一种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷轧钢板及其制备方法

文档序号:10645646阅读:222来源:国知局
一种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷轧钢板及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷轧钢板及其制备方法,所述冷轧钢板包含以下化学元素及重量百分比:C:0.010~0.060%;Si:≤0.030%;Mn:0.10%~0.40%;P:≤0.020%;S:≤0.020%;Al:0.045%~0.080%;B:0.0010~0.0050%;N:≤0.0050%;并经过以下生产工艺制备而成:铁水预处理、转炉冶炼、RH炉精炼、连铸、热轧、卷取、五机架酸洗冷连轧、连续退火、平整、成品;按此方法生产的渗氮用钢用于制造炊具或小家电,其具有冲压性能良好、渗氮性能优良、渗氮合格率高、成本低的优点。
【专利说明】
-种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷$L钢板及其制备 方法
技术领域
[0001] 本发明属于金属材料冷社工艺领域,具体设及一种具有优良渗氮性能和冲压性能 的低碳冷社钢板及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 小家电及炊具等要求具有较高耐磨性、高耐腐蚀性能,一般使用渗氮的方法,通过 使氮渗入铸铁、锻侣钢板中来生产表面硬度较高的炊具或小家电,但因新环保法等原因将 逐步停止使用锻侣板;而铸铁厚度较厚,生产本高。当采用普通冷社钢板做渗氮基板,在渗 氮过程中出现气泡、爆条、孔桐等各种问题,合格率低。
[0003] 国内公开发明专利针对渗氮钢有报道,1 9 9 7年1 1月2 6日公开的中国专利 CN1166185A的《成型性与渗氮特性优良的渗氮钢及其中亚成型制品》报道了一种成型性和 渗氮特性优良的渗氮钢,其原料化学成分为:C: 0.0002~0.08 % W下、Si : 0.005~1.00 %、 Μη:0.010~3.00%、P:0.001 ~0.150%、N:0.002~0.0100%、灯:0.15?上~5.00%、A1: 0.060~2.00%?及选自Ti :0.010~1.00%和V:0.010~1.00%中的1种或巧中元素,其余是 Te和不可避免杂质,该冲压成形制品是钢制品,至少在其一侧上具有硬质氮化物层。该专利 添加大量A1元素和合金元素 Cr、Ti和V,成本较高,主要用于制造具有耐磨性、疲劳强度与抗 咬死性的工具、机械零部件。
[0004] 1999年1月13日公开的中国专利CN1204697A公开了《渗氮钢》,报道了适用于制造 易磨损的结构件的钢,化学成分为:C: 0.10~0.20%,Si《0.50%,Mn :0.65~1.20 %,灯: 1.50~4.00%,Mo:0.40~0.70%,A1《0.50%,其余为化及杂质。该专利主要为高碳高儘高 铭合金钢,主要用于制作易磨损的结构件。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于提供一种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板,通过 对钢板所含化学元素、生产工艺的控制,制备得到所述的具有优良渗氮性能和冲压性能的 低碳冷社钢板。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板 的制备方法。
[0007] 本发明采取的技术方案为:
[000引一种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板,所述冷社钢板包含W下化学 元素及重量百分比:c:0.010 ~0.060%;Si:《0.030%;Mn:0.10%~0.40%;P:《0.020%; S:《0.020% ;A1:0.045% ~0.080% ;B: 0.0010 ~0.0050 % ;N:《0.0050%。优选为:C: 0.020 ~0.050% ; Si:《0.006% ;Mn:0.15% ~0.30% ;P:《0.018% ;S:《0.010% ;A1: 0.050%~0.065% ;B:0.0010~0.0020% ;N:《0.0035%。
[0009] -种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板的制备方法,所述制备方法包 括w下步骤:
[0010] (a)铁水预处理;
[0011] (b)转炉冶炼;
[0012] (c)RH 炉精炼;
[001引 (d)连铸;
[0014] (e)热社;
[001引(f)卷取;
