CN111826591A - 一种热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢，其化学成分重量百分比为：C≤0.08，Si≤0.05，Mn≤0.40，P≤0.020，S≤0.015，Alt≥0.020，Nb≤0.01，余量为Fe及不可避免的杂质元素。还公布了其制备工艺。本发明利用CSP(薄板坯连铸连轧)产线生产一种热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢，其制成热水器内胆经热水器厂家打压试验，可经受15万次以上的耐疲劳测试，普通低碳钢制成的内胆打压次数仅有6‑8万次。利用本发明制造的搪瓷钢板具有优良的耐疲劳性、抗鳞爆性、搪瓷性能、以及成型性。

Description

一种热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢及其制备工艺
技术领域
本发明涉及冶金、轧钢工艺技术领域，尤其是涉及一种热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢及其制备工艺。
背景技术
随着消费者对电热水器产品延长使用寿命的需求增加，热水器厂家对内胆进行更新换代，要求原料供应商提高原材料的强度，但同时要保证原材料的搪瓷性能、加工成型性能。本发明利用CSP连铸连轧生产线生产热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢产品。
公开号为CN109207850A的中国专利申请公开了一种高服役强度的搪瓷用钢板及其制造方法，其涉及的钢成分为，C：0.1％-0.15％，Si：0.3％-0.5％，Mn：l％-1.8％，V：0.04％-0.07％，其Si、Mn含量较高，因而成本较本发明高，且该发明为热轧态交货，带钢厚度公差及不平度较差，延伸率较低，使用用途受限。
公开号为CN105316579A的中国专利申请公开了一种热水器搪瓷内胆用薄规格热轧酸洗钢板及其制造方法，其化学成分按重量百分比组成为，C：0.03-0.09％，Si：0.005-0.035％，Mn：0.40-0.80％，P≤0.018％，S≤0.014％，N≤0.0050％，A1：0.002-0.055％,，Ti：0.03-0.06％，Cu：0.03-0.06％；钢板的厚度为1.5-2.0mm。其Mn含量较本发明含量高，另外多加入Ti、Cu合金，制造成本偏高，其酸洗态交货，同样厚度公差及不平度偏差，延伸率较低，使用用途受限。
公开号为CN108796380A的中国专利申请公开了一种烧成后屈服强度在210MPa以上的极低碳冷轧搪瓷用钢板及其制造方法，其涉及的钢中各成分含量为：C：0.0005-0.008％，Si≤0.05％，Mn：0.2-1.0％，P：0.08-0.15％，S：0.008-0.035％，N≤0.005％，A1≤0.01％，B：0.0002-0.003％，Cr≤0.10％，Cu：0.01-0.5％；O：0.01-0.04％，Nb：0.02-0.1％。该发明采用超低碳钢加入多种合金元素，其生产难度加大、成本大幅增加。同时，该发明O含量较高，钢种夹杂物增多，延伸率下降，加工性能变差。
以上公开的专利采用低碳或超低碳成分设计，均加入比本发明多的合金元素(包括种类和数量)，以提高搪瓷钢的抗鳞爆性能和强度。本专利设计以冶炼和CSP连铸连轧工艺生产低碳铝镇静钢的方法，通过严格控制工艺过程参数来实现搪瓷钢的耐疲劳性和搪瓷性能，仅加入少量Nb元素，避免大量贵金属元素的加入，减少了冶炼生产超低碳钢所需能耗。本发明与以上发明成分设计的区别，降低生产耐疲劳搪瓷钢的成本。加之我厂热轧生产线为CSP连铸连轧工艺，较传统铸机、轧机具有低能耗、高效率的特点，故生产耐疲劳搪瓷钢产品的成本优势明显，实现热水器厂家更新换代的需求。
发明内容
本发明利用CSP(薄板坯连铸连轧)产线生产一种热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢。其制成热水器内胆经热水器厂家打压试验，可经受15万次以上的耐疲劳测试，普通低碳钢制成的内胆打压次数仅有6-8万次。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢，其化学成分重量百分比为：C≤0.08，Si≤0.05，Mn≤0.40，P≤0.020，S≤0.015，Alt≥0.020，Nb≤0.01，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
