具有抗鳞爆性能的搪瓷钢及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有抗鳞爆性能的搪瓷钢，由以下组分及重量百分比制成：C：0.0020～0.0050%、Mn：0.30～0.50%、Si：0.0050～0.0100%、P：0.010～0.015%、S：0.011～0.020%、Als：0～0.010%、O：0.011～0.020%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。所述制造方法依次包括：铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、退火、精整，热连轧的加热温度为1150～1250℃，终轧温度为860～920℃，卷取温度为650～750℃，冷连轧的冷轧压下率为60～80%。本发明无鳞爆现象、生产难度低，适于应用于钢铁冶炼【技术领域】。
【专利说明】具有抗鳞爆性能的搪瓷钢及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶炼【技术领域】，具体地指一种具有抗鳞爆性能的搪瓷钢及其制造方法。
【背景技术】
[0002]搪瓷钢主要应用于厨具、洁具、热水器内胆、工业防腐设备和建筑平板装饰等方面，具有外观漂亮、耐腐蚀性强的特点，为保证涂搪后表面质量，要求搪瓷钢板必须具有良好的抗鳞爆性能。近年来随着搪瓷工艺的发展，静电干法涂搪成为主流工艺，该工艺对钢板的抗鳞爆性能要求高，因此需要通过对化学成分设计和生产工艺控制来提高搪瓷钢的抗鳞爆性能，一般认为钢板(以Imm钢板为例)氢渗透时间大于IOmin时不会出现鳞爆问题。
[0003]通过冶金工业信息标准研究院对国内外的文献资源进行检索，查阅到相关文献28篇。宝钢开发了一种以超低碳为基础、添加适量的合金元素、具有优良的成形性能和抗鳞爆性能的冷轧超低碳钢搪瓷钢板的制造方法(CN201010179312)，具体公开了重量百分比为C ≤ 0.050、Si ( 0.10, Mn ( 0.50, P ( 0.035、S ≤ 0.035、Α1:0.031 ~0.10, N ^ 0.015、O ≤0.001、Β:0.0003 ~0.020、Cu:0.01 ~0.50，还含有 Nb:0.01 ~0.10、V:0.01 ~0.10、T1:0.01~0.15中的一种或两种以上，还含有Cr:0.01~0.10、N1:0.01~0.10、Mo:0.01~0.10中的一种或两种以上JP2001342542公开了日本钢管开发的具有优异加工性能和搪瓷粘附性的冷轧搪瓷钢板及制备方法，具体公开了重量百分比为c< 0.0035、Si ( 0.01、Mn:0.2 ~0.4、Ρ:0.003 ~0.10、S:0.005 ~0.03、Cu:0.02 ~0.05,Al ^ 0.001、N ≤ 0.0035、0:0.045 ~0.1OXr:0.03 ~0.08、Μο:0.002 ~0.08 ;JP2006307215A 和 JP2006045580A 公开的搪瓷钢板中加入了大量合金元素，其中Cu、Co、Ni和Mo等元素最低价加入量为0.051%。以上这些方法制造的搪瓷钢均具有良好的抗鳞爆性能，但必须通过在钢中添加B、T1、Cu、Cr、Ni等合金元素,有的还需要通过精确控制C、S、N、Ti等元素的含量及比例,这必然带来搪瓷钢冶炼成本和生产控制难度的上升。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是要提供一种无鳞爆现象、生产难度低、成本低廉的具有抗鳞爆性能的搪瓷钢及其制造方法。
[0005]为实现上述目的，本发明所设计的具有抗鳞爆性能的搪瓷钢，所述搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:c:0.0020 ~0.0050%、Mn:0.30 ~0.50%、Si:0.0050 ~0.0100%、P:0.010 ~0.015%, S:0.011 ~0.020%, Al s:0 ~0.010%, O:0.011 ~0.020%，余量为 Fe 和
其他不可避免的杂质。
[0006]作为优选方案，所述搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:C:0.0020~0.0045%、Mn:0.34 ~0.48%、S1:0.0052 ~0.0090%、P:0.011 ~0.013%、S:0.012 ~0.015%、Als:0.002~0.008%、O:0.012~0.019%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0007]进一步地，所述搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:C:0.0028~0.0041%、Mn:0.36 ~0.45%、Si:0.0061 ~0.0089%、P:0.012%、S:0.013%、Als:0.003 ~(λ 007%、O:0.013~0.018%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0008]在进一步地，所述搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:C:0.0031~0.0038%、Mn:0.38 ~0.42%、Si:0.0069 ~0.0085%、Als:0.004 ~0.006%、O:0.015 ~0.017%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0009]更进一步地，所述搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:C:0.0036%、Mn:0.41%、Si:0.0076%、Als:0.005%、O:0.016%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0010]本发明具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，依次包括以下步骤:铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、退火、精整，所述热连轧工艺中的加热温度为1150~1250°C，终轧温度为860~920°C，卷取温度为650~750°C，所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为60~80%。
[0011]作为优选方案，所述热连轧工艺中的加热温度为1200 °C，终轧温度为880~900°C，卷取温度为700~730°C，所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为65~75%。
[0012]进一步地，所述热连轧工艺中的终轧温度为900°C，卷取温度为720°C，所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为70%。
[0013]再进一步地，所述退火工艺为罩式退火，退火温度为700~800°C，退火时间为24~32h，平整延伸率为0.3~0.6%。
[0014]更进一步地，所述退火工艺为连续退火，退火温度为800~840°C，退火时间为60~180s，平整延伸率为0.3~0.6%ο
[0015]本发明的工作原理是这样的:本发明的CS 0.0050%,由于超低碳钢具有优良的成形性，降低钢中碳含量还能有效避免连铸过程中CO气泡的产生，同时涂搪过程中C含量偏高时也会形成CO气泡，容易导致搪瓷针孔缺陷，损害搪瓷表面质量，因此应该尽量降低钢中碳含量，但考虑降低炼钢实际控制难度，优选地，C含量选择为0.0020~0.0050% ;本发明的Mn含量选择在0.30~0.50%, Mn作为脱氧元素能降低钢液中氧含量，同时形成MnO等析出物充当氢陷阱，对抗鳞爆性能有利，Mn含量过高时强度提高但塑性显著降低，不利于搪瓷板的加工使用，优选地，Mn含量选择为0.34~0.48% ;本发明的Si ≤ 0.01%, Si也能作为脱氧元素，但Si含量增加会降低搪瓷质量,优选地,Si含量选择为0.0050~0.0100% ;本发明的P ≤0.015%，P为杂质元素，损害钢板的成形性，因此其含量尽可能低，优选地，P含量选择为0.011~0.013% ;本发明的S≤0.020%, S容易与Mn结合形成塑性夹杂物MnS，可充当氢陷阱，但S含量增加，会损害钢板塑性，产生热脆性，因此可选择S含量稍高于超低碳钢，降低脱硫成本，优选地，S含量选择为0.010~0.020% ;本发明的Als ( 0.01%, Al是强脱氧剂，能够抑制其他氧化物的生成，Al的氧化物对氢的吸附能力差，而且容易产生表面缺陷，因此选择少量Al脱氧；本发明的O≤ 0.020%，O是钢中氧化物的形成元素，氧含量越高，氧化物越多，对抗鳞爆性能有利，但氧含量超过0.02%时，一方面容易产生CO气泡不利于连铸生产和铸坯质量，另一方面炉内耐火材料溶损严重，因此优选地，O含量选择为0.010~0.020%。
[0016]通过优化热连轧、冷连轧以及退火等工艺参数，使之生产出具有良好的力学性能和抗鳞爆性能的搪瓷钢。
[0017]综上所述，本发明的优点在于:1、本发明搪瓷钢的化学成分简单，不必添加T1、Nb、Re等价格昂贵的金属元素，原料成本低，同时所需元素含量范围容易实现，冶炼控制难度低，有效地降低了搪瓷钢的冶炼成本；2、本发明制造的搪瓷钢组织为铁素体，其晶粒度为7~8级，具体金相组织如图1所示，经检验，钢板屈服强度为140~200MPa，拉伸强度为280~340MPa，延伸率为40~46%，各向塑性指数r值为1.6~2.2，加工硬化指数η值为0.18~0.25，具有良好的成形性；3、本发明制造的搪瓷钢中夹杂物为大量直径为I~5μπι的球形MnO颗粒和少量长度为10~100 μ m的线状MnS，搪瓷钢中夹杂物的照片如图2所示，在涂搪过程中，MnO和MnS夹杂均可充当不可逆氢陷阱，与单一种类的小颗粒析出相(如TiC, NbC, TiS等)相比，本发明搪瓷钢中不同尺寸和形状的夹杂物共同作用，更能有效抑制氢在钢板中的扩散，保证钢板具有良好的抗鳞爆性能，经检测，本发明制造的搪瓷钢板氢渗透时间(以1_厚度钢板为例)大于lOmin，涂搪后无鳞爆现象，表面质量良好。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的金相组织图；
[0019]图2为本发明具有抗鳞爆性能的搪瓷钢中夹杂物组织图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述(各实施例的化学成分、工艺参数和性能检测结果参见实施例后的表1至表3):
[0021]实施例1:
[0022]本实施例中，具有抗鳞爆性能的搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:C:0.0020%、Mn:0.41%、S1:0.0050%、P:0.012%、S:0.012%、Als:0.003%、O:0.018%,余量为 Fe和其他不可避免的杂质。
