CN115161555A - 搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板及制造方法，钢中化学成分按重量百分比计为：C 0.039％～0.059％，Si≤0.10％，Mn 0.78％～0.99％，P 0.074％～0.094％，S0.012％～0.029％，Cr 0.78％～0.98％，Ti 0.23％～0.26％，Als 0.015％～0.045％，N 0.0061％～0.0079％，Sb 0.055％～0.077％，RE 0.0015％～0.0029％，余量为Fe以及不可避免的杂质。优点是：提高搪后钢板的密着性、抗鳞爆性和强度，本发明不需要添加Nb、V和Mo等贵重金属元素，经济性好。
Description
技术领域
本发明属于低合金热轧钢板生产技术领域，尤其涉及一种涂搪性能优异的搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板及制造方法。
背景技术
以钢板为金属基板的搪瓷制品在日常生活中与人们的关系十分密切，广泛地应用于家电、冶金、化工、建筑等行业，制作厨房用具、烧烤炉、热水器内胆、卫生洁具、建筑饰面板、拼装反应罐等。随着国家对环保要求越来越高，用于城市的大型水处理厂设备、环保设施及大型存储罐等越来越受到青睐，其基材为高强度热轧钢板，要求具有高温搪烧后高强度且能允许双面涂搪及良好抗鳞爆性能。
现有技术中，专利申请号：201710743421.7，公开了一种搪后400MPa级双面搪瓷用热轧钢板及其制造方法，采用Nb、V和Ti的复合微合金化设计，同时添加了Mo和B。添加了Nb、V和Mo元素，成本较高。专利申请号：201510548170.8，公开了一种搪后高强度双面搪瓷用热轧钢板及其制造方法，采用Nb、V和Ti的复合微合金化设计，同时有选择性地加入了B元素，Nb和V元素价格昂贵，生产成本高。专利申请号：201710387916.0，公开了一种热轧双面搪瓷用高强钢、双面搪瓷钢及其制造方法，采用了较高含量的C含量，虽然对提高搪后强度很有效，但是C含量高了，搪瓷后容易产生气孔缺陷。同样也是采用Nb、V和Ti的复合微合金化，成本较高。专利申请号：200510047758.1，公开了一种热轧双面搪瓷用钢板及其制造方法，采用Ti、V的复合微合金化设计，而且搪后强度不能保证在410MPa以上，不能完全满足用户的使用要求。专利申请号：201611205672.1，公开了一种热轧搪瓷钢板及其制备方法，虽然钢板搪后屈服强度能够达到350MPa以上，但是其采用较高含量的C，搪烧后容易发生针孔缺陷和增加鳞爆的风险。
上述专利主要采用提高C含量，或者采用Nb、V和Ti的复合微合金化成分设计以提高钢板的搪后强度。因此，如何采用低成本成分设计获得涂搪性能优异的搪后高强度钢板是本领域亟待解决的技术难点之一。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板及制造方法，解决热轧双面搪瓷钢搪后强度不足或者生产成本高的问题，搪后钢板具有良好的抗鳞爆性能、密着性能、无针孔缺陷及高强度，适合于大型拼装反应罐的制造。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板，钢的化学成分按重量百分比计：
C 0.039％～0.059％，Si≤0.10％，Mn 0.78％～0.99％，P 0.074％～0.094％，S0.012％～0.029％，Cr 0.78％～0.98％，Ti 0.23％～0.26％，Als 0.015％～0.045％，N0.0061％～0.0079％，Sb 0.055％～0.077％，RE 0.0015％～0.0029％，余量为Fe以及不可避免的杂质。
钢板的厚度为3～12mm，屈服强度均大于610MPa以上，抗拉强度均大于700MPa，延伸率均大于18％。
选择以上合金元素种类及其含量的理由：
C是钢板获得高强度的关键元素，也是最经济的元素，但当C含量过高，在搪烧后产生针孔缺陷的机率就越大。本发明中限定C的含量在0.039％～0.059％。
Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度，但是含量过高的话，易导致轧后钢板表面红色氧化铁皮严重难以去除，从而影响钢板的密着性。本发明中限定Si的含量不大于0.10％。
Mn在钢中的主要作用是固溶强化，起到提高钢板强度的作用。能显著降低奥氏体向铁素体转变的相变温度，细化钢的显微组织，保证钢板的强度指标，但Mn含量过多会严重降低钢的塑性，本发明将其含量控制在0.78％～0.99％。
P有很好的固溶强化作用，且对搪瓷性能没有不利影响。本发明中利用P来补偿因C降低而导致的固溶强化不足，但P含量过高，易发生中心偏析，导致连铸坯分层，对钢板厚度方向的力学性能造成不利影响，因此本发明将其含量控制在0.074％～0.094％。
