CN115418572A - 一种热轧酸洗搪瓷钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及钢材制备领域，尤其涉及一种热轧酸洗搪瓷钢及其制备方法；所述热轧酸洗搪瓷钢的化学成分包括：C；Si；Mn；P；S；Nb；Ti；Al；B；N；其余是Fe及不可避免杂质；所述方法包括：对板坯进行加热，后进行粗轧和精轧，得到热轧板；对所述热轧板进行层流冷却，后进行卷取，得到热轧卷；对所述热轧卷进行拉矫，后进行酸洗，得到高抗鳞爆性能的热轧酸洗搪瓷钢；通过控制钢材的化学成分中的锰含量、钛含量和硼含量，利用锰细化钢的组织亚结构，并促进钢中钛的析出强化，再利用钛所形成的析出物，提高钢材的抗鳞爆性能，再利用硼对晶界的结合力的提升的效果，进一步提高搪瓷钢的抗鳞爆性能。

Description

一种热轧酸洗搪瓷钢及其制备方法

技术领域

本申请涉及钢材制备领域，尤其涉及一种热轧酸洗搪瓷钢及其制备方法。

背景技术

热轧酸洗板是介于冷轧板和热轧板之间的中间产品，它具有接近冷轧板的表面质量，同时保持着热轧板的力学性能。近年来，酸洗板因其较高的性价比而得到广泛应用，其优点主要有：以热轧酸洗板代替冷轧板，可以为企业降低生产成本；与普通热轧板相比，热轧酸洗板去除了表面氧化铁皮，提高了钢材的表面质量，便于焊接、涂油和上漆，而且产品尺寸精度高，拉矫可使板形发生一定变化，从而减少不平度的偏差。目前，热轧酸洗板已经广泛用于汽车、家电和五金等行业，市场需求量大，属于规模效益型系列研发产品。

目前采用的屈服强度为330MPa级热轧酸洗搪瓷钢板，是经落料、成形、焊接、涂搪等工艺处理后，可用于制作热水器内胆等产品的常规用钢，但是该系列产品要求钢板具有良好的成形性，满足内胆封头的冲压成形要求，又要有较高的强度，保证内胆能够承受压强为1.0MPa～1.2MPa的耐压试验和高压水循环试验，还必须具备足够高的表面质量，如FB级表面仅允许有少量不影响成形性的缺陷，除此之外，抗鳞爆性能是搪瓷钢板应具有的最基本、也是最重要的指标之一，但是目前热轧酸洗搪瓷钢板的鳞爆性能过低，由于鳞爆一般在制品阶段不能被立即发现，需要间隔一段时间才能发现，因此如何提高热轧酸洗搪瓷钢的抗鳞爆性能，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种热轧酸洗搪瓷钢及其制备方法，以解决现有技术中热轧酸洗搪瓷钢板的鳞爆性能过低的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种热轧酸洗搪瓷钢，以质量分数计，所述热轧酸洗搪瓷钢的化学成分包括：

C:0.01％～0.07％；Si≤0.05％；Mn:0.5％～1.0％；P≤0.015％；S≤0.006％；Nb:0.01％～0.05％；Ti:0.03％～0.1％；B:0.0020％～0.005％；N≤0.004％；其余是Fe及不可避免杂质。

可选的，以体积分数计，所述热轧酸洗搪瓷钢的金相组织包括：铁素体：84％～92％和珠光体：8％～16％。

第二方面，本申请提供了一种制备第一方面所述的热轧酸洗搪瓷钢的方法，所述方法包括：

对板坯进行加热，后进行粗轧和精轧，得到热轧板；

对所述热轧板进行层流冷却，后进行卷取，得到热轧卷；

对所述热轧卷进行拉矫，后进行酸洗，得到高抗鳞爆性能的热轧酸洗搪瓷钢。

可选的，所述粗轧的终轧温度为1060℃～1100℃。

可选的，所述精轧的终轧温度为880℃～920℃。

可选的，所述层流冷却包括以前段密集冷却的方式进行层流冷却。

可选的，所述卷取的温度为620℃～680℃。

可选的，所述拉矫的延伸率为0.4％～0.8％。

可选的，所述酸洗的温度为80℃～85℃。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的一种热轧酸洗搪瓷钢，通过控制锰的含量，细化钢的组织亚结构，提高搪瓷钢的成形性能，同时促进钢中钛的析出强化，再控制钛的含量，促进钢中钛的析出强化，同时析出TiC不但可以提高搪瓷钢的强度，还能提高其抗鳞爆性能，再控制硼的含量，增加晶界的结合力量，有效抑制珠光体和铁素体的形成，同时能抑制氢原子的扩散，提高搪瓷钢的抗鳞爆性能，因此通过控制，锰、钛和硼的含量，能综合的提升钢板的抗鳞爆性能。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本申请的创造性思维为：鳞爆是指在钢中溶入的氢原子冷却后达到过饱和，造成了氢在金属和瓷片间积聚并以气体的形式存在，当氢气的压力足够大时，便会冲破瓷层而引起其脱落。

