專利名稱：具有優(yōu)良抗鱗爆性和超深沖性的冷軋?zhí)麓射摷捌渲圃旆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷軋?zhí)麓射摷捌渲圃旆椒?，特別涉及一種超低碳具有優(yōu)良抗鱗爆性和超深沖性的冷軋?zhí)麓射摷捌渲圃旆椒ā?br> 背景技術(shù)：
超低碳搪瓷鋼是八十年代開發(fā)的新一代搪瓷用鋼，它能滿足形狀復雜、沖壓難度大、搪瓷質(zhì)量要求高的搪瓷制品生產(chǎn)的需要。
世界上生產(chǎn)超深沖搪瓷鋼板的主要廠家有日本的日本鋼管、新日鐵和德國的蒂森等，國內(nèi)未見有相關(guān)的專利。國外廠家在搪瓷鋼制造過程中，所采用的技術(shù)都是基于鋁脫氧的超低碳鋼，通過控制鋼中的化學成分范圍和加工工藝參數(shù)來實現(xiàn)鋼板具有優(yōu)良的抗鱗爆性和超深沖性。中國專利CN95191701.3介紹了“制造有良好搪瓷粘附性的冷軋鋼板的方法”，該專利是一種制造用于餐具、建筑鑲板、微波爐的外部盤部件、煤氣灶和浴缸的搪瓷制品的冷軋鋼板的方法，在這種方法里增加了在搪瓷層和鋼板之間的良好搪瓷粘附性且大大提高了復雜形狀產(chǎn)品所需的可成型性，提供了一種制造搪瓷粘附性極好的高可成型性的冷軋鋼板的方法。在應(yīng)用鋁脫氧鋼制造搪瓷涂層冷軋鋼板的方法方面，該專利是一種制造緊密粘附性質(zhì)極好的高可成型性的冷軋鋼板的方法，在此方法里，鋁脫氧鋼含有碳＜0.01％，錳0.1～0.4％，硫0.03～0.09％，鈦0.04～0.1％和氮＜0.01％，用重量百分率表示的，按Ti/(C+N+0.4S)定義的原子比率調(diào)整到1.0～2.0，其余部分由鐵組成且包括其它不可避免的雜質(zhì)，熱軋此鋼并使精軋在超過Ar3轉(zhuǎn)變溫度的溫度下進行，然后卷取，按50～85％壓下率冷軋，最后連續(xù)退火。該專利由于碳和硫的含量稍高，使得其抗鱗爆性和超深沖性不是很理想。
搪瓷鋼最易產(chǎn)生的質(zhì)量問題就是在沖壓時開裂和在搪瓷時產(chǎn)生鱗爆，開裂和鱗爆給用戶造成的損失是很大的。產(chǎn)生鱗爆的原因是鋼中沒有足夠的陷阱以貯存在搪燒過程中生成的氫。鋼中的氫陷阱包括晶界、位錯、顯微空洞、夾雜物及第二相粒子等。所述的第二相粒子即為在透射電鏡觀察到的金屬化合物，在超深沖搪瓷鋼中，第二相粒子的數(shù)量是決定鋼板抗鱗爆性以及成形性的關(guān)鍵因素。如果鋼中碳、氮和硫等雜質(zhì)元素含量低，鋼質(zhì)純凈，鋼板的成形性好，但由于鋼中沒有足夠的第二相粒子，鋼板的抗鱗爆性變差。反之，如果鋼中的雜質(zhì)元素含量高，那么鋼板的成形性就差，達不到超深沖性的要求。因此，從合金元素的控制來說，提高抗鱗爆性和提高沖壓性是相互矛盾和制約的。要解決這一對矛盾，實現(xiàn)良好的綜合性能匹配，合理的成分設(shè)計和工藝控制是關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是在保證冷軋?zhí)麓射摳邲_壓性的同時提高其抗鱗爆性。從成分設(shè)計上，現(xiàn)有技術(shù)在基于加鈦超低碳鋼進行合金設(shè)計時，分別控制鋼中碳、氮和硫的含量，在此基礎(chǔ)上加入過量的鈦(即有效鈦+過量鈦)。本發(fā)明思路是，在控制碳、氮、硫各自的成分范圍的同時，重要的是控制碳、氮和硫的總量范圍以確保鋼中有足夠的第二相粒子。
