CN115537653B - 一种热轧搪瓷钢板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明特别涉及一种热轧搪瓷钢板及其制备方法，属于热轧钢制备领域。一种热轧搪瓷钢板，化学成分以质量百分比计包括：C：0.03‑0.08％，Si：≤0.05％，Mn：0.40‑0.80％，Ti：0.04‑0.10％，Al：0.02‑0.35％，P：≤0.001％，S：≤0.002％，Mo：0.05‑0.10％，N：≤0.004％，余量为Fe和不可避免的杂质。其屈服强度≥330MPa，抗拉强度≥400MPa，延伸率≥32％，拉伸极限比为2.2‑2.25，能够有效解决现有的热轧酸洗搪瓷钢超深冲性能较差的技术问题。

Description

一种热轧搪瓷钢板及其制备方法

技术领域

本发明属于热轧钢制备领域，特别涉及一种热轧搪瓷钢板及其制备方法。

背景技术

目前，热轧酸洗搪瓷钢应用于热水器内胆，热水器内胆主要有两种结构，一种为三片罐焊接，有三道焊缝，这也是国内热水器内胆主要的结构。另外一种为双片罐，采用钢板深冲为两个半罐，然后中间拼焊，整体内胆只有一道焊缝。由于少了两道焊缝，在降低焊接成本的同时可以提升作业效率，替代传统三片罐。可见，深冲搪瓷钢市场应用前景非常广阔。

深冲搪瓷钢一般采用冷轧产品，带钢经过冷轧退火后，具有良好的组织均匀性和性能一致性，而酸洗搪瓷钢一般为热轧带钢经过酸洗除鳞后直接交货，其带钢存在各项异性，在深冲过程中容易出现开裂、起皱等缺陷。因此，开发热轧酸洗深冲搪瓷钢需要对化学成分以及制备方法进行设计，以实现超深冲性能要求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种热轧搪瓷钢板及其制备方法，以解决现有的热轧酸洗搪瓷钢超深冲性能较差，于深冲过程中容易出现缺陷的技术问题。

本发明实施例提供了一种热轧搪瓷钢板，所述钢板的化学成分以质量百分比计包括：

C：0.03-0.08％，Si：≤0.05％，Mn：0.40-0.80％，Ti：0.04-0.10％，Al：0.02-0.35％，P：≤0.001％，S：≤0.002％，Mo：0.05-0.10％，N：≤0.004％，余量为Fe和不可避免的杂质。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种如上所述的热轧搪瓷钢板的制备方法，包括如下步骤：

依次经KR脱硫、转炉冶炼、RH精炼及LF精炼，得到符合所述化学成分的钢水；

将所述钢水经连铸，得到钢坯；

将所述钢坯经加热、粗轧、精轧、空冷、快冷、卷取及堆冷，得到热轧卷；

将所述热轧卷经酸洗及破磷拉矫，得到所述热轧搪瓷钢板。

可选的，所述加热的终点温度为1250-1300℃，所述加热的保温时间为3.5-4.5h。

可选的，所述加热的过程中，钢坯温度＞1250℃的时间≥30min。

可选的，所述粗轧的道次为6道次，所述粗轧的累计变形量≥80％。

可选的，所述粗轧得到的中间坯的厚度与所述热轧搪瓷钢板的厚度比≥3.5。

可选的，所述精轧的道次为7道次，所述精轧的累计变形量为70-80％，所述精轧的末道次压下率≥10％。

可选的，所述精轧的起始温度为1060-1160℃，所述精轧的终轧温度为850-930℃。

可选的，所述空冷采用层流冷却，所述空冷的终点温度为700-750℃；所述卷取温度为650-700℃。

可选的，所述酸洗的速度≥200m/min，所述破磷拉矫的延伸率为0.5-1.0％。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的热轧搪瓷钢板，通过设计钢的化学成分为C-Mn-Ti-Mo体系，有效提升超深冲性能，具体地，在保证强度的前提下，通过控制C含量为较低水平，避免卷取过程中形成硬相珠光体组织，影响钢的深冲性能；在保证固溶强化的前提下，通过控制Si和Mn含量为较低水平，提升铁素体组织的形成率，从而提升深冲性能；通过加入Ti和N，于高温奥氏体区结合形成TiN或者Ti(C,N)阻碍奥氏体晶粒的长大，从而细化晶粒，但该过程会消耗Ti，为了保证在卷取过程中形成(Ti，Mo)C析出相对抗磷爆，以提升深冲性能，将Ti含量进行一定程度的提升；通过上述各元素及含量的配合，有效解决了现有的热轧酸洗搪瓷钢超深冲性能较差的技术问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的方法的流程图；

