CN108570598A

CN108570598A - 一种装饰面板用搪瓷冷轧板及生产方法

Info

Publication number: CN108570598A
Application number: CN201810472996.4A
Authority: CN
Inventors: 张宜; 张建; 汤亨强; 赵云龙; 汪建威; 王占业; 李进; 舒宏富; 贾幼庆; 吴浩; 李应江; 高光泽; 汪飞松
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2018-09-25

Abstract

本发明提供了一种装饰面板用搪瓷冷轧板及生产方法，化学成分重量百分比为：C≤0.005％、Si≤0.050％、Mn 0.12％‑0.40％、P≤0.018％、S 0.005％‑0.009％、Ti 0.060％‑0.085％、Als 0.020％‑0.040％、N 0.0075％‑0.011％，其余为Fe及不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明通过精确控制钢中的成分，采用单一的Ti元素合金化，降低成本；并通过热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧及连续退火、平整工序生产出低碳深冲装饰面板用搪瓷冷轧板。本发明生产的钢板经过涂搪烧成后，具有优良的耐腐蚀性、美观性以及优良的搪瓷密着性、抗鳞爆性、耐酸性，成本低。

Description

一种装饰面板用搪瓷冷轧板及生产方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及搪瓷钢制造和使用领域，具体涉及一种装饰面板用搪瓷冷轧板及生产方法。

背景技术

随着人民生活水平不断提高，在居家、车辆、厂房等各处都有使用装饰用搪瓷面板，该材料具有耐热、耐高温、耐腐蚀等特点。由于该面板是通常需要冲压成较为复杂的形状，因此需要具有良好的冲压性能，同时该面板主要是起装饰作用，必须具有良好涂搪质量，拥有良好的抗鳞爆、密着性和抗针孔性能。

目前市场上搪瓷钢一般采用添加S元素以形成MnS化合物，或采用Nb、V等微合金元素来保证钢板具有良好的涂搪性能，但是S元素对焊接性能有较大影响，而Nb、V等微合金元素会致使产品成本升高。

国内专利公布号为CN104087828B的《一种热交换器用全铁素体搪瓷钢及生产方法》在2014年10月8日公开了一种热交换器用全铁素体搪瓷钢，其化学成份的重量百分比为：C≤0.0050％、Mn：0.10-0.50％、Si≤0.010％、P≤0.020％、S：0.015％-0.045％、Als≤0.010％，Nb：0.010％-0.055％，B≤0.0030％，O：0.010％-0.050％；余量为Fe，该专利主要采用的添加S、Nb、B、O元素以获得良好的涂搪性能。该专利的不足之处有：(1)S元素会影响其焊接性能；(2)Nb元素的成本较高；(3)该钢种属于高氧钢，连铸工艺复杂，可浇性差。

专利公布号为CN104962810A的《地铁装饰用薄板搪瓷钢及其制造方法》在2015年10月7日公开了一种地铁装饰用薄板搪瓷钢及制造方法，搪瓷钢的厚度为1.0-2.0mm，搪瓷钢的化学成分重量百分比如下：C：0.001％-0.003％；Si≤0.10％；Mn：0.05％-0.10％；P≤0.010％；S≤0.005％；Als：0.01％-0.02％；Ti：0.20％-0.25％；N：0.010％-0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质。其生产步骤包括铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、板坯连铸、均热炉均热、热连轧控轧控冷、卷取、酸洗、质量检测、加工成形、喷丸、碱洗、喷搪、烧搪。该专利主要是针对热轧板，未涉及到冷轧板。该专利的不足之处有：(1)热轧板的板形控制难度大，成品板形远不如冷轧板，在生产过程中由厚至薄过渡的带出品量大，成本高。热轧板的抗鳞爆性能也远不如冷轧板。(2)添加了大量的Ti元素，成本高，连续浇铸难度大，铸坯有开裂风险；(3)此外较高的Ti元素也会影响搪瓷钢的密着性能。