S为钢中杂质元素，显著降低塑韧性和焊接性能，在不加钛的钢中，硫通常与锰化合形成MnS夹杂，但是在本发明中由于加入了较高含量的钛，硫优先与钛形成化合物，可以起到一定的储氢作用，提高钢板抗鳞爆性能。本发明钢中将其含量控制为0.012％～0.029％。
Cr有利于表面沉积，进而提高其与瓷釉间的密着性能，改善抗鳞爆性能，同时具有一定的固溶强化作用，提高铁素体的强度。本发明限定其含量范围为0.78％～0.98％。
Sb通常作为有害元素在钢中存在，适量的Sb元素在钢的生产过程中可在钢的表面富集，抑制高温搪烧过程中Fe对H2O的还原，减少了溶于钢中的H原子的来源，降低了氢气在瓷层与钢界面间的富集，有利于避免针孔缺陷和降低发生鳞爆的风险。本发明限定其含量范围为0.055％～0.077％。
Ti是强碳氮化物形成元素，在本发明中是重要的微合金强化元素，不但可以有效细化晶粒外，而且能与C、N、S形成细小的碳化物和氮化物或碳氮化物，不仅能够强化基体的强度，而且可以提供捕氢陷阱，抑制搪烧后鳞爆的发生。本发明限定其范围为0.23％～0.26％。
Als是常用的脱氧剂，本发明限定其范围为0.015％～0.045％。
RE能够细化钢中夹杂物，同时降低有害元素在晶界的偏聚，能与磷、锑等低熔点夹杂相互作用，形成高熔点化合物，抑制这些杂质在晶界上偏析。稀土具有捕氢性，提高钢的抗鳞爆性能。本发明限定其范围为0.0015％～0.0029％。
N是冶炼过程中存在的元素，由于本发明的特点之一是采用Ti微合金化技术，而Ti是活性很强的元素，将与钢中O、N、S等元素反应，如果N含量过高的化，会在钢水中析出尺寸粗大的TiN，既不能阻止奥氏体晶粒长大，也起不到沉淀强化作用，相反会降低Ti的细化晶粒和沉淀强化作用。因此本发明中控制N的范围为0.0061％～0.0079％。
搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板的制造方法，工艺路线为：钢水预脱硫、转炉顶底复合吹炼、LF炉外精炼、板坯连铸、板坯加热、热连轧、层流冷却和卷取；具体包括：
1)铸坯的厚度为200～230mm；板坯加热时，控制铸坯出炉温度为1254～1284℃；
2)热连轧采用两阶段控制轧制，粗轧每道次均进行除鳞，粗轧出口温度为1100℃以上；精轧开轧温度为1083～1099℃，精轧终轧温度为914～939℃；
3)精轧之后进行层流冷却，以25～39℃/s的冷却速率冷却到623～653℃卷取，然后空冷到室温。
所述的层流冷却采用前段集中冷却。
本发明的热轧钢板制造过程中工艺参数选择理由如下：
(1)连铸坯加热温度1254℃-1284℃；由于本发明中添加了较高含量的Ti元素，而Ti能与C、N结合，形成稳定的碳化物、氮化物，固溶温度较高，为保证Ti能够在轧制过程中弥散析出细小的TiC，起到强烈析出强化的作用，需保证碳化钛、氮化钛的固溶量，同时考虑到碳化钛、氮化钛对原始奥氏体晶粒长大的抑制作用，综合上述两方面确定均热温度为1254℃-1284℃。
(2)在高于1100℃的温度范围内进行粗轧，带钢不允许摆动，在1083℃～1099℃开始精轧，精轧开轧温度高于1099℃，成品晶粒不易细化，细晶强化效果不好；低于1083℃，带钢尾部降温快，增加精轧机架的负荷，容易导致事故；
(3)当终轧温度较低时，有利于铁素体晶粒尺寸的细化，提高细晶强化作用，但与此同时，较低的终轧温度将诱发碳氮化物的形变诱导析出。虽然这种析出物可以抑制奥氏体晶粒长大，起到一定的细晶强化作用和析出强化作用，但是和铁素体析出的纳米级颗粒相比，其尺寸相对较为粗大，降低了沉淀强化作用。因此，本发明终轧温度优选控制在914℃～939℃。
(4)轧制结束后进行层流冷却、卷取。层流采用前段集中冷却，采用前段集中冷却的目的：一是细化晶粒，提高强度；二是抑制在水冷过程中TiC的提前析出，使固溶在基体中的Ti和C尽量在卷取过程中形成，具有很强的析出强化效果。冷却速度过低，Ti的碳化物会在冷却过程中析出，成品中粗大的粒子增多，在卷取后的沉淀强化作用将不足，为了保证在卷取后获得大量细小的第二相析出粒子，本发明冷却速度设定为25～39℃/s。卷取温度过高，卷取后得到的析出相较粗大，析出强化效果弱；卷取温度过低，则析出物的析出不充分，不能获得期望的强度。因此，本发明卷取温度优选控制在623～653℃。
采用所述钢板生产的双面搪瓷钢板的屈服强度均大于410MPa，抗拉强度均大于490MPa，延伸率均大于27％；且抗鳞爆性能测试的结果均是无鳞爆，而且密着性能优异，达到1级，无针孔缺陷。
所述的双面搪瓷钢板烧制过程中：底釉搪烧温度870-880℃，搪烧时间9-18min；面釉搪烧温度780-800℃，搪烧时间7.5-15min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板采用高Ti，辅以Mn、Cr、P固溶强化元素以及合金元素Sb和RE元素的合金成分设计，通过Mn、Cr和P元素的协同作用，以及形成一定量的TiN、Ti(CN)、Ti4S2C2、TiC，从而提高搪后钢板的密着性、抗鳞爆性和强度，其搪后屈服强度能够达到410MPa以上。本发明不需要添加Nb、V和Mo等贵重金属元素，经济性好。
