CN111074139B - 家电用冷轧低碳搪瓷钢的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种家电用冷轧低碳搪瓷钢的制造方法。所述制造方法包括：高炉铁水冶炼、铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、钢水精炼处理、板坯连铸、热连轧、酸洗冷连轧、退火、以及平整。本发明通过优化的冶炼、连铸、热轧、冷轧、退火的工艺，实现了该产品的稳定生产，产品具备优良的抗鳞爆性能、密着性能、高温抗变形变形性能及成型性能。

Description

家电用冷轧低碳搪瓷钢的制造方法
本申请是申请号2017114403675，申请日2017年12月27日，发明创造名称为：家电用冷轧低碳搪瓷钢的制造方法的分案申请。
技术领域
本发明涉及冶金轧钢领域，具体涉及一种家电用冷轧低碳搪瓷钢及其制造方法，例如热水器和烤箱烤炉等家电用冷轧低碳搪瓷钢及其制造方法。
背景技术
搪瓷制品具有耐腐蚀、耐磨损、耐高温、服役寿命长、外表美观、易清洁、安全无毒等特点，因而广泛应用家电生产等各个领域。搪瓷制品通常是由钢板经过冲压加工成形后制成底胚，然后在底胚的表面进行瓷釉涂搪和烧结而成，因此它要求钢板具有良好的冲压性能、抗鳞爆性能、密着性能和高温抗变形性能。
传统的家电生产领域的搪瓷制品如热水器和烤箱烤炉等大部分采用的普通钢板作为原料进行生产，普通钢板尽管在冲压性能和高温抗变形性能方面可以保证，但是在搪瓷过程中经常会产生鳞爆、密着不良等缺陷，这些缺陷严重制约了搪瓷制品的质量。随着搪瓷产品的应用范围不断扩大，对搪瓷质量的要求也越来越高，普通钢板已无法满足搪瓷质量的高要求，只有具有优良涂搪性能的搪瓷专用钢才能完全适应搪瓷行业的发展需要。
目前国内外家电用冷轧搪瓷钢的常用生产工艺包括：1)钛(Ti)微合金化工艺，该工艺主要是利用钢中的如TiN、TiS、Ti4C2S2和Ti(C,N)等第二相析出物作为氢陷阱以提高钢板的抗鳞爆性能。这种工艺的主要的问题是钢中的析出相复杂，其在热轧及冷轧退火过程中的Ti的析出相的析出物类型和尺寸的工艺控制窗口较为严格，对生产现场的工艺控制精确度要求高；另外，Ti微合金化工艺主要适用于超低碳钢，对于一般的冷轧低碳钢，采取该工艺会在一定程度上恶化钢的搪瓷密着性能和鳞爆性能。2)Re微合金化工艺，该工艺主要是通过向钢中添加一定量的稀土元素，使钢中获得细小弥散分布的Re第二相析出物同时使钢中的Al2O3等夹杂物变性变得细小均匀，以提高钢板的抗鳞爆性能。钢工艺的主要问题在于Re元素太过于活泼而且原子密度大，合金化工艺以及元素含量的稳定控制难度大，大型的变性夹杂物密度大较难以上浮。3)高氧(O)工艺，该工艺主要是控制钢中的O含量在较高的范围内，一般控制在100ppm以上，通过钢中的氧化物作为氢陷阱以提高钢板的抗鳞爆性能。钢工艺的主要问题在于冶炼过程的氧含量控制工艺较难，连铸生产工艺也较难控制，钢板表面存在气孔缺陷的几率较大。4)硼(B)工艺，该工艺主要是向钢中添加一定微量的B元素，通过钢中的BN等硼的化合物作为氢陷阱以提高钢板的抗鳞爆性能。钢工艺的主要问题在于B微合金化的连铸坯容易产生表面横裂纹缺陷，其会遗传到后续的钢板表面影响涂搪性能。
综上所述，现有技术中存在以下问题：家电用冷轧搪瓷钢的生产成本高，工艺复杂。
发明内容
本发明提供一种家电用冷轧低碳搪瓷钢的制造方法，以解决家电用冷轧搪瓷钢的生产成本高，工艺复杂的问题。
本发明提出一种生产家电用冷轧低碳搪瓷钢的制造方法，所述制造方法包括以下依次进行的工艺步骤：高炉铁水冶炼、铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、钢水精炼处理、板坯连铸、热连轧、酸洗冷连轧、退火、以及平整；
其中，转炉钢水冶炼步骤中：铁水控制S≤0.040Wt％；冶炼过程采用全程底吹氮气；
钢水精炼处理步骤中：进行脱氧及Al、Mn、N和S的合金化工艺，其中，N微合金化采用添加氮化锰铁合金进行，S合金化工艺采用添加硫铁或喂硫线的方式进行，钢水进行Ca处理，按[Ca]/[Als]＝0.10～0.14控制，Ca处理结束钢包进行软吹氩8～15min，软吹氩结束至连铸钢包开浇之间的钢包钢水镇静时间控制在15～30min。
