CN110553402A - 一种避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法，主要解决现有热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮防脱落处理的成本高的技术问题。本发明一种避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法，包括：对热水器内胆用搪瓷钢基板表面进行毛化、硬化处理，用毛化辊对厚度为0.6‑2.0mm的热水器内胆用搪瓷钢基板进行辊压毛化，控制压下率为0.6～1.6％，所述毛化辊的表面粗糙度Ra 3.0～6.0μm，用拉矫机对热水器内胆用搪瓷钢基板进行拉矫，控制钢板拉矫延伸率为0.2～0.6％。本发明方法能够减少热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮的厚度，提高氧化铁皮与钢板的附着力，避免氧化铁皮脱落。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢板表面处理技术，特别涉及一种避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法，属于钢铁材料热加工技术领域。
背景技术
热水器内胆一般采用搪瓷钢基板，如酸洗热轧钢板或冷轧钢板，进行拼焊、内表面涂搪后搪烧制成。目前应用较多的热水器搪瓷钢基板的成分的重量百分比为：0.01～0.2％C、0.1～1％Mn，还适当添加极微量的Ti、Nb、B、Ni、Cr等成分，其力学性能指标包括，屈服强度大于150MPa，抗拉强度大于250MPa。
热水器内胆制造过程中，搪瓷钢基板经历焊接、750～850℃高温搪烧等工序，热水器内胆只对内表面涂搪，外表面为裸露状态，在800～850℃搪烧时间达5～10分钟，高温搪烧后的裸露外表面氧化形成氧化铁皮，氧化铁皮与钢板基体附着不良，后工序组装时氧化铁皮容易脱落，严重影响装配质量；如，影响空气能热水器冷凝铜管组装，影响电热水器保温材料的组装等。由于搪瓷钢搪烧工艺是在空气氧化气氛中加热，钢板裸露表面必然氧化，对裸露表面涂刷搪瓷釉料或抗氧化涂料可减轻氧化，但大幅度增加了生产成本。
现有技术中缺乏低成本、有效解决热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法，主要解决现有热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮防脱落处理的成本高的技术问题，本发明方法实现了低成本避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落，提高了热水器搪瓷钢内胆的装配质量。
本发明的技术方案一是，一种避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法，包括以下步骤：
对热水器内胆用搪瓷钢基板表面进行毛化、硬化处理，用毛化辊对厚度为0.6-2.0mm的热水器内胆用搪瓷钢基板进行辊压毛化，控制压下率为0.6～1.6％，所述毛化辊的表面粗糙度Ra3.0～6.0μm，用拉矫机对热水器内胆用搪瓷钢基板进行拉矫，控制钢板拉矫延伸率为0.2～0.6％，控制热水器内胆用搪瓷钢基板的表面粗糙度为Ra0.8～2.0μm。
本发明控制压下率为0.6～1.6％，经检测，本发明经毛化、硬化处理后的热水器内胆用搪瓷钢基板表层晶粒沿板厚方向产生5～15μm的压缩变形。
