一种双层卷焊管用冷轧钢板及其生产方法
【专利摘要】本发明涉及一种双层卷焊管用冷轧钢板及其生产方法，属于铁基合金【技术领域】。主要解决现有技术中用冷轧钢板生产双层卷焊管时必须经过退火处理，冷轧钢板具有时效性的问题。本发明采用的技术方案是：一种双层卷焊管用冷轧钢板，化学成分重量百分比为：C：0.0010％～0035％，Si≤0.05％，Mn：0.10％～0.25％，P≤0.020％，S≤0.015％，Ti：0.04％～0.07％，N≤0.0035％，其余为Fe和不可避免的夹杂元素。冷轧钢板的屈服强度为180～240Mpa。本发明具有降低双层卷焊管制造成本的益处。本发明产品主要用于低屈服强度的管材，用钢质双层卷焊管来代替紫铜管的领域，如制造空调设备中连接管、冷凝管等产品。
【专利说明】一种双层卷焊管用冷轧钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双层卷焊管用冷轧钢板及其生产方法，属于铁基合金【技术领域】。【背景技术】
[0002]双层卷焊管是一种特殊的精密焊管。它将双面镀铜的带钢经成型机连续卷曲720°成管体，然后再经钎焊炉加热，从而使管筒层与层之间焊合而成为钢管。这种钢管具有可靠性高、抗振动疲劳以及抗渗漏性强的特点，广泛应用于管线系统。特别是在汽车管路上的应用广泛，主要应用于汽车刹车管、燃油管和制动管等。
[0003]随着有色金属资源紧张及价格上涨以及环境保护的需要，近年来，很多行业都开始尝试使用钢质双层卷焊管来代替紫铜管。如制冷行业制作空调、冰箱、冰柜设备中的一些配管、连接管及冷凝管等。但是由于已经习惯了使用屈服强度低，成型性能优异的紫铜管，双层卷焊管要替代紫铜管使用，需要具有低的屈服强度、良好的成型性能，克服在弯管过程中容易扁管失圆和起皱的缺陷。为了实现这一功能，双层卷焊管的屈服强度一般应小于150MPa。
[0004]现有技术中得到低屈服强度双层卷焊管的方法是在生产线上钎焊炉后增加一套管材退火工序，通过600~900°C的高温退火软化降低焊管强度。这样就额外增加了设备投资成本和退火所需的燃料及能源消耗，并且影响双层卷焊管的生产效率，增加产品成本。另一方面，由于没有有效固定游离状态的C、N原子，现有技术中用来制作双层卷焊管的冷轧板在钎焊、退火后存在大量游离状态的C、N原子，具有严重的屈服平台效应，这样在后续的成型、弯管过程中具有严重的时效性，会出现起棱、滑移线等缺陷，影响双层卷焊管的使用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种双层卷焊管用冷轧钢板及其生产方法以及用该冷轧钢板制备的双层卷焊管和用该冷轧钢板制备双层卷焊管的方法，解决现有技术中用冷轧钢板生产双层卷焊管时必须经过钎焊后退火处理的步骤，冷轧钢板具有时效性，双层卷焊管在后续成型、弯管过程中出现起棱、滑移线缺陷的技术问题。
[0006]本发明采用的技术方案是:
[0007]一种双层卷焊管用冷轧钢板，化学成分重量百分比为:C:0.0010 %~0035 %，Si ≤0.05 %，Mn:0.10 % ~0.25 %，P ≤0.020 %，S ≤0.015 %，Ti:0.04 % ~0.07 %，N≤0.0035%，其余为Fe和不可避免的夹杂元素。冷轧钢板的晶粒平均直径为19~40um，屈服强度为180~240Mpa，抗拉强度为280~350Mpa，断后伸长率A5ttam为35~50%。
[0008]本发明所述的双层卷焊管用冷轧钢板的化学成分限定在上述范围内的理由如下:
[0009]碳:采用合适的C含量，使钢板在进行钎焊时，显微组织中的铁素体晶界能够在一定的温度下明显粗化长大，实现无需软化退火的情况下得到低强度的双层卷焊管成品。晶粒受热后长大粗化是晶界迁移、晶粒合并形成大晶粒的过程。由于降低了 C含量，减少了 C原子聚集在晶界上对晶界迁移的阻碍作用，可以实现钎焊后晶粒明显长大，无需退火就能得到其强度的双层卷焊管成品。当钢板中的C含量大于0.0035%后，晶粒长大不充分，无法实现卷管屈服强度达到120~150Mpa范围。另外限制C含量≤0030%还是避免退火后钢管存在的屈服平台效应的重要保证。过低的C含量会提高炼钢生产的复杂程度，增加成本，本发明技术方案设定C含量范围为0.0010%~0.0035%。
[0010]硅:双层卷焊管用冷轧钢中的Si含量增加，会降低双层卷焊管的塑性应变比r值和应变硬化指数η值，损害冷轧钢板的塑性和成形性能，导致用其制成的焊管在弯管过程出现扁管失圆及起皱缺陷。Si含量要求过低则会提高炼钢精炼工序的成本。本发明技术方案发定Si含量≤0.05%。
[0011]锰:Μη具有细化晶粒的作用，过高的Mn会影响双层卷焊管钎焊时的晶粒粗化，并进而影响强度。但是必要的Mn可以形成MnS，消除由于钢中不可避免的S的有害影响。本发明技术方案设定Mn含量范围为0.10%~0.25%。
[0012]氮:N对于双层卷焊管是非常不利的元素，一方面是降低降低双层卷焊管的塑性应变比r值和应变硬化指数η值，导致在焊管在使用中的弯管过程出现扁管失圆及起皱缺陷，另一方面也是引起屈服平台产生时效现象的有害元素。因此要求降低N含量。本发明技术方案设定N含量≤0.0035 %。
[0013]硫:降S也可以减小晶粒长大阻力，实现钎焊后晶粒粗化及强度降低。因此本发明技术需要较低的S含量，但是过低的S含量会增加炼钢脱硫的成本。本发明技术方案设定S含量≤0.015%。
[0014]磷:P有显著的固溶强化效应，因此用来制作低强度双层卷焊管的冷轧钢板需要较低的P含量，但是过低的P含量会增加成本。本发明技术方案设定P含量< 0.020%。
[0015]钛:通过Ti的加入，进一步和C、N原子结合，生成Ti的碳氮化合物，从而消除游离的C、N原子，实现双层卷焊管无时效现象，时效指数Al值=O。但是Ti含量过高又会阻碍晶粒在钎焊时长大粗化。本发明技术方案设定Ti含量为0.04%~0.07%。
[0016]一种双层卷焊管用冷轧钢板的生产方法，按下述成分质量百分比冶炼:C:
0.0010%~0035%，Si ( 0.05%, Mn:0.10%~0.25%, P ≤ 0.020%, S ≤ 0.015%, Ti:
0.04%~0.07%，N < 0.0035%，余量为Fe及不可避免的杂质元素；依次采用铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、LF炉精炼、RH炉精炼、浇铸成连铸板坯；连铸坯经加热炉加热至1150~1200°C，在热连轧机架上进行轧制，粗轧阶段为5道次轧制，粗轧轧制温度为950~1120°C;粗轧后的中间坯经过热卷箱成卷后再开卷进行精轧，精轧阶段为7道次轧制，精轧开轧温度为980~1050°C，精轧结束温度为880~920°C ;卷取获得热轧钢卷，卷取温度为660~7000C ;热轧钢卷重新开卷经过酸洗去掉表面氧化铁皮后，在冷连轧机上或往复式单机架轧机上经过多次冷轧，冷轧压下率为70%~88%;冷轧后的轧硬状态带钢在卧式炉连续退火，在卧式炉的均热段的退火温度为700~750°C，冷轧后的轧硬状态带钢在立式连续退火炉均热段的退火温度为700~750°C，在均热段的退火时间为80-120S，后经平整，平整延伸率为0.5%~1.2% ;卷取，得到厚度为0.2~0.6mm的双层卷焊管用冷轧钢板成品，其特征是:
[0017]1、钢中的碳含量设定