图2是本发明实施例1提供的热轧搪瓷钢板的显微组织图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。例如，室温可以是指10～35℃区间内的温度。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种热轧搪瓷钢板，所述钢板的化学成分以质量百分比计包括：

C：0.03-0.08％，Si：≤0.05％，Mn：0.40-0.80％，Ti：0.04-0.10％，Al：0.02-0.35％，P：≤0.001％，S：≤0.002％，Mo：0.05-0.10％，N：≤0.004％，余量为Fe和不可避免的杂质。

上述主要合金元素作用和限定范围详细说明如下：

C：固溶强化元素，材料中C含量较高，在卷取过程中容易形成硬相珠光体组织，影响材料的深冲性能，C含量较低，造成强度下降，无法满足用户的试用要求，因此，C含量控制0.03-0.08％。

Si：Si为传统的固溶强化元素，但添加过高的Si对材料的塑性、韧性以及表面质量产生负面影响，同时也可降低奥氏体中碳的扩散速度，不利于铁素体组织的形成。

Mn：Mn具有固溶强化作用，同时可以提高材料的淬透性，但Mn含量过高，在连铸及热轧过程中容易形成带状组织，影响搪瓷钢的深冲性能，因此Mn含量控制0.40-0.80％。

S和P：S和P元素过高会对材料的塑性、韧性及深冲性能产生不利影响。本发明限定了S含量控制在0.002％以内，P含量控制在0.001％以内。

Ti：Ti为强碳氮化物形成元素，钢中添加微量的Ti可以细化晶粒，在高温奥氏体区Ti与N结合形成TiN或者Ti(C,N)阻碍奥氏体晶粒的长大。由于在奥氏体中形成的TiN或者Ti(C,N)会消耗部分Ti元素，如果Ti含量较少，在卷取过程中无法形成(Ti，Mo)C析出相，对抗鳞爆性能不利，因此，本发明控制Ti含量为：0.04-0.10％。

Al：Al是有效的脱氧元素之一，而且可以形成氮化物来细化晶粒。Al含量过高将损害钢的韧性，而且焊接热影响区的韧性也变差。

Mo：Mo元素为固溶强化元素和淬透性元素，且成本较高，添加较多的Mo元素会造成成本的增加；Mo元素抑制C元素扩散，在卷取过程中阻碍珠光体的形成；且Mo元素具有良好的热稳定性，与Ti元素结合形成(Ti，Mo)C析出相也具有良好的热稳定，在卷取保温过程中析出相不容易长大，保证了材料的强度，因此，Mo元素控制0.05-0.10％；

N：N元素为钢种的有害元素，N含量过高，容易造成板坯出现裂纹，且N含量较高，连铸过程中容易形成尺寸较大的TiN液析相，其形状呈矩形，尖角处为应力集中点，在冲压变形过程中容易出现开裂，因此，N含量控制N:≤0.004％。

根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种如上提供的热轧搪瓷钢板的制造方法，包括如下步骤：

S1、依次经KR脱硫、转炉冶炼、RH精炼及LF精炼，得到符合所述化学成分的钢水。

S2、将所述钢水经连铸，得到钢坯。

S3、将所述钢坯经加热、粗轧、精轧、空冷、快冷、卷取及堆冷，得到热轧卷。

S4、将所述热轧卷经酸洗及破磷拉矫，得到所述热轧搪瓷钢板。

该制备方法通过过KR脱硫预处理和全三脱转炉冶炼，有效控制钢水的S、P和N元素，依靠卷取过程中形成细小的(Ti，Mo)C析出相形成氢陷阱，防止搪瓷过程中出现鳞爆；通过采用空冷+快冷+高温卷取的工艺，形成均匀的多边形铁素体组织，避免形成珠光体硬相组织，保证材料各项同性，提高搪瓷钢的超深冲性能。

