CN107574375A

CN107574375A - 具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板及其制造方法

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Publication number: CN107574375A
Application number: CN201710773477.7A
Authority: CN
Inventors: 宋乙峰; 杨宏武; 杜蓉; 白会平; 雷泽红; 黄道兵; 董蓓; 涂元强
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2018-01-12
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: CN107574375B

Abstract

本发明公开了一种具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板及其制造方法，该钢板化学成分的重量百分数为：C：0.010～0.020％、Mn：0.5～1.0％、Si≤0.10％、P≤0.02％、S：0.03～0.05％、Als≤0.01％、Cu：0.20～0.40％、Nb：0.03～0.06％、O：0.004～0.010％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；组织为铁素体和少量渗碳体，钢中均匀分布大量球状和线状复合型夹杂物。本发明通过成分设计和冶炼控制，在钢中形成了大量均匀分散的夹杂物，可充当陷阱避免搪瓷鳞爆缺陷，抗鳞爆性能远高于普通酸洗钢板，可用于双面涂搪。夹杂物以球状和线状复合形态存在，且存在大量塑性夹杂物颗粒，降低了夹杂物对钢板加工性能的不利影响。

Description

具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及搪瓷用热轧酸洗钢板领域，具体地指一种具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板及其制造方法。

背景技术

钢板经搪瓷后具有优良的耐腐蚀、耐磨、隔热防火、易清洁等特点，广泛应用于日用品、家电、工业防腐、建筑装饰等领域，根据钢材类型可分为搪瓷用热轧钢板、酸洗钢板和冷轧钢板。随着搪瓷行业的发展，一方面用户对搪瓷板质量要求越来越高，必须进一步提升钢板基材、瓷粉质量以及改进涂搪工艺，以保证产品具有良好的加工、涂搪和应用性能，另一方面行业竞争的加剧还带来控制成本的压力，低成本且高质量的搪瓷板产品成为发展方向。

近年来迅速发展的酸洗钢板具有“以热带冷”的优势，主要应用在热水器内胆等领域。搪瓷用热轧酸洗钢板具有以下优点：与热轧板相比，由于去除了氧化铁皮，表面质量改善，用户不需要配备喷丸或酸洗设备，可以直接用于搪瓷产品的加工和涂搪生产，既节省了成本也有利于环保，同时钢板经平整处理后比普通热轧板的板形和尺寸精度更好；而与冷轧板相比，酸洗钢板可用于强度要求较高的零件，厚度范围更宽，可应用于高强度结构件或承压容器，由于节省了冷轧工序，也显著降低了成本。

经检索，中国专利申请号为201310547968.1、201310548310.2和201310731354.9的文献分别公开了屈服强度为245MPa、330MPa和380MPa级的搪瓷用热轧钢板和热轧酸洗钢板，都是采用低碳和含钛的成分体系，通过形成含钛析出物来提高钢板的抗鳞爆性能，具有良好的加工成形性，可满足不同强度级别的产品需求。其存在的不足：这类钢板仅适用于单面搪瓷工艺，主要应用于热水器内胆零件，对于需要双面涂搪的产品则不适用。

中国专利申请号为CN200510047758.1的文献公开了一种热轧双面搪瓷用钢板，其化学成分C：0.02～0.06％、Si≤0.05％、Mn：0.15～0.40％、P≤0.15％、S≤0.006％、N≤0.003％、Ti：0.08～0.14％、Als：0.005～0.055％、Ti/C：2.2～5。热轧状态下组织为晶粒直径在2～20μm的铁素体，在组织中均匀分布着直径在20nm以下的TiC粒子。还可以加入V和Cr，产品具有双面搪瓷性能优和搪后使用强度高等特点，满足大型工程构件对双面搪瓷钢板的强度和搪瓷性能要求。其存在的不足：该钢板添加了较多Ti、Cr、V等合金元素，生产成本较高，而且碳含量较高，容易在涂搪过程中产生针孔缺陷，对涂搪质量不利，同时该钢板涂搪前需要进行喷丸或酸洗处理，不同工艺条件下处理效果差异较大，难以获得稳定的涂搪质量。