[0023]具有抗鳞爆性能的搪瓷`钢的制造方法，依次包括以下步骤:铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、退火、精整，其中，所述热连轧工艺中的加热温度为1200°C，终轧温度为900°C，卷取温度为750°C ;所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为60% ;所述退火工艺为罩式退火，退火温度为750°C，退火时间为24h，平整延伸率为0.3%。
[0024]经检验，钢板屈服强度Rp0.2为158MPa，拉伸强度Rm为321MPa，延伸率A8tlnm为43%，各向塑性指数r值为2.2，加工硬化指数η值为0.22，具有良好的成形性，氢渗透时间为17min/mm，涂搪后无鳞爆，表面质量良好。
[0025]实施例2:
[0026]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于:具有抗鳞爆性能的搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:c:0.0028%、Mn:0.36%、S1:0.0089%、P:0.015%、S:0.011%、Als:0.003%、O:0.013%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0027]具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，其中，所述热连轧工艺中的加热温度为1150°C，终轧温度为860°C，卷取温度为700°C ;所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为65%。
[0028]经检验，钢板屈服强度Rptl.2为147MPa，拉伸强度Rm为290MPa，延伸率A8tlmm为42.8%，各向塑性指数r值为2.1，加工硬化指数η值为0.20，具有良好的成形性，氢渗透时间为 18min/mm。
[0029]实施例3:[0030]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于:具有抗鳞爆性能的搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:c:0.0031%、Mn:0.45%、S1:0.0083%、P:0.012%、S:0.015%、Als:
0.008%、O:0.020%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0031]具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，其中，所述热连轧工艺中的加热温度为1250°C，终轧温度为920°C，卷取温度为650°C ;所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为65% ;所述退火工艺为连续退火，退火温度为840°C，退火时间为60s，平整延伸率为0.4%。
[0032]经检验，钢板屈服强度Rptl.2为162MPa，拉伸强度Rm为298MPa，延伸率A8tlmm为41.1%，各向塑性指数r值为1.9，加工硬化指数η值为0.19，具有良好的成形性，氢渗透时间为 23min/mm。
[0033]实施例4:
[0034]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于:具有抗鳞爆性能的搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:c:0.0036%、Mn:0.50%、S1:0.0061%、P:0.013%、S:0.020%、Als:
0.006%、O:0.015%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0035]具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，其中，所述热连轧工艺中的加热温度为1200°C，终轧温度为880°C，卷取温度为700°C ;所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为70% ;所述退火工艺为连续退火，退火温度为830°C，退火时间为90s，平整延伸率为0.5%。
[0036]经检验，钢板屈服强度Rpa2为168MPa，拉伸强度Rm为301MPa，延伸率A8tlmm为40.8%，各向塑性指数r值为1.9，加工硬化指数η值为0.20，具有良好的成形性。
[0037]实施例5:`
[0038]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于:具有抗鳞爆性能的搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:c:0.0038%、Mn:0.42%、S1:0.0069%、P:0.011%、S:0.012%、Als:
0.005%、O:0.016%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0039]具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，其中，所述热连轧工艺中的卷取温度为7000C ;所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为70%;所述退火工艺为罩式退火，退火温度为700°C，退火时间为32h，平整延伸率为0.5%。
