CN107326268A - 一种经济型深冲冷轧搪瓷用钢及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种经济型深冲冷轧搪瓷用钢及生产方法。所述冷轧搪瓷用钢包括以下化学元素及重量百分比：C：0.005～0.015％、Si≤0.030％、Mn：0.15％～0.25％、P≤0.020％、S：0.010～0.020％、Al：0.030％～0.060％、N≤0.0040％。其生产方法为：铁水预处理‑‑转炉冶炼‑‑合金微调站‑‑RH炉精炼‑‑热轧‑‑酸洗‑‑冷轧‑‑连续退火‑‑平整。通过经济型的化学成分设计，并通过热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧及连续退火、平整工序生产一种经济型深冲冷轧搪瓷用钢。其屈服强度为160～190MPa，抗拉强度高于300MPa、A50延伸率大于45％，n值大于0.2，r值大于1.8。

Description

一种经济型深冲冷轧搪瓷用钢及生产方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，涉及金属板(带)的炼钢、热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧机冷轧、连续退火工艺，具体涉及一种经济型深冲冷轧搪瓷用钢及生产方法。
背景技术
搪瓷钢板，是指一种将无机玻璃质材料通过熔融凝于基体钢板并与钢板牢固结合在一起的新型复合材料。在钢板表面进行瓷釉涂搪可以防止钢板生锈，使钢板在受热时不至于在表面形成氧化层并且能抵抗各种液体的侵蚀。搪瓷制品不仅安全无毒，易于洗涤洁净，可以广泛地用作日常生活中使用的饮食器具和洗涤用具，而且在特定的条件下，瓷釉涂搪在金属坯体上表现出的硬度高、耐高温、耐磨以及绝缘作用等优良性能，使搪瓷制品有了更加广泛的用途。
随着技术的不断进步，搪瓷行业对钢板的要求越来越高。普通冷轧钢板在搪瓷过程中经常会产生鳞爆、密着不良等缺陷，无法满足搪瓷质量的。与普通冷轧钢板相比，冷轧搪瓷钢板要求综合性能更优，表面质量更好，尺寸精度更高，个性化，最重要的是有优良抗鳞爆性能、密着性能和抗针孔性能等。现有技术的冷轧搪瓷用钢板一般采用低碳钢钢板，添加某种合金成分，生成一定数量的、弥散分布的夹杂物和析出物的粒子提高钢板的抗鳞爆性能。但是合金成分的添加会增加生产的成本。
发明内容
基于以上背景，本发明提供了一种经济型深冲冷轧搪瓷用钢及生产方法。通过经济型的化学成分设计，并通过热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧及连续退火、平整工序生产一种经济型深冲冷轧搪瓷用钢。
本发明采取的技术方案为：
一种经济型深冲冷轧搪瓷用钢，包括以下化学元素及重量百分比：C：0.005～0.015％、Si≤0.030％、Mn：0.15％～0.25％、P≤0.020％、S：0.010～0.020％、Al：0.030％～0.060％、N≤0.0040％。
进一步地，所述化学元素及重量百分比优选为：C：0.008～0.010％、Si：0.007～0.012％、Mn：0.18％～0.20％、P≤0.013％、S：0.014～0.016％、Al：0.036％～0.040％、N≤0.003％。
各化学元素的作用主要基于以下原理：
C：C是提高强度最经济且最有效的固溶强化元素，C含量增加，形成的珠光体增加，强度增加，但钢的塑性和成形性降低，且对焊接性不利，另外C含量过高，在搪烧过程中，会产生大量的气泡，导致搪烧后出现针孔缺陷，因此从经济性和综合性能考虑，本发明中C百分含量控制范围为0.005～0.015％。
Si：Si含量过高，钢板表面氧化铁皮不易去除，表面容易形成由于氧化物压入的微裂纹，进而作为裂纹源易导致钢板在冷成形过程中开裂，因此本发明中Si百分含量控制范围为≤0.03％。
Mn：Mn能降低奥氏体转变成铁素体的相变温度(正好可以弥补因C元素含量降低带来的奥氏体转变成铁素体的相变温度升高)，扩大热加工温度范围，有利于细化铁素体晶粒尺寸，但Mn含量过高，铸坯在连铸过程中Mn偏析程度增大，钢板厚度中心部位易形成珠光体或贝氏体的带状组织，对塑性、焊接性能、疲劳性能都不利，综合考虑，本发明中Mn百分含量控制范围为0.15～0.25％。
P：P在γ-Fe和α-Fe中的扩散速度小，易形成偏析，对钢板成形性能、低温冲击韧性和焊接性能不利。因此尽量将钢中P百分含量控制在0.020％以下。
S：在不添加Ti合金的钢中，S可以与Mn化合形成MnS，MnS是一种塑性优良的夹杂物，是良好的贮氢陷阱，对提高钢板的抗鳞爆性能非常有利，但S含量过高会恶化钢板的焊接性能，且对钢板搪瓷后的密着性能不利，结合本发明中的Mn元素含量，综合考虑，本发明中S百分含量控制范围为0.010～0.020％。
Al：Al作为主要脱氧剂，同时铝对细化晶粒也有一定作用。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。本发明控制Al百分含量控制在0.030～0.060％。