[0016] (g)五机架酸洗冷连社;
[0017]化链续退火;
[001引 (i)平整;
[0019] (j)成品。
[0020] 铁水预处理过程中要求前化渣和后化渣。
[0021] 所述步骤(b)中,不加生铁、渣钢;采用自循环废钢出钢,强化转炉脱憐,加强挡渣 操作;出钢过程加石灰,不进行脱氧。
[0022] 所述步骤(C)中,破空前净循环时间不小于6min。
[0023] 所述步骤(d)中,中包目标溫度控制在液相线溫度W上20~40°C,铸巧出炉溫度控 制在1160°C~1220°C,运样可W获得较为均匀的奥氏体组织。
[0024] 所述步骤(e)中,热社终社溫度控制在870°C~910°C,凸度C40控制在0.020~ 0.080mm,如果终社溫度低于运一范围,则容易在(α+丫)两相区社制,得到混晶组织,影响成 形性能及渗氮性能。
[00巧]所述步骤(f)中,卷取溫度控制在66(TC~70(TC。
[0026] 所述步骤(g)中,冷连社总压下率控制在60%~80%,总压下率低于或者高于运一 范围,则会影响冷社钢板的成形性能。
[0027] 所述步骤化)中,连续退火溫度为790~810°C,退火速度为130~200m/min,为了提 高渗氮钢力学性能均匀性,本发明将钢带连续退火炉内运行速度在130~200m/min之间;退 火均热溫度高低影响渗氮钢的再结晶和长大程度,为了获得粗大铁素体组织,本发明将退 火溫度设计在790~810°C之间,从而得到良好的成形性能。
[002引所述步骤(i)中,平整机平整延伸率控制在0.6~2.0%,平整延伸率的大小主要影 响渗氮钢的屈服强度和板形,同时也影响到钢的时效性能。大的平整延伸率能提高带钢的 时效性能,因此本发明将平整延伸率设定为0.6~2.0 %。
[0029] 本发明所公开的具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板所含的各化学元 素的作用如下:
[0030] C:为了保证钢的良好初性及加工工艺性能,本发明将C元素含量控制在0.01~ 0.06%,相对较低的C含量能够减少基体中碳化物及珠光体的含量,从而提高产品的延展 性。
[0031] Si:娃能提高钢的强度,但塑性和初性降低,随着娃含量增加,会降低钢的焊接性 能,因此本发明将娃的含量控制在0.030% W下。
[0032] Μη:在炼钢过程中,儘是良好的脱氧剂和脱硫剂,工业用钢中一般均含有一定量的 儘,儘固溶于铁素体和奥氏体中,扩大奥氏体区,使临界溫度Α4点升高,A3点降低,(α+γ)区 下移,儘和铁形成固溶体,提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度,本发明将Μη含量设计在 0.10~0.40 %,同时考虑了产品强度、成型能力及材料适中的Ar3溫度。
[0033] P:在低碳侣镇静钢中,憐是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降 低塑性,使冷弯性能变坏,因此本发明将P控制在《0.020%。
[0034] S:硫在低碳侣镇静钢中是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和初性,在 锻造和社制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性,因此本发明将S控制在《 0.020%。
[0035] A1:低碳侣镇静钢中,侣是主要的脱氧剂,钢种加入少量侣可细化晶粒,提高冲击 初性,另外侣元素易与氮结合,侣的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性 能。本发明中将侣设计在0.045%~0.080%,炼钢过程中既能充分脱氧,又能提升成型性 能,同时还能提升渗氮性能。
[0036] B:棚元素能扩大奥氏体区,降低A3点,(α+丫)区下移,避免在双相区热社,减少混 晶,另外棚元素能与氮元素有很大亲和力,因此本发明将Β含量设计在0.0010~0.0050%, 提局渗氮性能。
[0037] Ν:氮能提高钢的强度,低溫初性和焊接性,增加时效敏感性,本发明中Ν含量小于 0.0050%。
[0038] 本发明通过精确控制钢中的成分,并通过热社、五机架酸洗冷连社、连续退火及平 整工序控制表面粗糖度和机械性能,按此方法生产的渗氮用钢用于制造炊具或小家电,其 具有冲压性能良好、渗氮性能优良、渗氮合格率高、成本低的优点。
【具体实施方式】