從生產(chǎn)工藝上，現(xiàn)有的超低碳搪瓷鋼的生產(chǎn)方法是采用轉(zhuǎn)爐吹煉、真空脫氣、連鑄、熱軋、冷軋、高溫連續(xù)退火等工藝流程，但在這些生產(chǎn)方法中未曾提及在真空脫氣處理中采用新的氮環(huán)流的方法來控制鋼中的氮和以全氫或含有極低氮氣的氣氛中罩式退火爐中退火的工藝的使用。本發(fā)明采用的思路是，在真空處理時依賴氮氣循環(huán)法來控制鋼中的氮含量，這樣既能將鋼中的氮控制在嚴格的范圍內(nèi)，也克服了傳統(tǒng)的依賴加氮化錳合金時造成的增碳和鋼水降溫等不利因素的影響，促進有利于沖壓的織構(gòu)的形成，控制并均勻鐵素體晶粒的大小，這也是本專利的獨到之處。另外，采用罩式退火時控制爐內(nèi)氣氛為全氫或含少量的氮氣，一方面可以防止在長時間退火時鋼板表面增氮的發(fā)生，因為增氮會損害鋼板的成形性；另一方面以罩式退火可以生產(chǎn)比連續(xù)退火更寬規(guī)格范圍的鋼板。
本發(fā)明的技術(shù)方案是具有優(yōu)良抗鱗爆性和超深沖性的冷軋?zhí)麓射?，按重量百分比計，其組成的成分配比為碳≤0.005％，硅≤0.030％，錳0.10～0.30％，磷≤0.015％，硫0.010～0.050％，鋁0.020～0.050％，氮0.004～0.015％，鈦＝4C+3.42N+1.5S+0.02～0.04％，余量為鐵和其他不可避免的雜質(zhì)。
并且控制0.01％≤C+0.5S+0.886N≤0.03％。
其加工工藝流程如下冶煉→真空脫氣處理(用氮氣環(huán)流)→連鑄→熱軋→酸洗→冷軋→罩式退火→精整。
轉(zhuǎn)爐吹煉氧氣吹煉；真空處理環(huán)流氣體全程為氮氣以控制鋼水中的氮含量；熱軋的主要工藝參數(shù)為加熱溫度1100～1250℃；終軋溫度大于Ar3，860～920℃；卷取溫度680～760℃。
冷軋的總壓下率為65％以上。
罩式退火采用緊卷退火，退火爐的氣氛為全氫氣氛，允許有少量的氮氣，氮氣控制在不大于10％。退火溫度為680～750℃。
主要基于以下方面來實現(xiàn)①在超深沖搪瓷鋼中，分別控制碳、氮和硫的含量。重點降低鋼中的碳含量，并在真空處理時依賴氮氣循環(huán)提高并穩(wěn)定鋼中的氮含量，克服了傳統(tǒng)的依賴加氮化錳合金時造成的增碳和鋼水溫降大等不利影響。②控制鈦的加入量，并控制碳、氮和硫等雜質(zhì)元素的總量，以穩(wěn)定鋼中第二相粒子的總量，保證成品鋼的抗鱗爆性和成形性的良好匹配。這是因為，在添加過量鈦時，碳、氮和硫的總含量即決定了鋼中第二相粒子的數(shù)量，因而碳、氮和硫的總含量直接影響了鋼板的抗鱗爆性和成形性。③合理的熱軋、冷軋和退火工藝是生產(chǎn)具有優(yōu)良抗鱗爆性和成形性鋼板的必要條件。
化學成分及工藝對鋼板性能的影響1、化學成分的影響碳碳含量降低，鋼板的延伸率提高，n值和r值也提高，因此超低碳水平是生產(chǎn)超深沖鋼板的前提，需要在冶煉后進行真空脫氣處理。碳的控制水平取決于冶金設(shè)備和技術(shù)水平。但是，也有生產(chǎn)廠家在鋼中保留較高含量的碳(如蒂森)。
氮和硫在傳統(tǒng)的鋼板中氮和硫也是雜質(zhì)元素，損害鋼板的成形性，因而其含量盡可能的低，如在傳統(tǒng)的超低碳鋼(加鈦超低碳鋼)中硫和氮的含量分別降至80ppm和40ppm以下。在搪瓷鋼中，如果這些元素(包括碳)的含量都很低，鋼中就不可能生成足夠的化合物來提高鋼板的抗鱗爆性。根據(jù)試驗研究表明，硫和氮的含量可比傳統(tǒng)的超低碳鋼適當?shù)奶岣?，與鋼中的合金元素相匹配，形成足量的第二相粒子。