N：N能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。本发明将钢种的N百分含量控制在0.0030％以下。
本发明还提供了所述的经济型深冲冷轧搪瓷用钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下工艺：铁水预处理--转炉冶炼--合金微调站--RH炉精炼--热轧--酸洗--冷轧--连续退火--平整。
所述铁水预处理工艺中，要求前扒渣和后扒渣。
所述转炉冶炼工艺中，不加生铁、渣钢；采用自循环废钢出钢，强化转炉脱磷，加强挡渣操作；出钢过程加石灰，不进行脱氧。
所述合金微调站工艺中，进行钢包顶渣改质。
进一步地，平整之后还包括搪烧工艺。
所述热轧工艺中，铸坯出炉温度控制在1180℃～1200℃，终轧温度控制在850℃～880℃，卷取温度控制在650℃～730℃；如果出炉温度低于此范围，不能保证终轧温度，而出炉温度高于此范围，轧制时氧化铁皮压入严重，卷取温度过高或过低，均会导致冷轧成品的力学性能难以保证。
所述冷轧工艺中，冷轧总压下率控制≥75％，若压下率低于此范围，产品塑性应变比偏低。
所述连续退火工艺中，均热温度控制在760℃～800℃；缓冷段终点温度为650℃，缓冷段冷却速度≥20℃/s；快冷段终点温度控制在400℃，快冷段冷却速度≥55℃/s。
所述平整工艺中，平整延伸率控制在0.8～1.2％；若平整延伸率低于此范围，产品板型差，而平整延伸率高于此范围，产品力学性能中延伸率偏低。
所述搪烧工艺中，搪瓷后烧成温度为820～840℃，如果烧成温度低于此范围，搪瓷粉不能完全瓷化，导致孔隙多，而烧成温度高于此范围，容易产生烧熔；再冷却至660℃，然后快冷至620℃，快冷速度≥15℃/s，再自然冷却，设置快冷段可以保证产生较多的珠光体，提高搪瓷钢的抗鳞爆性能。
进一步地，所述搪烧工艺中还包括在烧成温度保温6min，保温时间短，搪瓷粉不能完全瓷化，孔隙多，保温时间长，容易产生烧熔。
所述经济型深冲冷轧搪瓷用钢的屈服强度160～190MPa，抗拉强度高于300MPa、A50延伸率大于45％，n值大于0.2，r值大于1.8。
与现有技术相比，本发明公开的一种经济型深冲冷轧搪瓷用钢及生产方法，在成分设计上，避免使用贵重的合金元素，大大节约了生产成本，并通过热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧及连续退火、平整工序生产经济型深冲冷轧搪瓷用钢，按此方法生产的冷轧钢板，力学性能的屈服强度160～190MPa，抗拉强度高于300MPa、A50延伸率大于45％，n值大于0.2，r值大于1.8，能够满足深冲成形要求，能够满足单面湿法一次涂搪和单面湿法两次涂搪的要求，搪烧后钢板有较多细小均匀分布的珠光体，具有良好的抗鳞爆性能，良好的密着性能。
附图说明
图1为实施例2冷轧搪瓷用钢搪烧后的宏观图片；
图2为比较例2冷轧搪瓷用钢搪烧后的宏观图片；
图3为实施例2冷轧搪瓷用钢搪烧后钢板的金相组织；
图4为比较例2冷轧搪瓷用钢搪烧后钢板的金相组织。
具体实施方式
一种经济型深冲冷轧搪瓷用钢，包括以下化学元素及重量百分比：C：0.005～0.015％、Si≤0.030％、Mn：0.15％～0.25％、P≤0.020％、S：0.010～0.020％、Al：0.030％～0.060％、N≤0.0040％。
其生产方法为：
1)铁水预处理：要求前扒渣和后扒渣；
2)转炉冶炼：不加生铁、渣钢；采用自循环废钢出钢，强化转炉脱磷，加强挡渣操作；出钢过程加石灰，不进行脱氧；
3)合金微调站：进行钢包顶渣改质；
4)RH炉精炼：RH采用轻处理工艺，如需吹氧，则根据温度和氧位在前中期吹入氧气；破空前保证净循环时间不小于6min；
5)铸坯出炉温度控制在1180℃～1200℃；
6)终轧温度控制在850℃～880℃；
7)卷取温度控制在650℃～730℃；
8)冷轧总压下率控制≥75％；
9)连续退火：均热温度控制在760℃～800℃；缓冷段终点温度为650℃，缓冷段冷却速度≥20℃/min；快冷段终点温度控制在400℃，快冷段冷却速度≥55℃/min；
10)平整：平整延伸率控制在0.8～1.2％；
11)搪瓷后烧成温度：830～870℃，保温时间10min；
12)冷却制度：冷却至660℃，然后快冷至620℃，自然冷却至室温。
下面结合实施例1～3和比较例1～2对本发明进行详细说明。
各实施例和比较例中的经济型深冲冷轧搪瓷用钢的化学成分如表1所示：
表1 各实施例和比较例中的冷轧搪瓷用钢的化学成分，wt％
C Si Mn P S Als N
实施例1 0.014 0.012 0.17 0.013 0.011 0.036 0.0020
实施例2 0.005 0.006 0.24 0.012 0.015 0.048 0.0029