进一步，本发明的技术方案一的优选方案是，控制压下率为0.8～1.5％，所述毛化辊的表面粗糙度Ra 3.5～5.5μm，控制钢板拉矫延伸率为0.3～0.5％，控制热水器内胆用搪瓷钢基板的表面粗糙度为Ra 1.2～1.8μm。
本发明控制压下率为0.8～1.5％，经检测，本发明经毛化、硬化处理后的热水器内胆用搪瓷钢基板表层晶粒沿板厚方向产生8～12μm的压缩变形。
本发明的技术方案二是，一种避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法，包括以下步骤：
1)对热水器内胆用搪瓷钢基板表面进行毛化、硬化处理，用毛化辊对厚度为0.6-2.0mm的热水器内胆用搪瓷钢基板进行辊压毛化，控制压下率为0.6～1.6％，所述毛化辊的表面粗糙度Ra 3.0～6.0μm，用拉矫机对热水器内胆用搪瓷钢基板进行拉矫，控制钢板拉矫延伸率为0.2～0.6％，控制热水器内胆用搪瓷钢基板的表面粗糙度为Ra 0.8～2.0μm；
2)制备热水器内胆毛坯，按热水器内胆的尺寸裁剪热水器内胆用搪瓷钢基板，将裁剪好的热水器内胆用搪瓷钢基板依次进行脱脂、漂洗、烘干、拼接组对和焊接，制成热水器内胆毛坯；
3)对热水器内胆毛坯的内表面进行喷砂处理，去除热水器内胆毛坯的内表面焊缝根部的氧化层，控制热水器内胆毛坯的内表面的粗糙度为Ra 2.5～5μm；
4)用湿涂法对热水器内胆毛坯内表面涂挂搪瓷釉料，用去离子水将搪瓷釉料干粉调制成胶状搪瓷釉料，其中搪瓷釉料干粉和去离子水的质量配比为200：30～200：20；
5)对热水器内胆毛坯进行搪烧处理，先用5～10℃/min加热速度将涂有搪瓷釉料的热水器内胆毛坯从15～25℃缓慢加热至100～150℃，确保烘干热水器内胆毛坯；接着用10～20℃/min加热速度将热水器内胆毛坯从100～150℃加热至300～350℃；用50～100℃/min加热速度将热水器内胆毛坯从300～350℃加热至790～850℃，在790～850℃对热水器内胆毛坯高温搪烧3～6min生成搪瓷层；用50～100℃/min冷却速度将经搪烧后的热水器内胆从790～850℃冷却至300～350℃；用5～20℃/min冷却速度将经搪烧后的热水器内胆从300～350℃缓慢冷却至15～25℃，制备成热水器搪瓷钢内胆。
进一步，本发明的技术方案二的优选方案是，步骤1)中，控制压下率为0.8～1.5％，所述毛化辊的表面粗糙度Ra 3.5～5.5μm，控制钢板拉矫延伸率为0.3～0.5％，控制热水器内胆用搪瓷钢基板的表面粗糙度为Ra 1.2～1.8μm。
本发明所用的毛化辊为激光或电火花加工成的麻面毛化辊。
本发明方法通过对热水器内胆搪瓷用钢表面毛化、硬化处理，获得减薄氧化铁皮并提高氧化铁皮与钢板基体的附着力的物理依据如下：当钢板表面毛化后，铁的高温氧化反应过程中氧元素向钢板基体的扩散方式由的垂直短路径扩散转化为平面扩散为主、垂直短路径扩散为辅的三维扩散方式，因此氧元素的垂直扩散速度降低；而表层硬化的变形晶粒内部位错缠结，高温加热还发生回复再结晶过程，使得氧元素穿越表层变形晶粒的速度进一步降低，最终的效果是钢板表面氧化速度显著降低；氧化铁皮越厚，其冷却过程中内应力越大，氧化铁皮与钢板的附着力与氧化铁皮的厚度呈负相关的关系，如前所述，毛化钢板表面氧化铁皮三维扩散生长，其与钢板基体界面的面积增加，氧化铁皮与钢板基体产生机械锚固作用，进一步显著增加了氧化铁皮与钢板基体的附着力。