[0039] -种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板,所述冷社钢板包含W下化学 元素及重量百分比:c:0.010 ~0.060%;Si:《0.030%;Mn:0.10%~0.40%;P:《0.020%; S:《0.020% ;A1:0.045%~0.080% ;B:0.0010~0.0050% ;N:《0.0050%。优选为C:0.020 ~0.050% ; Si:《0.006% ;Mn :0.15% ~0.30% ;P:《0.018% ;S:《0.010% ;A1:0.050% ~ 0.065% ;B:0.0010~0.0020% ;N:《0.0035%。并可进一步优选为W下具体实施例,所述各 实施例的化学元素及重量百分比见表1。
[0040] 表1各实施例和比较例化学成分,wt %
[0041]
[0042]
[0043] 实施例1
[0044] -种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板,所述冷社钢板如表1实施例1 所示的化学元素及重量百分比。
[0045] 上述具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板的制备方法为:铁水预处理^ 转炉冶炼炉精炼^连铸^热社^卷取^五机架酸洗冷连社^连续退火^平整^成品;
[0046] 铁水预处理过程中进行前化渣和后化渣;
[0047] 转炉冶炼工艺中,不加生铁、渣钢;采用自循环废钢出钢,强化转炉脱憐,加强挡渣 操作;出钢过程加石灰,不进行脱氧;
[004引畑炉精炼工艺中,破空前净循环时间不小于6min;
[0049] 连铸工艺中,中包目标溫度控制在液相线溫度W上20~40°C ;
[0050] 其它各生产工艺的参数如表2中的实施例1所示。
[0化1 ] 表2各实施例和比较例的生产工艺参数
[0化2]
[0化3] 实施例2
[0054] -种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板,所述冷社钢板如表1实施例2 所示的化学元素及重量百分比。
[0055] 上述具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板的制备方法为:铁水预处理^ 转炉冶炼^畑炉精炼^连铸^热社^卷取^五机架酸洗冷连社^连续退火^平整^成品;
[0056] 铁水预处理过程中进行前化渣和后化渣;
[0057] 转炉冶炼工艺中,不加生铁、渣钢;采用自循环废钢出钢,强化转炉脱憐,加强挡渣 操作;出钢过程加石灰,不进行脱氧;
[005引畑炉精炼工艺中,破空前净循环时间不小于6min;
[0059] 连铸工艺中,中包目标溫度控制在液相线溫度W上20~40°C ;
[0060] 其它各生产工艺的参数如表2中的实施例2所示。
[0061] 实施例3
[0062] -种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板,所述冷社钢板如表1实施例3 所示的化学元素及重量百分比。
[0063] 上述具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板的制备方法为:铁水预处理^ 转炉冶炼^畑炉精炼^连铸^热社^卷取^五机架酸洗冷连社^连续退火^平整^成品;
[0064] 铁水预处理过程中进行前化渣和后化渣;
[0065] 转炉冶炼工艺中,不加生铁、渣钢;采用自循环废钢出钢,强化转炉脱憐,加强挡渣 操作;出钢过程加石灰,不进行脱氧;
[0066] 畑炉精炼工艺中,破空前净循环时间不小于6min;
[0067] 连铸工艺中,中包目标溫度控制在液相线溫度W上20~40°C ;
[0068] 其它各生产工艺的参数如表2中的实施例3所示。
[0069] 实施例4
[0070] -种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板,所述冷社钢板如表1实施例4 所示的化学元素及重量百分比。
[0071] 上述具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板的制备方法为:铁水预处理^ 转炉冶炼炉精炼^连铸^热社^卷取^五机架酸洗冷连社^连续退火^平整^成品;
[0072] 铁水预处理过程中进行前化渣和后化渣;
[0073] 转炉冶炼工艺中,不加生铁、渣钢;采用自循环废钢出钢,强化转炉脱憐,加强挡渣 操作;出钢过程加石灰,不进行脱氧;
[0074] 畑炉精炼工艺中,破空前净循环时间不小于6min;
[0075] 连铸工艺中,中包目标溫度控制在液相线溫度W上20~40°C ;
[0076] 其它各生产工艺的参数如表2中的实施例4所示。
[0077] 实施例5
[0078] -种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板,所述冷社钢板如表1实施例5 所示的化学元素及重量百分比。
[0079] 上述具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷社钢板的制备方法为:铁水预处理^ 转炉冶炼炉精炼^连铸^热社^卷取^五机架酸洗冷连社^连续退火^平整^成品;
