CN106756482A - 一种厨具用深冲冷轧钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的厨具用冷轧深冲钢板，采用C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Ti成分设计，本发明采用转炉冶炼，LF+RH炉外精炼、板坯连铸、热轧、酸洗、冷轧、退火、平整等工艺生产，屈服强度≤260MPa，抗拉强度270‑410MPa，延伸率≥35％。本发明制造的冷轧钢板适于厨具用精制铁锅的加工制造，加工的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。

Description

一种厨具用深冲冷轧钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及金属材料制造技术领域，特别是涉及一种厨具用深冲冷轧钢板及其制造方法。
背景技术
随着社会的发展，现代家庭烹饪由传统铁锅(铸铁锅)向钢制铁锅转变。不沾锅近年来发展迅速，但由于不粘锅表层通常含有四氟化碳之类的化学物质，这类化学物质可能伤害肝脏，影响生长发育，甚至可能致癌。研究显示，这类化学物质可能导致女性提前进入更年期。用不沾锅炒菜时，四氟化碳在高温下变成气体挥发出来，并随着做饭的油烟被人体吸入。此外，不粘锅表面被铲子刮擦，四氟化碳会掉落到食物中被人直接吃进肚里。传统铁锅没有这种化学物质涂层，因此没有不粘锅的这种危害。另外，高温下铁锅中的少量铁元素会渗入到食物中，因此在客观上起到了补铁的作用。但传统铁锅在使用过程中很容易生锈，产生的三氧化二铁虽然能够补铁，但对人体也有一定的危害，同时溶解的锰对烹饪的食品安全产生威胁。
综合考虑传统铸铁锅和不粘锅存在的不足，发挥钢制铁锅厚度较薄，重量轻的优势，厨具行业对钢制铁锅的原材料和制造工艺进行了长期探索，主要包括采用低碳钢的St12(SPCC)和超低碳钢的St14(SPCE、SPCF)等，钢板经旋压或冲压后进行渗氮处理制成的铁锅继承了传统铁锅的优点又克服了传统铁锅的缺点，不易生锈同时又有微量铁溶合到实物中。但是由于原材料和制造工艺以及中国家庭的实际使用条件的影响，该类铁锅出现了在较短时间内出现孔蚀和锈蚀的问题，极大的影响了精制铁锅的应用。
发明内容
本发明就是针对上述存在的缺陷而提供一种厨具用深冲冷轧钢板及其制造方法。采用C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Ti成分设计，采用转炉冶炼，炉外精炼、板坯连铸、热轧、酸洗、冷轧、退火、平整等工艺生产，屈服强度≤260MPa，抗拉强度270-410MPa，延伸率≥35％。该钢板经过冲压或旋压加工、渗氮处理、打磨等工序后制成的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。
本发明的一种厨具用深冲冷轧钢板及其制造方法技术方案为，一种厨具用深冲冷轧钢板由按重量百分比的以下成分组成：0.001～0.010％C、，Si≤0.10％，0.05～0.30％Mn，P≤0.08％、S≤0.020％、0.01～0.07％Alt、0.002～0.007％N，0.10～0.50％Cu、0.10～0.30％Ni、0.10～0.50％Cr、0.005～0.20％Mo、0.04-0.10％Ti，余量为铁和不可避免的杂质。
如上所述冷轧钢板：Pb≤0.004％、Cd≤0.004％、As≤0.004％，Zn≤0.004％。该钢板经过冲压或旋压加工、渗氮处理、打磨等工序后制成的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。
用上述钢板和方法加工成的铁锅满足下述要求：
1)15％NaCL溶液煮沸10小时+浸泡48小时，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
2)5％NaCl溶液浸泡30天，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
3)5％NaCL溶液煮1.5小时，铁锅无锈蚀现象。
接下来，对本发明的氮化处理用钢板的化学组成的限定原因进行说明。以下，在没有特别说明的情况下，作为成分元素含量的单位的％是指质量％。
C：碳降低到0.001％在工业上显著地损害经济性，因此添加0.001％以上，同时碳是影响深冲性能的主要元素，深冲性能随着其含量提高而降低。而且如果碳含量高，当添加其他元素时使深冲性能进一步恶化，所以碳含量低于0.01％，因此本发明C：0.001～0.010％。
Mn：锰是一种脱氧元素，同时通过固溶强化而使钢强化，当含量低于0.05％时工业生产上不经济，因此限定下限为0.05％；当含量高于0.30％时深冲性能下降，因此本发明Mn：0.05～0.30％。
Si：是对钢的脱氧有效的元素，也具有由固溶强化而使钢强化的作用。为了获得这些效果，Si含量优选为0.01％以上。但是，如果Si含量超过0.1％，则热轧时生成难剥离性锈而使钢板的表面性状明显变差。因此，Si含量为0.1％以下，优选为0.05％以下。