中国专利申请号为CN201510206493.9的文献，公开了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C：0.008～0.04％、Si≤0.10％、Mn：0.6～1.2％、P≤0.015％、S：0.01～0.045％、N：0.003～0.009％、Ti：0.01～0.048％、Als：0.005～0.050％、Cr：0.05～0.25％，Ti/C：1.0～1.5。热轧后平整，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，所生产搪瓷钢板已涂搪瓷、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。其存在的不足：该钢板仅解决了鳞爆缺陷问题，没有对酸洗工艺和表面质量进行控制，而且成分范围宽，性能稳定性不足，钢板搪瓷密着性、针孔缺陷等涂搪效果不明确。

综上可见，搪瓷用酸洗钢已较好解决了鳞爆缺陷，但与搪瓷用冷轧板相比，由于其组织及表面质量的差异，钢板的搪瓷密着性和针孔缺陷问题还未得到有效解决，同时改善抗鳞爆缺陷主要依靠添加Ti、V等合金元素，增加了生产成本。

发明内容

本发明提供了一种具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板及其制造方法，本发明制造得到热轧酸洗钢板热轧酸洗钢板合金使用量少，生产成本低，其通过成分和组织设计，结合酸洗工艺和表面质量控制，解决搪瓷用酸洗钢板搪瓷鳞爆、密着不良、针孔缺陷等问题，

为实现上述目的，本发明提供的一种具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板，所述双面搪瓷用热轧酸洗钢板的化学成分的重量百分数为：C：0.010～0.020％、Mn：0.5～1.0％、Si≤0.10％、P≤0.02％、S：0.03～0.05％、Als≤0.01％、Cu：0.20～0.40％、Nb：0.03～0.06％、O：0.004～0.010％，，余量为Fe和其他不可避免的杂质；组织为铁素体和少量渗碳体，钢中均匀分布大量球状和线状复合型夹杂物。

进一步地，所述双面搪瓷用热轧酸洗钢板的化学成分的重量百分数为：C：0.011～0.018％、Mn：0.51～0.91％、Si：0.04～0.10％、P：0.010～0.020％、S：0.031～0.045％、Als：0.002～0.008％、Cu：0.20～0.33％、Nb：0.036～0.057％、O：0.0040～0.0086％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

再进一步地，所述双面搪瓷用热轧酸洗钢板的化学成分的重量百分数为：C：0.012％、Mn：0.63％、Si：0.05％、P：0.012％、S：0.035％、Als：0.004％、Cu：0.28％、Nb：0.048％、O：0.0058％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

再进一步地，所述双面搪瓷用热轧酸洗钢板的厚度2～6mm，其表面粗糙度为1.8～2.4μm。

本发明提供了一种上述具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板的制造方法，该方法通过铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热连轧、酸洗和平整七大步骤制造得到双面搪瓷用热轧酸洗钢板，其特征在于：酸洗工艺为：

a)开卷进行拉矫，延伸率为1.5～2.0％；

b)采用三段式酸洗，各个酸洗槽设置如下：

1#槽总酸浓度190～220g/L，自由酸浓度40～60g/L，Fe²⁺浓度100～120g/L，温度85～95℃，酸洗时间5～8s；

2#槽总酸浓度190～220g/L，自由酸浓度80～100g/L，Fe²⁺浓度70～90g/L，温度85～95℃，酸洗时间5～8s；

3#总酸浓度190～220g/L，自由酸浓度140～160g/L，Fe²⁺浓度20～40g/L，温度85～95℃，酸洗时间5～8s；

c)漂洗；

d)烘干，温度110～130℃；

e)平整，平整延伸率为0.5～2.0％，辊面Ra为2.5～3.0μm；

f)静电涂油。

作为优选方案，热连轧工艺过程中，热轧加热温度1150～1200℃，终轧温度850～890℃，卷取温度600～640℃，前段式层流冷却，冷速为20～30℃/s。

本发明中各元素及主要工艺的作用及机理：

本发明的C含量为0.01～0.02％，碳是良好的固溶强化元素，可提高钢板强度，同时C与Nb、Ti、V等合金元素结合形成碳化物析出相，一方面可起到细晶强化或析出强化作用，另一方面还能增加钢中氢陷阱，降低搪瓷鳞爆和针孔的发生率，但C含量过高对钢板的成形和焊接性能不利，因此严格控制C含量在0.01～0.02％范围，可有效提高钢板的性能稳定性，优选地，C：0.011～0.018％。