作为一种可选的实施方式，所述加热的终点温度为1250-1300℃，所述加热的保温时间为3.5-4.5h。

控制加热的终点温度及保温时间的原因在于：较高的加热温度和较长保温时间能够保证合金元素的碳氮化物充分溶解及奥氏体均匀化。

优选地，所述加热的过程中，钢坯温度＞1250℃的时间≥30min。

通过上述控制，延长高温加热的时间，进一步保证合金元素的碳氮化物充分溶解及奥氏体均匀化。

作为一种可选的实施方式，所述粗轧的道次为6道次，所述粗轧的累计变形量≥80％。

控制粗轧的道次及累计变形量的原因在于：保证在奥氏体未再结晶区有足够的压下量，利于晶粒的细化。

优选地，所述粗轧得到的中间坯的厚度与所述热轧搪瓷钢板的厚度比≥3.5。

作为一种可选的实施方式，所述精轧的道次为7道次，所述精轧的累计变形量为70-80％，所述精轧的末道次压下率≥10％。

控制累计变形量及末道次压下率的原因在于：精轧累计变形量控制是为了保证精轧大变形后，精轧处于未在结晶区轧制，大变形后，奥氏体形变储能大，可以增加奥氏体向铁素体转变速率，在后续空冷过程中铁素体由充分的时间长大，并形成均匀的多边形铁素体，降低横向和纵向铁素体组织的差别，降低热轧带钢的各项异性，提高深冲性能。

作为一种可选的实施方式，所述精轧的起始温度为1060-1160℃，所述精轧的终轧温度为850-930℃。

控制精轧的起始温度和终轧温度的原因分别在于：控制精轧起始温度主要原因在于精轧处于未在结晶区轧制，避免处于部分再结晶区轧制，出现混晶，混晶对于深冲性能不利；控制终轧温度主要原因是，精轧温度太低，轧制过程中容易进入两相区，造成最终铁素体组织大小不均匀，降低了延伸率和深冲性能。精轧温度太高，由于轧制速率快，轧后空冷过程中温降小，奥氏体未完全转变为铁素体，部分奥氏体是空冷过程中转变为铁素体，而部分铁素体是在水冷过程中转变为铁素体，造成最终铁素体的晶粒尺寸不均匀，带钢各项异性差别大，降低深冲性能。

作为一种可选的实施方式，所述空冷采用层流冷却，所述空冷的终点温度为700-750℃；所述卷取温度为650-700℃。

依次采用空冷和快冷的原因在于：轧后采用空冷，奥氏体向铁素体转变后，晶粒尺寸均匀，且呈现多边形，另外，在空冷过程中横向和纵向组织均处于恢复和再结晶阶段，组织差异减少，可以降低各项异性。在空冷过程中TiC析出相会随着奥氏体向铁素体转变析出，这种析出以成排的方式在铁素体晶粒内部析出，避免了其在晶界析出，对成形性能有利；铁素体转变完成后，采用水冷方式，避免铁素体晶粒和析出相长大，保证材料的强度。

控制空冷终点温度的原因在于：终冷温度是空冷冷速下，奥氏体向铁素体转变相变结束温度。如果高于相变结束温度，还有部分奥氏体未转变成铁素体，造成组织不均匀。如果低于相变结束温度，空冷后，铁素体晶粒尺寸和析出相会长大，损害材料的强度。

控制卷取温度的原因在于：主要是为了保证板形质量，卷取温度太高，组织会继续长大，析出相粗化，降低材料的强度，卷取温度太低，冷却过程中用水量较大，造成带钢冷却不均匀，板形不好。

作为一种可选的实施方式，所述酸洗的速度≥200m/min，所述破磷拉矫的延伸率为0.5-1.0％。

控制酸洗速度的原因在于：较高的酸洗速度能够避免在酸洗过程中H元素进入带钢中，影响抗鳞爆性能。

控制破磷拉矫延伸率的原因在于：破鳞拉矫延伸率太低，无法消除热轧带钢表面的氧化铁皮，进而影响酸洗后带钢的表面质量；破鳞拉矫延伸率太高，造成材料发生塑性变形，降低带钢的强度。

下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请进行详细说明。

实施例1

一种热轧搪瓷钢板，钢的化学成分以质量百分比计如下表1表示。

表1实施例1的基板的化学成分(wt％)

金相组织为多边形铁素体(见图2)。

上述热轧搪瓷钢板的制备方法，包括如下步骤：

S1、依次经KR脱硫、转炉冶炼、RH精炼及LF精炼，得到符合化学成分的钢水。

S2、将钢水经连铸，得到钢坯。

S3、将钢坯经加热、粗轧、精轧、空冷、快冷、卷取及堆冷，得到热轧卷。

其中：

加热的终点温度为1270℃，加热的保温时间为3.5h；

粗轧的道次为6道次，粗轧的累计变形量为87.4％；

精轧的道次为7道次，精轧的累计变形量为94.37％，精轧的末道次压下率为12％；

精轧的起始温度为1060℃，精轧的终轧温度为880℃，精轧的目标厚度为1.6mm；

粗轧和精轧的轧制速率为8.3m/s；

空冷采用层流冷却，空冷的终点温度为750℃；卷取温度为700℃。

S4、将热轧卷经酸洗及破磷拉矫，得到热轧搪瓷钢板。

其中：酸洗的速度为250m/min，破磷拉矫的延伸率为0.8％。

实施例2

一种热轧搪瓷钢板，钢的化学成分以质量百分比计如下表2表示。

表2实施例2的基板的化学成分(wt％)