本发明方法无论从物理理论还是实际试验结果验证，都充分证明：本发明对热水器内胆用搪瓷钢基板表面处理所获得的表层变形硬化晶粒和表面毛化的无光泽形貌，减少了板厚方向的氧化速度，显著减少氧化铁皮的厚度，增强了氧化铁皮与钢板基体的锚固作用，提高氧化铁皮与钢板的附着力，从而避免氧化铁皮从钢板基体脱落。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明方法减少了氧化铁皮厚度，提高了氧化铁皮与钢板的附着力，解决了热水器内胆搪瓷用钢高温表面氧化铁皮脱落的问题。2、本发明方法在制备热水器内胆过程中避免使用酸洗工艺对热水器内胆搪瓷用钢表面处理，减少了对环境的污染，降低了工艺成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例1-3对本发明作进一步的说明。
实施例1，采用牌号SPCC的冷轧钢板为热水器搪瓷钢基板，钢板厚度为1.8mm。
一种避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法，包括以下步骤：
1)对热水器内胆用搪瓷钢基板表面进行毛化、硬化处理，用毛化辊对热水器内胆用搪瓷钢基板进行辊压毛化，控制压下率为1.6％，所述毛化辊的表面粗糙度Ra 5.0～6.0μm，用拉矫机对热水器内胆用搪瓷钢基板进行拉矫，控制钢板拉矫延伸率为0.5％，控制热水器内胆用搪瓷钢基板的表面粗糙度为Ra 1.6～1.9μm；
2)制备热水器内胆毛坯，按热水器内胆的尺寸裁剪热水器内胆用搪瓷钢基板，将裁剪好的热水器内胆用搪瓷钢基板依次进行脱脂、漂洗、烘干、拼接组对和焊接，制成热水器内胆毛坯；
3)对热水器内胆毛坯的内表面进行喷砂处理，去除热水器内胆毛坯的内表面焊缝根部的氧化层，控制热水器内胆毛坯的内表面的粗糙度为Ra 3.5～4.5μm；
4)用湿涂法对热水器内胆毛坯内表面涂挂搪瓷釉料，用去离子水将搪瓷釉料干粉调制成胶状搪瓷釉料，其中搪瓷釉料干粉和去离子水的质量配比为200：30；
5)对热水器内胆毛坯进行搪烧处理，先用6℃/min加热速度将涂有搪瓷釉料的热水器内胆毛坯从15℃加热至110℃；接着用15℃/min加热速度将热水器内胆毛坯从110℃加热至310℃；后用60℃/min加热速度将热水器内胆毛坯从310℃加热至790℃，在790℃对热水器内胆毛坯高温搪烧5min生成搪瓷层；用60℃/min冷却速度将经搪烧后的热水器内胆从790℃冷却至310℃；用10℃/min冷却速度将经搪烧后的热水器内胆从310℃冷却至20℃，制备成热水器搪瓷钢内胆。
本发明实施例1搪烧工艺情况下钢板氧化铁皮厚度为15～23μm，装配时氧化铁皮不脱落，而未经表面毛化、硬化处理钢板氧化铁皮厚度为50～60μm，装配时出现氧化铁皮片状脱落。
实施例2，采用牌号SPCC的冷轧钢板为热水器搪瓷钢基板，钢板厚度为1.6mm。
一种避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法，包括以下步骤：
1)对热水器内胆用搪瓷钢基板表面进行毛化、硬化处理，用毛化辊对热水器内胆用搪瓷钢基板进行辊压毛化，控制压下率为1.3％，所述毛化辊的表面粗糙度Ra 3.5～4.5μm，用拉矫机对热水器内胆用搪瓷钢基板进行拉矫，控制钢板拉矫延伸率为0.3％，控制热水器内胆用搪瓷钢基板的表面粗糙度为Ra 1.3～1.6μm；
2)制备热水器内胆毛坯，按热水器内胆的尺寸裁剪热水器内胆用搪瓷钢基板，将裁剪好的热水器内胆用搪瓷钢基板依次进行脱脂、漂洗、烘干、拼接组对和焊接，制成热水器内胆毛坯；
3)对热水器内胆毛坯的内表面进行喷砂处理，去除热水器内胆毛坯的内表面焊缝根部的氧化层，控制热水器内胆毛坯的内表面的粗糙度为Ra 3.0～4.0μm；
4)用湿涂法对热水器内胆毛坯内表面涂挂搪瓷釉料，用去离子水将搪瓷釉料干粉调制成胶状搪瓷釉料，其中搪瓷釉料干粉和去离子水的质量配比为200：20；
