CN113088816B - 一种家具用钢制材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及家具用钢制材料，其化学成分按重量百分比为：C：0.03～0.05％，Si：0.04～0.20％，Mn：0.1～1.0％，Nb：0.07～0.10％，Al：0.01～0.05％，B：0.001％～0.002％，Ti：0.04～0.10％，P：0.001～0.010％，Ni：0.05～0.50％，Mg：0.002～0.010％，Mo：0.001～0.002％，S：0.001～0.010％，N：≤0.005％，N/B≤2.5,N/Al≤0.1，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明的制备方法得到的家具用钢制材料，在钢板的水平方向的成分均匀，厚度方向的偏差小，因此应用在家具的连接钢件中，寿命更加长久。

Description

一种家具用钢制材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及家具用钢制材料领域，具体涉及一种轧制钢板，更具体地，本发明还涉及该家具用钢制材料的制备方法。
背景技术
家具用钢的一般应用在沙发的钢制连接件、床体、橱柜、衣柜结构的支架等。目前市场中，家具用钢主要采用热连轧板卷以及部分调质钢，例如采用45#钢调质处理得到高强度家具用钢。随着人们对家具的要求越来越高，例如环保、防腐以及高强度的性能，工业界也对综合性能良好的家具用钢制材料及其制备方法进行了研究。
CN102836872A公开了本发明公开了一种室外家具用冷轧钢带生产方法，其特征在于由以下几个步骤完成：1)铁水通过脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼、连铸，形成铸坯；2)采用炉卷轧机轧制，热轧终轧温度：(850～890)℃，卷取温度：(630～670)℃；3)采用六段酸洗和五级逆流串级漂洗的推拉式盐酸酸洗机组酸洗；4)六辊HC可逆轧机冷轧，冷轧总压下率为：(72.5～79.7)％；5)全氢光亮罩式退火炉退火；6)六辊HC可逆轧机冷轧，冷轧总压下率为：(9～13.8)％；7)重卷机组切边、涂油后包装入库。本发明与常规冷轧钢带生产工艺相比，由于不经平整工序，简化了工艺流程，可节省大量资源，有效降低加工成本，性价比高。
CN107254634A公开了一种家具塑料模具钢板，由以下组分按照重量百分比组成：碳0.24-0.32、锰0.95-1.24、硫0.015-0.04、硅0.32-0.75、磷不高于0.006、铝0.016-0.038、铬1.65-2.17、钼0.001-0.003、钙0.03-0.065、镍0.006-0.025、铜0.006-0.018，余量为铁和不可避免的杂质。本发明中碳含量、锰含量与钙含量配合，并且采用少量的硫和钼，控制磷的含量，添加镍元素，可以提高产品的切削性能，通过采用合金化技术使晶粒细化和组织均匀性提高，可以保证良好的淬透性；对轧制的钢板进行预热，控制粗轧和精轧的温度范围可以减轻成分偏析，采用回火工艺消除应力，保证了钢板的整体性能一致，使得成品的切削性能良好。
CN102978525A公开了一种薄规格热连轧家具用钢及生产方法，钢的化学成分按重量百分比为：C：0.05～0.07％，Si：0.20-0.30％，Mn：1.8～2.0％，Nb：0.070～0.090％，B：0.0010％～0.0020％，Ti：0.14～0.20％，Cr：0.50～0.60％，Al：0.01～0.06％，P：≤0.02％，S：≤0.010％，N：≤0.008％，其余为Fe及不可避免杂质。本发明提供的薄规格热连轧家具用钢及生产方法，复合添了Cr和Ti元素，并控制TMCP工艺参数，从而得到了综合性能优良的超细板条贝氏体组织，保证材料屈服强度≥800MPa，同时具有良好的塑韧性。
目前虽然现有技术中存在针对家具用钢原材料的生产，但是现有技术的家具用钢制材料还是存在一些不足：材料的强度级别偏低，厚度不均匀，家具钢件重量偏重，制备过程中，工艺复杂且低效，导致产能下降，造成了成本增加和资源浪费。因此，急需提供一种综合性能良好的家具钢制材料及成本低、工艺简单的制备技术。
发明内容
本发明旨在提供一种成分均匀，厚度均匀，强度高的用作家具钢制材料的钢板。