进一步的，板坯连铸步骤中：投用钢包自动下渣检测控制，中间包浇注过热度按10～30℃，中包使用碱性覆盖剂，使用低碳钢保护渣，铸坯拉速为1.20～1.60m/min，采用结晶器液面波动自动控制，波动范围控制在±3mm。
进一步的，热连轧步骤中：控制铸坯加热温度为1100～1250℃；终轧温度控制在850～950℃；卷取温度600～700℃。
进一步的，酸洗冷连轧步骤中：冷轧压下率65～80％。
进一步的，退火步骤中，采用罩式退火或连续退火；
其中，罩式退火：采用全氢气吹扫；退火保温温度为660～730℃，退火保温时间11～14h，控制冷却速率≤20℃/h，控制冷却到380℃，出炉温度≤80℃；
连续退火：均热段温度为780～870℃，保温时间50～170s，缓冷终点温度640～690℃，快冷终点温度320～450℃，过时效段温度360～450℃，时间200～350s。
进一步的，平整步骤中：平整延伸率根据不同带钢厚度按0.7～1.6％进行控制。
进一步的，所述家电用冷轧低碳搪瓷钢化学成分重量百分比为C：0.03％～0.08Wt％，Si≤0.03Wt％，Mn：0.25％～0.60Wt％，P≤0.020Wt％，S：0.015％～0.040Wt％，Als(酸熔铝)：0.015％～0.040Wt％，N：0.0050％～0.0120Wt％，余量为Fe和不可避免的微量元素。
进一步的，Ti≤0.020Wt％，Mn/S≥15。
进一步的，所述家电用冷轧低碳搪瓷钢化学成分重量百分比为C：0.06Wt％，Si：0.02Wt％，Mn：0.30Wt％，P：0.013Wt％，S：0.018Wt％，Als：0.029Wt％，N：0.0061Wt％，Ti≤0.020Wt％，Mn/S≥15，余量为Fe和不可避免的微量元素。
进一步的，所述家电用冷轧低碳搪瓷钢化学成分重量百分比为C：0.05Wt％，Si：0.02Wt％，Mn：0.53Wt％，P：0.010Wt％，S：0.033Wt％，Als：0.018Wt％，N：0.0114Wt％，Ti≤0.020Wt％，Mn/S≥15，余量为Fe和不可避免的微量元素。
进一步的，所述家电用冷轧低碳搪瓷钢化学成分重量百分比为C：0.05Wt％，Si：0.02Wt％，Mn：0.53Wt％，P：0.010Wt％，S：0.033Wt％，Als：0.018Wt％，N：0.0114Wt％，Ti≤0.020Wt％，Mn/S≥15，余量为Fe和不可避免的微量元素。
本发明通过合理的成分设计和工艺控制，不需要添加Ti、Re、B，也不需要控制钢中的高O含量，只通过控制合适的C、Mn、Als、S、N含量，通过优化的冶炼、连铸、热轧、冷轧、退火的工艺，实现了该产品的稳定生产，产品具备优良的抗鳞爆性能、密着性能、高温抗变形变形性能及成型性能。本发明所得的冷轧低碳搪瓷钢屈服强度为Rp0.2为170～260MPa，抗拉强度Rm为280～370MPa，延伸率A80mm≥34％，n90≥0.16，r90≥1.4。本发明满足家电生产的双面涂搪及两次搪瓷工艺，同时还适应湿法和干法涂搪工艺。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明。
本发明的家电用冷轧低碳搪瓷钢，该钢种化学成分重量百分比为C：0.03％～0.08Wt％，Si≤0.03Wt％，Mn：0.25％～0.60Wt％，P≤0.020Wt％，S：0.015％～0.040Wt％，Als：0.015％～0.040Wt％，N：0.0050％～0.0120Wt％，Ti≤0.020Wt％，Mn/S≥15，余量为Fe和不可避免的微量元素。其中，本发明对化学成分进行了如下控制：
本发明的C：0.03％-0.08％，钢中的C可促进渗碳体、珠光体以及其它碳化物的析出作为氢陷阱以提高钢的抗鳞爆性能；同时C还是钢中最有效的强化元素之一使钢的强度提高，但也会使钢的塑性降低，因此C含量一般小于0.10Wt％。对于本发明的冷轧搪瓷钢来说，为保证抗鳞爆性能和高温搪烧强度，在确保成型性能没有问题的前提下尽量提高了C含量。