本发明的Mn含量为0.5～1.0％，Mn作为固溶强化元素，含量过高时钢板塑性显著降低，不利于加工使用，因此Mn含量不应超过1.0％；Mn可以与S结合形成MnS充当氢陷阱，显著改善钢板的抗鳞爆性能，同时Mn与S含量比例大于10时，还可有效抑制S元素引起的热轧热脆性问题，因此选择Mn含量在0.5％以上，优选地，Mn：0.51～0.91％。

本发明的Si含量≤0.10％，Si是搪瓷钢中的有害元素，Si含量增加会显著降低搪瓷密着性，损害表面质量，Si含量越低越好，因此选择将Si含量控制在0.10％一下，优选地，Si：0.04～0.10％。

本发明的P含量≤0.02％，P为杂质元素，容易在晶界偏聚，增加钢板脆性，损害钢板的成形性和焊接性能，含量不能高于0.02％，优选地，P：0.010～0.020％。

本发明的S含量为0.03～0.05％，S容易与Mn结合形成塑性夹杂物MnS，充当钢中的有效氢陷阱，提高了钢板的抗鳞爆性能，选择S含量大于0.030％可以保证钢中形成充足的MnS夹杂，但S含量偏高时，一方面容易形成大尺寸的MnS，显著降低钢板的塑性，另一方面钢中Mn含量有限，超量的S还容易产生热脆性，因此S含量不超过0.05％，优选地，S：0.031～0.045％。

本发明的Als含量≤00.01％，Al是强脱氧剂，能够抑制其他氧化物的生成，采用Al脱氧可以有效控制钢液氧含量，提高合金收得率，优选地，Al：0.002～0.008％。

本发明的Cu含量为0.20～0.40％，在钢的冶炼及热处理过程中，Cu容易与S结合形成CuS析出相，对防止鳞爆有利，Cu还能影响钢板的酸洗速度，改善钢板与瓷釉的密着性，但Cu含量过高会使钢板塑性降低，脆性增加，还容易形成偏析，不利于钢板的加工成形，优选地，Cu：0.20～0.33％。

本发明的Nb含量为0.03～0.06％，与Ti的作用类似，Nb是强碳、氮化物形成元素，能与C、N结合形成细小的析出相，既可充当氢陷阱，还能细化晶粒，提高钢板强度，在氧含量较高的钢液中，Nb还可以与Mn等合金元素形成复合氧化物，能提高钢板的抗鳞爆性能，为保证Nb元素起到以上有效作用，Nb含量不应低于0.03％，同时过量的Nb不仅进一步改善钢板性能的效果不明显，同时还会带来成本的提高，其含量不超过0.06％，优选地，Nb：0.036～0.057％。

本发明的O含量为0.004～0.010％，O是钢中氧化物的形成元素，钢液氧含量越高，凝固过程形成的氧化物越多，对抗鳞爆性能有利，但氧含量超过0.050％时，一方面容易产生大量CO气泡，甚至引起钢液沸腾，不利于连铸生产和铸坯质量，另一方面还会形成导致炉内耐火材料、塞棒、水口等设备溶损严重，因此，优选地，O：0.0040～0.0086％。

热连轧加热温度为1150～1200℃，为保证钢坯充分奥氏体化，达到组织均匀的目的，同时钢中化合物能充分溶解，冷却过程中析出，能起到细化晶粒的作用，加热温度不能低于1150℃，温度过高容易产生更多的氧化铁皮，增加后工序除磷和酸洗难度，还容易造成表面缺陷，因此温度不超过1200℃。终轧温度控制在850～890℃，可避免两相区轧制带来的混晶问题。卷取温度控制在600～640℃，既可保证碳化物充分析出，有利于抗鳞爆性能，又不会因温度过高导致晶粒粗化、强度下降。前段式层流冷却，冷速不低于20℃/s，可细化晶粒，提高钢板强度。

酸洗的目的是去除钢板表面氧化铁皮。钢板进入酸洗槽前进行拉矫处理，一方面可以改善板形，另一方面可以破碎氧化铁皮层，起到改善酸洗效果的作用；采用三段式酸洗工艺可保证连续稳定的酸洗效果，避免单一酸洗槽成分和温度波动过大的问题；钢带出酸洗槽后进行漂洗和烘干处理，消除表面残酸和水迹带来的锈蚀问题；钢板平整延伸率随钢板厚度变化而调整，起到改善板形和加工成形性的作用，平整辊面Ra控制在2.8～3.2μm，通过带钢张力和压下力的控制，获得表面粗糙度为1.8～2.4μm的钢板；最后静电涂油防锈。

