CN110273106B

CN110273106B - 一种260MPa级冷轧连退搪瓷钢及其生产方法

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Publication number: CN110273106B
Application number: CN201910695996.5A
Authority: CN
Inventors: 李进; 汪建威; 王占业; 贾幼庆; 张宜; 吴浩; 汤亨强; 俞波; 赵云龙; 何峰
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2020-12-18
Anticipated expiration: 2039-07-30
Also published as: CN110273106A

Abstract

本发明提供了一种260MPa级冷轧连退搪瓷钢及其生产方法，所述260MPa级冷轧连退搪瓷钢包括以下重量百分比的化学成分：C：0.020～0.060％、Si≤0.030％、Mn：0.020％～0.60％、P≤0.020％、S≤0.010％、Al：0.020～0.060％、B：0.0015～0.0040％、N：0.0040～0.0100％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。本发明通过合理的化学成分设计，薄板坯连铸连轧、冷轧、连续退火工艺、平整工序生产一种260MPa强度级别的热水器内胆用冷轧搪瓷钢。按此方法生产的冷轧钢板，显微组织为铁素体+弥散碳化物，力学性能的屈服强度≥260MPa，抗拉强度≥360MPa，延伸率A₅₀≥35％，能够满足热水内胆对钢板的强度和成型性能要求；单面湿法一次涂搪后，钢板表面釉层不产生鱼鳞爆，具有较好的密着性能，且经济性高。

Description

一种260MPa级冷轧连退搪瓷钢及其生产方法

技术领域

本发明属于冷轧搪瓷钢技术领域，具体涉及一种260MPa级冷轧连退搪瓷钢及其生产方法。

背景技术

搪瓷钢板因其高耐蚀性能在热水器内胆制造领域应用广泛，现已成为国内外知名热水器制造企业首选内胆用品种钢。

目前国内钢厂生产的搪瓷钢多采用传统板坯连铸工艺下热轧生产方式，传统连铸连轧的基本过程是将钢水连铸成200-250mm厚的板坯冷却至室温或到600℃左右热送热装，再重新加热到奥氏体高温区，然后进入由粗轧机和精轧机组成的连轧机组轧成宽带钢，钢材在此工艺过程中经历的相变为γ→α→γ→α，且板坯在轧制前，需要在加热炉长时间加热，消耗能源大，成本高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种260MPa级冷轧连退搪瓷钢及其生产方法。通过合理的化学成分设计，配合薄板坯连铸连轧(CSP工艺)、冷轧、连续退火、平整工艺，生产出一种具有优良力学性能性能、涂搪性能且经济性较高的冷轧钢板，能够满足热水器内胆的生产要求的搪瓷钢。

本发明采取的技术方案为：

一种260MPa级冷轧连退搪瓷钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.020～0.060％、Si≤0.030％、Mn：0.020％～0.60％、P≤0.020％、S≤0.010％、Al：0.020～0.060％、B：0.0015～0.0040％、N：0.0040～0.0100％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

进一步地，优选为包括以下重量百分比的化学成分：C：0.046～0.053％、Si0.008～0.014％、Mn：0.042％～0.56％、P≤0.010％、S≤0.0064％、Al：0.032～0.038％、B：0.0021～0.0036％、N：0.0074～0.0086％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

上述各化学成分控制如下：

C：C是提高强度最经济且最有效的固溶强化元素，C含量增加，形成的珠光体增加，强度增加，但钢的塑性和成形性降低，且对焊接性不利，另外C含量过高，在搪烧过程中，会产生大量的气泡，导致搪烧后出现针孔缺陷，因此从经济性和综合性能考虑，本发明中C百分含量控制范围为0.020～0.060％，优选为0.046～0.053％。

Si：Si含量过高，钢板表面氧化铁皮不易去除，表面容易形成由于氧化物压入的微裂纹，进而作为裂纹源易导致钢板在冷成形过程中开裂，因此本发明中Si百分含量控制范围为≤0.030％，优选为≤0.014％。

