CN113774276A

CN113774276A - 一种抗焊接氧化铁皮钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN113774276A
Application number: CN202110913662.8A
Authority: CN
Inventors: 曹晓恩; 孔加维; 刘晓东; 杨建宽; 刘素丽; 薛仁杰; 张志扬; 田文波; 许用会
Original assignee: Handan Iron and Steel Group Co Ltd; HBIS Co Ltd Handan Branch
Current assignee: Handan Iron and Steel Group Co Ltd; HBIS Co Ltd Handan Branch
Priority date: 2021-08-10
Filing date: 2021-08-10
Publication date: 2021-12-10

Abstract

一种抗焊接氧化铁皮钢板，其化学成分及其重量百分含量为：C 0.02%‑0.06%、Si≤0.035%、Mn 0.10%‑0.30%、P≤0.025%、S≤0.015%、Als 0.01%‑0.050%、余量为Fe及不可避免的杂质元素，所述钢板屈服强度190～250MPa，抗拉强度290～350MPa，延伸率40%～52%。本发明采用铁水预处理→转炉冶炼→炉后氩气搅拌→连铸→热连轧→平整→酸洗→涂油的工艺生产，该冶炼工艺及轻平整工艺可保证化学成分、提高板料成形性能，最终满足压缩机深冲成形性能与抗焊接热影响区氧化铁皮起皮脱落的良好匹配。

Description

一种抗焊接氧化铁皮钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于冶金行业轧钢及板材应用技术领域，具体涉及一种抗焊接氧化铁皮钢板及其生产方法。

背景技术

压缩机作为冰箱的核心部件，称作冰箱的心脏，决定了冰箱品质。作为压缩机外壳用酸洗板，主要采用低碳铝镇静钢SPHC或SPHD，除了要求具有良好深冲成形性能外，还要求上下壳体焊接热影响区（附图1所示，其中位置1为搭接焊热影响区氧化铁皮起皮位置）不出现氧化铁皮起皮脱落现象，可避免由于氧化铁皮起皮脱落导致的电机短路风险，提高冰箱的安全性能。

授权中国专利“解决压缩机用酸洗板焊接氧化铁皮起皮脱落的方法”（专利号：ZL2019 1 0595169.9）介绍了采用转炉或电炉冶炼→LF精炼→连铸CC工艺冶炼铸坯，化学成分控制按照C 0.045-0.075%、Si ≤0.08%、Mn 0.15-0.30%、P ≤0.025%、S ≤0.010%、Als0.015-0.050%、Nb ≤0.020%、V ≤0.020%、Ti ≤0.020%、余量为Fe；通过热轧工艺控制酸洗板显微组织，最终解决压缩机用酸洗板焊接氧化铁皮起皮脱落的方法。该专利中采用转炉+LF精炼工艺冶炼，涉及LF精炼造还原渣导致向钢水回Si问题，不可能保证Si含量稳定控制在≤0.035%范围内，而深入研究表明，抗焊接氧化铁皮脱落除了与C含量相关以外，Si含量的控制也至关重要，本专利特别对Si含量进行了限定。

发明内容

本发明提供一种抗焊接热影响区氧化铁皮起皮脱落的钢板及其生产方法。

根据Ellingham氧势图可知，在焊接瞬时高温氧化条件下C更容易与空气中的O和初生FeO发生反应生成CO或CO₂；壳体内部气氛一定，若铁素体晶界处析出大量碳化物在高温条件下必然消耗一定量的O，削弱反应界面处铁基体与O的反应，促进氧化铁皮减薄；由于界面处C对O的消耗，造成氧化铁皮内部呈现弱氧化气氛，有利于FeO的形成，提高氧化铁皮结构中FeO比例，减少脆性Fe₃O₄比例，有利于避免氧化铁皮起皮脱落。

高温条件下酸洗板表面Si元素发生如下反应：

Si+O₂→SiO₂(s) 反应（1）

SiO₂(s)+3C→SiC+2CO(g) 反应（2）

SiO₂+Si=2SiO(g) 反应（3）

2SiO+O₂→2SiO₂(s) 反应（4）

备注：SiO在自然界不存在，为反应中间产物。

高温条件下Fe发生如下反应：

2Fe+O₂→2FeO 反应（5）

6FeO+O₂→2Fe₃O₄反应（6）

C含量高时可以抑制氧化铁皮厚度的增加，Si含量高时在钢基体与达到一定厚度的氧化铁皮界面处发生反应（1）-反应（4），气态CO(g)和中间产物SiO(g)共同引起的体积膨胀效应导致生成的氧化铁皮与钢基体分离，降低氧化铁皮与基体的粘合度，在冷却过程中出现起皮脱落。同时反应（4）会消耗部分O₂，抑制反应（5）-反应（6）的发生，有利于降低氧化铁皮厚度。上述作用中，体积膨胀效应占主导作用，最终高硅含量易导致氧化铁皮脱落。需要严格控制Si含量≤0.035%，可有效避免氧化铁皮起皮脱落。