具体实施方式
下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
一种搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板，钢的化学成分按重量百分比计：
C 0.039％～0.059％，Si≤0.10％，Mn 0.78％～0.99％，P 0.074％～0.094％，S0.012％～0.029％，Cr 0.78％～0.98％，Ti 0.23％～0.26％，Als 0.015％～0.045％，N0.0061％～0.0079％，Sb 0.055％～0.077％，RE 0.0015％～0.0029％，余量为Fe以及不可避免的杂质。
一种搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板的制造方法，通过水预脱硫、转炉顶底复合吹炼、LF炉外精炼、板坯连铸、板坯加热、热连轧、层流冷却和卷取制造得到含有上述化学成分的双面搪瓷用热轧钢板，具体包括：
铸坯进行加热时，控制铸坯出炉温度为1254℃-1284℃。
控制轧制步骤中，采用两阶段控制轧制，粗轧采用3+3模式，粗轧每道次均进行除鳞，粗轧出口温度为1100℃以上；精轧采用7机架连续轧制，精轧开轧温度为1083℃～1099℃，精轧终轧温度为914℃～939℃。精轧之后进行层流冷却，以25-39℃/s的冷却速率冷却到623℃-653℃卷取，然后空冷到室温。层流冷却采用前段集中冷却。
搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板的化学成分见表1。
表1是实施例1-10的化学成分，wt％
| 序号 | C | Si | Mn | P | S | Als | Cr | Ti | Sb | RE | N |
| 1 | 0.039 | 0.07 | 0.99 | 0.094 | 0.012 | 0.045 | 0.98 | 0.26 | 0.077 | 0.0029 | 0.0061 |
| 2 | 0.041 | 0.04 | 0.97 | 0.092 | 0.013 | 0.041 | 0.96 | 0.26 | 0.073 | 0.0027 | 0.0063 |
| 3 | 0.043 | 0.08 | 0.95 | 0.090 | 0.016 | 0.043 | 0.94 | 0.26 | 0.071 | 0.0026 | 0.0064 |
| 4 | 0.045 | 0.02 | 0.93 | 0.087 | 0.019 | 0.039 | 0.91 | 0.25 | 0.068 | 0.0024 | 0.0065 |
| 5 | 0.046 | 0.03 | 0.90 | 0.084 | 0.018 | 0.031 | 0.88 | 0.25 | 0.065 | 0.0022 | 0.0069 |
| 6 | 0.049 | 0.06 | 0.87 | 0.082 | 0.023 | 0.027 | 0.86 | 0.24 | 0.063 | 0.0023 | 0.0071 |
| 7 | 0.052 | 0.03 | 0.84 | 0.080 | 0.021 | 0.024 | 0.84 | 0.24 | 0.061 | 0.0016 | 0.0073 |
| 8 | 0.055 | 0.07 | 0.82 | 0.078 | 0.024 | 0.022 | 0.82 | 0.23 | 0.059 | 0.0017 | 0.0074 |
| 9 | 0.057 | 0.06 | 0.80 | 0.076 | 0.026 | 0.018 | 0.80 | 0.23 | 0.057 | 0.0019 | 0.0076 |
| 10 | 0.059 | 0.03 | 0.78 | 0.074 | 0.029 | 0.015 | 0.78 | 0.23 | 0.055 | 0.0015 | 0.0079 |
具有表1化学成分的实施例1-10的稀土热轧钢板通过以下过程制造的：
采用转炉冶炼，然后进行炉外精炼，浇铸后得到连铸坯。连铸坯厚度200mm～230mm，将连铸坯送至热轧生产线，铸坯加热出口温度1254～1284℃，精轧开轧温度1083℃～1099℃，精轧终轧温度914℃～939℃，轧后采用层流冷却，冷却速度为25～39℃/s，卷取温度623℃～653℃，卷取后空冷到室温。
各实施例钢的轧制工艺参数如表2所示。
表2实施例1-10的轧制工艺参数
各实施例钢的搪烧工艺参数如表3所示。