Mn：Mn能降低奥氏体转变成铁素体的相变温度，扩大热加工温度范围，有利于细化铁素体晶粒尺寸，Mn是焊缝强韧化的有效元素，在焊缝中有利于脱氧，防止引起热裂纹的铁硫化物的形成，但Mn含量过高，铸坯在连铸过程中Mn偏析程度增大，钢板厚度中心部位易形成珠光体或贝氏体带状组织，对于高强度钢这种带状组织易导致分层缺陷，同时也是疲劳破坏的裂纹起源点，对塑性、焊接性能、疲劳性能都不利。综合考虑，本发明中Mn百分含量控制范围为0.20～0.60％，优选为0.042％～0.56％。

P：P在γ-Fe和α-Fe中的扩散速度小，易形成偏析，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变差，本发明中P百分含量控制在0.020％以下，优选为0.010以下。

S：S含量较高时容易形成大尺寸的硫化锰，显著降低钢板的塑性和韧性，钢中硫化物也会影响焊缝金属低温冲击韧性和涂搪密着性能。本发明中S百分含量控制在0.010％以下，优选为0.0064以下。

Al：Al作为主要脱氧剂，能够抑制其他氧化物的生成，但氧化铝的塑形差，大量的氧化铝夹杂会损害钢板的加工性。本发明中Al百分含量控制范围为0.020～0.060％，优选为0.032～0.038％。

B：B在相变强化钢中的主要作用是提高淬透性，B在钢中的溶解度很小，少量的B对钢的硬度产生有很大的影响，微量B即可很大程度上改善钢的力学性能。BN在晶界和相界处可明显增加搪瓷钢中的氢陷阱的数量，提高钢板搪瓷性能。B元素资源丰富，价格便宜，钢中添加微量B元素能显著节省其它昂贵的合金元素，有可观的经济效益。硼虽然在钢中起着有益的作用，但是B含量过高时在连铸过程中铸坯上容易产生裂纹。本发明中B百分含量控制范围为0.0015～0.0040％，优选为0.0021～0.0036％。

N：N是固溶元素，化合物BN对于提高钢的抗鳞爆性能有益。如果N含量过高，形成的氮化物的量也高，并且颗粒变得粗大，会严重损害钢的塑性。本发明中N百分含量控制范围为0.0040-0.0100％，优选为0.0074～0.0086％。

所述260MPa级冷轧连退搪瓷钢的金相组织为铁素体+弥散碳化物；其屈服强度≥260MPa，抗拉强度≥360MPa，延伸率A₅₀≥35％，具体为其屈服强度≥270～285MPa，抗拉强度375～385MPa，延伸率A₅₀≥35％。

本发明还提供了所述的260MPa级冷轧连退搪瓷钢的生产方法，所述制备方法包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、合金微调、RH炉精炼、连铸连轧、卷取、冷连轧、脱脂、连续退火、平整。

铁水预处理步骤中，对进入转炉冶炼之前的铁水做去除杂质元素的处理，包括铁水脱硅、脱硫、脱磷，提高铁水的纯净度。

转炉冶炼步骤中，吹入氧气和高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。

合金微调步骤中，对钢包进行底吹氩，加速钢水介质运动，促使钢水成分和温度均匀分布，并通过化学反应来减少钢水的杂质，清洁钢液。

RH炉精炼步骤中，经RH真空循环脱气精后，钢水能快速均匀混合，合金成分可控制在狭窄的范围之内，气体含量低，夹杂物少，钢水纯净度高，还可以用顶枪进行化学升温的温度调整，为连铸机提供流动性好、纯净度高、符合浇铸温度的钢水。

所述连铸连轧步骤中，省略了粗轧机架，轧制前钢坯厚度控制在65mm-90mm，优选为65～75mm,为保证省略粗轧机架直接进入精轧机组的铸坯临界厚度，薄板坯的厚度比常规板坯要薄很多。

轧制前钢板加热温度控制在1050℃～1150℃，优选为1128～1138℃，轧制时，钢板温度低如果于Ar₃,热轧卷内部组织会出现混晶；而如果铸坯温度高于1150℃时，钢卷表面内部组织异常粗大且表面氧化铁皮缺陷严重。

