一种双面搪瓷用热轧高强度钢板及其制造方法

文档序号:3384852

专利名称::一种双面搪瓷用热轧高强度钢板及其制造方法
技术领域
:本发明涉及热轧高强度钢板,具体地说,本发明涉及一种双面搪瓷用热轧高强度钢板及其制造方法。
背景技术
:搪瓷钢板在国民生活中发挥着十分重要的作用,广泛应用于轻工、家电、冶金、化工、建筑等行业,制作厨房用具、卫生洁具、烧烤炉、热水器内胆、建筑饰面板、化学反应罐等。搪瓷钢板的种类很多,按生产工艺分有热轧板、冷轧板和覆层板等;按搪瓷工艺分有一次搪瓷和两次搪瓷、单面搪瓷和双面搪瓷、湿法搪瓷和静电干粉搪瓷等;从强度上可分为如255MPa、330MPa等不同的强度级别。双面搪瓷用热轧高强度钢板因具有可实现致密型釉料双面搪瓷,良好的抗鳞爆性、酸洗性、涂搪密着性、焊接性和搪瓷后钢板强度高等特点,成为搪瓷钢系列中的高端产品,市场前景广阔、经济效益显著。目前国外已申请了不少有关双面搪瓷用高强度钢板及其制造工艺的专利,如表1及表2所示。表l国外双面搪瓷用高强度钢板的化学成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>表2国外双面搪瓷用高强度钢板的制造工艺条件<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>H本专利特开昭60-22152公开的钢板是依赖氮化铝的析出来提高其抗鳞爆性;美国专利US5906690描述了一种钢板,它是添加钛或钒或铌或锆,添加量按Ti或VSN,或Nb或Z&6N,其中氮含量幼.008%,成品钢板的强度为200~420MPa,该钢板主要是依靠氮和钒来提高其强度及抗鳞爆性能,但它采取的是冷轧工艺,得到的是冷轧高强度搪瓷钢板;日本专利特开昭56-51553、昭58-1013、昭60-100622、昭61-117246和昭62-151546公开的钢板主要采取在低碳钢中提高锰和钛的含量来提高钢板的强度和抗鳞爆性,并辅以稀土、硼或铜元素,其中锰主要起着强化作用,硼或稀土的化合物起着贮氢陷阱的作用,从而提高钢的抗鳞爆性能,而钛不仅能起到强化作用而且还能与碳、氮和硫结合形成化合物,这些化合物在钢中也成为了良好的贮氢陷阱,因此这些钢板成分中均添加了0.05~0.3%的钛以在钢中生成足量的氮化钛和碳化钛,又如中国专利公开公报CN1966753A公开了一种热轧双面搪瓷用钢板,其中加入了0.080.20%的钛元素以控制Ti/C比,从而保证搪瓷性能。由于钛是贵重金属,钛加入量越多成本越高,而且钛加入量高,氮化钛的析出温度提高,析出的颗粒也变得粗大,因此上述加入较多钛的搪瓷钢不仅成本高而且不利于提高钢板的成形性和表面质量。为了解决上述问题,本发明者通过在钢中加入适量的钒、氮元素,控制热轧工艺和冷却速率,开发出了一种双面搪瓷用热轧钢板。该钢板具有高强度,且其抗鳞爆性能和密着性能良好。本发明的一个目的在于提供一种双面搪瓷用热轧高强度钢板。本发明的另一个目的在于提供所述双面搪瓷用热轧高强度钢板的制造方法。
发明内容本发明的第一个方面提供一种双面搪瓷用热轧高强度钢板,具有如下化学成分C:0.05~0.15wt%、Si^l.0wt%、Mn:0.5~2.0wt%、P幼.05wt0/。、S《0.05wt%、Al:0.01~0.10wt%、N:O.008~O.015wt%、Ti《0.05wt%、V:0.02~0.2wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。下面,对本发明的双面搪瓷用热轧高强度钢板的化学成分作用作详细叙述。C:确保钢板强度的关键元素,碳含量增加,强度上升,塑性下降。碳分别与钒、钛生成第二相粒子以确保钢板的成形性、焊接性以及涂搪性。当碳含量低于0.05,寸,钢的强度降低,当碳含量高于O.15%时,不仅钢的塑性降低,而且在搪瓷过程中会产生大量的气泡损害搪瓷质量,因此碳含量应控制在0.050.15wt%。Mn:主要在于提高钢的强度,它在钢中还和铝一起共同起到脱氧的作用,但锰含量过高会严重降低钢的塑性。