专利名称：一种薄板坯连铸连轧线生产热水器内胆搪瓷用钢板及方法
技术领域：
本发明特别提供了一种薄板坯连铸连轧线生产热水器内胆搪瓷用钢板及方法，特别是在FTSR薄板坯连铸连轧生产线生产热水器内胆搪瓷用热轧钢板的工艺方法，属于搪瓷用钢技术领域。
背景技术：
搪瓷用钢在人们的生活中有着广泛的用途。为了保证良好的冷成型性和搪瓷性能，生产热水器内胆的搪瓷用钢一般使用低碳冷轧退火板，在其生产工艺中，钢板要经过热轧、冷轧处理后再进行退火处理，所生产的搪瓷用钢不仅强度偏低(一般屈服强度 ^ 200MPa)，而且生产工序多、生产成本高，造成家电热水器企业原料采购成本上升，家电企业综合竞争力下降。为了获得性能良好的搪瓷用钢，通常在钢中加入一定量的钛，通过与钢中的碳形成化合物析出，且钛/碳质量百分比达到一定值以上时钢板才具有抗鳞爆性，由于添加合金元素量大，生产成本高。而不加合金元素的普通碳锰系酸洗板在做热水器内胆搪瓷时，质量不稳定，常发生鳞爆现象。因此搪瓷行业需要一种生产成本低、易于生产，搪瓷性能良好的钢板。
发明内容
本发明的目的是提供了一种薄板坯连铸连轧线生产热水器内胆搪瓷用钢板及方法，在FTSR薄板坯连铸连轧生产线生产热水器内胆搪瓷用热轧钢板，以合理的的成分设计和采用FTSR薄板坯连铸连轧生产工艺制造的热轧酸洗钢板，用以制造家电用贮水式热水器内胆，具有良好的搪瓷密着性和抗鳞爆性，而且具有合金元素加入少，生产成本低，热轧酸洗板替代冷轧退火板等特点，解决背景技术存在的上述问题。本发明的技术方案是
一种薄板坯连铸连轧线生产热水器内胆搪瓷用钢板，其成分质量百分比为碳 0. 03-0. 10，猛 0. 15-0. 40，硅 < 0. 06，硫 0. 004-0. 040，磷 ^ 0. 15，铝 0. 03-0. 05，氮 0. 002-0. 008，钛0. 02-0. 10，其余为铁和不可避免的杂质；其热水器内胆搪瓷用钢组织为细晶粒铁素体+少量珠光体组织，晶粒度等级> 10级。FTSR工艺被称为生产高质量产品的灵活性薄板坯轧制工艺，是意大利达涅利公司开发的一种薄板坯连铸连轧工艺。一种薄板坯连铸连轧线生产热水器内胆搪瓷用钢板方法，在FTSR薄板坯连铸连轧生产线生产热水器内胆搪瓷用热轧钢板，包括铁水预脱硫及磷、转炉顶底复合吹炼、LF炉深脱氧和吹氩控制、连铸过程中保护浇注、连铸连轧、控制轧制与控制冷却、平整、酸洗再平整工艺步骤，其特别之处在于
①冶炼钢水，其成分质量百分比为碳0.03-0. 10，锰0. 15-0. 40，硅< 0. 06，硫 0. 004-0. 040，磷;^ 0. 15，铝 0. 03-0. 05，氮 0. 002-0. 008，钛 0. 02-0. 10，其余为铁和不可避免的杂质；
②上述钢水经LF炉精炼处理后进行连铸，浇注成70mm厚的薄板坯；③连铸后的薄板坯直接进入辊底式均热炉内均热，钢坯温度入炉温度保持在900°C以上，均热温度1050°C -1200°C，均热后的薄板坯直接进入粗轧连轧机组，通过高温变形，使奥氏体组织细化，其粗轧压下率达到50-80%，其后进入5连轧精轧机组控制轧制，中间道次压下率为15-30%，终轧温度820-900°C ；终轧后经层冷线前段或后段水冷对轧后钢板进行上下表面双方向的控制冷却，满足卷曲温度550-720°C的工艺要求；
④热轧后的钢卷自然冷却到<60°C以下后进行平整，平整压下率< 1% ；
⑤平整后的热轧钢卷通过连续酸洗-平整线进行连续酸洗再平整，平整压下率<1%， 两次平整总压下率< m。本发明针对FTSR薄板坯连铸连轧线生产的特点和热水器内胆搪瓷对钢板的性能要求，在钢的成分和生产工艺方法上采取以下技术方案