本发明的有益效果在于：

(1)通过成分设计和冶炼控制，在钢中形成了大量均匀分散的夹杂物(如图1所示)，可充当陷阱避免搪瓷鳞爆缺陷，抗鳞爆性能远高于普通酸洗钢板，可用于双面涂搪。夹杂物以球状和线状复合形态存在(如图2所示)，且存在大量塑性夹杂物颗粒，降低了夹杂物对钢板加工性能的不利影响。

(2)钢中Si、Al含量极低，避免了钢板搪瓷过程中Si、Al等元素对搪瓷密着性的不利影响，与现有含钛钢相比，其搪瓷密着性显著提高。

(3)钢中碳含量低，且添加Nb进行碳原子固定，既细化了钢板组织、提高了钢板强度，改善了焊接性能，又避免了固溶碳容易造成搪瓷针孔。

(4)通过酸洗工艺控制，形成无氧化铁皮残留的优质表面，有利于制造表面平整、无缺陷的搪瓷板面，同时钢板表面粗糙度大且波动范围小，进一步提高了钢板的搪瓷密着性。

附图说明

图1夹杂物分布的照片；

图2夹杂物形貌的照片；

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板，所述双面搪瓷用热轧酸洗钢板的化学成分的重量百分数为：C：0.01～0.02％、Mn：0.5～1.0％、Si 1～0.0％、Pi 1～2％、S0.03～0.05％、Als 03～0.0、Cu：0.20～0.40％、Nb：0.03～0.06％、O：0.004～0.010％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；组织为铁素体和少量渗碳体，钢中均匀分布大量球状和线状复合型夹杂物。

上述具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板的制造方法，该方法通过铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热连轧、酸洗和平整七大步骤制造得到双面搪瓷用热轧酸洗钢板，酸洗工艺为：

a)开卷进行拉矫，延伸率为1.5～2.0％；

b)采用三段式酸洗，各个酸洗槽设置如下：

c)漂洗；

d)烘干，温度110～130℃；

e)平整，平整延伸率为0.5～2.0％，辊面Ra为2.5～3.0μm；

f)静电涂油。

根据上述双面搪瓷用热轧酸洗钢板组份和制造工艺，结合下述具体实施例，检测钢板的性能。

表1各实施例及对比例的取值列表(wt％)

实施例	C	Mn	Si	P	S	Als	Cu	Nb	O
										1	0.012	0.63	0.05	0.012	0.035	0.004	0.28	0.048	0.0058
2	0.015	0.51	0.08	0.015	0.031	0.002	0.20	0.036	0.0040
										3	0.020	0.55	0.09	0.012	0.040	0.005	0.34	0.050	0.0068
4	0.015	0.83	0.08	0.018	0.043	0.007	0.37	0.042	0.0052
										5	0.011	0.67	0.06	0.016	0.045	0.006	0.32	0.043	0.0079
6	0.013	0.60	0.10	0.010	0.048	0.010	0.26	0.057	0.0061
										7	0.011	0.71	0.07	0.020	0.046	0.008	0.30	0.051	0.0086
8	0.014	0.55	0.08	0.015	0.049	0.006	0.40	0.048	0.010
										9	0.018	0.69	0.04	0.013	0.050	0.005	0.33	0.040	0.0077
10	0.017	0.91	0.10	0.017	0.045	0.006	0.20	0.056	0.0058
										对比例1	0.051	0.48	0.53	0.017	0.006	0.051	0.38	0.001	0.0018
对比例2	0.072	0.41	0.34	0.015	0.017	0.008	0.08	0.055	0.0060
										对比例3	0.0021	0.21	0.08	0.013	0.041	0.006	0.27	0.025	0.022
对比例4	0.015	0.44	0.06	0.014	0.010	0.007	0.09	0.013	0.0048
										对比例5	0.040	0.51	0.08	0.015	0.020	0.047	0.34	0.045	0.0022