P：磷是一种增强钢材强度而不削弱深冲性能的元素，根据钢的不同强度要求可适量添加，但P在钢中易造成偏析，当含量较高时还容易出现二次加工硬化，综合考虑上述影响因素，本发明限定P的上限为0.08％。
S：在钢中主要以硫化物夹杂的形式存在，使钢的成形性特别是深冲性能下降，因此，优选尽可能减少S，但可以容许至0.020％，因此本发明限定S的上限为0.020％。另外，优选为0.010％以下。
Cu：可提高钢的耐酸性，为了获得这些效果，Cu添加0.10％以上是有效的，另一方面添加0.50％以上不经济、深冲性能下降以及表面质量降低，因此限定范围0.10-0.50％，优选0.20-0.40％。
Ni：可提高钢的耐酸性，同时可防止Cu的添加可能导致的热裂纹，为了获得这些效果，Ni添加0.10％以上是有效的，同时含量提高效果逐渐饱和且不经济，因此本发明Ni限定为0.10-0.30％，进一步优选为0.10-Cu％×0.5。
Cr：铬具有通过氮化处理在钢中形成氮化物而提高钢板表层部的硬度的效果，是本发明中重要的合金元素，为了获得上述效果，需要使Cr含量为0.1％以上，随着Cr含量的提高该作用进一步增加，另一方面，如果Cr含量超过0.5％，钢板的深冲性能下降且成本增加，因此本发明限定Cr含量为0.10-0.50％。
N：在钢中是作为杂质而存在的元素。大量的N不仅使钢板的成形性降低，因此优选尽可能减少，但N含量低于0.002％时工业生产上不经济，因此本发明限定N含量：0.002-0.007％。
Al：是钢的脱氧元素。钢中的Alt含量小于0.01％时，无法获得充分的脱氧效果。另一方面，如果钢中的Al含量超过0.07％，则不仅脱氧效果饱和，而且由钢中的夹杂物的增加导致内部缺陷和表面缺陷增加的可能性增大。因此，本发明限定Al含量为：0.01-0.07％，优选为0.02-0.06％。
Ti：碳氮化物形成元素，可以固定钢种的C、N间隙原子，Ti在净化C之前先与N、S结合形成TiN、TiS，然后与C结合形成TiC，根据本发明C、N、S的选择和工业生产上的经济性，Ti含量至少添加0.04％以上，另一方面，过量的Ti不仅使成本增加而且是固溶Ti量增多，使得再结晶温度提高，对产品的深冲性能和表面质量都不利。
Mo：提高钢的淬透性而使钢板强度增加的作用，同时在添加Cu的钢种具有使耐酸性提高的作用，为达到上述效果需添加0.005％以上；另一方面，Mo的过量添加使强度提高深冲性能下降且成本升高，因此本发明限定Mo含量为0.005-0.20％，优选为0.005-0.10％。
上述成分以外的余量为Fe及不可避免的杂质。需要说明的是，本发明的深冲冷轧钢板结合其用途对下述元素进行限制：Pb≤0.004％、Cd≤0.004％、As≤0.004％，Zn≤0.004％。
本发明的钢板在上述化学成分设计基础上，采用转炉或电炉冶炼，炉外精炼、板坯连铸、热轧、酸洗、冷轧、退火、平整等工艺生产而得到。
本发明中使用的钢的冶炼可以使用转炉、电炉等公知的冶炼方法中的任一种，冶炼的钢通过连续铸造等制成连铸坯。需要说明的是，可以根据需要实施各种预处理、二次精炼、钢原材料的表面修整等。
连铸坯的加热温度：1050℃-1250℃。
连铸坯的加热温度小于1050℃时，在热轧时难以确保期望的精轧温度。另一方面，如果连铸坯的加热温度超过1250℃，则不仅增加了加热所需要的能量，还容易产生钢板表面性状的不良情况。因此，热轧前的钢原材料的加热温度为1050℃-1250℃，优选为1100℃-1250℃。
需要说明的是，对于连铸坯的加热而言，可以对冷却至常温的连铸坯进行再加热，也可以在铸造后对冷却过程中的连铸坯进行追加加热或保温。
在本发明中，将连铸坯加热至上述温度范围后实施粗轧和精轧，粗轧条件可以按照通常方法即可，没有必要特别限定。
精轧温度：860℃-960℃。
如果热轧工序中的精轧温度低于860℃，则容易导致出现未再结晶的被拉长的铁素体晶粒，而且钢板的深冲性能降低。另外，钢板的面内各向异性增大。另一方面，如果精轧温度超过960℃，则不仅容易导致钢板的表面性状变差，而且热轧铁素体组织容易变得粗大，冷轧退火再结晶组织也粗大。因此，精轧温度为860℃-960℃，优选为880℃-940℃。需要说明的是，为了确保必要的精轧温度，可以使用板式加热器或边部加热器等加热装置对轧制中的钢板进行追加加热。
采用常规的冷却和卷取工艺即可满足要求，例如层流冷却，卷取温度控制在600℃及以上以保证冷轧钢板的深冲性能，考虑对酸洗和冷轧钢板表面性状的影响，卷取温度不宜超过750℃。
为保证冷轧钢板的深冲性能冷轧压下率宜控制在50％以上，优选控制在70％以上，考虑轧机负荷和可轧制性，冷轧压下率宜控制在85％以下。
冷轧后的钢板可采用罩式退火或连续退火方式生产，尽管对退火方式没有限定，但退火温度在再结晶温度以上和避免导致铁素体晶粒粗大的900℃及以下。退火后的钢板进行平整轧制，为保证钢板的深冲性能平整压下率控制在0.5-1.5％。
由上述方法制成的铁锅厨具用深冲冷轧钢板经过冲压或旋压加工、渗氮处理、打磨等工序后制成的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。