而在搪瓷钢制备热水器内胆的过程中，搪瓷钢基板要经历焊接、高温搪烧等工序，高温搪烧后的裸露外表面搪瓷会氧化形成氧化铁皮，内表面搪瓷与基板结合力也受到影响，严重影响搪瓷钢使用寿命及装配质量及成本。

因此在提高搪瓷钢的过程中，还需要对搪瓷钢的表面质量和力学性能进行把控。

本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

在本申请的一个实施例中，提供一种热轧酸洗搪瓷钢，以质量分数计，所述热轧酸洗搪瓷钢的化学成分包括：

C:0.01％～0.07％；Si≤0.05％；Mn:0.5％～1.0％；P≤0.015％；S≤0.006％；Nb:0.01％～0.05％；Ti:0.03％～0.1％；B:0.0020％～0.005％；N≤0.004％；其余是Fe及不可避免杂质。

本申请实施例中，C的质量分数为0.01％～0.07％的积极效果是由于碳是奥氏体元素，C含量的高低很大程度地决定了钢板的抗拉强度级别，是影响C当量很重要的指标，在该质量分数范围内，使得搪瓷钢在低C含量条件下能保证钢材具有较高的延伸率和塑性；当质量分数的取值大于该范围的端点最大值，说明C含量较大，此时钢材的强度和硬度加大，影响钢材的延伸率和塑性，当质量分数的取值小于该范围的端点最小值，

Si≤0.05％的积极效果是在该质量分数的范围内，能使得钢材获得优异的表面性能；当质量分数的取值大于该范围的端点最大值，一定程度上会导致是钢材的表面容易出现氧化铁皮。

Mn的质量分数为0.5％～1.0％的积极效果是由于Mn能提高钢的淬透性，且能推迟珠光体转变和降低珠光体转变的温度，使钢的组织亚结构细化，因此在该质量分数的范围内，在保障产品抗拉强度的前提下，钢材具有良好的成形性；当质量分数的取值大于该范围的端点最大值，一定程度上会易于出现组织偏析，导致钢材成形过程中开裂，并且恶化钢的力学性能，当质量分数的取值小于该范围的端点最小值，一定程度上会导致是无法有效的起到固溶强化和稳定奥氏体的作用。

P≤0.015％的积极效果是避免发生晶界偏聚，提升钢的塑性和韧性；当质量分数的取值大于该范围的端点最大值，一定程度上会导致是晶界强度下降而恶化材料机械性能。

S≤0.006％的积极效果是避免产生过多的MnS及Ti₄C₂S₂的夹杂物；当质量分数的取值大于该范围的端点最大值，一定程度上会导致是生成过多的Ti₄C₂S₂夹杂物而消化Ti元素，影响钢材抗鳞和抗爆性能。

Nb的质量分数为0.01％～0.05％的积极效果是Nb的加入钢中可以大大提高钢的未再结晶温度，在后续转变过程中可细化最终的相变组织，提升抗鳞爆性能；当质量分数的取值大于该范围的端点最大值，一定程度上会导致将导致钢材的强度偏高而成形性能下降，当质量分数的取值小于该范围的端点最小值，一定程度上会导致无法起到强化晶粒和析出强化的作用。

Ti的质量分数为0.03％～0.1％的积极效果是由于微合金元素Ti能促进析出强化，提升产品抗拉强度，同时析出TiC不但可以有效提高钢板强度，还能作为钢中不可逆的缺陷，以提高其抗鳞爆性能；当质量分数的取值大于该范围的端点最大值，一定程度上会导致钢材的延伸率降低，当质量分数的取值小于该范围的端点最小值，一定程度上会导致钢材的抗鳞爆性能不足。

B的质量分数为0.0020％～0.005％的积极效果是在该质量分数范围内，由于适量的B元素可以增加晶界的结合力，并有效地抑制珠光体和铁素体的形成，还能抑制氢原子扩散，从而能提升产品抗鳞爆性能；当质量分数的取值大于该范围的端点最大值，说明B含量过高，会析出硼化物，当质量分数的取值小于该范围的端点最小值，说明B含量不足，无法实现对晶界的结合力的提升，不利于抑制氢扩散及抗鳞爆性能。