进一步的，其化学成分重量百分比为：C≤0.05，Si≤0.02，Mn≤0.20，P≤0.015，S≤0.009，0.025≤Alt≤0.035，0.022≤Als≤0.032，Nb≤0.008，0.0015≤Ca≤0.0027，0.0030≤O≤0.0060，0.0020≤N≤0.0060，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
更进一步的，其化学成分重量百分比为：C：0.04，Si：0.02，Mn：0.16，P：0.009，S：0.002，Alt：0.028，Als：0.026，Nb：0.007，Ca：0.0011，O：0.0040，N：0.0047，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
更进一步的，其化学成分重量百分比为：C：0.03，Si：0.03，Mn：0.15，P：0.010，S：0.007，Alt：0.029，Als：0.027，Nb：0.006，Ca：0.0010，O：0.0045，N：0.0038，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
更进一步的，其化学成分重量百分比为：C：0.03，Si：0.02，Mn：0.17，P：0.012，S：0.005，Alt：0.033，Als：0.032，Nb：0.004，Ca：0.0010，O：0.0042，N：0.0050，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
进一步的，其成品厚度范围为1.2mm-2.5mm。
一种热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢的制备工艺，其特征在于：其制备工艺流程为：铁水脱硫—转炉—LF精炼—连铸连轧—酸洗—冷轧—罩式退火—平整；
其中：
连铸连轧工序的开轧温度＞1080℃，终轧温度＞880℃，卷取温度为＞570℃；
冷轧工序的压下率为60％-70％，罩式炉退火温度为660℃-690℃，退火时间8h-12h，缓冷时间2h-3h；
平整的延伸率为0.8％-1.5％。
进一步的，LF精炼终点钢中Alt含量与Als差值应小于0.003％。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
冶炼过程将AL含量控制在一定范围内，目的在于控制钢水中氧含量保持在合理范围内，从而控制钢板中氧化物含量，氧化物形成的微空穴陷阱在搪瓷过程中可以捕获H原子，起到防止鳞爆的作用。加入微量的Nb元素在热轧冷却过程中析出二相粒子，二相粒子中的微空穴陷阱在搪瓷过程中可以捕获H原子，同样起到防止鳞爆的作用；另一方面Nb起到抑制晶粒长大、细化晶粒的作用，提高材料本身的强度，即提高耐疲劳性。控制钢中硫含量使其尽量少，目的是控制夹杂物含量，避免热脆现象发生。钙所起的作用是促使钢中夹杂物变为球形夹杂物上浮，控制夹杂物含量，有利于钢板的成型性。
热轧工序使钢坯加热到奥氏体化，采用较高的终轧温度和较低的卷取温度，在轧制和卷取过程中钢的奥氏体组织转变成铁素体，并完成铁素体的再结晶和晶粒长大，此过程中因Nb的作用，析出二相粒子，为搪瓷过程储氢做准备。
冷轧工序的总压下率在60％-70％之间，较高的压下率为后续退火过程提供足够的畸变能，有利于退火过程的再结晶和织构发展，有利于成品钢板的成型性能。
退火工序采用罩式退火的方式，退火温度为660℃-690℃，退火时间控制在8h-12h，缓冷时间2h-3h，使钢中的铁素体组织完成再结晶、晶粒长大和有利织构的充分发展。同时，钢中的Nb起到抑制晶粒长大的作用，提高钢的强度。
平整工序延伸率设定为0.8％-1.5％之间，目的是消除退火后的屈服平台，防止加工过程中出现屈服纹。
按本发明的工艺及成分控制生产的耐疲劳搪瓷钢，经多个热水器厂家多种工艺验证，具有优良的耐疲劳性能、抗鳞爆性能、密着性能和成型性能，可用于干搪、湿搪法，单面或双面搪瓷等不同工艺。
本发明的耐疲劳搪瓷钢产品可用于家电、建筑装饰等领域，优势在于其生产难度比常规的超低碳钢低，不添加大量的合金或贵金属元素，生产成本大幅降低，满足热水器厂家对内胆更新换代的需求。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明的耐疲劳搪瓷钢的金相组织示意图。
具体实施方式
结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1-3：本低成本搪瓷钢的生产制造方法按如下步骤进行。
(1)各实施例中钢卷的化学成分如表1，其中余量为Fe和不可避免的杂质元素。
表1：各实施例产品的化学成分(Wt％)
Figure BDA0002546264080000051