上述热轧搪瓷钢板的制备方法，包括如下步骤：

S1、依次经KR脱硫、转炉冶炼、RH精炼及LF精炼，得到符合化学成分的钢水。

S2、将钢水经连铸，得到钢坯。

S3、将钢坯经加热、粗轧、精轧、空冷、快冷、卷取及堆冷，得到热轧卷。

其中：

加热的终点温度为1262℃，加热的保温时间为3.8h；

粗轧的道次为6道次，粗轧的累计变形量为85％；

精轧的道次为7道次，精轧的累计变形量为94.1％，精轧的末道次压下率为13％；

精轧的起始温度为1080℃，精轧的终轧温度为860℃，精轧的目标厚度为2.0mm；

粗轧和精轧的轧制速率为7.5m/s；

空冷采用层流冷却，空冷的终点温度为750℃；卷取温度为680℃。

S4、将热轧卷经酸洗及破磷拉矫，得到热轧搪瓷钢板。

其中：酸洗的速度为280m/min，破磷拉矫的延伸率为0.5％。

实施例3

一种热轧搪瓷钢板，钢的化学成分以质量百分比计如下表3表示。

表3实施例3的基板的化学成分(wt％)

上述热轧搪瓷钢板的制备方法，包括如下步骤：

S1、依次经KR脱硫、转炉冶炼、RH精炼及LF精炼，得到符合化学成分的钢水。

S2、将钢水经连铸，得到钢坯。

S3、将钢坯经加热、粗轧、精轧、空冷、快冷、卷取及堆冷，得到热轧卷。

其中：

加热的终点温度为1255℃，加热的保温时间为4.0h；

粗轧的道次为6道次，粗轧的累计变形量为86.21％；

精轧的道次为7道次，精轧的累计变形量为93.2％，精轧的末道次压下率为14％；

精轧的起始温度为1100℃，精轧的终轧温度为900℃，精轧的目标厚度为1.8mm；

粗轧和精轧的轧制速率为8.0m/s；

空冷采用层流冷却，空冷的终点温度为750℃；卷取温度为660℃。

S4、将热轧卷经酸洗及破磷拉矫，得到热轧搪瓷钢板。

其中：酸洗的速度为300m/min，破磷拉矫的延伸率为0.7％。

对比例1

一种热轧搪瓷钢板，钢的化学成分以质量百分比计如下表4表示。

表4对比例1的基板的化学成分(wt％)

C	Si	Mn	Ti	Alt	Als	P	S	N
									0.043	0.025	0.44	0.045	0.035	0.037	0.003	0.0015	0.0023

上述热轧搪瓷钢板的制备方法，包括如下步骤：

S1、依次经KR脱硫、转炉冶炼、RH精炼及LF精炼，得到符合化学成分的钢水。

S2、将钢水经连铸，得到钢坯。

S3、将钢坯经加热、粗轧、精轧、空冷、快冷、卷取及堆冷，得到热轧卷。

其中：

加热的终点温度为1222℃，加热的保温时间为3.8h；

粗轧的道次为6道次，粗轧的累计变形量为80％；

精轧的道次为7道次，精轧的累计变形量为93％，精轧的末道次压下率为9％；

精轧的起始温度为1100℃，精轧的终轧温度为890℃，精轧的目标厚度为2.0mm；

轧后直接水冷至650℃卷取。

S4、将热轧卷经酸洗及破鳞拉矫，得到热轧搪瓷钢板。

其中：酸洗的速度为280m/min，破鳞拉矫的延伸率为0.5％。

对比例2

一种热轧搪瓷钢板，钢的化学成分以质量百分比计如下表5表示。

表5对比例2的基板的化学成分(wt％)