本发明针对现有技术中存在钢板厚度不均匀，成分不均匀，强度低，易折的问题，本发明人研究出的技术手段为增加钢板的成分的均匀性，特别是增加钢板水平方向的化学成分的均匀性。因为发明人发现，冷却轧制后钢板在水平方向上的不均匀性或偏析现象，会引起应力集中，加速钢板腐蚀，降低钢板抗折强度等问题，这是轧制钢板性能不足的主要原因。其在制备过程中，特别是轧制时，氮化物(如氮化铝或氧化硼)在高速冷却下的板材中在晶界处析出不连续，并且在退火时这些氮化物会在晶粒上析出，抑制晶粒的生长，从而对钢板退火产生不利影响，进而影响水平方向的化学成分均匀性，最终对钢板的性质造成不利影响。因此本发明的通过对轧制等工艺的控制，控制所述钢制材料中，晶界处氮化物形成的平均含量，以达到对钢板的性能的调控。
具体地，本发明一方面提供一种家具用钢制材料，其化学成分按重量百分比为：C：0.03～0.05％，Si：0.04～0.20％，Mn：0.1～1.0％，Nb：0.07～0.1％，Al：0.01～0.05％，B：0.001％～0.002％，Ti：0.04～0.10％，P：0.001～0.010％，Ni：0.05～0.50％，Mg：0.002～0.010％，Mo：0.001～0.002％，S：0.001～0.010％，N：≤0.005％，N/B≤2.5,N/Al≤0.1，余量为Fe和不可避免的杂质，其特征在于，在所述钢制材料中，晶界处氮化物形成的平均含量不超过0.02wt％。
在一些实施例中，所述钢制材料的厚度为2mm以下。
在一些实施例中，所述钢制材料的厚度差不超过±5％。
制备方法
本发明另一方面提供一种家具用钢材料的制备方法，其包括以下步骤：依次进行冶炼、连铸、轧制和卷取；
其中，所述轧制时，轧制温度控制低于650℃，控制累积压下率≥50％,轧制完成后，进行连续退火，退火温度控制高于750-800℃。
在一些实施例中，轧制时，分为两阶段轧制，第一阶段控制轧制温度低于650℃，第二阶段控制轧制低于600℃。
在一些实施例中，所述冶炼时采用低碳钢为原料，熔融后，根据需要，向钢液中投入需要的合金元素，然后向钢液中吹氩气搅拌，控制吹氩流量使钢液表面弱翻滚，搅拌时间10-15min。
在一些实施例中，连铸时，控制钢水过热度不超过30℃。
在一些实施例中，轧制完成后，冷却的平均冷却速度≤15℃/s。
轧制温度低于650℃以下时，可抑制一定程度的Al和B的氮化物析出，避免水平方向上的钢板上的成分产生差异。退火温度高于750℃，由于钢板在低温下被轧制，因此钢板中晶界处的氮化物析出会阻碍晶粒生长。因此，为了充分溶解晶界处氮化物，在750℃以上的退火温度下再次溶解(或软化)氮化物。
本发明的制备方法得到的家具用钢制材料，在钢板的水平方向的成分均匀，不存在晶界大面积的氮化物分布，厚度方向的偏差小，钢板的抗折强度也优于现有技术的其它钢板，因此应用在家具的连接钢件中，寿命长久。
具体实施方式
在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。
所属领域的技术人员将认识到：本发明所描述的化学反应可以用来合适地制备许多本发明的其他化合物，且用于制备本发明的化合物的其它方法都被认为是在本发明的范围之内。例如，根据本发明那些非例证的化合物的合成可以成功地被所属领域的技术人员通过修饰方法完成，如适当的保护干扰基团，通过利用其他已知的试剂除了本发明所描述的，或将反应条件做一些常规的修改。另外，本发明所公开的反应或已知的反应条件也公认地适用于本发明其他化合物的制备。
实施例1
一种家具用钢材料的制备方法，其包括以下步骤：依次进行冶炼、连铸、轧制和卷取。
采用低碳钢为原料，熔融后，根据需要，向钢液中投入需要的合金元素，然后向钢液中吹氩气搅拌，控制吹氩流量使钢液表面弱翻滚，搅拌时间13min；
冶炼完成后，上机浇注，控制连铸时的钢水过热度为30℃；
轧制时，第一阶段轧制温度为630℃，第二阶段轧制温度为590℃，控制累积压下率≥50％,轧制完成后，进行连续退火，退火温度为780℃，退火时间1h，然后冷却至450℃进行卷取，得到家具用钢板。
实施例2
一种家具用钢材料的制备方法，其包括以下步骤：依次进行冶炼、连铸、轧制和卷取。
采用低碳钢为原料，熔融后，根据需要，向钢液中投入需要的合金元素，然后向钢液中吹氩气搅拌，控制吹氩流量使钢液表面弱翻滚，搅拌时间12min；
冶炼完成后，上机浇注，控制连铸时的钢水过热度为25℃；
轧制时，第一阶段轧制温度为620℃，第二阶段轧制温度为550℃，控制累积压下率≥50％,轧制完成后，进行连续退火，退火温度为790℃，退火时间2h，然后冷却至410℃进行卷取，得到家具用钢板。
实施例3
一种家具用钢材料的制备方法，其包括以下步骤：依次进行冶炼、连铸、轧制和卷取。