[0080] 铁水预处理过程中进行前化渣和后化渣;
[0081] 转炉冶炼工艺中,不加生铁、渣钢;采用自循环废钢出钢,强化转炉脱憐,加强挡渣 操作;出钢过程加石灰,不进行脱氧;
[0082] 畑炉精炼工艺中,破空前净循环时间不小于6min;
[0083] 连铸工艺中,中包目标溫度控制在液相线溫度W上20~40°C ;
[0084] 其它各生产工艺的参数如表2中的实施例5所示。
[0085] 比较例1
[0086] -种低碳冷社钢板,所述冷社钢板的化学成分及重量百分比如表1比较例1所示, 制备方法如表2中的比较例1所示。
[0087] 比较例2
[0088] -种低碳冷社钢板,所述冷社钢板的化学成分及重量百分比如表1比较例2所示, 制备方法如表2中的比较例2所示。
[0089] W上各实施例和比较例所得冷社钢板的性能表3所示。
[0090] 表3渗氮用钢渗氮合格率及耐蚀性试验
[0091]
[0092] 从W上数据可W看出,通过精确控制本发明冷社钢板的化学成分及含量,并通过 对生产工艺过程中各参数的控制,得到了一种冲压性能良好、渗氮性能优良、耐腐蚀性的低 碳冷社钢板。
[0093] 上述说明仅对本发明进行了具体的示例性描述,需要说明的是本发明具体的实现 并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的技术构思和技术方案进行的各种非实质性的 改进,或未经改进将本发明的技术构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种具有优良渗氮性能和冲压性能的低碳冷乳钢板,其特征在于,所述冷乳钢板包 含以下化学元素及重量百分比:c:0.010~0.060% ;Si:彡0.030% ;Mn:0.10%~0.40% ;P: 彡0.020% ;S:彡0.020% ;A1:0.045%~0.080% ;Β:0·0010~0.0050% ;Κ0·0050%。2. 根据权利要求1所述的冷乳钢板的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步 骤: (a) 铁水预处理; (b) 转炉冶炼; (c) RH炉精炼; (d) 连铸; (e) 热乳; (f) 卷取; (g) 五机架酸洗冷连乳; (h) 连续退火; (i) 平整; (j) 成品。3. 根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(b)中,不加生铁、渣钢;采用 自循环废钢出钢,强化转炉脱磷,加强挡渣操作;出钢过程加石灰,不进行脱氧。4. 根据权利要求2或3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(c)中,破空前净循环时 间不小于6min。5. 根据权利要求2-4任意一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(d)中,中包目标 温度控制在液相线温度以上20~40 °C,铸坯出炉温度控制在1160 °C~1220 °C。6. 根据权利要求2-5任意一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(e)中,热乳终乳 温度控制在870°C~910°C,凸度C40控制在0.020~0.080mm。7. 根据权利要求2-6任意一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(f)中,卷取温度 控制在660°C~700°C。8. 根据权利要求2-7任意一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(g)中,冷连乳总 压下率控制在60 %~80 %。9. 根据权利要求2-8任意一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(h)中,连续退火 温度为790~810°C,退火速度为130~200m/min。10. 根据权利要求2-9任意一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(i)中,平整机 平整延伸率控制在0.6~2.0 %。
【文档编号】C22C38/04GK106011649SQ201610590881
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月25日
【发明人】汪建威, 张宜, 赵云龙, 王占业, 汤亨强, 舒宏富, 李进, 张翠
【申请人】马钢(集团)控股有限公司, 马鞍山钢铁股份有限公司
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