专利公告号为CN100396808C的《具有优良抗鳞爆性和超深冲性的冷轧搪瓷钢及其制造方法》在2005年12月7日公开了一种冷轧搪瓷钢及制造方法，其化学成分重量百分比如下：C≤0.005％；Si≤0.030％；Mn：0.10％-0.30％；P≤0.015％；S：0.010％-0.050％；Al：0.020％-0.050％；Ti：(4C+3.42N+1.5S)+(0.020-0.040％)；N：0.004％-0.015％，其余为Fe及不可避免的杂质。该冷轧搪瓷钢依赖添加S、Ti、N元素形成MnS、TiS、Ti₂S₂C₄及TiN作为贮氢陷阱提高钢板的搪瓷性能。该专利的不足之处有：(1)S元素的提高对其焊接性能有影响；(2)较多Ti元素化合物在连铸浇铸时易产生蓄流，连浇性差，如一般连浇不能超过4炉，并且表面气泡多，需要对铸坯进行扒皮处理，生产成本高；(4)罩退产品板形较连退产品差，不适用于制作装饰面板，且通卷力学性能不均匀；(5)由于该钢种S元素含量高，与IF钢成分相差大，铸坯通用性差，头尾坯难以改判成其它用途，制造成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装饰面板用搪瓷冷轧板，加入少量Ti、N元素形成TiN析出物形成氢陷阱，具有贮氢作用，此外少量Ti元素的加入也有利于焊缝组织细化。

本发明还提供了一种装饰面板用搪瓷冷轧板的生产方法，生产具有良好涂搪、深冲性能以及焊接性能的成本低廉的装饰用搪瓷面板。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供的一种装饰面板用搪瓷冷轧板，化学成分重量百分比为：C≤0.005％、Si≤0.050％、Mn 0.12％-0.40％、P≤0.018％、S 0.005％-0.009％、Ti 0.060％-0.085％、Als 0.020％-0.040％、N 0.0075％-0.011％，其余为Fe及不可避免的杂质。

所述装饰面板用搪瓷冷轧板的金相组织为铁素体，有大量细小的TiC、Ti(C，N)析出相，氢渗透时间≥16min。

本发明提供的一种装饰面板用搪瓷冷轧板的生产方法，包括铁水冶炼、板坯连铸、板坯加热、热连轧控轧控冷、卷取、酸连轧、连续退火和平整。

进一步的，冶炼过程中在脱碳前中期加入自循环废钢，RH中吹氮气将N调整到目标值。采用加入硫铁合金调整[S]含量至目标值。

进一步的，热轧加热温度控制为1180℃-1260℃，保温时间大于3小时。能够保证钢坯的充分奥氏体化，也可以保证TiN析出物在高温下充分析出。

进一步的，终轧温度控制在890℃-930℃。该温度可以保证在奥氏体区完成终轧，避免进入两相区轧制导致混晶影响抗鳞爆和冲压性能。

进一步的，通过层流冷却后，卷取温度控制在680℃-720℃。该温度区间可以保证TiC和Ti(CN)颗粒充分析出，但如果卷取温度过高，在卷取过程或卷取冷却过程中析出的TiC和Ti(CN)颗粒较大，对抗鳞爆性能不利。

进一步的，酸洗速度控制120m/min-180m/min。酸轧工序的酸洗速度过慢会导致[H]渗入钢铁基体内，但是过快的酸洗速度会造成欠酸洗，影响板面质量。

进一步的，冷轧采用五机架全六辊冷连轧，总压下率控制在75％-85％。大的压下率可以增加钢中晶粒畸变能，降低再结晶温度，有利于细化晶粒，提高钢板的深冲性能。

进一步的，连续退火均热温度控制在820℃-840℃，退火时间为120s-300s。该温度和时间可以保证再结晶完全和析出物充分析出；同时过高的退火温度和过长的退火时间会降低生产效率，使晶粒粗大，降低钢板的深冲性能。

进一步的，平整延伸率控制在0.6-2.0％，采用毛辊平整，粗糙度Ra控制在1.0-3.0。较高的粗糙度可以提高涂搪后的密着性能。

本发明中钢种合金元素的作用主要基于以下原理：

碳(C)：随着C元素的降低，钢板的深冲性能会逐渐提高，n值和r值也会逐步提高，强度下降，延伸率提高。因此超低碳是生产钢板的前提条件，因此本发明采用超低碳成分设计，控制C≤0.005％。

硅(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。此外Si元素的含量过高影响钢板涂搪性能，因此本发明中Si≤0.050％。

锰(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带状组织，对于高强度钢这种带状组织易导致分层缺陷；同时也是疲劳破坏的裂纹起源点，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0.12-0.40％。

磷(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≤0.018％。

硫(S)：S在搪瓷钢中一般会与Mn元素形成MnS化合物，该化合物在一定程度上可以提高钢板的抗鳞爆性能。但S元素也是有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055％，优质钢要求小于0.040％。因此本发明尽量将钢种的S百分含量控制0.005％-0.009％。