采用低碳钢为原料，熔融后，根据需要，向钢液中投入需要的合金元素，然后向钢液中吹氩气搅拌，控制吹氩流量使钢液表面弱翻滚，搅拌时间13min；
冶炼完成后，上机浇注，控制连铸时的钢水过热度为29℃；
轧制时，第一阶段轧制温度为600℃，第二阶段轧制温度为570℃，控制累积压下率≥50％,轧制完成后，进行连续退火，退火温度为800℃，退火时间1.5h，然后冷却至430℃进行卷取，得到家具用钢板。
实施例4
一种家具用钢材料的制备方法，其包括以下步骤：依次进行冶炼、连铸、轧制和卷取。
采用低碳钢为原料，熔融后，根据需要，向钢液中投入需要的合金元素，然后向钢液中吹氩气搅拌，控制吹氩流量使钢液表面弱翻滚，搅拌时间10min；
冶炼完成后，上机浇注，控制连铸时的钢水过热度为30℃；
轧制时，第一阶段轧制温度为650℃，第二阶段轧制温度为580℃，控制累积压下率≥50％,轧制完成后，进行连续退火，退火温度为790℃，退火时间2h，然后冷却至420℃进行卷取，得到家具用钢板。
对比例1
一种家具用钢材料的制备方法，其包括以下步骤：依次进行冶炼、连铸、轧制和卷取。
钢原料以及添加的元素与实施例1相同，制备工艺及参数除了轧制过程不一样，其余相同。
对比例1轧制时，第一阶段轧制温度为700℃，第二阶段轧制温度为660℃，控制累积压下率≥50％,轧制完成后，进行连续退火，退火温度为780℃，退火时间1h，然后冷却至450℃进行卷取，得到家具用钢板。
对比例2
一种家具用钢材料的制备方法，其包括以下步骤：依次进行冶炼、连铸、轧制和卷取。
钢原料以及添加的元素与实施例1相同，制备工艺及参数除了退火过程不一样，其余相同。
对比例2轧制时，第一阶段轧制温度为700℃，第二阶段轧制温度为660℃，控制累积压下率≥50％,轧制完成后，进行连续退火，退火温度为700℃，退火时间1h，然后冷却至450℃进行卷取，得到家具用钢板。
实施例1-5以及对比例1-2制备方法得到的家具用钢材料的成分如下表1。
表1
Figure BDA0002995776480000061
Figure BDA0002995776480000071
表2为实施例1-5以及对比例1-2的得到家具钢制材料的性能以及晶界处氮化物形成的平均含量。其中晶界处的氮化物的含量主要是氮化铝以及氮化硼，其含量的测试使用SEM扫描电镜能谱(EDS)分析手段。
表2
Figure BDA0002995776480000072
试验结果表明，本发明制备方法制得的家具用钢制材料的水平方向能控制晶界氮化物的析出,平均含量不超过0.02wt％，得到成分更加均匀，从而减少了板厚度的偏差，使得钢板的强度也满足家具连接件的应用高强度要求。
以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

Claims (6)

1.一种家具用钢制材料，其化学成分按重量百分比为：C：0.03～0.05％，Si：0.04~0.20％，Mn：0.1~1.0％，Nb：0.07～0.10％，Al：0.01~0.05％，B：0.001％～0.002％，Ti：0.04～0.10％，P：0.001~0.010％，Ni：0.05~0.50%，Mg：0.002~0.010%，Mo：0.001~0.002%，S：0.001~0.010％，N：≤0.005％，N/B≤2.5, N/Al≤0.1，余量为Fe和不可避免的杂质；
其特征在于，
所述钢制材料中，晶界处氮化物形成的平均含量不超过0.02wt%；
所述家具用钢制材料的制备方法，包括以下步骤：依次进行冶炼、连铸、轧制和卷取；
其中，所述轧制时，轧制温度控制低于650℃，控制累积压下率≥50%，轧制完成后，进行连续退火，退火温度控制高于750-800℃；
轧制时，分为两阶段轧制，第一阶段控制轧制温度低于650℃，第二阶段控制轧制低于600℃。
2.如权利要求1所述的一种家具用钢制材料，其特征在于，钢制材料的厚度为2mm以下。
3.如权利要求1所述的一种家具用钢制材料，其特征在于，所述钢制材料的厚度差不超过±5%。
4.如权利要求1所述的一种家具用钢制材料，其特征在于，所述冶炼时采用低碳钢为原料，熔融后，根据需要，向钢液中投入需要的合金元素，然后向钢液中吹氩气搅拌，控制吹氩流量使钢液表面弱翻滚，搅拌时间10-15min。
5.如权利要求1所述的一种家具用钢制材料，其特征在于，连铸时，控制钢水过热度不超过30℃。
6.如权利要求1所述的一种家具用钢制材料，其特征在于，轧制完成后，平均冷却速度≤15℃/s。
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