终轧温度控制在860℃～960℃，优选为892～912℃，终轧温度需高于Ar₃，避免钢卷出现混晶组织；终轧温度不能高于960℃，否则随着温度的升高，晶粒聚集长大的倾向性就愈强，所得到的钢卷晶粒也就愈粗大。

所述连铸连轧步骤中，采用层流冷却方式进行冷却，冷却水紧贴在带钢表面按一定方向做宏观运动，冷却水不断更新，带走大量的热量来达到冷却目的，冷却效果好。

所述卷取步骤中，卷取温度控制在600℃～650℃，优选为632～648℃，卷取温度可控制热轧带钢晶粒直径、析出物的量和形态。

所述冷连轧步骤中，冷轧总压下率控制≥70％，优选为80％，压下率越大，退火后晶粒度越小且Δr值下降，利于钢板的成形性能。

所述连续退火步骤中，退火均热温度控制在730℃～780℃，优选为754℃～763℃，均热时间控制90～150s。

所述平整步骤中，整延伸率控制在0.6～1.2％，优选为1.0～1.1％，以消除钢板屈服平台和控制板形。

本发明提供的260MPa级冷轧连退搪瓷钢在进行涂搪时，涂搪后烧成温度为800～860℃；烧成时间为4-8min，然后自然冷却至室温。

本发明提供的60MPa级冷轧连退搪瓷钢的制备方法中，采用了连铸连轧的工艺进行铸坯的生产和轧制，连铸连轧CSP工艺下，钢水被连铸铸成65～90mm厚的薄板坯，直接进入辊底隧道炉在1050℃～1150℃温度均热后，直接进入精轧机组轧成宽带钢，其比表面积比常规板坯要大4倍左右，因此结晶潜热快速释放，冷却速度快，钢坯中的析出物更加细小弥散，将形成更多“氢陷阱”，有利于搪瓷。在CSP生产过程中，从钢水冶炼、浇铸到热连轧板卷成品离线，仅1.5h，板坯经历了由高温到低温、由γ→α单向变化过程，相对于传统板坯连铸工艺，本发明提供的生产方法具有生产效率高、能耗低、环保以及搪瓷性能优良等优点。

本发明通过合理的化学成分设计，薄板坯连铸连轧(CSP工艺)、冷轧、连续退火工艺、平整工序生产一种260MPa强度级别的热水器内胆用冷轧搪瓷钢。按此方法生产的冷轧钢板，显微组织为铁素体+弥散碳化物，力学性能的屈服强度≥260MPa，抗拉强度≥360MPa，延伸率A₅₀≥35％，能够满足热水内胆对钢板的强度和成型性能要求；单面湿法一次涂搪后，钢板表面釉层不产生鱼鳞爆，具有较好的密着性能，且经济性高。

附图说明

图1是实施例1中的搪瓷钢的金相组织图，

图2是比较例1中的搪瓷钢的金相组织图；

图3是实施例1中的搪瓷钢经单面湿法一次涂搪后的瓷釉表面；

图4是比较例1中的搪瓷钢经单面湿法一次涂搪后的瓷釉表面。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

本发明各实施例和比较例中的搪瓷钢的化学成分及重量百分比如表1所示，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

表1实施例及比较例化学成分，wt％

编号	C	Si	Mn	P	S	Als	N	B
									实施例1	0.048	0.014	0.44	0.009	0.0061	0.036	0.0086	0.0017
实施例2	0.052	0.008	0.37	0.010	0.0064	0.034	0.0075	0.0021
									比较例1	0.040	0.009	0.39	0.007	0.0072	0.035	0.0072	-
比较例2	0.051	0.010	0.35	0.008	0.0040	0.038	0.0083	-
									比较例3	0.038	0.008	0.33	0.010	0.0067	0.040	0.0075	0.0024
比较例4	0.047	0.017	0.35	0.012	0.0080	0.042	0.0069	0.0020

实施例1～2及比较例1～2的制备方法，包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、合金微调、RH炉精炼、连铸连轧、卷取、冷连轧、脱脂、连续退火、平整；