(2)按照表1中的成分配比，经过铁水脱硫、转炉冶炼、LF精炼等工序处理；再经过CSP连铸连轧工序，其中板坯加热温度1120℃、终轧温度880℃、卷取温度570℃，热卷厚度4.5mm；产出的热轧钢卷经酸洗去除氧化铁皮后进行冷轧，压下率为60％，冷轧卷厚度为1.8mm；冷轧钢卷进行罩式退火，退火温度690℃，退火时间8h，缓冷时间2h；最后经平整工序，延伸率设定为1.0％，即可完成本发明所属耐疲劳搪瓷钢卷的生产。
(3)按以上工艺生产得到的搪瓷钢板，经力学性能检测，强度及伸长率数值见表2。所得搪瓷钢板经过脱脂处理后进行涂搪和烧结，烧成后在空气中放置48小时观察产品表面的鳞爆性，并测试耐疲劳性能和密着性能。其结果如表2。
表2：各实施例产品的性能参数
Figure BDA0002546264080000061
由表2可知，采用本发明的成分设计和工艺控制进行生产的耐疲劳搪瓷钢，其耐疲劳性较普通低碳钢高一倍，成品钢板的延伸率也能满足折弯、翻边、冲压等加工的要求；搪瓷后都未发生鳞爆现象，钢板和瓷釉之间的密着性优良。
利用本发明制造的搪瓷钢板具有优良的耐疲劳性、抗鳞爆性、搪瓷性能、以及成型性。该搪瓷钢适用于单、双面，干、湿搪，一次、多次涂搪等搪瓷工艺，可用于轻工、卫浴、家电等领域。其耐疲劳性能、搪瓷性能较冷轧普通碳素钢均优异。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢，其特征在于：其化学成分重量百分比为：C≤0.08，Si≤0.05，Mn≤0.40，P≤0.020，S≤0.015，Alt≥0.020，Nb≤0.01，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢，其特征在于：其化学成分重量百分比为：C≤0.05，Si≤0.02，Mn≤0.20，P≤0.015，S≤0.009，0.025≤Alt≤0.035，0.022≤Als≤0.032，Nb≤0.008，0.0015≤Ca≤0.0027，0.0030≤O≤0.0060，0.0020≤N≤0.0060，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢，其特征在于：其化学成分重量百分比为：C：0.04，Si：0.02，Mn：0.16，P：0.009，S：0.002，Alt：0.028，Als：0.026，Nb：0.007，Ca：0.0011，O：0.0040，N：0.0047，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
4.根据权利要求1所述的热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢，其特征在于：其化学成分重量百分比为：C：0.03，Si：0.03，Mn：0.15，P：0.010，S：0.007，Alt：0.029，Als：0.027，Nb：0.006，Ca：0.0010，O：0.0045，N：0.0038，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
5.根据权利要求1所述的热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢，其特征在于：其化学成分重量百分比为：C：0.03，Si：0.02，Mn：0.17，P：0.012，S：0.005，Alt：0.033，Als：0.032，Nb：0.004，Ca：0.0010，O：0.0042，N：0.0050，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
6.根据权利要求1所述的热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢，其特征在于：其成品厚度范围为1.2mm-2.5mm。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的热水器内胆用耐疲劳搪瓷钢的制备工艺，其特征在于：其制备工艺流程为：铁水脱硫—转炉—LF精炼—连铸连轧—酸洗—冷轧—罩式退火—平整；
其中：
连铸连轧工序的开轧温度＞1080℃，终轧温度＞880℃，卷取温度为＞570℃；
冷轧工序的压下率为60％-70％，罩式炉退火温度为660℃-690℃，退火时间8h-12h，缓冷时间2h-3h；
平整的延伸率为0.8％-1.5％。
8.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于：LF精炼终点钢中Alt含量与Als差值小于0.003％。
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