5)对热水器内胆毛坯进行搪烧处理，先用10℃/min加热速度将涂有搪瓷釉料的热水器内胆毛坯从15℃加热至130℃，确保烘干热水器内胆毛坯；接着用20℃/min加热速度将热水器内胆毛坯从130℃加热至350℃；后用80℃/min加热速度将热水器内胆毛坯从350℃加热至820℃，在820℃对热水器内胆毛坯高温搪烧3min生成搪瓷层；用80℃/min冷却速度将经搪烧后的热水器内胆从820℃冷却至300℃；用15℃/min冷却速度将经搪烧后的热水器内胆从300℃冷却至20℃，制备成热水器搪瓷钢内胆。
本发明实施例2搪烧工艺情况下钢板氧化铁皮厚度为15～25μm，装配时氧化铁皮不脱落，而未经表面毛化、硬化处理钢板氧化铁皮厚度为50～60μm，装配时出现氧化铁皮片状脱落。
实施例3，采用牌号SPCC的冷轧钢板为热水器搪瓷钢基板，钢板厚度为1.5mm。
一种避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法，包括以下步骤：
1)对热水器内胆用搪瓷钢基板表面进行毛化、硬化处理，用电火花毛化辊对热水器内胆用搪瓷钢基板进行辊压毛化，控制压下率为0.8％，所述毛化辊的表面粗糙度Ra 3.0～3.8μm，用拉矫机对热水器内胆用搪瓷钢基板进行拉矫，控制钢板拉矫延伸率为0.4％，控制热水器内胆用搪瓷钢基板的表面粗糙度为Ra 0.9～1.3μm；
2)制备热水器内胆毛坯，按热水器内胆的尺寸裁剪热水器内胆用搪瓷钢基板，将裁剪好的热水器内胆用搪瓷钢基板依次进行脱脂、漂洗、烘干、拼接组对和焊接，制成热水器内胆毛坯；
3)对热水器内胆毛坯的内表面进行喷砂处理，去除热水器内胆毛坯的内表面焊缝根部的氧化层，控制热水器内胆毛坯的内表面的粗糙度为Ra 2.8～3.8μm；
4)用湿涂法对热水器内胆毛坯内表面涂挂搪瓷釉料，用去离子水将搪瓷釉料干粉调制成胶状搪瓷釉料，其中搪瓷釉料干粉和去离子水的质量配比为200：20；
5)对热水器内胆毛坯进行搪烧处理，先用10℃/min加热速度将涂有搪瓷釉料的热水器内胆毛坯从15℃加热至150℃，确保烘干热水器内胆毛坯；接着用25℃/min加热速度将热水器内胆毛坯从150℃加热至350℃；后用100℃/min加热速度将热水器内胆毛坯从350℃加热至850℃，在850℃对热水器内胆毛坯高温搪烧3min生成搪瓷层3；用100℃/min冷却速度将经搪烧后的热水器内胆从850℃冷却至300℃；用25℃/min冷却速度将经搪烧后的热水器内胆从300℃冷却至20℃，制备成热水器搪瓷钢内胆。
本发明实施例3搪烧工艺情况下钢板氧化铁皮厚度为20～28μm，装配时氧化铁皮不脱落，而未经表面毛化、硬化处理钢板氧化铁皮厚度为50～60μm，装配时出现氧化铁皮片状脱落。
以上实例，通过对SPCC冷轧搪瓷用钢表面毛化、硬化处理，在搪烧工艺情况下，显著减薄氧化铁皮厚度，提高氧化铁皮与基体的附着力，获得薄、致密、附着良好的氧化铁皮，避免组装时氧化铁皮从钢板基体脱落。
本发明方法效果检验试验，制备牌号为SPCC，钢板厚度为1.8mm，表面粗糙度分别为Ra 0.3～0.5μm(光面状态)、Ra 1.5～1.8μm(毛化状态)的各3块冷轧退火钢板试样，试样表面分别除油并漂洗干净，分别在790℃、820℃、850℃保温5min进行不同温度的高温氧化试验对比，测试不同表面状态的钢板氧化规律是：随着加热温度的升高，钢板表面氧化增重逐渐增加；850℃保温5min时，光面SPCC冷轧退火钢板、毛化SPCC冷轧退火钢板的氧化增重依次为71g/m2、43g/m2；进一步测量增重依次为71g/m2、43g/m2的氧化铁皮平均厚度依次为57μm、20μm，毛化状态的钢板氧化铁皮明显减薄；进一步定性测试氧化铁皮的附着力情况，光面SPCC冷轧退火钢板表面氧化铁皮出现不同大小的鼓泡、裂纹，随着温度的升高，此类缺陷数量增多，轻微碰撞便出现局部剥落，而毛化硬化的牌号为SPCC冷轧退火钢板表面氧化铁皮呈哑光麻面状态，表面致密无鼓泡，自1米高处自由落体坠落水平地砖地面，氧化铁皮无破损，氧化铁皮与钢板基体有良好的附着力。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