比较例3～4的制备方法，包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、合金微调、RH炉精炼、连铸、热连轧、卷取、冷连轧、脱脂、连续退火、平整；

即实施例1～2采用CSP工艺，成分符合本发明设计值；对比例1～2采用CSP工艺，但成分中缺少B元素；比较例3～4采用传统板坯连铸工艺，成分符合本发明设计值。

各实施例和对比例中的生产过程中的重要工艺参数控制如表2所示。

表2生产工艺参数

本发明中实施例和比较例的力学性能见表3：实例1～2和对比例1～2力学性能符合设计要求，对比例3～4中强度偏低，未达到设计要求。

相比较传统铸坯工艺，CSP工艺下的铸坯冷却速度要快得多，冷却速度快，钢坯中的析出物更加细小弥散，成品强度越高。

表3产品力学性能

本发明实施1中搪瓷钢的金相组织为铁素体+碳化物，碳化物分布均匀，有利于拉深成形，如图1所示，钢板性能均匀；对比例3中的搪瓷钢的金相组织为铁素体+珠光体+碳化物，如图2所示，珠光体分布在晶界影响钢板成形性能。

采用湿法双面一次涂塘工艺，840℃保温6min后自然冷却，放置48h，观察结果见表5：实施1～2和对比例3～4瓷釉表面都未发生鳞爆且密着性能好，如图3所示，无鳞爆；比较例1～2瓷釉表面部分区域发生鳞爆，如图4所欧式。

表5涂搪烧成工艺及性能评价

从上述实例可以看出，本发明所生产的钢带显微组织为铁素体+弥散碳化物，力学性能的屈服强度≥260MPa，抗拉强度≥360MPa，能够满足两段式热水内胆强度要求；延伸率A₅₀≥35％，能够满足热水器内胆对钢板强度和成形性能的要求，单面湿法一次涂搪后，钢板表面釉层不产生鱼鳞爆，密着性能较好，且经济性高。

上述参照实施例对一种260MPa级冷轧连退搪瓷钢及其生产方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种260MPa级冷轧连退搪瓷钢，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.020~0.060%、Si≤0.030%、Mn：0.020%~0.60%、P≤0.020%、S≤0.010%、Al：0.020~0.060%、B：0.0015~0.0040%、N：0.0040~0.0100%，其余为Fe和不可避免的杂质元素；

所述260MPa级冷轧连退搪瓷钢的生产方法，包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、合金微调、RH炉精炼、连铸连轧、卷取、冷连轧、脱脂、连续退火、平整；

所述连铸连轧步骤中，轧制前钢坯厚度控制在65mm-90mm；轧制前钢板加热温度控制在1050℃~1150℃；

所述连续退火步骤中，退火均热温度控制在730℃~780℃，均热时间控制90~150s；

所述260MPa级冷轧连退搪瓷钢的金相组织为铁素体＋弥散碳化物；其屈服强度≥260MPa，抗拉强度≥360MPa，延伸率A₅₀≥35%。

2.根据权利要求1所述的260MPa级冷轧连退搪瓷钢，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.046~0.053%、Si：0.008~0.014%、Mn：0.042%~0.56%、P≤0.010%、S≤0.0064%、Al：0.032~0.038%、B：0.0021~0.0036%、N：0.0074~0.0086%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求1所述的260MPa级冷轧连退搪瓷钢，其特征在于，所述连铸连轧步骤中，终轧温度控制在860℃~960℃。

4.根据权利要求1所述的260MPa级冷轧连退搪瓷钢，其特征在于，所述连铸连轧步骤中，采用层流冷却方式进行冷却。

5.根据权利要求1所述的260MPa级冷轧连退搪瓷钢，其特征在于，所述卷取步骤中，卷取温度控制在600℃~650℃。

6.根据权利要求1所述的260MPa级冷轧连退搪瓷钢，其特征在于，所述冷连轧步骤中，冷轧总压下率控制≥70%。

7.根据权利要求1所述的260MPa级冷轧连退搪瓷钢，其特征在于，所述平整步骤中，平整延伸率控制在0.6~1.2%。