铝(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Als百分含量控制在0.020％-0.040％。

钛(Ti)：Ti元素是强的碳化物、硫化物和氮化物形成元素，该类化合物在高温下不易溶于奥氏体内，能够阻碍奥氏体晶粒长大，起到细化晶粒作用，提高钢板的深冲性能。该类化合物也是形成氢陷阱提高钢板抗鳞爆的必要条件，但第二相析出物过多也会影响到钢板的深冲性能，此外Ti元素过多会降低搪瓷与钢基体的结合力，对密着性能不利。因此本发明将钢种的Ti元素控制在0.060％-0.085％。

氮(N)：由于该发明中C和S元素已经控制在较低水平，若N元素含量仍然较低，则搪瓷钢种中就不能形成足够的化合物来提高抗鳞爆性能。但是N同时能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。因此本发明将钢种的N控制在0.0075％-0.011％。

与现有技术相比，本发明通过精确控制钢中的成分，采用单一的Ti元素合金化，降低成本；并通过热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧及连续退火、平整工序生产出低碳深冲装饰面板用搪瓷冷轧板。热轧采用控轧控冷工艺，保证TiN析出物可以充分析出；控制酸洗段工艺速度，减少氢元素进入钢中；连退工艺段控制连退工艺速度，获得数量多的细小弥散分布的TiN，TiC粒子。本发明生产的超低碳具有良好深冲、焊接性能以及涂搪性能，其析出相为主要为TiC、Ti(C，N)，钢板的屈服强度≤180MPa，抗拉强度为270 MPa-350MPa，延伸率A80≥40％，r值≥1.5。采用本发明生产的搪瓷冷轧板解决抗鳞爆性能与密着性能的匹配问题；获得良好连铸可浇性，不易蓄流，连浇炉数可达5炉以上；钢种成分通用性较好，易于改判成其它用途；生产成本低。本发明生产的钢板经过涂搪烧成后，具有优良的耐腐蚀性、美观性以及优良的搪瓷密着性、抗鳞爆性、耐酸性。

附图说明

图1为实施例1鳞爆敏感粉搪烧结果；

图2为实施例2鳞爆敏感粉搪烧结果；

图3为实施例3鳞爆敏感粉搪烧结果；

图4为对比例1鳞爆敏感粉搪烧结果；

图5为对比例2鳞爆敏感粉搪烧结果

图6为实施例1的金相组织形貌；

图7为对比例1的金相组织形貌；

图8实施例1第二相粒子的鉴定分析；

图9对比例1第二相粒子的鉴定分析。

具体实施方式

本发明通过以下实例具体说明本专利。

实施例1

一种装饰面板用搪瓷冷轧板，化学成分重量百分比为：C 0.0022％、Si≤0.0200％、Mn 0.1500％、P 0.0120％、S 0.0060％、Ti 0.0730％、Als 0.0250％、N0.0100％，其余为Fe及不可避免的杂质。

上述装饰面板用搪瓷冷轧板的生产方法，包括铁水冶炼、板坯连铸、板坯加热、热连轧控轧控冷、卷取、酸连轧、连续退火和平整。

具体为：冶炼过程中在脱碳前中期加入自循环废钢，RH中吹氮气将N调整到目标值。采用加入硫铁合金调整[S]含量至目标值。热轧加热温度控制为1210℃，热轧加热保温时间3.3h，终轧温度控制在898℃。通过层流冷却后，卷取温度控制在682℃。冷轧采用五机架全六辊冷连轧，酸洗速度160 m/min，总压下率控制在76.7％。连续退火均热温度控制在823℃，退火时间为150s。平整延伸率控制在1.6％，采用毛辊平整，表面粗糙度Ra为1.2。

实施例2-3及对比例1-2，一种装饰面板用搪瓷冷轧板，化学成分重量百分比为见表1，生产方法工艺控制见下表2。在冶炼过程中，对比例1-2在连铸工序中连浇到第4炉出现蓄流，严重影响生产，这主要是由于钢水中的Ti、S等元素过高，形成较多的高温析出物堵塞水口的原因。而实施例1、实施例2和实施例3均可实现5炉连浇，未出现水口堵塞的现象。

表1实施例1-3及对比例1-2的化学成分，wt％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

实施例	C	Si	Mn	P	S	Als	Ti	N
									实施例1	0.0022	≤0.0200	0.1500	≤0.0120	0.0060	0.0250	0.0730	0.0100
实施例2	0.0015	≤0.0200	0.1300	≤0.0110	0.0080	0.0230	0.0800	0.0082
									实施例3	0.0035	≤0.0200	0.3500	≤0.0150	0.0070	0.0350	0.0850	0.0095
对比例1	0.0030	≤0.0200	0.1400	≤0.0110	0.0450	0.0350	0.1100	0.0070
									对比例2	0.0023	≤0.0200	0.2300	≤0.0130	0.0380	0.0240	0.0750	0.0025