上述热轧搪瓷钢板的制备方法，包括如下步骤：

S1、依次经KR脱硫、转炉冶炼、RH精炼及LF精炼，得到符合化学成分的钢水。

S2、将钢水经连铸，得到钢坯。

S3、将钢坯经加热、粗轧、精轧、空冷、快冷、卷取及堆冷，得到热轧卷。

其中：

加热的终点温度为1222℃，加热的保温时间为3.8h；

粗轧的道次为6道次，粗轧的累计变形量为82％；

精轧的道次为7道次，精轧的累计变形量为91％，精轧的末道次压下率为9％；

精轧的起始温度为1050℃，精轧的终轧温度为860℃，精轧的目标厚度为1.8mm；

轧后空冷至730℃卷取。

S4、将热轧卷经酸洗及破鳞拉矫，得到热轧搪瓷钢板。

其中：酸洗的速度为220m/min，破鳞拉矫的延伸率为0.2％。

对比例3

一种热轧搪瓷钢板，钢的化学成分以质量百分比计如下表6表示。

表6对比例3的基板的化学成分(wt％)

上述热轧搪瓷钢板的制备方法，包括如下步骤：

S1、依次经KR脱硫、转炉冶炼、RH精炼及LF精炼，得到符合化学成分的钢水。

S2、将钢水经连铸，得到钢坯。

S3、将钢坯经加热、粗轧、精轧、空冷、快冷、卷取及堆冷，得到热轧卷。

其中：

加热的终点温度为1221℃，加热的保温时间为3.8h；

粗轧的道次为6道次，粗轧的累计变形量为83％；

精轧的道次为7道次，精轧的累计变形量为90％，精轧的末道次压下率为11％；

精轧的起始温度为1050℃，精轧的终轧温度为840℃，精轧的目标厚度为3.0mm；

空冷采用层流冷却，空冷的终点温度为730℃；卷取温度为680℃。

S4、将热轧卷经酸洗及破鳞拉矫，得到热轧搪瓷钢板。

其中：酸洗的速度为180m/min，破鳞拉矫的延伸率为0.1％。

实验例

对实施例1-3和对比例1-N提供的热轧搪瓷钢板进行性能检测，具体结果见下表。

	屈服强度/MPa	抗拉强度/MPa	延伸率/％	拉伸极限比
					实施例1	358	452	35.3	2.23
实施例2	382	472	32.0	2.21
					实施例3	390	490	30.5	2.21
对比例1	310	409	31	1.91
					对比例2	332	421	28	1.82
对比例3	290	398	33	2.01

由上表可知，实施例1-3提供的热轧搪瓷钢板的性能优秀，屈服强度≥330MPa，抗拉强度≥400MPa，延伸率≥32％，拉伸极限比为2.2-2.25，具备优秀的深冲性能，明显优于对比例1-3。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种热轧搪瓷钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分以质量百分比计包括：

C：0.03-0.08％，Si：≤0.05％，Mn：0.40-0.80％，Ti：0.04-0.10％，Al：

0.02-0.35％，P：≤0.001％，S：≤0.002％，Mo：0.05-0.10％，N：≤0.004％，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述的热轧搪瓷钢板的制备方法包括如下步骤：

依次经KR脱硫、转炉冶炼、RH精炼及LF精炼，得到符合所述化学成分的钢水；

将所述钢水经连铸，得到钢坯；

将所述钢坯经加热、粗轧、精轧、空冷、快冷、卷取及堆冷，得到热轧卷；

将所述热轧卷经酸洗及破鳞拉矫，得到所述热轧搪瓷钢板；

所述加热的终点温度为1250-1300℃，所述加热的保温时间为3.5-4.5h；

所述加热的过程中，钢坯温度＞1250℃的时间≥30min；

所述精轧的起始温度为1060-1160℃，所述精轧的终轧温度为850-930℃；

所述空冷采用层流冷却，所述空冷的终点温度为700-750℃；所述卷取温度为650-700℃。

2.根据权利要求1所述的热轧搪瓷钢板，其特征在于，所述粗轧的道次为6道次，所述粗轧的累计变形量≥80％。

3.根据权利要求2所述的热轧搪瓷钢板，其特征在于，所述粗轧得到的中间坯的厚度与所述热轧搪瓷钢板的厚度比≥3.5。

4.根据权利要求1所述的热轧搪瓷钢板，其特征在于，所述精轧的道次为7道次，所述精轧的累计变形量为70-80％，所述精轧的末道次压下率≥10％。

5.根据权利要求1所述的热轧搪瓷钢板的制备方法，其特征在于，所述酸洗的速度≥200m/min，所述破鳞拉矫的延伸率为0.5-1.0％。