1、钢在转炉冶炼和LF炉精炼过程中加入适量的锰和少量的钛，同时控制钢中硫和氮的范围，使得钢中的钛主要以高温时析出的氮和硫的化合物(如TiN和Ti2S)为主，而较少存在低温析出的碳化钛，由于钛和氮、硫、碳的原子比分别为:Ti/N=3. 42，Ti/S=1.5, Ti/ C=4,当硫和氮的控制范围分别是硫0. 004-0. 040%，氮0. 002-0. 008%时，要完全固定硫和氮所需的钛的量按公式Ti=3. 42N+1. 5S计算为0. 013-0. 082%,与本发明中的钛的控制范围 0. 02-0. 10%相符，多余的钛可与钢中的碳进行化合，在轧后控冷阶段析出一定量的TiC粒子；
2、关键工序生产工艺控制。在冶炼、精炼过程中，对主料、辅料品质的控制；精炼过程中钢液充分脱氧后加钛铁，控制加钛前钢水中的氧活度和硫质量分数，从而有效稳定钛铁中钛的回收率，从而有效控制钢水中氢的含量，提高钢板的抗鳞爆性；
3、钢在转炉冶炼、LF炉精炼、连铸机拉出的薄板坯通过辊道直接装入辊底式均热炉内， 钢坯温度入炉温度保持在900°C以上，在热板坯大压下连轧过程中钢板一直处于高温状态， 保证了钢中钛与氮、硫在高温状态充分化合析出，而高温状态下钢中的碳与钛不能大量化合析出(碳化钛600-700°C范围大量析出)。因此在整个FTSR薄板坯连铸连轧线生产热水器内胆搪瓷用钢板的生产工艺中，由于不存在冷板坯再加热的过程，避免了连铸坯自然冷却过程中低温碳化钛的析出，再加热后大颗粒碳化钛不能充分溶解而影响板坯高温状态下 TiN和Ti2S的析出率，进而降低钢板的抗鳞爆性；
4、通过控制轧制和控制冷却控制钛的氮、硫、碳化物以细小弥散析出，同时获得轧后细晶粒的铁素体+珠光体组织，并得到钢中单位面积内较多的铁素体晶界面积，提高钢板的抗鳞爆性能；
5、在一定压下率时，经平整后的钢板表面的第二相粒子周围形成一定数量的微小孔洞，同时将钢板表面的氧化铁皮有效破碎，为酸洗表面质量提高创造有利条件；
6、连续酸洗一平整线在搪瓷用钢板生产上的应用。经酸洗后去除钢板表面的氧化铁皮，得到表面质量良好的钢板，同时再进行一次连续平整，改善钢板的板形；同时钢板表面存在的第二相粒子周围所形成一定数量的微小孔洞，在一定平整压下率时，微小孔洞总面积增加，提高了钢板表面的贮氢能力，进而提高搪瓷层与钢板基体间的密着性和钢板的抗鳞爆性能。上述技术方案的目的在于，得到满足具有一定强度和塑性要求的钢板，通过确定钢中碳和锰的范围，加入少量的合金元素钛，并控制钢中适量的硫和氮的范围，使得钢中的钛主要以高温时析出的氮和硫的化合物(如TiN和Ti2S)为主，控制轧制和轧后控制冷却技术，使得高温状态析出氮和硫的化合物后剩余的溶解钛在低温时析出碳的化合物TiC，同时确保钢中生成细小而弥散的第二相粒子，以及细晶粒的铁素体和少量珠光体组织；控制两次平整总压下率< 2%，改善板形，破碎钢板表面氧化铁皮，有效保证酸洗后钢板的表面质量，同时钢板表面的第二相粒子周围形成一定数量的微小孔洞，提高搪瓷层与钢板基体间的密着性和钢板的抗鳞爆性能。本发明的工艺特点在冶炼、精炼过程中，对主料、辅料品质的控制；精炼过程中钢液充分脱氧后加钛铁，控制加钛前钢水中的氧活度和硫质量分数，从而有效稳定钛铁中钛的回收率，从而有效控制钢水中氢的含量，提高钢板的抗鳞爆性；采用FTSR薄板坯连铸连轧工艺技术，连铸后厚度为70毫米的薄板坯通过辊道直接装入辊底式均热炉内，钢坯温度入炉温度保持在900°C以上，均热温度1050°C -1200°C，在热板坯大压下连轧过程中钢板一直处于高温状态，保证了钢中钛与氮、硫在高温状态充分化合析出，而高温状态下钢中的碳与钛不能大量化合析出(碳化钛600-700°C范围大量析出)；均热后的薄板坯直接进入两架大压下粗轧连轧机组，通过高温大变形，使奥氏体组织细化，其粗轧压下率达到50-80%， 其后进入5连轧精轧机组控制轧制，中间道次压下率为15-30%，终轧温度820-900°C ；终轧后经层冷线前段或后段水冷对轧后钢板进行上下表面双方向的控制冷却，卷曲温度为 550-720 O。酸洗后的钢板力学性能为抗拉强度Rm彡350Mpa,屈服强度RpO. 2彡250 Mpa,延伸 A50 ^ 38%ο本发明针对热水器内胆搪瓷的特点及对钢板的要求，结合FTSR薄板坯连铸连轧生产线生产的特点，合理控制钢中合金元素，通过在钢中加入少量的钛，并控制适量的硫和氮的范围。