表2实施例生产工艺

实施例2-3及对比例1-2生产的钢板性能检测结果如下表3：

表3基板力学性能

从上述实例可以看出，本发明所生产的钢板，厚度规格为1.0mm-3.0mm，其屈服强度≤180MPa，抗拉强度为270 MPa-350MPa，延伸率A80≥40％，r值≥1.5，粗糙度Ra≥1.0，具有良好深冲性能的钢板，实施例的力学性能与对比例钢种的性能值相当。

按ISO 17081《Method of measurement of hydrogen permeation anddetermination of hydrogen uptake and transport in metals by anelectrochemical technique》进行钢板抗鳞爆性检测，采用室温25℃下以厚度为L＝1 mm的试样为标准即t_b＝1/15.3D_25℃。计算结果(将时间单位s换算成min)如表4所示，其结果表明实验钢板的氢渗透时间均大于15min。

表4 25℃时几种冷轧板氢扩散系数和氢穿透时间(以厚度1mm钢板为标准)的比较

在室温25℃，湿度50％RH实验室对实施例和对比例分别进行820℃、840℃、860℃以及搪烧时间为6min和8min的正交试验，检测密着结果如表5所示。

表5实施例涂搪测试结果

从涂搪测试实例可以看出，本发明的实施例钢种在密着等级和耐酸评级均能够满足要求。与对比例相比，本发明的实施例钢种密着性能评级更为优良。

在室温25℃，湿度50％RH实验室对实施例和对比例采用鳞爆敏感粉进行搪烧，搪烧温度为840℃，搪烧时间为8min，其搪烧结果如下图1-图5所示。

对实施例1和对比例1冷轧板金相组织进行检验，其金相组织图6和图7所示。实施例1和对比例1的金相组织、晶粒度大小区别不大。但肉眼可见的析出物区别较大。图8中是对实施例析出物形貌和能谱进行分析的结果。由图可见，N、Ti的分布与粒子的形貌相同。由此可见，实施例析出的粒子为方形颗粒为Ti(C,N)。图9是对比例1析出物形貌和能谱进行分析的结果。由图可见，S、Ti的分布与粒子的形貌相同。由此可见，圆形颗粒为Ti₄C₂S₂。因此两种成分体系固氢的原理并不相同。

通过数据及公式可计算得到实施例和对比例中析出粒子的定量分析结果见表6所示。实施例的Ti(C,N)析出物的直径与TiS析出物相当，但是粒子数量和体积都相比，都较TiS析出物高。

表6析出粒子对比结果

项目	析出物种类	粒子直径(nm)	粒子数量(个数/m³)	体积(m³/m3)
					实施例1	Ti(C,N)	34±3	(7.8±0.6)×10²⁰	(1.6±0.1)×10^-2
对比例1	TiS	33±3	(4.6±0.3)×10²⁰	(8.9±0.7)×10^-3

上述说明仅对本发明进行了具体的示例性描述，需要说明的是本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的技术构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种装饰面板用搪瓷冷轧板，其特征在于，所述装饰面板用搪瓷冷轧板化学成分重量百分比为：C≤0.005％、Si≤0.050％、Mn 0.12％-0.40％、P≤0.018％、S 0.005％-0.009％、Ti0.060％-0.085％、Als 0.020％-0.040％、N 0.0075％-0.011％，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.一种权利要求1所述的装饰面板用搪瓷冷轧板的生产方法，包括以下步骤：铁水冶炼、板坯连铸、板坯加热、热连轧控轧控冷、卷取、酸连轧、连续退火和平整，其特征在于，冶炼过程中在脱碳前中期加入自循环废钢，RH中吹氮气将N调整到目标值，采用加入硫铁合金调整[S]含量至目标值。

3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，热轧加热温度控制为1180℃-1260℃，保温时间大于3小时。

4.根据权利要求2或3所述的生产方法，其特征在于，终轧温度控制在890℃-930℃。

5.根据权利要求2或3所述的生产方法，其特征在于，通过层流冷却后，卷取温度控制在680℃-720℃。

6.根据权利要求2或3所述的生产方法，其特征在于，酸洗速度控制120m/min-180m/min。

7.根据权利要求2或3所述的生产方法，其特征在于，冷轧采用五机架全六辊冷连轧，总压下率控制在75％-85％。

8.根据权利要求2或7所述的生产方法，其特征在于，连续退火均热温度控制在820℃-840℃，退火时间为120s-300s。

9.根据权利要求2或8所述的生产方法，其特征在于，平整延伸率控制在0.6-2.0％，采用毛辊平整，粗糙度Ra控制在1.0-3.0。