[0018]采用合适的C含量，使钢板在进行钎焊时，显微组织中的铁素体晶界能够在一定的温度下明显粗化长大，实现无需软化退火的情况下得到低强度的双层卷焊管成品。晶粒受热后长大粗化是晶界迁移、晶粒合并形成大晶粒的过程。由于降低了 C含量，减少了 C原子聚集在晶界上对晶界迁移的阻碍作用，可以实现钎焊后晶粒明显长大，无需焊后退火就能得到其强度的双层卷焊管成品。当钢板中的C含量大于0.0035%后，品粒长大不充分，无法实现卷管屈服强度达到120~150Mpa范围。另外限制C含量≤ 0030%还是避免退火后钢管存在的屈服平台效应的重要保证。过低的C含量会提高炼钢生产的复杂程度，增加成本。因此，综合考虑，本发明技术方案设定C含量范围为0.0010%~0.0035%。
[0019]2、钢中的钛含量设定
[0020]通过Ti的加入，进一步和C、N原子结合，生成Ti的碳氮化合物，从而消除游离的C、N原子，实现双层卷焊管无时效现象，时效指数Al值=O。但是Ti含量过高又会阻碍晶粒在钎焊时长大粗化。因此，综合考虑，本发明技术方案设定Ti含量为0.04%~0.07%。
[0021]采用上述方法生产的双层卷焊管用冷轧钢板的晶粒平均直径为19~40um，屈服强度为180~240Mpa，抗拉强度为280~350Mpa，断后伸长率Asonm为35%~50%。
[0022]又，本发明提供了上述冷轧钢板制备的双层卷焊管，双层卷焊管的晶粒平均直径为70~lOOum，双层卷焊管的屈服强度为120~150Mpa，抗拉强度为260~300Mpa，断后伸长率A5tlmm为45 %~55 %，塑性应变比r值≥1.5，应变硬化指数n值≥0.21，屈服延伸为O0
[0023]进一步，本发明提供了用上述冷轧钢板制备双层卷焊管的方法，包括下述步骤，将钢板厚度为0.2~0.6mm冷轧卷开卷，对冷轧钢板进行双面镀铜，成型机将双面镀铜的冷轧钢板连续卷曲720°制成外径为5~16mm管体，钎焊炉对制成的管体进行加热、钎焊，钎焊加热温度为1120~1180°C，加热时间为5~15s，管筒层与层之间经过焊合得到外径为5~16_双层卷焊管成品，钎焊后无退火处理工序，其特征是:
[0024]钎焊工艺的设定
[0025]钎焊温度和保温时间影响双层卷焊管的最终强度和成型性能。首先，钎焊温度必须高于钢板表面所镀铜的熔点1084°C，否则不能保证双层焊管层与层之间有效焊合。在此基础上如钎焊温度低、均热时间短则晶粒长大不足，强度不能降低至120~150Mpa。如钎焊温度过高、保温时间过长，一方面容易造成表层所镀铜渗入形成铜脆，造成双层卷焊管的伸长率降低；另一方面焊接时温度过高则会造成焊接时焊管被拉断。本发明技术方案的钎焊加热温度为1120~1180°C，均热时间为5~15s。
[0026]采用上述方法生产的双层焊管的晶粒平均直径为70~lOOum，屈服强度为120~150Mpa，抗拉强度为260~300Mpa，断后伸长率A5ttam为45%~55%，塑性应变比r值≥1.5，应变硬化指数n值≥0.21，屈服延伸为O。
[0027]本发明相比现有技术具有如下积极效果:
[0028]1.本发明通过C含量设计、热轧终轧、卷取、高压下率冷轧、卧式炉连退火生产工艺的优化组合，得到一种用于制作低强度双层卷焊管的冷轧钢板，冷轧钢板的原始晶粒平均直径为19~40um。
[0029]2.本发明通过加入Ti元素和C、N原子结合，消除游离的C、N原子，实现双层卷焊管无时效现象，屈服延伸为0，解决在双层卷焊管成型、弯管过程中出现起棱、滑移线的缺陷。[0030]3.本发明提供的冷轧钢板在生产双层卷焊管的过程中，通过钎焊时的高温加热使晶粒粗化长大，双层卷焊管的晶粒平均直径为70~lOOum，实现强度降低，无需额外的焊后软化退火处理；双层卷焊管的屈服强度为120~150Mpa，抗拉强度为260~300Mpa，断后伸长率为45%~55%，塑性应变比r值≤1.5，应变硬化指数η值≤0.21，屈服延伸为O。满足了下游行业对双层卷焊管管体低屈服强度和良好弯管成型性的需求，实现用钢管代替铜管的目标。本发明具有减少双层卷焊管的退火能源消耗，降低双层卷焊管加工成本及节约稀缺的有色金属的益处。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]附图1为本发明实施例1的冷轧钢板的金相组织照片。