本发明的Si≤0.03％，Si在搪瓷钢中是有害元素，Si含量高不仅会损害搪瓷性能，而且形成延展性很差的氧化物夹杂降低钢的塑性，因此Si含量控制越低越好。
本发明的Mn：0.25％～0.60％，S：0.015％～0.040％。Mn在钢中可以起到细化晶粒的作用，同时Mn还与S反应生成MnS塑性夹杂起到氢陷阱的作用提高抗鳞爆性能。但是S含量过高易于钢中的Fe元素生产低熔点的FeS，使钢板产生边部表面缺陷问题，所以必须保证钢中的Mn/S≥15。本发明通过提高钢中的Mn含量和S，使钢中产生一定量的MnS夹杂同时通过一定的细化晶粒达到提高抗鳞爆性能的目的。
本发明的Als(酸熔铝)：0.015～0.040％，N：0.0050％～0.0150％。Al在钢中可以起到细化晶粒的作用，同时Al与O(氧)和N反应生成的Al2O3和AlN可以作为钢中的氢陷阱提高抗鳞爆性能，但是钢中的Al2O3夹杂物过多恶化钢的塑性。本发明通过提高钢中的Als含量和N含量，使钢中产生一定量的AlN同时通过一定的细化晶粒达到提高抗鳞爆性能的目的。
本发明的P≤0.020％，P是有害元素，容易在钢中的晶界上偏聚，在搪烧时容易产生气泡和黑点，影响搪瓷的表面质量，因此控制越低越好。
本发明的制造方法，其工艺路线为：高炉铁水冶炼→铁水脱硫预处理→转炉钢水冶炼→LF钢水精炼处理(或RH钢水精炼处理)→板坯连铸→热连轧→酸洗冷连轧→罩式炉退火(或连续退火)→平整→检验包装入库；其中，各阶段的工艺特点为：
转炉钢水冶炼：铁水控制S≤0.040Wt％；冶炼过程采用全程底吹氮气；
LF钢水精炼处理(或RH钢水精炼处理)：进行脱氧及Al、Mn、N、S等合金化工艺，其中，N微合金化采用添加氮化锰铁等氮化物合金进行，S合金化工艺采用添加硫铁或喂硫线的方式进行，钢水进行Ca处理，按[Ca]/[Als]＝0.10～0.14控制，Ca处理结束钢包进行软吹氩8～15min，软吹氩结束至连铸钢包开浇之间的钢包钢水镇静时间控制在15～30min。
板坯连铸：要求投用钢包自动下渣检测控制，中间包浇注过热度按10～30℃，中包使用碱性覆盖剂，使用低碳钢保护渣，铸坯拉速为1.20～1.60m/min，采用结晶器液面波动自动控制，波动范围控制在±3mm。
热连轧：控制铸坯加热温度为1100～1250℃，使钢坯充分奥氏体化以及绝大部分合金元素充分溶解，为得到均匀细化的组织做准备；终轧温度控制在850～950℃，保证在奥氏体低温区有足够的变形，同时避免在两相区变形得到混晶，使热轧板得到均匀细化的组织；卷取温度600～700℃，使钢种的渗碳体充分析出，同时尽量保证组织细化。
酸洗冷连轧：冷轧压下率65～80％，大的冷变形程度可以使钢板的后续退火过程中获得细小的晶粒度以及较小弥撒分布的渗碳体，同时提高位错密度，从而提高氢陷阱数量和抗鳞爆性能。
退火工艺：合适的退火工艺参数可以使钢板充分再结晶、晶粒等轴化、渗碳体弥散析出，从而使钢板获得良好的力学性能及抗鳞爆性能。退火工艺主要分为罩式退火和连续退火。1)罩式退火：采用全氢气吹扫，实现炉内气氛的清洁和带钢表面的清洁；退火保温温度为660～730℃，退火保温时间11～14h，控制冷却速率≤20℃/h，控制冷却到380℃，出炉温度≤80℃。2)连续退火：均热段温度为780～870℃，保温时间50～170s，缓冷终点温度640～690℃，快冷终点温度320～450℃，过时效段温度360～450℃，时间200～350s。
平整工艺：平整延伸率根据不同带钢厚度按0.7～1.6％进行控制，主要是为了消除再结晶退火后带钢存在的拉伸屈服平台，消除浪形，改善表面质量。
本发明所得的冷轧低碳搪瓷钢屈服强度为Rp0.2为170～260MPa，抗拉强度Rm为280～370MPa，延伸率A80mm≥34％，n90≥0.16，r90≥1.4。本发明通过合理的成分设计和工艺控制，不需要添加Ti、Re、B，也不需要控制钢中的高O含量，只通过控制合适的C、Mn、Als、S、N含量，通过优化的冶炼、连铸、热轧、冷轧、退火的工艺，实现了该产品的稳定生产，产品具备优良的抗鳞爆性能、密着性能、高温抗变形变形性能及成型性能。本发明满足家电生产的双面涂搪及两次搪瓷工艺，同时还适应湿法和干法涂搪工艺。