鈦鈦是強碳、氮和硫化物的形成元素。鈦的加入量應(yīng)適當?shù)倪^量，以完全固定鋼中的碳、氮和硫元素。有效鈦的計算按Ti*＝4C+3.42N+1.5S，總加入鈦Ti＝Ti*+ΔTi，其中過量鈦ΔTi＝0.02～0.04％。
2、工藝因素對產(chǎn)品性能的影響冶煉在傳統(tǒng)的爐外精煉過程中，控制鋼中的[N]含量一般是通過添加含[N]合金來完成，主要是氮化錳合金。但是，含氮合金的添加對超低碳鋼而言會引起增碳和其它有害元素的增加。同時，在真空狀態(tài)下添加氮化錳時，氮元素的收得率只有25％左右。添加的氮化錳合金超過一定量也會引起錳含量的超標。本發(fā)明采用氮氣環(huán)流技術(shù)，能穩(wěn)定地控制氮在嚴格的范圍內(nèi)，也消除了加氮化錳時帶來的不利影響。
熱軋板坯再加熱溫度提高，成品鋼板的rm值下降。但是，另一方面，加熱溫度提高，有利于形成粗大的TiS等夾雜物。由于在夾雜物周圍形成的孔洞在搪燒時，能夠成為捕捉氫氣的陷阱，防止鱗爆。
終軋溫度升高，冷軋板的rm值、δ均提高。卷取溫度提高，可以使冷軋板的再結(jié)晶溫度下降，rm值、δ也隨之提高。
酸洗酸洗的目的是清除鋼板表面的氧化鐵皮。在酸洗過程中，保證鋼板表面無缺陷。
冷軋冷軋壓下率對成品鋼板的性能有很大的影響。一方面，壓下率增加，鋼板的再結(jié)晶溫度降低；另一方面，壓下率提高，有利于在退火再結(jié)晶過程中充分發(fā)展沖壓織構(gòu)。因此，在冷軋過程中，冷軋總壓下率是影響成品性能的關(guān)鍵工藝參數(shù)之一，在軋機能力許可的情況下，提高壓下率不僅可以減緩單純依賴退火溫度所帶來的壓力，提高成品鋼板的沖壓性能，而且壓下率提高，在夾雜物和析出相周圍形成的空隙增多，這些空隙對鋼板在涂搪過程中防止鱗爆起著一定的作用。
退火鋼板經(jīng)全氫罩式退火爐退火，可以防止鋼板中增氮現(xiàn)象的發(fā)生。退火時采用較高的退火溫度，一方面促進有利織構(gòu)的發(fā)展，另一方面保證冷軋組織完成再結(jié)晶和晶粒的充分長大，以提高成品的成形性。
平整退火后的鋼板需經(jīng)平整以改善表面質(zhì)量，滿足用戶的需要。
本發(fā)明有益效果是采用上述成分設(shè)計和工藝控制方法生產(chǎn)的冷軋鋼板與鋼帶，具有超深沖性和優(yōu)良的抗鱗爆性，且性能穩(wěn)定、產(chǎn)品的適應(yīng)性廣，能廣泛地應(yīng)用于潔具、廚具、家電和建筑面板等的生產(chǎn)，滿足深沖和兩次搪瓷、兩次燒成或兩次搪瓷、一次燒成的需要。
具體實施例方式
實施例1-10參見表1，并增加一對比例，余量為鐵和其他不可避免的雜質(zhì)。按技術(shù)方案的工藝進行冶煉和加工，實施例1-5熱軋加熱溫度1150℃，終軋溫度880℃，卷取溫度700℃，冷軋壓下率66％，罩式退火溫度700℃，罩式退火氮氣含量6％。實施例6-10熱軋加熱溫度1200℃，終軋溫度900℃，卷取溫度730℃，冷軋壓下率67.5％，罩式退火溫度700℃，罩式退火氮氣量8％。其成品性能見表1。從表1可見，采用上述的成分和工藝參數(shù)進行加工，其成品性能的延伸率達43～53％(標距80mm)，平均為47％，三向rm值為1.82～2.33，平均為2.05，完全達到超深沖的水平，鋼板供用戶沖制搪瓷浴缸等無沖裂發(fā)生，采用兩搪兩燒或兩搪一燒工藝無一例鱗爆現(xiàn)象，實施后的效果十分明顯。