[0032]附图2为本发明实施例1的冷轧钢板制备的双层卷焊管的金相组织照片。
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例1-4对本发明作进一步说明，如表1~表4所示。
[0034]表1本发明(重量百分比％ )，余量为Fe及不可避免杂质。
[0035]
【权利要求】
1.一种双层卷焊管用冷轧钢板，其化学成分质量百分比:C:0.0010%~0035%，Si ≤ 0.05 %，Mn:0.10 % ≤0.25 %，P ≤ 0.020 %，S ≤ 0.015 %，Ti：0.04 % ~0.07 %，N≤0.0035%，其余为Fe和不可避免的夹杂元素。
2.如权利要求1所述的一种双层卷焊管用冷轧钢板，其特征是，冷轧钢板的晶粒平均直径为19~40um。
3.如权利要求1所述的一种双层卷焊管用冷轧钢板，其特征是，冷轧钢板的屈服强度为180~240Mpa，抗拉强度为280~350Mpa，断后伸长率A5tlnm为35~50%。
4.一种双层卷焊管用冷轧钢板的生产方法，按下述成分质量百分比冶炼:C:0.0010%~0035%，Si ≤ 0.05%, Mn:0.10%~0.25%, P ≤ 0.020%, S ≤ 0.015%, Ti:0.04%~0.07%, N^0.0035%，余量为Fe及不可避免的杂质元素；依次采用铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、LF炉精炼、RH炉精炼、浇铸成连铸板坯；板坯加热炉加热、粗轧、精轧、卷取获得热轧钢卷；然后将热轧钢卷重新开卷、经酸洗、冷轧、卧式炉连续退火、平整、卷取得到厚度为0.2~0.6mm的双层卷焊管用冷轧钢板成品，其特征是:连铸板坯加热温度为1150~1200°C，在热连轧机架上进行轧制，粗轧阶段为5道次轧制，粗轧轧制温度为950~1120°C ;粗轧后的中间坯经过热卷箱成卷后再开卷进行精轧，精轧阶段为7道次轧制，精轧开轧温度为980~1050°C，精轧结束温度为880~920°C;精轧后卷取温度为660~700°C;在冷连轧机上进行轧制，冷轧压下率为70%~88% ;冷轧后的轧硬状态带钢在立式连续退火炉均热段的退火温度为700~750°C，在均热段的退火时间为80-120S，退火后平整延伸率为0.5%~1.2%。
5.如权利要求1所述的一种双层卷焊管用冷轧钢板制备的双层卷焊管，所述双层卷焊管的屈服强度为120~150Mpa，抗拉强度为260~300Mpa，其特征是，所述双层卷焊管的晶粒平均直径为70~lOOum，断后伸长率A5tlnm为45%~55%，塑性应变比r值≥1.5，应变硬化指数n值≥0.21，屈服延伸为O。
6.如权利要求1所述的一种双层卷焊管用冷轧钢板制备双层卷焊管的方法，包括下述步骤，将钢板厚度为0.2~0.6mm冷轧卷开卷，对所述冷轧钢板进行双面镀铜，成型机将双面镀铜的冷轧钢板连续卷曲720°制成外径为5~16mm管体，钎焊炉对制成的管体进行加热、钎焊，管筒层与层之间经过焊合得到外径为5~16mm双层卷焊管成品，其特征是:所述钎焊炉的钎焊加热温度为1120~1180°C，加热时间为5~15s。
7.如权利要求6所述的一种双层卷焊管用冷轧钢板制备双层卷焊管的方法，其特征是，所述双层卷焊管经所述钎焊炉钎焊后，不需要退火处理。
【文档编号】B21C37/08GK103510001SQ201210220042
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2012年6月29日
【发明者】裴新华, 李雯, 曹孝平 申请人:上海梅山钢铁股份有限公司