基于上述发现，本发明采取的技术方案为：一种抗焊接氧化铁皮钢板，其化学成分及其重量百分含量为：C 0.02%-0.06%、Si ≤0.035%、Mn 0.10%-0.30%、P ≤0.025%、S ≤0.015%、Als 0.01%-0.050%、余量为Fe及不可避免的杂质元素。

进一步的，所述钢板屈服强度190～250MPa，抗拉强度290～350MPa，延伸率40%~52%。

上述的一种抗焊接氧化铁皮钢板的生产方法，钢板生产工艺流程为铁水预处理→转炉冶炼→炉后氩气搅拌→连铸→热连轧→平整→酸洗→涂油包装，所述平整工序，采用恒轧制力模式，平整轧制力要求600～800kN。

进一步的，所述板坯热轧工序，精轧终轧温度910～930℃，层流冷却模式为关闭前三组冷却水后前段1/2冷却。

进一步的，所述板坯热轧工序，卷取温度控制在690～720℃，下线后集中堆垛缓冷或放入挡风墙内缓冷。

钢板热连轧产线上，钢板出精轧机架之后进入层流冷却，层流冷却部分安装多组冷却水喷淋装置，每一个冷却水柱为四个平行集管。本发明所述“关闭前三组冷却水后前段1/2冷却”为关闭前三组冷却水，之后采用每个水冷却柱间隔开一半，即后面冷却水集管按照四个里面开一半的稀疏冷却方式，此方式降低冷却强度，有利于铁素体晶粒长大，降低钢板强度，提高深冲性能，同时前段冷却又有利于降低氧化铁皮厚度，有利于提升酸洗表面质量。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明采用铁水预处理→转炉冶炼→炉后氩气搅拌→连铸→热连轧→平整→酸洗→涂油的工艺生产，该冶炼工艺及轻平整工艺可保证化学成分、提高板料成形性能，最终满足压缩机深冲成形性能与抗焊接热影响区氧化铁皮起皮脱落的良好匹配。本发明为白色家电行业安全、高质量发展贡献钢铁力量。

附图说明

图1为冰箱压缩机焊接壳体内部热影响区氧化铁皮起皮脱落形貌；

图2为Ellingham氧势图；

图3为酸洗板显微组织形貌；

图4本发明酸洗板焊接热影响区形貌；

上述酸洗板，指将板坯经过热轧、平整、酸洗后的钢板。

具体实施方式

以下对工艺参数的制定理由进行说明。

钢板生产工艺流程为铁水预处理→转炉冶炼→炉后氩气搅拌→连铸→热连轧→平整→酸洗→涂油包装。

本发明炼钢采用铁水预处理→转炉冶炼→炉后氩气搅拌工艺步骤，不采用LF炉精炼工序，能够避免LF精炼过程造成的钢中Si含量升高，进而保证钢的成品成分Si ≤0.035%。

热轧工序精轧阶段终轧温度控制在910-930℃，关闭机架间冷却水、保留辊缝喷淋，有利于减少边部温降，避免边部进入两相区轧制导致的混晶现象，提高奥氏体区轧制稳定性。精轧后采用关闭前三组冷却水+前段1/2冷却的层流冷却模式，避免激冷导致的钢板内应力增加，有利于改善板形，同时降低三次氧化铁皮厚度，提高酸洗工序去除氧化铁皮效率。卷取温度控制在690-720℃、下线后集中堆垛缓冷或放入挡风墙内缓冷有利于铁素体晶粒长大、释放内应力，降低强度、提高塑性。上述措施均有利于改善板形为平整工序轻平整工艺创造条件，避免大轧制力导致的强度提升、延伸率下降。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面介绍一种实施方式：

钢板生产工艺流程为铁水预处理→转炉冶炼→炉后氩气搅拌→连铸→热连轧→平整→酸洗→涂油包装，冶炼工艺免去LF精炼或RH精炼，所述板坯通过炼钢连铸得到，炼钢工序重点在于采用铁水预处理脱硫（喷吹法或KR搅拌法）→转炉冶炼→炉后氩气搅拌→连铸CC的工艺路径实现低成本高效化生产。其中铁水预处理采用喷吹法或KR搅拌法，旨在脱除铁水中S元素。以喷吹法为例，脱硫剂为CaO/Mg（钝化Mg颗粒）混合脱硫剂，脱硫剂用量比CaO/Mg=（2.0-2.5）/1，Mg消耗1.0-1.5kg/t，CaO消耗2.0-3.75kg/t，脱硫后铁水硫含量约0.002%-0.006%之间。