对热水器内胆用搪瓷钢基板表面进行毛化、硬化处理，用毛化辊对厚度为0.6-2.0mm的热水器内胆用搪瓷钢基板进行辊压毛化，控制压下率为0.6～1.6％，所述毛化辊的表面粗糙度Ra3.0～6.0μm，用拉矫机对热水器内胆用搪瓷钢基板进行拉矫，控制钢板拉矫延伸率为0.2～0.6％，控制热水器内胆用搪瓷钢基板的表面粗糙度为Ra0.8～2.0μm。
2.如权利要求1所述的避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法，其特征是，控制压下率为0.8～1.5％，所述毛化辊的表面粗糙度Ra3.5～5.5μm，控制钢板拉矫延伸率为0.3～0.5％，控制热水器内胆用搪瓷钢基板的表面粗糙度为Ra1.2～1.8μm。
3.一种避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
1)对热水器内胆用搪瓷钢基板表面进行毛化、硬化处理，用毛化辊对厚度为0.6-2.0mm的热水器内胆用搪瓷钢基板进行辊压毛化，控制压下率为0.6～1.6％，所述毛化辊的表面粗糙度Ra3.0～6.0μm，用拉矫机对热水器内胆用搪瓷钢基板进行拉矫，控制钢板拉矫延伸率为0.2～0.6％，控制热水器内胆用搪瓷钢基板的表面粗糙度为Ra0.8～2.0μm；
2)制备热水器内胆毛坯，按热水器内胆的尺寸裁剪热水器内胆用搪瓷钢基板，将裁剪好的热水器内胆用搪瓷钢基板依次进行脱脂、漂洗、烘干、拼接组对和焊接，制成热水器内胆毛坯；
3)对热水器内胆毛坯的内表面进行喷砂处理，去除热水器内胆毛坯的内表面焊缝根部的氧化层，控制热水器内胆毛坯的内表面的粗糙度为Ra2.5～5μm；
4)用湿涂法对热水器内胆毛坯内表面涂挂搪瓷釉料，用去离子水将搪瓷釉料干粉调制成胶状搪瓷釉料，其中搪瓷釉料干粉和去离子水的质量配比为200：30～200：20；
5)对热水器内胆毛坯进行搪烧处理，先用5～10℃/min加热速度将涂有搪瓷釉料的热水器内胆毛坯从15～25℃缓慢加热至100～150℃，确保烘干热水器内胆毛坯；接着用10～20℃/min加热速度将热水器内胆毛坯从100～150℃加热至300～350℃；用50～100℃/min加热速度将热水器内胆毛坯从300～350℃加热至790～850℃，在790～850℃对热水器内胆毛坯高温搪烧3～6min生成搪瓷层；用50～100℃/min冷却速度将经搪烧后的热水器内胆从790～850℃冷却至300～350℃；用5～20℃/min冷却速度将经搪烧后的热水器内胆从300～350℃缓慢冷却至15～25℃，制备成热水器搪瓷钢内胆。
4.如权利要求3所述的避免热水器搪瓷钢内胆外表面氧化铁皮脱落的方法，其特征是，步骤1)中，控制压下率为0.8～1.5％，所述毛化辊的表面粗糙度Ra3.5～5.5μm，控制钢板拉矫延伸率为0.3～0.5％，控制热水器内胆用搪瓷钢基板的表面粗糙度为Ra1.2～1.8μm。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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