本发明的有益效果在于：本发明公开了一种厨具用深冲冷轧钢板及其制造方法。本发明采用转炉或电炉冶炼，炉外精炼、板坯连铸、热轧、酸洗、冷轧、退火、平整等工艺生产，屈服强度≤260MPa，抗拉强度270-410MPa，延伸率≥35％。本发明制造的深冲冷轧钢板适于厨具用精制铁锅的加工制造，该钢板经过冲压或旋压加工、渗氮处理、打磨等工序后制成的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。加工的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。加工成的铁锅满足下述要求：
1)15％NaCL溶液煮沸10小时+浸泡48小时，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
2)5％NaCl溶液浸泡30天，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
3)5％NaCL溶液煮1.5小时，铁锅无锈蚀现象。
采用本发明的钢板加工的厨具用铁锅完全满足市场需求，钢板具有优良的深冲加工性能、渗氮硬化性能和耐孔蚀性能。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
一种铁锅厨具用深冲冷轧钢板，其化学成分见表1。
一种铁锅厨具用深冲冷轧钢板的制造方法，包括铁水预处理—转炉冶炼—LF-RH—连铸—热连轧—酸洗—冷轧—退火—平整。生产工艺为：板坯厚度135mm，加热温度1250℃，保温时间2h，终轧温度930℃，卷取温度为720℃，热轧钢板成品厚度5mm；冷轧钢板厚度为1.8mm，罩式退火温度740℃，平整压下率1.2％。
该钢板经过冲压或旋压加工、渗氮处理、打磨等工序后制成的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。加工的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。加工成的铁锅满足下述要求：
1)15％NaCL溶液煮沸10小时+浸泡48小时，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
2)5％NaCl溶液浸泡30天，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
3)5％NaCL溶液煮1.5小时，铁锅无锈蚀现象。
实施例2
一种铁锅厨具用深冲冷轧钢板，其化学成分见表1。
一种铁锅厨具用深冲冷轧钢板的制造方法，包括铁水预处理—转炉冶炼—LF-RH—连铸—热连轧—酸洗—冷轧—退火—平整。生产工艺为：板坯厚度135mm，加热温度1230℃，保温时间2h，终轧温度920℃，卷取温度为710℃，热轧钢板成品厚度5mm；冷轧钢板厚度为1.5mm，罩式退火温度730℃，平整压下率0.9％。
该钢板经过冲压或旋压加工、渗氮处理、打磨等工序后制成的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。加工的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。加工成的铁锅满足下述要求：
1)15％NaCL溶液煮沸10小时+浸泡48小时，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
2)5％NaCl溶液浸泡30天，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
3)5％NaCL溶液煮1.5小时，铁锅无锈蚀现象。
实施例3
一种铁锅厨具用深冲冷轧钢板，其化学成分见表1。
一种铁锅厨具用深冲冷轧钢板的制造方法，包括铁水预处理—转炉冶炼—LF-RH—连铸—热连轧—酸洗—冷轧—退火—平整。生产工艺为：板坯厚度150mm，加热温度1200℃，保温时间2.5h，终轧温度910℃，卷取温度为700℃，热轧钢板成品厚度4mm；冷轧钢板厚度为1.2mm，罩式退火温度730℃，平整压下率0.8％。
该钢板经过冲压或旋压加工、渗氮处理、打磨等工序后制成的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。加工的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。加工成的铁锅满足下述要求：
1)15％NaCL溶液煮沸10小时+浸泡48小时，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
2)5％NaCl溶液浸泡30天，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
3)5％NaCL溶液煮1.5小时，铁锅无锈蚀现象。
实施例4
一种铁锅厨具用深冲冷轧钢板，其化学成分见表1。
一种铁锅厨具用深冲冷轧钢板的制造方法，包括铁水预处理—转炉冶炼—LF-RH—连铸—热连轧—酸洗—冷轧—退火—平整。生产工艺为：板坯厚度150mm，加热温度1180℃，保温时间2.5h，终轧温度890℃，卷取温度为680℃，热轧钢板成品厚度4mm；冷轧钢板厚度为1.0mm，罩式退火温度720℃，平整压下率0.7％。