表2各实施例及对比例的工艺参数

表3为各实施例及对比例的力学性能检测结果列表；

用上述实施例所得钢板成品进行双面涂搪，采用Ferro公司搪瓷粉进行静电喷粉，经850℃搪烧5min，自然冷却后进行试片外观观察和搪瓷性能检测，结果发现，实施例1～10对应钢板涂搪后无鳞爆点，搪瓷层密着强度为1级，搪瓷针孔率合格，说明本发明所得钢板的抗鳞爆性、搪瓷密着性和抗针孔性等涂搪性能良好，完全适用于双面涂搪工艺，达到冷轧钢板涂搪质量。其中，实施例1钢板屈服强度达到340MPa以上，且延伸率达32％以上，具有良好的强度和塑形匹配，可满足热轧搪瓷钢零件的加工要求，钢板中夹杂物细小且数量多，呈弥散分布(如图1和2所示)，既保证了钢板的抗鳞爆性能和抗针孔性能，又降低了夹杂物对成形性能的损害，同时钢板表面粗糙度达到2.1μm，有利于搪瓷附着，密着性达到1级。因此，实施例具有优异的力学性能和涂搪性能的匹配。

而对比例1、2、4、5出现了不同程度鳞爆，搪瓷层密着强度仅为2～3级，搪瓷针孔数超标，说明其涂搪质量较差，不能满足高质量双面搪瓷板的要求，对比例3虽然涂搪质量基本满足要求，但其强度过低，不适用于承压件或结构件，应用范围较窄。

表4各实施例及对比例的搪瓷性能检测结果列表

实施例	鳞爆	密着性	针孔率
				1	无	1级	合格
2	无	1级	合格
				3	无	1级	合格
4	无	1级	合格
				5	无	1级	合格
6	无	1级	合格
				7	无	1级	合格
8	无	1级	合格
				9	无	1级	合格
10	无	1级	合格
				对比例1	轻微鳞爆	3级	超标
对比例2	轻微鳞爆	1级	超标
				对比例3	无	2级	合格
对比例4	严重鳞爆	2级	合格
				对比例5	严重鳞爆	3级	合格

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims

1.一种具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板，其特征在于：所述双面搪瓷用热轧酸洗钢板的化学成分的重量百分数为：C：0.010～0.020％、Mn：0.5～1.0％、Si≤0.10％、P≤0.02％、S 0.03～0.05％、Als≤0.01％、Cu：0.20～0.40％、Nb：0.03～0.06％、O：0.004～0.010％，，余量为Fe和其他不可避免的杂质；组织为铁素体和少量渗碳体，钢中均匀分布大量球状和线状复合型夹杂物。

2.根据权利要求1所述具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板，其特征在于：所述双面搪瓷用热轧酸洗钢板的化学成分的重量百分数为：C：0.011～0.018％、Mn：0.51～0.91％、Si 0.04～0.10％、P：0.010～0.020％、S：0.031～0.045％、Als：0.002～0.008％、Cu：0.20～0.33％、Nb：0.036～0.057％、O：0.0040～0.0086％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板，其特征在于：所述双面搪瓷用热轧酸洗钢板的化学成分的重量百分数为：C：0.012％、Mn：0.63％、Si：0.05％、P：0.012％、S：0.035％、Als：0.004％、Cu：0.28％、Nb：0.048％、O：0.0058％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

4.根据权利要求1或2或3所述具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板，其特征在于：所述双面搪瓷用热轧酸洗钢板的厚度2～6mm，其表面粗糙度为1.8～2.4μm。

5.一种权利要求1或2或3所述具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板的制造方法，该方法通过铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热连轧、酸洗和平整七大步骤制造得到双面搪瓷用热轧酸洗钢板，其特征在于：酸洗工艺为：

a)开卷进行拉矫，延伸率为1.5～2.0％；

b)采用三段式酸洗，各个酸洗槽设置如下：

c)漂洗；

d)烘干，温度110～130℃；

e)平整，平整延伸率为0.5～2.0％，辊面Ra为2.5～3.0μm；

f)静电涂油。

6.根据权利要求5所述具有优异涂搪性能的双面搪瓷用热轧酸洗钢板的制造方法，其特征在于：所述热连轧的工艺过程中，热轧加热温度1150～1200℃，终轧温度850～890℃，卷取温度600～640℃，前段式层流冷却，冷速不低于20～30℃/s。