由于钛元素的性质活泼，根据析出物形成的化学自由能不同，从高温到低温析出顺序依次为=Ti2O3 — TiN — Ti2S — TiC,因此，在LF炉精炼过程中，充分脱氧后控制适量的钛、氮、硫，使得钢中的钛主要以TiN和Ti2S的形式析出，而极少存在高温析出产物Ti2O3和低温时析出的TiC。在连铸薄板坯过程中钢水表面覆盖，避免过大导致钢水增氮，影响热轧和冷却过程中Ti的强化作用。连铸后的薄板坯直接进入辊底式均热炉均热后直接进入大压下率热连轧机组控制轧制，通过以上工艺控制钛的氮、硫化合物以细小弥散的形式析出， 通过终轧控制温度和轧后控制冷却，控制钛的碳化合物以细小弥散的形式析出。这些钛的氮化物、硫化物、碳化物主要有以下作用强化基体的作用，提高抗鳞爆的作用。通过轧后的控冷工艺，控制卷曲温度，有利于TiC纳米粒子充分析出，发挥显著的沉淀强度作用，钢板的屈服强度和抗拉强度均有较大提高，钢板的金相组织为细铁素体加珠光体组织，晶粒度达到10级以上，钢板组织的细晶粒化使钢板具有良好的塑性，比普通搪瓷用钢的晶粒度级别提高1-2级。通过铁素体晶粒细化，使铁素体的晶界面积相对增加，晶界间贮氢陷阱增加，钢板的抗鳞爆性能提高。钢板经平整和酸洗后，钢板产生小于1%的延伸率，使钢板表面析出的第二相粒子周围产生一定量的微小空隙，有利于提高搪瓷的密着性的同时提高钢板的抗鳞爆性能。本发明的有益效果在碳锰钢中加入少量的合金元素钛，通过采用FTSR薄板坯连铸连轧生产工艺，控制轧制和控制冷却技术、平整、酸洗的全过程生产方式，实现了所生产的搪瓷钢板具有比普通酸洗板较高的屈服强度、抗拉强度、良好的塑性、搪瓷密着性和抗鳞
5爆性；与冷轧退火搪瓷用钢板相比，具有生产成本低，生产工序少的优点。
具体实施例方式
以下通过实施例，对本发明作进一步说明。一种薄板坯连铸连轧线生产热水器内胆搪瓷用钢板，其成分质量百分比为 碳 0. 03-0. 10，猛 0. 15-0. 40，硅彡 0. 06，硫 0. 004-0. 040，磷彡 0. 15，铝 0. 03-0. 05，氮 0. 002-0. 008，钛0. 02-0. 10，其余为铁和不可避免的杂质；其热水器内胆搪瓷用钢组织为细晶粒铁素体+少量珠光体组织，晶粒度等级> 10级。本发明6个实施例的化学成分参见表1
表■“《Λ)
实塵例CNLiSiS ？τ:Al N"10X420 IS0.030侧 I 13.0110-0￠.039 J 0.0020■S.O.C,5S0.190 00.015 J 0 C'11δ.丨)7Mh 0J02S1QJQ0 WΟ. +14 Ο.Μ 0 .M0,037 HMm40.03D0 035Il. ·$ΛΜ4 Π !ID&.0S￠.050 0.δ_5OJOOJ 5ft 03C 擺 OJ 50ft 10￠..050 160 3450.40OMο cm I ο >mδ. .wO.W2 J 0.0055
一种薄板坯连铸连轧线生产热水器内胆搪瓷用钢板方法，在FTSR薄板坯连铸连轧生产线生产热水器内胆搪瓷用热轧钢板，包括铁水预脱硫及磷、转炉顶底复合吹炼、LF炉深脱氧和吹氩控制、连铸过程中保护浇注、连铸连轧、控制轧制与控制冷却、平整、酸洗再平整工艺步骤，其特别之处在于
①冶炼钢水，其成分质量百分比为碳0.03-0. 10，锰0. 15-0. 40，硅< 0. 06，硫 0. 004-0. 040，磷;^ 0. 15，铝 0. 03-0. 05，氮 0. 002-0. 008，钛 0. 02-0. 10，其余为铁和不可避免的杂质；
②上述钢水经LF炉精炼处理后进行连铸，浇注成70mm厚的薄板坯；