实施例3 0.008 0.007 0.20 0.008 0.018 0.040 0.0022
比较例1 0.017 0.010 0.17 0.008 0.040 0.038 0.0038
比较例2 0.002 0.015 0.18 0.010 0.006 0.045 0.0015
钢水连铸后，经过热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧机冷轧，再进行连续退火、平整，生产出经济型深冲冷轧搪瓷用钢，其主要工艺参数件表2、最终力学性能见表3。
表2 各实施例和比较例中的冷轧搪瓷用钢的生产工艺参数
表3各实施例和比较例中的冷轧搪瓷用钢的力学性能
屈服强度Mpa 抗拉强度Mpa A50延伸率％ n值 r值
实施例1 185 315 47.5 0.247 2.05
实施例2 178 317 48.5 0.243 2.12
实施例3 167 314 49.5 0.249 2.24
比较例1 204 319 44.5 0.234 2.02
比较例2 146 305 46.0 0.247 2.05
钢板经过清洗后处理后进行涂搪，釉料采用苏州福禄生产的搪瓷敏感粉，采用单面湿法一次涂搪或者单面湿法两次涂搪，表4为涂搪烧成工艺及性能评价结果，可以看出按本发明工艺的实施例。图1为实施例2搪烧后的宏观图片，无磷爆，图3为实施例2涂搪烧成后钢板的金相组织，有较多细小均匀分布的珠光体，珠光体比例约达到3％，可以明显增强搪瓷钢板的抗鳞爆性能。图2为比较例2搪烧后的宏观图片，局部磷爆，图4为比较例2涂搪烧成后钢板的金相组织，主要为铁素体，珠光体很少，不足1％。
表3 涂搪烧成工艺及性能评价
从上述实例可以看出，本发明所生产的钢带，按此方法生产的冷轧钢板，力学性能的屈服强度为160～190MPa，抗拉强度高于300MPa、延伸率大于45％，n值大于0.2，r值大于1.8，能够满足深冲成形要求，有良好的抗鳞爆性能，能够满足单面湿法一次涂搪和单面湿法两次涂搪的要求，涂搪烧成后表面无磷爆，密着性能良好，同时仍具有较高的屈服强度。
上述参照实施例对一种经济型深冲冷轧搪瓷用钢及生产方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种经济型深冲冷轧搪瓷用钢，其特征在于，包括以下化学元素及重量百分比：C：0.005～0.015％、Si≤0.030％、Mn：0.15％～0.25％、P≤0.020％、S：0.010～0.020％、Al：0.030％～0.060％、N≤0.0040％。
2.根据权利要求1所述的经济型深冲冷轧搪瓷用钢，其特征在于，包括以下化学元素及重量百分比：C：0.008～0.010％、Si：0.007～0.012％、Mn：0.18％～0.20％、P≤0.013％、S：0.014～0.016％、Al：0.036％～0.040％、N≤0.003％。
3.根据权利要求1或2所述的经济型深冲冷轧搪瓷用钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下工艺：铁水预处理--转炉冶炼--合金微调站--RH炉精炼--热轧--酸洗--冷轧--连续退火--平整。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，平整之后还包括搪烧工艺。
5.根据权利要求3或4所述的生产方法，其特征在于，所述热轧工艺中，铸坯出炉温度控制在1180℃～1200℃，终轧温度控制在850℃～880℃，卷取温度控制在650℃～730℃。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述冷轧工艺中，冷轧总压下率控制≥75％。
7.根据权利要求3-6任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述连续退火工艺中，均热温度控制在760℃～800℃；缓冷段终点温度为650℃，缓冷段冷却速度≥20℃/s；快冷段终点温度控制在400℃，快冷段冷却速度≥55℃/s。
8.根据权利要求3-7任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述平整工艺中，平整延伸率控制在0.8～1.2％。
9.根据权利要求4-8任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述搪烧工艺中，搪瓷后烧成温度为830～870℃，再冷却至660℃，然后快冷至620℃，快冷速度≥15℃/s，再自然冷却。
10.根据权利要求3-9任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述经济型深冲冷轧搪瓷用钢的屈服强度为160～190MPa，抗拉强度高于300MPa、A50延伸率大于45％，n值大于0.2，r值大于1.8。
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