CN109897946B

CN109897946B - 一种无针孔缺陷的冷轧搪瓷钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN109897946B
Application number: CN201910262527.4A
Authority: CN
Inventors: 王永明; 徐承明; 吕家舜; 黄秋菊; 杨洪刚; 李锋; 徐闻慧
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2021-01-08
Anticipated expiration: 2039-04-02
Also published as: CN109897946A

Abstract

本发明公开一种无针孔缺陷的冷轧搪瓷钢板，钢板化学成分按重量百分比计C：0.0020～0.0060％、Si：0.010～0.030％、Mn：0.10～0.30％、P：≤0.015％、S：0.010～0.030％、Al：0.010～0.050％、N：0.0050～0.010％，Ti：0.050～0.080％，还包括Cr：0.30～0.50％、Mo：0.20～0.50％、Nb：0.01～0.04％的一种或几种，余量为Fe及不可避免的杂质；所述钢板金相显微组织含铁素体，并在铁素体基体或晶界上存在渗碳体。

Description

一种无针孔缺陷的冷轧搪瓷钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于冷轧板带生产技术领域，主要涉及一种无针孔缺陷的冷轧搪瓷钢板及其制造方法。

背景技术

冷轧搪瓷钢板在国民经济中发挥着十分重要的作用，在日常生活中与人们的关系十分密切，广泛地应用于轻工、家电、冶金、化工、建筑等行业，制作厨房用具、卫生洁具、烧烤炉、热水器内胆、建筑饰面板、化工反应罐等。

冷轧搪瓷钢板的性能要求主要包括强度、成形性、抗鳞爆性、密着性和焊接性等方面，不同用途的搪瓷钢板，要求具备不同的综合性能。除了普遍关注的鳞爆缺陷外，针孔缺陷也成为生产搪瓷制品不可回避的缺陷，也是目前开发性能优异的冷轧搪瓷钢产品遇到的突出问题。

国内外研究普遍认为，搪瓷制品的针孔缺陷是在瓷釉高温烧成过程中，瓷釉中的水和钢板中的碳发生反应生成CO，随着搪瓷制品的逐渐冷却，CO逐渐从瓷釉溢出并进入大气，从而在瓷釉表面形成针孔状缺陷，此针孔状缺陷的存在使基板直接裸露在大气中，失去了瓷釉对钢板的防护功能，影响其使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优良的表面性能，无针孔缺陷的冷轧搪瓷钢板及其制造方法。通过控制钢板的化学成分含量并优化连续退火生产工艺，控制钢板中的C避免大颗粒珠光体和渗碳体的形成，同时促使钢板中析出大量析出相作为储氢陷阱，在提高钢板的抗鳞爆性能的同时，避免针孔缺陷的发生。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种无针孔缺陷的冷轧搪瓷钢板，其特征在于：钢板化学成分按重量百分比计C：0.0020～0.0060％、Si：0.010～0.030％、Mn：0.10～0.30％、P：≤0.015％、S：0.010～0.030％、Al：0.010～0.050％、N：0.0050～0.010％，Ti：0.050～0.080％，还包括Cr：0.30～0.50％、Mo：0.20～0.50％、Nb：0.01～0.04％的一种或几种，余量为Fe及不可避免的杂质；所述钢板金相显微组织含铁素体，并在铁素体基体或晶界上存在渗碳体。

其中化学成分各元素作用如下：

碳(C)：碳是强化元素，含碳量越高，钢板的强度越高，但塑性降低，加钛钢中，由于钛是强碳化物形成元素，碳极易和钛化合形成碳化钛、Ti₄C₂S₂等，且颗粒较细，细小弥散的碳化钛颗粒不仅是良好的贮氢陷阱，提高抗鳞爆性能，而且碳化钛的析出强化能够提高钢板的强度。但是，如果钢中的含碳量过高，则由于碳是产生针孔缺陷的主要元素，在涂搪过程中会产生较严重的针孔缺陷，而且碳含量过高，钢的成形性和焊接性能变差，因此C含量范围控制≤0.0050％。

硅(Si)：硅是有害元素，通常以固溶形式存在于钢中，降低钢的韧性和延展性，且过高的硅含量会降低瓷釉与钢材的密着性。因此Si含量范围控制在0.010～0.030％。