V和N:由于在高温下,钒氮钢中的V(CN)的溶解度很大,这意味着它的溶解温度可以持续到比较低的温度,或者说在给定的温度下可以溶解更多的V。在高温再结晶轧制后,轧制变形增加了V(CN)的析出形核,使得V(CN)在轧制以后才大量地析出,也更加有利于形成细小弥散的V(CN)粒子,既保证了析出相对基体的沉淀强化效果,又降低了热轧的轧制负荷,縮短了轧制时间,同时细小弥散的V(CN)粒子有利于提高钢板的抗鳞爆作用。钒先后与氮、碳结合析出大量的VN和一定量的VC,这些第二相粒子起着析出强化的作用,而且是有效的贮氢陷阱,在搪瓷过程中可防止鳞爆的发生。VC与VN的固溶度相差很大,VN的固溶度积比VC大约低两个数量级,因此VN优于VC先期形成,因此加N可以有效地增强它们的沉淀强化效果。Ti:加入微量的钛会产生一种细小弥散分布而且十分稳定的TiN粒子,它既可以有效地防止高温奥氏体晶粒粗化,又对保证钢的强度、塑性、抗鳞爆性和焊接性十分有利。Al:强脱氧元素,为了保证钢中的氧含量尽可能地低,铝的含量应控制在0.010.10wt%。本发明的第二个方面提供一种双面搪瓷用热轧高强度钢板的制造方法,该方法包括冶炼、连铸或模铸、热轧、冷却,其中在热轧过程中,将连铸坯或初轧钢坯于iioo130(TC加热,在奥氏体再结晶温度范围内经多道次轧制,总压下率》50%,然后在奥氏体再结晶区或未再结晶区温度范围内经一道或多道次轧制,总压下率》50%,终轧温度为800~1050°C;在冷却过程中,采用分段冷却至巻取温度,巻取温度为550~700。C。在一个优选实施方式中冶炼采用转炉吹炼。在另一个优选实施方式中冶炼后的钢水采用真空脱气处理。在另一个优选实施方式中模铸后的钢锭需经初轧成钢坯。在另一个优选实施方式中分段冷却釆用两段水冷或多段水冷,水冷前后允许空冷。在一个更优选的实施方式中水冷的冷却速率《5(TC/S。本发明提供的双面搪瓷用热轧高强度钢板的制造方法中,对各主要步骤的工艺要求分析如下-转炉吹炼和真空处理目的是确保钢液的基本成分要求,去除钢中的氢等有害气体,并加入钒、钛等必要的合金元素,进行合金元素的调整。连铸或模铸保证铸坯内部成分均匀和表面质量良好,模铸的钢锭需轧制成钢坯。热轧、冷却连铸坯或钢坯在1100130(TC的温度下加热,一方面获得均匀的奥氏体化组织,另一方面使钒和钛的化合物部分或全部溶解。通过高温再结晶轧制和控制冷却来控制钒和钛的第二相粒子(VN、VC、V(CN)和TiN等)的数量和尺寸,确保钒和钛在钢中生成细小弥散的第二相粒子,从而提高钢板的抗鳞爆性和密着性,同时细小弥散的第二相粒子的析出有利于强化基体,且通过控制冷却速率,钢中的铁素体组织得到细化,若冷速过高,不利于钒和钛的化合物充分析出,也容易形成贝氏体或马氏体转变。本发明的有益效果为釆用本发明成分设计和工艺控制方法制造的热轧高强度钢板,用于以双面搪瓷工艺制造搪瓷制品,如化工反应罐、水处理罐等,具有较高的强度、良好的塑性、良好的抗鳞爆性、密着性和焊接性,且经过83(TC以上烧结20min以后,钢板仍然保持较高的强度,更好地满足搪瓷制品的耐压要求。具体实施例方式以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述,并不对本发明的范围有任何限制。实施例1按如下化学成分冶炼钢水C:0.12wt%、Si:0.80wt%、Mn:1.2wt%、P:0.015wt%、S:0.035wt%、Al:0.039wt%、N:0.0150wt%、Ti:0,050wt%、V:0.020wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。将按上述配比转炉吹炼完成的钢水经真空脱气处理后进行连铸,所得连铸坯于115(TC加热后,在奥氏体再结晶温度范围内经多道次轧制,总压下率》50%,然后在奥氏体再结晶区或未再结晶区温度范围内经一道或多道次轧制,总压下率》50%,终轧温度为820°C。然后经两段水冷至巻取温度,水冷前后为空冷,前段水冷速率为45°C/s,后段水冷速率为25'C/s,巻取温度为57(TC。