示例性的，而不是用来限制本发明的。

Claims (11)

1.一种搪瓷用冷轧钢板，其以重量％计包含C：0.005％以下(0％除外)、Mn：0.05％至0.3％、Al：0.005％以下(0％除外)、P：0.03％以下(0％除外)、S：0.02％以下(0％除外)、Si：0.01％以下(0％除外)、Ti：0.005％至0.01％、Y：0.01％至0.02％、N：0.003％以下(0％除外)，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的搪瓷用冷轧钢板，其包含Ti-Y复合氧化物。
3.根据权利要求2所述的搪瓷用冷轧钢板，其中：
所述Ti-Y复合氧化物的平均大小为0.1μm至5μm。
4.根据权利要求3所述的搪瓷用冷轧钢板，其中：
所述Ti-Y复合氧化物在每平方毫米的观察视场中的数量为5×102个以上。
5.根据权利要求2所述的搪瓷用冷轧钢板，其中：
所述Ti-Y复合氧化物在其周围形成有微空穴。
6.一种搪瓷用冷轧钢板的制造方法，包括以下步骤：
对钢坯进行再加热，所述钢坯以重量％计包含C：0.005％以下(0％除外)、Mn：0.05％至0.3％、Al：0.005％以下(0％除外)、P：0.03％以下(0％除外)、S：0.02％以下(0％除外)、Si：0.01％以下(0％除外)、Ti：0.005％至0.01％、Y：0.01％至0.02％、N：0.003％以下(0％除外)，余量为Fe及其他不可避免的杂质；
对经过再加热的钢坯进行热轧以制造热轧钢板；
卷取所述热轧钢板；
对被卷取的热轧钢板进行冷轧以制造冷轧钢板；及
将所述冷轧钢板进行退火。
7.根据权利要求6所述的搪瓷用冷轧钢板的制造方法，其中：
所述对钢坯进行再加热的步骤中，以1200℃至1300℃的温度进行再加热。
8.根据权利要求6所述的搪瓷用冷轧钢板的制造方法，其中：
所述制造热轧钢板的步骤中，以850℃至950℃的终轧温度进行热轧。
9.根据权利要求6所述的搪瓷用冷轧钢板的制造方法，其中：
所述卷取热轧钢板的步骤中，卷取温度为550℃至700℃。
10.根据权利要求6所述的搪瓷用冷轧钢板的制造方法，其中：
所述制造冷轧钢板的步骤中，冷轧压下率为50％至90％。
11.根据权利要求6所述的搪瓷用冷轧钢板的制造方法，其中：
所述将冷轧钢板进行退火的步骤中，在700℃至900℃下退火20秒以上。
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