一种具有高扩孔率和优良涂搪性能的钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钢材及其制造方法，尤其涉及一种搪瓷用钢及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 在现有技术中，搪瓷制品的加工工艺流程是：将钢板下料、加工成形、焊接，然后涂 搪，最后在高温条件下烧结而成。为了保证高质量搪瓷制品的生产要求，钢板不仅要具有优 良的搪瓷性能，如抗鳞爆性、优良的密着性能和表面质量，还必须具有优良的成形性能以满 足较复杂加工成形的要求，特别是希望经过高温烧成后仍保持较高的强度。
[0003] 现有技术往往采用热轧高强钢加入大量的合金元素钛来提高钢板的强度和抗鳞 爆性能。
[0004] 例如，公开号为CN1966753A，公开日为2007年5月23日，名称为"一种热轧双面 搪瓷用钢板及其制造方法"的中国专利文献公开了一种搪瓷用钢，其各元素成分（wt. % ) 为：C :0· 02%~0· 06%，Si :彡 0· 50%，Mn :0· 15%~0· 40%，P :彡 0· 15%，S :彡 0· 006%， N 彡 0· 003%，Ti :0· 08%~0· 20%，A1S:0. 005%~0· 055%，Ti/C :2· 2 ~5,热轧状态下组 织为晶粒直径在2 μ m~20 μ m的铁素体，在组织中均匀分布着直径在20nm以下的TiC粒 子。但是该技术方案未提及其具有烘烤硬化功能，此外其扩孔率也没有达到60%以上。
[0005] 又例如，公开号为CN101684532A，公开日为2010年3月31日，名称为"一种 冷轧热水器用搪瓷钢及生产方法"的中国专利文献公开了一种搪瓷钢，其化学元素质 量百分含量为（￥七％)的成份组成：(：：0.01%~0.08%，5丨彡0.03%，]\111:0.10%~ 0· 60 %，P 彡 0· 02 %，S :0· 003 % ~0· 02 %，N :0· 001 % ~0· 006 %，AlsS 0· 04 %， Ti :0.02 %~0. 12%，其余为铁及不可避免的杂质，钢中的过剩钛含量满足关系式： Ti-(4*C+3. 43*N+1. 5S)彡0。该中国专利文献所公开的搪瓷钢经过模拟搪烧后的屈服强度 低于模拟搪烧前的屈服强度，同时含钛量较高时钢板的塑性和扩孔率受到限制。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的之一在于提供一种具有尚扩孔率和优良涂糖性能的钢板，该钢板具 有优良的成形性能，其具有高扩孔率、优良的抗鳞爆性能。另外，本发明所述的钢板还具备 优良的搪烧性能，其经过高温搪烧后的屈服强度会有所提高，即具有高温烘烤硬化性能。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提出了一种具有高扩孔率和优良涂搪性能的钢板，其 化学元素质量百分比含量为：
[0008] C:0. 011 ~0· 030% ;
[0009] Μη:0· 10 ~0· 50% ;
[0010] S :0. 005 ~0. 020% ;
[0011] Al :0. 005 ~0. 050% ;
[0012] N :0· 003 ~0· 010% ;
[0013] B :0· 0010 ~0· 0050% ;
[0014] Ti :0. 001 ~0. 020% ;
[0015] 余量为Fe和不可避免的杂质。
[0016] 本发明所述的钢板中的各化学元素的设计原理为：
[0017] C:0. 011 ~0· 030%
[0018] 钢中的含碳量对钢板的成形性能和强度有很大影响，含碳量越高，塑性越低，扩孔 性能越低，强度越高；反之，含碳量越低，塑性越高，强度越低，但是对于本技术方案来说，如 果碳含量低于〇. 〇 11 %，无论是否添加钛等合金元素，其扩孔率均会较低。其次，碳在钢中除 了以固溶的形式存在之外，还会形成渗碳体或珠光体等微观组织，在添加钛等合金元素后， 碳有可能和钛形成碳化钛。