N≤0.004％的积极效果是在该质量分数的范围内，能抑制TiN析出，避免消耗过多量的Ti元素；当质量分数的取值大于该范围的端点最大值，一定程度上会导致析出物TiN的含量增多，从而降低钢材的抗鳞爆性能。

在一些可选的实施方式中，以体积分数计，所述热轧酸洗搪瓷钢的金相组织包括：铁素体：84％～92％和珠光体：8％～16％。

本申请实施例中，铁素体的体积分数为84％～92％的积极效果是保证钢材产品有合理的强度和成形性能；当体积分数的取值大于或小于该范围的端点值，一定程度上会导致钢材的强度不足或钢材的成形性能不足。

珠光体的体积分数为8％～16％的积极效果是保证产品合理的强度和成形性能；当体积分数的取值大于或小于该范围的端点值，一定程度上会导致是强度不足或成形性能不足。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，提供一种热轧酸洗搪瓷钢的制备方法，所述方法包括：

S1.对板坯进行加热，后进行粗轧和精轧，得到热轧板；

S2.对所述热轧板进行层流冷却，后进行卷取，得到热轧卷；

S3.对所述热轧卷进行拉矫，后进行酸洗，得到高抗鳞爆性能的热轧酸洗搪瓷钢。

在一些可选的实施方式中，所述粗轧的终轧温度为1060℃～1100℃。

在本申请实施例中，粗轧的终轧温度为1060℃～1100℃的积极效果是在该温度范围内，能保证终止粗轧后钢板的微观组织分布均匀，同时保证钢板的力学性能；当温度的取值大于或小于该范围的端点值，将导致钢板的微观组织紊乱，无法有效的形成均匀的微观组织。

在一些可选的实施方式中，所述精轧的终轧温度为880℃～920℃。

本申请实施例中，精轧的终轧温度为880℃～920℃的积极效果是在该温度范围内，使得钢板具有良好的强度及延伸率匹配，且控制表面粗糙度；当温度的取值大于或小于该范围的端点值，一定程度上会导致是将导致钢板的组织分布不均匀或热轧板的变形抗力增大。

在一些可选的实施方式中，所述层流冷却包括以前段密集冷却的方式进行层流冷却。

本申请实施例中，控制层流冷却的冷却方式，利用密集冷却的快速冷却的形式，使热轧板快速冷却到卷取的温度范围内。

在一些可选的实施方式中，所述卷取的温度为620℃～680℃。

本申请实施例中，卷取的温度为620℃～680℃的积极效果是在该温度范围内，能保证形成目标组织含量，且保证优异抗鳞爆性能；当温度的取值大于或小于该范围的端点最大值，一定程度上会导致钢材的强度偏低或者偏高，抗鳞爆性能下降。

在一些可选的实施方式中，所述拉矫的延伸率为0.4％～0.8％。

本申请实施例中，拉矫的延伸率为0.4％～0.8％的积极效果是保证优异的板形；当延伸率的取值大于或小于该范围的端点值，一定程度上会导致是板形不良。

在一些可选的实施方式中，所述酸洗的温度为80℃～85℃。

本申请实施例中，酸洗的温度为80℃～85℃的积极效果是保证优异的酸洗表面；当温度的取值大于或小于该范围的端点值，一定程度上会导致是过酸洗或者欠酸洗。

实施例1

一种热轧酸洗搪瓷钢，以质量分数计，热轧酸洗搪瓷钢的化学成分包括：

C:0.05％；Si:0.03％；Mn:0.7％；P:0.015％；S:0.005％；Nb:0.04％；Ti:0.05％；Al:0.15％；B:0.0025％；N:0.003％；其余是Fe及不可避免杂质。

一种热轧酸洗搪瓷钢的制备方法，包括：

S1.对板坯进行加热，后进行粗轧和精轧，得到热轧板；

S2.对热轧板进行层流冷却，后进行卷取，得到热轧卷；

S3.对热轧卷进行拉矫，后进行酸洗，得到高抗鳞爆性能的热轧酸洗搪瓷钢。

粗轧的终轧温度为1060℃。

精轧的终轧温度为890℃。

层流冷却包括以前段密集冷却的方式进行层流冷却。

卷取的温度为650℃。

拉矫的延伸率为0.5％。

实施例2

将实施例2和实施例1进行对比，实施例2和实施例1的区别在于：

以质量分数计，热轧酸洗搪瓷钢的化学成分包括：

C:0.07％；Si:0.02％；Mn:0.9％；P:0.013％；S:0.004％；Nb:0.05％；Ti:0.07％；Al:0.21％；B:0.0028％；N:0.0035％；其余是Fe及不可避免杂质。