③连铸后的薄板坯直接进入辊底式均热炉内均热，钢坯温度入炉温度保持在900°C以上，均热温度1050°C -1200°C，均热后的薄板坯直接进入粗轧连轧机组，通过高温变形，使奥氏体组织细化，其粗轧压下率达到50-80%，其后进入精轧连轧机组控制轧制，中间道次压下率为15-30%，终轧温度820-900°C ；终轧后经层冷线前段或后段水冷对轧后钢板进行上下表面双方向的控制冷却，满足卷曲温度550-720°C的工艺要求；
④热轧后的钢卷自然冷却到<60°C以下后进行平整，平整压下率< 1%;
⑤平整后的热轧钢卷通过连续酸洗-平整线进行连续酸洗再平整，平整压下率<1%， 两次平整总压下率< m。 6个实施例主要工艺点控制参数见表2
权利要求
1.一种薄板坯连铸连轧线生产热水器内胆搪瓷用钢板，其特征在于该钢的化学成分按质量百分比为碳0. 03-0. 10，锰0. 15-0. 40，硅彡0. 06，硫0. 004-0. 040，磷彡0. 15，铝 0. 03-0. 05，氮0. 002-0. 008，钛0. 02-0. 10，其余为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述之薄板坯连铸连轧线生产热水器内胆搪瓷用钢板，其特征在于所说的钢组织为细晶粒铁素体+少量珠光体组织，晶粒度等级> 10级。
3.一种薄板坯连铸连轧线生产热水器内胆搪瓷用钢板方法，在FTSR薄板坯连铸连轧生产线生产热水器内胆搪瓷用热轧钢板，包括铁水预脱硫及磷、转炉顶底复合吹炼、LF炉深脱氧和吹氩控制、连铸过程中保护浇注、连铸连轧、控制轧制与控制冷却、平整、酸洗再平整工艺步骤，其特征在于①冶炼钢水，其成分质量百分比为碳0. 03-0. 10，锰0. 15-0. 40，硅 ^ 0. 06，硫 0. 004-0. 040，磷;^ 0. 15，铝 0. 03-0. 05，氮 0. 002-0. 008，钛 0. 02-0. 10，其余为铁和不可避免的杂质；②上述钢水经LF炉精炼处理后进行连铸，浇注成70mm厚的薄板坯；③连铸后的薄板坯直接进入辊底式均热炉内均热，钢坯温度入炉温度保持在900°C以上，均热温度1050°C -1200°C，均热后的薄板坯直接进入粗轧连轧机组，通过高温变形，使奥氏体组织细化，其粗轧压下率达到50-80%，其后进入精轧连轧机组控制轧制，中间道次压下率为15-30%，终轧温度820-900°C ；终轧后经层冷线前段或后段水冷对轧后钢板进行上下表面双方向的控制冷却，满足卷曲温度550-720°C的工艺要求；④热轧后的钢卷自然冷却到<60°C以下后进行平整，平整压下率< 1% ；⑤平整后的热轧钢卷通过连续酸洗-平整线进行连续酸洗再平整，平整压下率<1%， 两次平整总压下率< m。
4.根据权利要求3所述之薄板坯连铸连轧线生产热水器内胆搪瓷用钢板方法，其特征在于酸洗后的钢板力学性能为抗拉强度Rm彡350Mpa,屈服强度RpO. 2彡250 Mpa,延伸 A50 ^ 38%ο
全文摘要
本发明涉及一种在FTSR薄板坯连铸连轧生产线生产热水器内胆搪瓷用热轧钢板及工艺方法，属于搪瓷钢板生产领域。其化学成分质量百分比为碳0.03-0.10，锰0.15-0.40，硅≤0.06，硫0.004-0.040，磷≤0.15，铝0.03-0.05，氮0.002-0.008，钛0.02-0.10，其余为铁和不可避免的杂质；其热水器内胆搪瓷用钢组织为细晶粒铁素体+少量珠光体组织，晶粒度等级≥10级。本发明以合理的的成分设计和采用FTSR薄板坯连铸连轧工艺，生产用以制造家电用贮水式热水器搪瓷内胆用钢，具有良好的搪瓷密着性和抗鳞爆性，而且具有合金元素加入少，生产工序少，生产成本低，热轧酸洗板替代冷轧退火板等特点。
文档编号B21B1/46GK102181805SQ20111008661
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者于世川, 刘春雨, 吕长宝, 孙利顺, 张辉, 徐杰, 李致清, 杜明山, 杜洪波, 杨晓江, 梁振威, 王云阁, 褚春光, 陶维纯, 马春红, 高华, 齐长发 申请人:河北钢铁股份有限公司唐山分公司