该钢板经过冲压或旋压加工、渗氮处理、打磨等工序后制成的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。加工的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。加工成的铁锅满足下述要求：
1)15％NaCL溶液煮沸10小时+浸泡48小时，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
2)5％NaCl溶液浸泡30天，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
3)5％NaCL溶液煮1.5小时，铁锅无锈蚀现象。
实施例5
一种铁锅厨具用深冲冷轧钢板，其化学成分见表1。
一种铁锅厨具用深冲冷轧钢板的制造方法，包括铁水预处理—转炉冶炼—LF-RH—连铸—热连轧—酸洗—冷轧—退火—平整。生产工艺为：板坯厚度200mm，加热温度1230℃，保温时间3h，终轧温度880℃，卷取温度为670℃，热轧钢板成品厚度4mm；冷轧钢板厚度为1.0mm，罩式退火温度720℃，平整压下率0.8％。
该钢板经过冲压或旋压加工、渗氮处理、打磨等工序后制成的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。加工的铁锅具有优良的耐孔蚀性能和防锈性能。加工成的铁锅满足下述要求：
1)15％NaCL溶液煮沸10小时+浸泡48小时，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
2)5％NaCl溶液浸泡30天，不发生孔蚀，铁锅无渗漏现象。
3)5％NaCL溶液煮1.5小时，铁锅无锈蚀现象。
表1实施例的化学成分
实施例 C Si Mn P S Al Ti Cu Ni Mo Cr N
1 0.0028 0.05 0.15 0.059 0.004 0.033 0.056 0.43 0.25 0.07 0.46 0.0047
2 0.0039 0.03 0.10 0.017 0.002 0.048 0.068 0.35 0.18 0.05 0.33 0.0053
3 0.0058 0.02 0.08 0.013 0.003 0.041 0.059 0.28 0.17 0.03 0.26 0.0039
4 0.0064 0.04 0.27 0.008 0.002 0.033 0.072 0.19 0.11 0.01 0.17 0.0027
5 0.0075 0.05 0.12 0.022 0.002 0.030 0.083 0.15 0.10 0.03 0.28 0.0038
实施例1～5的深冲冷轧钢板力学性能如表2所示。
表2实施例的力学性能
实施例 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa r90 n90 延伸率％
1 219 328 1.7 0.19 38
2 196 321 1.8 0.20 38.5
3 189 314 1.9 0.21 40
4 180 308 2.2 0.22 41.5
5 172 298 2.1 0.22 42
注：拉伸试样标距均为80mm。

Claims (10)

1.一种厨具用深冲冷轧钢板，其特征在于，由按重量百分比的以下成分组成：0.001～0.010％C、，Si≤0.10％，0.05～0.30％Mn，P≤0.08％、S≤0.020％、0.01～0.07％Alt、0.002～0.007％N，0.10～0.50％Cu、0.10～0.30％Ni、0.10～0.50％Cr、0.005～0.20％Mo、0.04-0.10％Ti，余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种厨具用深冲冷轧钢板，其特征在于：Pb≤0.004％、Cd≤0.004％、As≤0.004％，Zn≤0.004％。
3.如权利要求1所述的一种厨具用深冲冷轧钢板的制造方法，其特征在于：采用转炉或电炉冶炼，包括炉外精炼、板坯连铸、热轧、酸洗、冷轧、退火、平整工艺。
4.根据权利要求3所述的一种厨具用深冲冷轧钢板的制造方法，其特征在于：板坯连铸后得到连铸坯，连铸坯加热后实施粗轧和精轧；连铸坯的加热温度：1050℃-1250℃。
5.根据权利要求4所述的一种厨具用深冲冷轧钢板的制造方法，其特征在于：精轧温度：连铸坯的加热温度：1100℃-1250℃。
6.根据权利要求4所述的一种厨具用深冲冷轧钢板的制造方法，其特征在于：精轧温度：860℃-960℃。
7.根据权利要求4所述的一种厨具用深冲冷轧钢板的制造方法，其特征在于：精轧温度：880℃-940℃。
8.根据权利要求4所述的一种厨具用深冲冷轧钢板的制造方法，其特征在于：热轧后，采用冷却和卷取工艺，卷取温度为600℃-750℃。
9.根据权利要求4所述的一种厨具用深冲冷轧钢板的制造方法，其特征在于：冷轧压下率70％-85％。
10.根据权利要求4所述的一种厨具用深冲冷轧钢板的制造方法，其特征在于：退火温度不高于900℃，平整压下率0.5-1.5％。
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