粗轧的终轧温度为1080℃。

精轧的终轧温度为900℃。

层流冷却包括以前段密集冷却的方式进行层流冷却。

卷取的温度为680℃。

拉矫的延伸率为0.8％。

酸洗的温度为85℃。

酸洗的带钢运行速度为120m/min。

实施例3

将实施例3和实施例1进行对比，实施例3和实施例1的区别在于：

以质量分数计，热轧酸洗搪瓷钢的化学成分包括：

C:0.02％；Mn:0.5％；Nb:0.01％；Ti:0.03％；Al:0.1％；B:0.0020％；其余是Fe及不可避免杂质。

粗轧的终轧温度为1060℃。

精轧的终轧温度为880℃。

层流冷却包括以前段密集冷却的方式进行层流冷却。

卷取的温度为620℃。

拉矫的延伸率为0.4％。

酸洗的温度为80℃。

酸洗的带钢运行速度为80m/min。

对比例1

将对比例1和实施例1进行对比例，对比例1和实施例1的区别在于：

搪瓷钢中不加入Ti、Nb和B。

对比例2

将对比例2和实施例1进行对比，对比例2和实施例1的区别在于：

粗轧的终轧温度为1200℃。

精轧的终轧温度为950℃。

卷取的温度为700℃。

拉矫的延伸率为0.9％。

酸洗的温度为90℃。

酸洗的带钢运行速度为140m/min。

对比例3

将对比例3和实施例1进行对比，对比例3和实施例1的区别在于：

粗轧的终轧温度为1000℃。

精轧的终轧温度为800℃。

卷取的温度为600℃。

拉矫的延伸率为0.3％。

酸洗的温度为75℃。

酸洗的带钢运行速度为60m/min。

相关实验：

将各实施例和对比例所得的搪瓷钢进行性能测试，结果如表1所示。

表1

表1的具体分析：

屈服强度是指钢材在非比例延伸率为0.2％时的延伸强度，屈服强度越符合标准，说明钢材的力学性能良好。

延伸率是指试样拉伸断裂后标距段的总变形ΔL与原标距长度L之比的百分数，延伸率越符合标准，说明钢材的力学性能良好。

粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。

由实施例1-3的数据可知：

若采用本申请的搪瓷钢的化学成分，通过控制钢材的化学成分中的锰含量、钛含量和硼含量，利用锰细化钢的组织亚结构，并促进钢中钛的析出强化，再利用钛所形成的析出物，提高钢材的抗鳞爆性能，再利用硼对晶界的结合力的提升效果，进一步提高搪瓷钢的抗鳞爆性能。

本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本申请实施例提供的热轧酸洗搪瓷钢，通过控制钢材的化学成分中的锰含量、铌含量、钛含量和硼含量，利用细化组织，并促进钢中钛的析出强化，再利用钛所形成的析出物，提高钢材的抗鳞爆性能，再利用硼对晶界的结合力的提升的效果，进一步提高搪瓷钢的抗鳞爆性能。

(2)本申请实施例提供的热轧酸洗搪瓷钢，其金相组织为铁素体和珠光体的混合物，屈服强度≥330MPa，延伸率A50≥25％，粗糙度Ra≥1.5μm，并具有高的抗鳞爆性能、高的搪瓷附着力。

(3)本申请实施例提供的方法，通过分别对粗轧和精轧的温度进行控制，再对卷取的温度进行控制，能使得钢材具有高的抗鳞爆性能、高的搪瓷附着力。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种热轧酸洗搪瓷钢，其特征在于，以质量分数计，所述热轧酸洗搪瓷钢的化学成分包括：

C:0.01％～0.07％；Si≤0.05％；Mn:0.5％～1.0％；P≤0.015％；S≤0.006％；Nb:0.01％～0.05％；Ti:0.03％～0.1％；B:0.0020％～0.005％；N≤0.004％；其余是Fe及不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的热轧酸洗搪瓷钢，其特征在于，以体积分数计，所述热轧酸洗搪瓷钢的金相组织包括：铁素体：84％～92％和珠光体：8％～16％。

3.一种制备如权利要求1或2所述的热轧酸洗搪瓷钢的方法，其特征在于，所述方法包括：

对板坯进行加热，后进行粗轧和精轧，得到热轧板；

对所述热轧板进行层流冷却，后进行卷取，得到热轧卷；

对所述热轧卷进行拉矫，后进行酸洗，得到高抗鳞爆性能的热轧酸洗搪瓷钢。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述粗轧的终轧温度为1060℃～1100℃。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述精轧的终轧温度为880℃～920℃。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述层流冷却包括以前段密集冷却的方式进行层流冷却。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述卷取的温度为620℃～680℃。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述拉矫的延伸率为0.4％～0.8％。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述酸洗的温度为80℃～85℃。

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