锰(Mn)：一定量的Mn存在于钢材中，会提高钢的韧性，使钢板具有良好的冲压性能，Mn还可以与S结合生成稳定的硫化锰作为第二相粒子析出，提高钢板贮氢性能，但锰含量过高，则搪瓷的密着性变差，容易产生气泡和黑点，因此Mn含量范围控制在0.10～0.30％。

磷(P)：磷是一种有害元素，随含量增加而增加钢的脆性，使深冲性能变差，且磷容易在钢中的晶界上偏聚，在搪烧时产生气泡和黑点，影响搪瓷的表面质量，因此磷元素含量在钢中越低越好，范围控制在P≤0.015％。

硫(S)：硫一般来说在钢中都是有害元素，但在含钛的搪瓷钢中硫起着有益的作用。硫可以与锰形成硫化锰，还可以与碳、钛等形成硫化钛、硫碳化钛等二相粒子，有助于改善搪瓷钢的抗鳞爆性能。通过加钛还可以明显改善硫化锰的形态，避免形成单一的硫化锰夹杂，有利于提高成型性。因此S含量范围控制在0.010～0.030％。

铝(Al)：铝是氧化物和氮化物形成元素，此类化合物夹杂有利于提高搪瓷钢的抗鳞爆性能，但是由于氧化铝夹杂的塑性差，大量的氧化铝夹杂会严重损害钢的加工性，同时影响连铸工序可浇性。因此Al含量范围控制在0.010～0.050％。

氮(N)：氮是固溶元素，氮和钛、铝等都可以形成化合物，有利于提高搪瓷钢的抗鳞爆性能，但氮含量过高，高温时形成的氮化物颗粒往往较多且粗大，这些夹杂物的存在严重损害钢板的成形性。因此N含量范围控制在0.0050～0.010％。

钛(Ti)：钛是强碳、氮化物形成元素。钛既可以单独和碳、氮、硫形成化合物，也可以形成复合的化合物。钛固定碳、氮和硫以后会提高搪瓷钢的塑性和抗鳞爆性。钛与氧和氮可以在很高的温度下形成化合物，形成的化合物性能稳定，不易受热加工和搪瓷过程的影响，有利于提高钢板的密着性。因此Ti含量范围控制在0.050～0.080％。

铬(Cr)：铬是一种碳化物的形成元素，与碳形成Cr₃C，以颗粒状弥散分布在金属基体上，能够阻碍奥氏体晶粒的长大，从而获得细小的冷却后组织，同时，铬还减慢了铁和碳原子的扩散速度，控制钢板中的C，避免大颗粒珠光体和渗碳体的形成，从而减少针孔缺陷的发生。因此Cr含量范围控制在0.30～0.50％。

钼(Mo)：钼在钢中可固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，当含量较低时，可以铁、碳形成复合的渗碳体，含量较高时可形成钼的特殊碳化物。钼对铁素体有固溶强化作用，同时也提高碳化物的稳定性，从而控制碳化物与瓷釉反应生成CO，避免针孔缺陷的发生，因此Mo含量范围控制在0.20～0.50％。

铌(Nb)：钢中添加铌可与钢中碳、氮结合成夹杂物和第二相粒子，弥散分布的第二相粒子是良好的贮氢场所，防止钢板在搪烧后发生鳞爆，但是过多的夹杂物和第二相粒子又会对钢板成形性带来损害，因此，Nb含量范围控制在0.01～0.04％。

一种无针孔缺陷的冷轧搪瓷钢板的制造方法，包括铁水预处理－转炉冶炼－精炼－连铸－热轧－冷轧－连续退火，其特征在于：所述热轧工序中加热温度1000～1250℃，终轧温度800～960℃，卷取温度600～750℃；所述连续退火温度700～850℃，保温时间：60～240s，缓冷温度650～700℃，快冷温度360～420℃，过时效段温度300～450℃。