[0040]经检验，钢板屈服强度Rptl.2为143MPa，拉伸强度Rm为286MPa，延伸率A8tlmm为45.6%，各向塑性指数r值为2.0，具有良好的成形性，氢渗透时间为21min/mm。
[0041]实施例6:
[0042]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于:具有抗鳞爆性能的搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:c:0.0036%、Mn:0.41%、S1:0.0076%、P:0.012%、S:0.011%、Als:
0.004%、O:0.017%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0043]具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，其中，所述热连轧工艺中的终轧温度为880°C，卷取温度为720V ;所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为70% ;所述退火工艺为罩式退火，退火温度为720°C，退火时间为28h，平整延伸率为0.4%。
[0044]经检验，钢板屈服强度Rpa2为155MPa，拉伸强度RmS 307MPa，各向塑性指数r值为2.1,加工硬化指数η值为0.25,具有良好的成形性,氢渗透时间为20min/mm。
[0045]实施例7:
[0046]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于:具有抗鳞爆性能的搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:c:0.0041%、Mn:0.38%、S1:0.0052%、P:0.010%、S:0.012%、Als:0.010%、O:0.012%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0047]具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，其中，所述热连轧工艺中的加热温度为1250°C，卷取温度为700°C ;所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为75% ;平整延伸率为0.4%。
[0048]经检验，钢板拉伸强度Rm为294MPa，延伸率A8tlmm为42.5%，各向塑性指数r值为2.0，具有良好的成形性，氢渗透时间为20min/mm。
[0049]实施例8:
[0050]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于:具有抗鳞爆性能的搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:c:0.0035%、Mn:0.48%、S1:0.0090%、P:0.012%、S:0.012%、Als:0.005%、O:0.015%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0051]具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，其中，所述热连轧工艺中的卷取温度为7000C ;所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为75%;;所述退火工艺为连续退火，退火温度为820°C，退火时间为90s，平整延伸率为0.6%。
[0052]经检验，钢板屈服强度Rptl.2为178MPa，拉伸强度Rm为303MPa，延伸率A8tlmm为41.0%，各向塑性指数r值为1.8，具有良好的成形性，氢渗透时间为18min/mm。
[0053]实施例9:/
[0054]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于:具有抗鳞爆性能的搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:c:0.0045%、Mn:0.30%、S1:0.0085%、P:0.013%、S:0.013%、Als:0.002%、O:0.016%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0055]具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，其中，所述热连轧工艺中的的加热温度为1150°C，终轧温度为880°C，卷取温度为650°C ;所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为75% ;所述退火工艺为连续退火，退火温度为820°C，退火时间为120s，平整延伸率为0.5%。
[0056]经检验，钢板屈服强度Rptl.2为182MPa，拉伸强度Rm为334MPa，延伸率A8tlmm为40.5%，各向塑性指数r值为1.8，加工硬化指数η值为0.21，具有良好的成形性，氢渗透时间为 15min/mm。
[0057]实施例10:
[0058]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于:具有抗鳞爆性能的搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:c:0.0050%、Mn:0.34%、S1:0.0100%、P:0.012%、S:0.012%、Als:0.007%、O:0.011%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0059]具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，其中，所述热连轧工艺中的的加热温度为1150°C，终轧温度为880°C，卷取温度为700°C ;所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为80% ;所述退火工艺为连续退火，退火温度为800°C，退火时间为180s，平整延伸率为0.4%。
[0060]经检验，钢板屈服强度Rptl.2为196MPa，拉伸强度Rm为332MPa，延伸率A8tlmm为40.3%，各向塑性指数r值为1.6，加工硬化指数η值为0.18，具有良好的成形性，氢渗透时间为 20min/mm。
[0061]表1列出了本发明实施例1~10搪瓷钢的化学成分重量百分含量(余量为Fe及不可避免的杂质)。
[0062]表1实施例的化学成分(wt%)
[0063]
【权利要求】
1.一种具有抗鳞爆性能的搪瓷钢，其特征在于:该搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:C:0.0020 ~0.0050%、Mn:0.30 ~0.50%、Si:0.0050 ~0.0100%、P:0.010 ~0.015%、S:0.011~0.020%、Als:0~0.010%、O:0.011~0.020%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述具有抗鳞爆性能的搪瓷钢，其特征在于:该搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:C:0.0020 ~0.0045%、Mn:0.34 ~0.48%、Si:0.0052 ~0.0090%、P:0.011 ~0.013%, S:0.012 ~0.015%, Als:0.002 ~0.008%, O:0.012 ~0.019%，余量为 Fe和其他不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述具有抗鳞爆性能的搪瓷钢，其特征在于:该搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:C:0.0028 ~0.0041%、Mn:0.36 ~0.45%、Si:0.0061 ~0.0089%、P:0.012%, S:0.013%、Als:0.003 ~0.007%, O:0.013 ~0.018%，余量为 Fe 和其他不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述具有抗鳞爆性能的搪瓷钢，其特征在于:该搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:C:0.0031 ~0.0038%、Mn:0.38 ~0.42%、Si:0.0069 ~0.0085%、Als:0.004~0.006%、O:0.015~0.017%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述具有抗鳞爆性能的搪瓷钢，其特征在于:该搪瓷钢由以下组分及重量百分比制成:C:0.0036%,Mn:0.41%, S1:0.0076%,Als:0.005%、O:0.016%，余量为 Fe和其他不可避免的杂质。
6.一种权利要求1所述具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，依次包括以下步骤:铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、退火、精整，其特征在于:所述热连轧工艺中的加热温度为1150~1250°C，终轧温度为860~920°C，卷取温度为650~750°C，所述冷连轧工艺中的冷轧压 下率为60~80%。
7.根据权利要求6所述具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，其特征在于:所述热连轧工艺中的加热温度为1200°C，终轧温度为880~900°C，卷取温度为700~730°C，所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为65~75%。
8.根据权利要求7所述具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，其特征在于:所述热连轧工艺中的终轧温度为900°C，卷取温度为720°C，所述冷连轧工艺中的冷轧压下率为70%。
9.根据权利要求6~8中任一项所述具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，其特征在于:所述退火工艺为罩式退火，退火温度为700~800°C，退火时间为24~32h，平整延伸率为 0.3 ~0.6%ο
10.根据权利要求6~8中任一项所述具有抗鳞爆性能的搪瓷钢的制造方法，其特征在于:所述退火工艺为连续退火，退火温度为800~840°C，退火时间为60~180s，平整延伸率为0.3~0.6%ο
【文档编号】C22C38/06GK103484757SQ201310486400
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】宋乙峰, 涂元强, 田德新, 蔡捷, 白会平, 黄道兵, 杜蓉 申请人:武汉钢铁(集团)公司