实施例2按如下化学成分冶炼钢水:C:0.05wt%、Si:0.10wt%、Mn:1.8wt%、P:0.011wt%、S:0.008wt%、AI:0.018wt%、N:0.0080wt%、Ti:0.015wt%、V:0.045wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。将按上述配比转炉吹炼完成的钢水经真空脱气处理后进行模铸,模铸后的钢锭经初轧成钢坯,所得钢坯于1280'C加热后,在奥氏体再结晶温度范围内经多道次轧制,总压下率》50%,然后在奥氏体再结晶区或未再结晶区温度范围内经一道或多道次轧制,总压下率》50%,终轧温度为105(TC。然后经多段水冷至巻取温度,水冷前后为空冷,水冷速率为35'C/s,巻取温度为70(TC。实施例3按如下化学成分冶炼钢水C:0.09wt%、Si:0.29wt%、Mn:1.3wt%、P:0.011wt%、S:0.017wt%、Al:0.019wt%、N:0.0085wt%、Ti:0.020wt%、V:0.090wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。将按上述配比转炉吹炼完成的钢水经真空脱气处理后进行模铸,模铸后的钢锭经初轧成钢坯,所得钢坯于125(TC加热后,在奥氏体再结晶温度范围内经多道次轧制,总压下率》50%,然后在奥氏体再结晶区或未再结晶区温度范围内经一道或多道次轧制,总压下率》50%,终轧温度为100(TC。然后经两段水冷至巻取温度,水冷前后为空冷,前段水冷速率为41°C/s,后段水冷速率为20°C/s,巻取温度为640"C。实施例4按如下化学成分冶炼钢水C:0.08wt%、Si:0.35wt%、Mn:1.6wt%、P:0.008wt%、S:0.005wt%、Al:0.010wt%、N:0.0100wt%、Ti:0.018wt%、V:0.060wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。将按上述配比转炉吹炼完成的钢水经真空脱气处理后进行连铸,所得连铸坯于120(TC加热后,在奥氏体再结晶温度范围内经多道次轧制,总压下率>50%,然后在奥氏体再结晶区或未再结晶区温度范围内经一道或多道次轧制,总压下率》50%,终轧温度为92(TC。然后经两段水冷至巻取温度,水冷前后为空冷,前段水冷速率为35°C/s,后段水冷速率为20°C/s,巻取温度为62(TC。实施例5按如下化学成分冶炼钢水C:0.10wt%、Si:0.90wt%、Mn:1.0wt%、P:0.012wt%、S:0.004wt%、Al:0.100wt%、N:0.0120wt%、Ti:0.016wt%、V:0.100wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。将按上述配比转炉吹炼完成的钢水经真空脱气处理后进行连铸,所得连铸坯于1200'C加热后,在奥氏体再结晶温度范围内经多道次轧制,总压下率》50%,然后在奥氏体再结晶区或未再结晶区温度范围内经一道或多道次轧制,总压下率》50%,终轧温度为87(TC。然后经多段水冷至巻取温度,水冷前后为空冷,水冷速率为4(TC/s,巻取温度为600°C。实施例6按如下化学成分冶炼钢水C:0.05wt%、Si:0.05wt%、Mn:2.0wt%、P:0.009wt%、S:0.015wt%、Al:0.023wt%、N:0.0150wt%、Ti:0.016wt%、V:0.200wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。将按上述配比转炉吹炼完成的钢水经真空脱气处理后进行连铸,所得连铸坯于122(TC加热后,在奥氏体再结晶温度范围内经多道次轧制,总压下率》50%,然后在奥氏体再结晶区或未再结晶区温度范围内经一道或多道次轧制,总压下率》50%,终轧温度为95(TC。然后经多段水冷至巻取温度,水冷前后为空冷,水冷速率为48'C/s,巻取温度为580°C。