转炉冶炼终点C控制在0.02%-0.045%、Si含量控制在0.001%-0.010%、P含量控制在≤0.020%。关键在于利用转炉内Si优先氧化进渣，采用滑板挡渣，防止下渣，钢包渣层厚度≤100mm，出钢过程加入一级石灰造渣，减少回磷和避免Al还原增硅。出钢过程采用Al脱氧，切不可采用硅铁脱氧。铝脱氧后打入钙线进行脱氧产物Al₂O₃改性，净化钢液。

转炉出钢后，将钢包运至氩气站吹氩搅拌，实现均匀成分、合金化、降温与生产节奏缓冲的功能。采用低成本的Ar气搅拌后进行连铸，省去LF或RH精炼工序是至关重要的。

连铸过程保证辊缝对中良好，冷却水管路无漏水，冷却水喷嘴状态良好。

通过炼钢工艺控制板坯化学成分，按照质量百分比分别为：C 0.02%-0.06%、Si ≤0.035%、Mn 0.10%-0.30%、P ≤0.025%、S ≤0.015%、Als 0.01%-0.050%、余量为Fe。

热轧工序具体包括：加热炉板坯加热→R1+R2粗轧→保温罩→F1-F7精轧→层流冷却→卷取→集中堆垛缓冷→热卷成品。其中，铸坯质量良好条件下实现热送热装，入炉铸坯温度达到400-700℃，降低铸坯加热能耗。铸坯加热温度1230±20℃，保温30-150min。

通过热轧工艺控制酸洗板SPHC显微组织、力学性能，热轧工艺中粗轧R1+R2采用3+3或3+5道次模式，要求全厚度规格产品中间坯投用保温罩，避免中间坯待轧过程温降过大，保证轧制稳定及通卷性能稳定，中间坯厚度要求33-40mm，精轧入口温度1000-1050℃，关闭机架间冷却水、保留辊缝喷淋，终轧温度控制在910-930℃，精轧累计压下量为88-98%，精轧轧制速度稳定在8-13m/s，层流冷却模式为关闭前三组冷却水后前段1/2冷却，卷取温度控制在690-720℃，下线后集中堆垛缓冷或放入挡风墙内缓冷。

待热卷冷却至≤50℃后，采用恒轧制力模式下的轻平整工艺改善板形，平整轧制力要求600-800kN，保证良好板形，同时有效避免大轧制力加工硬化导致的强度提升、延伸率下降。

热卷经过轻平整工艺后通过酸洗产线去除表面氧化铁皮、涂油和包装。

实施例1～6

实施例1～6按照上述实施方式进行生产，

生产钢种的化学成分及其重量百分含量见表1。板坯热轧工序，板坯在加热炉加热温度、保温时间见表2，中间坯厚度、精轧终轧温度、卷取温度见表2，钢板下线后冷却模式见表2。平整工序入口张力、出口张力、轧制力见表3。

加热、粗轧、精轧、冷却过程工艺参数见表2、表3，平整过程工艺参数见表4，经过酸洗后的酸洗板力学性能见表5。

表1

表2

表3

表4

实施例1-实施例6均获得如附图3所示显微组织，为多边形铁素体和晶界处析出的少量碳化物及局部珠光体。表4为实施例1-实施例6产出酸洗板的力学性能。酸洗板屈服强度为190-250MPa，抗拉强度为290-350MPa，延伸率可达40-52%，完全满足冰箱压缩机的深冲要求。采用实施例1～6得到的酸洗板生产冰箱压缩机壳体，其焊接热影响区形貌见附图4。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种抗焊接氧化铁皮钢板，其化学成分及其重量百分含量为：C 0.02%～0.06%、Si≤0.035%、Mn 0.10%～0.30%、P ≤0.025%、S ≤0.015%、Als 0.01%～0.050%、余量为Fe及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述一种抗焊接氧化铁皮钢板，其特征在于，所述钢板屈服强度190～250MPa，抗拉强度290～350MPa，延伸率40%~52%。

3.根据权利要求1－2任一项所述的一种抗焊接氧化铁皮钢板的生产方法，钢板生产工艺流程为铁水预处理→转炉冶炼→炉后氩气搅拌→连铸→热连轧→平整→酸洗→涂油包装，所述平整工序，采用恒轧制力模式，平整轧制力要求600～800kN。

4.根据权利要求3所述的一种抗焊接氧化铁皮钢板的生产方法，其特征在于，所述板坯热轧工序，精轧终轧温度910～930℃，层流冷却模式为关闭前三组冷却水后前段1/2冷却。

5.根据权利要求3所述的一种抗焊接氧化铁皮钢板的生产方法，其特征在于，所述板坯热轧工序，卷取温度控制在690～720℃，下线后集中堆垛缓冷或放入挡风墙内缓冷。