[0019] Mn:0. 10 ~0. 50%
[0020] 锰是钢中的脱氧元素，其可以降低钢中的氧含量。锰还是强化元素，锰固溶在钢中 可以强化钢板基体。同时锰还会与硫反应生成硫化锰，单纯的硫化锰夹杂物对钢板的塑性 和扩孔性能损害很大。本技术方案通过向钢中加入钛，使得锰、钛和硫形成复合的夹杂物， 这类夹杂物呈球状，能够显著地降低硫化锰对加工性能的影响。因此，本技术方案必须将锰 限定在适当范围内。此外，当锰含量过高时，不仅钢的强度高、塑性低，而且在搪瓷过程中会 影响钢和瓷釉界面的反应，损害搪瓷的密着性，并且容易产生气泡等缺陷。鉴于此，本发明 钢中的Mn含量设定为0. 10~0. 50 %。
[0021] S :0. 005 ~0. 020%
[0022] 硫在普通钢中是有害元素，硫主要形成硫化锰夹杂，这种夹杂塑性好，对钢的横向 塑性和冲击韧性损害很大。然而在本技术方案中，为了避免单纯硫化锰夹杂物的存在，发明 人控制钛、硫和锰的含量，使得钢中形成有益的（Mn, Ti) S复合夹杂物，这样，虽然钢中也会 不可避免地形成少量的MnS和TiS，但是有益的（Mn, Ti) S复合夹杂物会大大削弱有害夹杂 物的作用。如果硫含量高于〇. 020%，则硫需要消耗更多的钛和锰来形成硫化物，而且所形 成的硫化物颗粒会粗大，这同样会损害钢的塑性和扩孔性能，同时较大颗粒的硫化物对提 高抗鳞爆性能的作用也十分有限。
[0023] Al :0· 005 ~0· 050%
[0024] 铝也是强脱氧元素。当铝含量较高时，钢中的氧含量就会降低，反之，当铝含量过 低时，则钢中的氧含量就会提升。残留在钢中的氧主要以氧化物夹杂的形式存在，其会严重 地损害钢材的塑性。适量的铝可以降低钢中的含氧量，由此，铝是钢中必然添加的元素之 一。为此，对于本发明所述的钢板来说，需要将Al含量控制为0.005~0.050 % (或者对应 Als为 0· 003 ~0· 045wt. % )。
[0025] N :0· 003 ~0· 010%、Ti :0· 001 ~0· 020%
[0026] 氮是固溶元素，可以少量固溶于基体中，氮在本发明钢中是有益元素。另一方面， 由于氮极易和钛形成金属化合物，因此在加钛的钢中，氮会优先于硫和碳而与钛形成氮化 钛夹杂物。氮化钛夹杂物在加工变形中会在颗粒周围形成微小空穴，以有利于钢板在搪瓷 过程中的贮氢，然而，氮化钛夹杂物还会严重损害钢板的塑性和扩孔性能等其他力学性能。 氮和钛含量越高，形成的氮化钛的量也越大，颗粒也更粗大。为此，为了避免形成粗大的氮 化钛夹杂物，需要将钛的上限控制在0. 020 %范围内。
[0027] B :0· 0010 ~0· 0050%
[0028] 硼是强氮化物形成元素。钢中加入硼后，它主要与氮反应析出BN粒子，辅以工艺 控制可以使得这些粒子呈细小弥散状态分布在钢中，对提高钢板的抗鳞爆性能是十分有效 的。此外，如果钢中单纯依靠加硼来提高抗鳞爆性能，则需要加入的硼量较高。在冶炼过程 中硼是易烧损的合金元素，其稳定控制较难，而且硼含量越高越难控制，硼含量的波动会直 接影响成品钢板的性能。因此，本技术方案采用硼与钛复合加入的方法来提高钢的抗鳞爆 性能。另外，若硼含量过高，在连铸过程中容易产生连铸坯的角部裂纹，加入钛元素后，钛元 素会比硼更易与氮形成化合物，从而避免形成大量的氮化硼，进而大大降低连铸坯的裂纹 敏感性。
[0029] 进一步地，在本发明所述的具有高扩孔率和优良涂搪性能的钢板中，钢板中具有 有益的分散分布的球形的（Mn, Ti) S复合夹杂物。呈球形的（Mn, Ti) S颗粒分散分布于钢中， 对于提高抗鳞爆性能有利。
[0030] 更进一步地，本发明所述的具有高扩孔率和优良涂搪性能的钢板还满足Mn/ S 彡 2. 0〇
[0031] Mn/S的比例对于钢的可制造性很重要，当Mn/S比例过低时，钢的延展性较差，不 仅在热加工过程中容易开裂，导致可制造性较差，最终也损害钢的塑性和扩孔性能。控制 Mn/S彡2. 0,如果按原子比