本发明选择上述各特征工艺参数及其原因如下：

热轧工序采用较高的加热温度，可使钢中的奥氏体组织均匀化，还可以促进钢坯中已析出的钛化合物如TiS、Ti₄C₂S₂、TiC等充分溶解，在热轧和冷却过程中，它们会以化合物的形式重新析出，呈细小弥散状态分布在基体中形成氢陷阱，提高钢板的抗鳞爆性能。同时形成Cr₃C，控制钢板中的C避免大颗粒珠光体和渗碳体的形成及碳在钢板表面的富集，从而减少碳和水反应生成CO，避免针孔缺陷的发生。采用较高的终轧温度和卷取温度，可使钢板在轧制和卷取过程中发生奥氏体组织向铁素体组织的转变，并完成铁素体组织再结晶和晶粒长大。

钢板经连续退火工序，实现钢板中铁素体组织的再结晶，晶粒长大和再结晶织构的发展。退火时的主要工艺参数包括温度和时间，采用较高的退火温度，可促进有利织构的发展，也保证冷轧组织完成再结晶和晶粒的充分长大，以提高成品的成形性。过时效段温度选择主要是使钢中析出大量渗碳体作为储氢陷阱，提高抗鳞爆性能。在退火工艺后进行轻酸洗，有效去除钢板表面可能出现的薄氧化膜，提高钢板表面的比表面积和清洁度，有利于瓷釉和钢板的浸润，避免钢基表面元素与瓷釉中的水在高温下发生反应，从而提高瓷釉密着性，避免针孔缺陷的发生。

本发明通过控制钢板的化学成分含量并优化连续退火生产工艺，促使钢板中析出大量析出相作为储氢陷阱，实现冷轧搪瓷钢优良的抗鳞爆性能、密着性能和成型性能，氢渗透时间≥30min(以1mm厚度钢板计)，密着性能达到丝状级别，屈服强度≤160MPa，抗拉强度：270～320MPa，延伸率A₈₀≥40，无针孔缺陷。

具体实施方式

下面结合具体实施例进行说明：

本发明通过控制钢板的化学成分含量并优化连续退火生产工艺，促使钢板中析出大量析出相作为储氢陷阱，实现冷轧搪瓷钢优良的抗鳞爆性能、密着性能和成型性能，氢渗透时间≥30min(以1mm厚度钢板计)，密着性能达到丝状级别，无针孔缺陷。

结合实施例对本发明所述方法做进一步的描述，实施例钢的化学成分见表1，实施例钢的工艺参数见表2，实施例钢的各项性能指标见表3。

表1.各实施例的化学成分(wt％)

表2.各实施例的工艺参数

表3.各实施例的性能指标

注：鳞爆TH值＝t_b/d²，其中t_b为氢气扩散时间，单位：min，d为实施例钢板厚度，单位：mm。

利用电火花试验对钢板进行针孔缺陷测试，要求≤22/ft²，采用CS350双电解池测试装置对表面镀镍处理后的实施例样板进行氢渗透性能测试，并计算鳞爆特征TH值，以此来判断实施例样板抗鳞爆性能的优劣，要求临界TH值≥6.8，可避免鳞爆缺陷的发生。由表3数据可见实施例样板表面质量性能优异，未出现针孔及鳞爆缺陷，密着性优良。

最佳实施例：由各实施例的性能指标测试结果可以看出，实施例5和实施例7均未出现针孔缺陷，且抗鳞爆TH值≥40，表现出优异性能。

Claims

1.一种无针孔缺陷的冷轧搪瓷钢板的制造方法，其特征在于：所述钢板化学成分按重量百分比计C：0.0020～0.0060%、Si：0.010～0.030%、Mn：0.10～0.30%、P：≤0.015%、S：0.010~0.030%、Al：0.010～0.050%、N：0.0088～0.010%，Ti：0.050~0.080%， Cr：0.30～0.45%、Mo：0.20～0.27%、Nb：0.01～0.025%，余量为Fe及不可避免的杂质；包括铁水预处理－转炉冶炼－精炼－连铸－热轧－冷轧－连续退火，所述热轧工序中加热温度1000~1250℃，终轧温度800~960℃，卷取温度600~750℃；所述连续退火温度700~850℃，保温时间：60~240s，缓冷温度650~700℃，快冷温度360~420℃，过时效段温度300~450℃。