实施例7按如下化学成分冶炼钢水C:0.15wt%、Si:0.60wt%、Mn:0.5wt%、P:0.045wt%、S:0.008wt%、Al:0.080wt%、N:0.0100wt%、Ti:0.040wt%、V:0.130wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。将按上述配比转炉吹炼完成的钢水经真空脱气处理后进行连铸,所得连铸坯于IIO(TC加热后,在奥氏体再结晶温度范围内经多道次轧制,总压下率》50%,然后在奥氏体再结晶区或未再结晶区温度范围内经一道或多道次轧制,总压下率》50%,终轧温度为80(TC。然后经两段水冷至巻取温度,水冷前后为空冷,前段水冷速率为35°C/s,后段水冷速率为25°C/s,巻取温度为550'C。试验例对本发明实施例1-7的双面搪瓷用热轧高强度钢板进行力学性能测试,测试结果见表3,再将上述钢板经过双面施釉和83(TC烧结试验,试验结果见表3。表3本发明实施例1-7的双面搪瓷用热轧高强度钢板的性能测试结果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表3可见,釆用本发明成分设计和工艺制成的钢板延伸率大于30%,具有较高的屈服强度和抗拉强度。经双面搪瓷后,没有发生鳞爆现象,钢板和瓷釉的密着性优良,完全满足制造搪瓷制品如化工反应罐、水处理罐等的成形、焊接、搪瓷等加工要求,且制品具有较高的耐压能力。权利要求1、一种双面搪瓷用热轧高强度钢板,其特征在于,具有如下化学成分C0.05~0.15wt%、Si≤1.0wt%、Mn0.5~2.0wt%、P≤0.05wt%、S≤0.05wt%、Al0.01~0.10wt%、N0.008~0.015wt%、Ti≤0.05wt%、V0.02~0.2wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。2、权利要求1所述的双面搪瓷用热轧高强度钢板的制造方法,包括冶炼、连铸或模铸、热轧、冷却,其特征在于,在热轧过程中,将连铸坯或初轧钢坯于11001300'C加热,在奥氏体再结晶温度范围内经多道次轧制,总压下率》50%,然后在奥氏体再结晶区或未再结晶区温度范围内经一道或多道次轧制,总压下率》50%,终轧温度为800105(TC;在冷却过程中,釆用分段冷却至巻取温度,巻取温度为55070(TC。3、根据权利要求2所述的双面搪瓷用热轧高强度钢板的制造方法,其中所述冶炼采用转炉吹炼。4、根据权利要求2或3所述的双面搪瓷用热轧高强度钢板的制造方法,其特征在于,冶炼后的钢水采用真空脱气处理。5、根据权利要求2所述的双面搪瓷用热轧高强度钢板的制造方法,其特征在于,模铸后的钢锭需经初轧成钢坯。6、根据权利要求2所述的双面搪瓷用热轧高强度钢板的制造方法,其中所述分段冷却采用两段水冷或多段水冷,水冷前后允许空冷。7、根据权利要求6所述的双面搪瓷用热轧高强度钢板的制造方法,其中所述水冷的冷却速率《50'C/s。全文摘要本发明提供了一种双面搪瓷用热轧高强度钢板及其制造方法。所述双面搪瓷用热轧高强度钢板的化学成分包含C0.05~0.15wt%、Si≤1.0wt%、Mn0.5~2.0wt%、P≤0.05wt%、S≤0.05wt%、Al0.01~0.10wt%、N0.008~0.015wt%、Ti≤0.05wt%、V0.02~0.2wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。通过控制热轧工艺和冷却速率,确保钒和钛在钢中生成细小弥散的第二相粒子,从而提高钢板的强度、抗鳞爆性和密着性,且经搪烧后制品仍保持较高的强度,能更好地满足各种搪瓷制品的耐压要求,可用于以双面搪瓷工艺制造化工反应罐、水处理罐等。文档编号C22C38/12GK101353758SQ200710093979公开日2009年1月28日申请日期2007年7月23日优先权日2007年7月23日发明者孙全社申请人:宝山钢铁股份有限公司
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