表3实施例1-10的搪烧工艺参数
| 序号 | 厚度，mm | 底釉搪烧温度，℃ | 保温时间，min | 面釉搪烧温度，℃ | 保温时间，min |
| 实施例1 | 12 | 870 | 18 | 800 | 15 |
| 实施例2 | 11 | 870 | 17 | 800 | 14 |
| 实施例3 | 10 | 870 | 15 | 800 | 12.5 |
| 实施例4 | 9 | 870 | 14 | 800 | 11.5 |
| 实施例5 | 8 | 870 | 13 | 800 | 10.5 |
| 实施例6 | 7 | 870 | 11 | 800 | 9 |
| 实施例7 | 6 | 880 | 10 | 800 | 8 |
| 实施例8 | 5 | 880 | 9 | 780 | 8 |
| 实施例9 | 4 | 880 | 9 | 780 | 8 |
| 实施例10 | 3 | 880 | 9 | 780 | 7.5 |
各实施例钢的力学性能如表4所示。
表4实施例1-10的力学性能
底釉搪烧温度880-890℃，面釉搪烧温度780-820℃，底釉和面釉搪烧时间根据钢板厚度不同进行相应地调整。从表4中可以看出，实施例钢的搪瓷前屈服强度均大于610MPa以上，抗拉强度均大于700MPa，延伸率均大于18％；搪瓷后屈服强度均大于410MPa，抗拉强度均大于490MPa，延伸率均大于27％。且抗鳞爆性能测试的结果均是无鳞爆，而且密着性能优异，达到1级，无针孔缺陷。
Claims (6)
1.搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板，其特征在于，钢的化学成分按重量百分比计：
C 0.039％～0.059％，Si≤0.10％，Mn 0.78％～0.99％，P 0.074％～0.094％，S0.012％～0.029％，Cr 0.78％～0.98％，Ti 0.23％～0.26％，Als 0.015％～0.045％，N0.0061％～0.0079％，Sb 0.055％～0.077％，RE 0.0015％～0.0029％，余量为Fe以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板，其特征在于，所述的钢板的厚度为3～12mm，屈服强度均大于610MPa以上，抗拉强度均大于700MPa，延伸率均大于18％。
3.根据权利要求1或2所述的搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板，其特征在于，采用所述钢板生产的双面搪瓷钢板的屈服强度均大于410MPa，抗拉强度均大于490MPa，延伸率均大于27％；且抗鳞爆性能测试的结果均是无鳞爆，而且密着性能优异，达到1级，无针孔缺陷。
4.根据权利要求3所述的搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板，其特征在于，所述的双面搪瓷钢板烧制过程中：底釉搪烧温度870-880℃，搪烧时间9-18min；面釉搪烧温度780-800℃，搪烧时间7.5-15min。
5.根据权利要求1或2所述的搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板的制造方法，其特征在于，工艺路线为：钢水预脱硫、转炉顶底复合吹炼、LF炉外精炼、板坯连铸、板坯加热、热连轧、层流冷却和卷取；具体包括：
1)铸坯的厚度为200～230mm；板坯加热时，控制铸坯出炉温度为1254～1284℃；
2)热连轧采用两阶段控制轧制，粗轧每道次均进行除鳞，粗轧出口温度为1100℃以上；精轧开轧温度为1083～1099℃，精轧终轧温度为914～939℃；
3)精轧之后进行层流冷却，以25～39℃/s的冷却速率冷却到623～653℃卷取，然后空冷到室温。
6.根据权利要求5所述的搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述的层流冷却采用前段集中冷却。
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| CN104789899A (zh) * | 2015-03-02 | 2015-07-22 | 李宏亮 | 一种双面搪瓷用钢热轧板材及其制备工艺 |
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2022
- 2022-07-01 CN CN202210767570.8A patent/CN115161555A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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