預(yù)計發(fā)明推廣應(yīng)用的可行性及前景從工藝上，生產(chǎn)冷軋超深沖搪瓷鋼板要具備冶煉及真空脫氣裝備、連鑄、熱連軋機、酸洗、冷連軋機及退火機等冷軋超深沖搪瓷鋼板可用于生產(chǎn)搪瓷浴缸、灶具、潔具及建筑飾面板等搪瓷制品，在國內(nèi)的需求量有數(shù)萬噸，具有良好的發(fā)展前景。
表1工業(yè)生產(chǎn)實施例

權(quán)利要求
1.具有優(yōu)良抗鱗爆性和超深沖性的冷軋?zhí)麓射?，按重量百分比計，其組成的成分配比為碳≤0.005％，硅≤0.030％，錳0.10～0.30％，磷≤0.015％，硫0.010～0.050％，鋁0.020～0.050％，氮0.004～0.015％，鈦＝4C+3.42N+1.5S+0.02～0.04％，余量為鐵和其他不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有優(yōu)良抗鱗爆性和超深沖性的冷軋?zhí)麓射?，其特征是在所述的配比中?.01％≤C+0.5S+0.886N≤0.03％。
3.一種權(quán)利要求1所述的具有優(yōu)良抗鱗爆性和超深沖性的冷軋?zhí)麓射撝圃旆椒?，工藝步驟依次包括冶煉、真空脫氣處理、連鑄、熱軋、酸洗、冷軋、退火，精整，其特征是在真空脫氣處理階段采用氮氣環(huán)流，在退火階段采用罩式退火。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有優(yōu)良抗鱗爆性和超深沖性的冷軋?zhí)麓射撝圃旆椒?，其特征是罩式退火采用緊卷退火，退火爐的氣氛為全氫氣氛，允許有少量的氮氣，退火溫度為680～750℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有優(yōu)良抗鱗爆性和超深沖性的冷軋?zhí)麓射撝圃旆椒ǎ涮卣魇堑獨饪刂撇淮笥?0％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冷軋?zhí)麓射摷捌渲圃旆椒?，特別涉及一種超低碳具有優(yōu)良抗鱗爆性和超深沖性的冷軋?zhí)麓射摷捌渲圃旆椒?。解決了現(xiàn)有冷軋?zhí)麓射摽棍[爆性和超深沖性不是很理想的缺陷。具有優(yōu)良抗鱗爆性和超深沖性的冷軋?zhí)麓射?，按重量百分比計，其組成的成分配比為碳≤0.005％，硅≤0.030％，錳0.10～0.30％，磷≤0.015％，硫0.010～0.050％，鋁0.020～0.050％，氮0.004～0.015％，鈦＝4C+3.42N+1.5S +0.02～0.04％，余量為鐵和其他不可避免的雜質(zhì)。并且控制0.01％≤C+0.5S+0.886N≤0.03％。在真空脫氣處理中采用新的氮環(huán)流的方法來控制鋼中的氮和以全氫或含有極低氮氣的氣氛中罩式退火爐中退火的工藝。主要用于制造具有優(yōu)良抗鱗爆性和超深沖性的冷軋?zhí)麓射摗?br> 文檔編號C22C38/14GK1704494SQ200410024758
公開日2005年12月7日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者孫全社, 金蕾 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司