本发明的家电用冷轧低碳搪瓷钢的生产方法采用下述成分配比和具体工艺。其中，表1是各实施例钢的成分(按重量百分比计)。表2是与表1所述实例对应的工艺参数。表3是与表1各实例对应的综合性能。
表1 产品化学成分(wt％)
实例 C Si Mn P S Als N
实例1 0.06 0.02 0.30 0.013 0.018 0.029 0.0061
实例2 0.07 0.02 0.41 0.014 0.024 0.021 0.0082
实例3 0.05 0.03 0.53 0.010 0.033 0.018 0.0114
实例4 0.08 0.03 0.32 0.009 0.017 0.020 0.0055
实例5 0.06 0.01 0.43 0.011 0.025 0.034 0.0073
实例6 0.04 0.02 0.52 0.015 0.034 0.026 0.0128
表2 各实施例具体的工艺参数
Figure BDA0002323660730000061
表3 各实施例所得冷轧低碳搪瓷的综合性能
Rp0.2的含义为屈服强度，Rm为抗拉强度，A80mm为延伸率，n90的含义为应变硬化指数，r90的含义为塑性应变比。
Figure BDA0002323660730000071
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种家电用冷轧低碳搪瓷钢的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下依次进行的工艺步骤：高炉铁水冶炼、铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、钢水精炼处理、板坯连铸、热连轧、酸洗冷连轧、退火、以及平整；
其中，转炉钢水冶炼步骤中：铁水控制S≤0.040Wt％；冶炼过程采用全程底吹氮气；
钢水精炼处理步骤中：进行脱氧及Al、Mn、N和S的合金化工艺，其中，N微合金化采用添加氮化锰铁合金进行，S合金化工艺采用添加硫铁或喂硫线的方式进行，钢水进行Ca处理，按[Ca]/[Als]＝0.10～0.14控制，Ca处理结束钢包进行软吹氩8～15min，软吹氩结束至连铸钢包开浇之间的钢包钢水镇静时间控制在15～30min；
所述家电用冷轧低碳搪瓷钢化学成分重量百分比为C：0.04Wt％，Si：0.02Wt％，Mn：0.52Wt％，P：0.015Wt％，S：0.034Wt％，Als：0.026Wt％，N：0.0128Wt％，余量为Fe和不可避免的微量元素；
采用连续退火；所述连续退火：均热段温度为780～870℃，保温时间50～170s，缓冷终点温度640～690℃，快冷终点温度320～450℃，过时效段温度360～450℃，时间200～350s；
屈服强度为Rp0.2为170～260MPa，抗拉强度Rm为280～370MPa，延伸率A80mm≥34％，n90≥0.16，r90≥1.4。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，板坯连铸步骤中：采用钢包自动下渣检测控制，中间包浇注过热度按10～30℃，中包使用碱性覆盖剂，使用低碳钢保护渣，铸坯拉速为1.20～1.60m/min，采用结晶器液面波动自动控制，波动范围控制在±3mm。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，热连轧步骤中：控制铸坯加热温度为1100～1250℃；终轧温度控制在850～950℃；卷取温度600～700℃。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，酸洗冷连轧步骤中：冷轧压下率65～80％。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，平整步骤中：平整延伸率根据不同带钢厚度按0.7～1.6％进行控制。
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