專利名稱：一種高強度雙面搪瓷用熱軋鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及到低合金熱軋鋼板的生產(chǎn)制造，具體是一種高強度雙面搪瓷用熱軋鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
在大型的水處理設(shè)施、化工設(shè)施、環(huán)保設(shè)施、生物質(zhì)能源工程中，采用搪瓷拼裝結(jié)構(gòu)，具有投資成本低、施工周期短、設(shè)備使用壽命長等明顯的優(yōu)勢。搪瓷拼裝結(jié)構(gòu)的主體材料是具有良好雙面搪瓷性能的熱軋鋼板。為滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，鋼板的厚度一般在3. Omm 16mm，搪后屈服強度水平一般要在200MPa以上。冷軋?zhí)麓射摪咫m然能滿足搪瓷性能要求，但由于厚度規(guī)格大多在3mm以下，并且C 含量低，在0. 008 %以下，搪燒后屈服強度不足，規(guī)格和強度兩方面都不能夠滿足大型搪瓷拼裝構(gòu)件的裝配要求。生產(chǎn)成本也高(如日本特公昭58-1170號)。熱軋鋼板中，日本專利技術(shù)“特開昭55-152127”、“特開平8469540”等，不是Ti 含量高而生產(chǎn)成本高、難度大不適應連鑄生產(chǎn)，就是C含量低于0. 01%而不足以保障搪后屈服強度。“平2-305擬6” “昭58-1013”等提出加入B、N、Cu合金化，生產(chǎn)不易控制，且不足以保障雙面搪瓷性能要求。國內(nèi)公開的專利文獻中，公開號為CN200780035777. X、CN200680050708. 1、 CN03813445. 4、CN02821685. 7、CN00801729. 8、CN90102120. 2 的各專利文獻，其鋼板均存在 C含量低、搪燒后強度低，達不到大型拼裝結(jié)構(gòu)用材的強度要求等問題。公開號為CN200710093979. 1的專利文獻，雖然也提出鋼板滿足雙面搪瓷要求，但鋼板中C含量高，搪瓷層易于產(chǎn)生氣孔缺陷，而且，所使用的主要合金元素是昂貴金屬V，成本高。公開號為 CN200810047087. 2.CN200610030831. 9.CN200610026267. 3 的文獻，所提出的鋼板，是用于單面搪瓷的，不適合于雙面搪瓷。針對這種用途，本公司在授權(quán)專利號為ZL200510047758. 1的發(fā)明專利中，提出了一種搪燒后屈服強度在^OMPa以上的雙面搪瓷用熱軋鋼板。在控制鋼板中2. 2 ( Ti/C ( 5 的前提下，匹配加入一定量的發(fā)泡劑的瓷釉時，能夠獲得雙面搪瓷不鱗爆的搪瓷效果。搪后屈服強度也能夠達到^OMPa以上。但是，在我國梅雨季節(jié)到來的時候，這種鋼板仍有出現(xiàn)鱗爆的可能。而當拼裝結(jié)構(gòu)用于腐蝕性能強烈的介質(zhì)時，需要選擇致密性更好的瓷釉，這時 ZL200510047758. 1專利中的鋼板仍有發(fā)生鱗爆的可能。綜上所述，適合于我國各地的氣候、在包括梅雨季節(jié)在內(nèi)的所有季節(jié)均可以進行搪瓷作業(yè)而不發(fā)生鱗爆，并且使用致密型瓷釉也不會發(fā)生鱗爆的、搪后強度穩(wěn)定在^OMPa 以上的熱軋雙面搪瓷用鋼板，在本發(fā)明之前是沒有相應產(chǎn)品的。

發(fā)明內(nèi)容
針對冷軋?zhí)麓蓪Ｓ娩摪鍙姸炔蛔慵艾F(xiàn)有的熱軋鋼板不適應在梅雨季節(jié)搪燒作業(yè)且酸洗后不適合致密型瓷釉搪瓷的問題，本發(fā)明提供了一種雙面搪瓷用熱軋鋼板及制造方法，這種鋼板以連鑄+熱軋方法生產(chǎn)，搪瓷后具有^OMPa以上的屈服強度。適合于用致密型瓷釉進行雙面搪瓷，適合于包括梅雨季節(jié)在內(nèi)的所有季節(jié)的搪瓷作業(yè)。為采用致密類型瓷釉進行搪瓷的大型搪瓷拼裝結(jié)構(gòu)的制造提供了一種搪瓷性能可靠、屈服強度不低于^OMPa的鋼板材料，本發(fā)明涉及的技術(shù)問題采用下述技術(shù)方案解決a)鋼的熔煉成分(Wt% )為C :0· 012% 0. 03%，Si 彡 0. 10%，Mn :0· 55% 1. 0%，P :0· 05% 0. 11%，S 彡 0. 006%, N 彡 0. 005%, Ti :0. 08% 0. 20%, Als :0. 005% 0. 055%。Ti/C 5 15， 選擇加入V、B、Cu的一種或二種以上，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。上述的V、B、Cu 元素加入的范圍，V 0. 015% 0. 060%,B :0. 000% 5 0. 005%, Cu 0. 02% 0. 15%, Cr :0. 05% 0. 20% ；b)上述成分的鋼通過連鑄生產(chǎn)板坯，采用常規(guī)鑄機以0. 8 1. 5m/min的速度連鑄成200 230mm厚度的板坯或采用中薄板坯鑄機以1. 5 4m/min的速度連鑄成120 170mm厚度的板坯；c)上述的板坯經(jīng)冷裝或熱裝，加熱至1180°C 1260°C，均熱后經(jīng)高壓水除鱗、 粗軋成中間坯、再通過5 7道次精軋至目標厚度，最后通過層流、超快冷裝置等以20 800C /s的冷卻速度至低溫卷取，卷取溫度在570 680°C。本發(fā)明具體方案的理由是(1) C是促進Ti的粒子析出的元素，低于0. 012%，不利于作為氫陷阱的TiCx粒子的沉淀。高于0.03%，在同等Ti含量的前提下，會降低析出相的捕氫活性，對搪瓷性能不利。因此選擇在0. 012% 0. 03%。(2) Si含量超過0. 10%，影響搪瓷密著性能。因此限制Si彡0. 10%。(3)Mn是強化元素，當C含量彡0.030%時，Mn含量提高到0.55%以上，同時P含量提高到0. 05%以上，才能使鋼板搪燒后的屈服強度達到^Oiffa以上。當Mn含量超過1.0% 以上時，鋼的Ac3溫度降低幅度大，搪燒時因鋼板奧氏體化而導致零件變形過大，所以控制 Mn含量范圍為0. 55 1. 0%。(4)P不降低鋼的Ac3溫度，且對搪瓷性能沒有不利影響。本發(fā)明中利用P來補償因C降低而導致的固溶強化不足，在Mn含量達到0. 55 %以上時，其含量達到0. 05 %時就可以使本發(fā)明的鋼板搪燒后的屈服強度達到^OMh以上。但P含量超過0. 11%，易于發(fā)生中心偏析，導致連鑄坯的分層，對鋼板的厚度方向的力學性能造成不利影響，因此控制其含量上限為0.11%。其加入范圍為0.05% 0. 11%。(5) S高于0. 006%時，其會導致Ti的析出粒子粗大化，降低作為有效氫陷阱的Ti 析出粒子的總表面積，所以控制其含量不超過0. 006%。(6)N高于0.005%時，易于導致直徑Iym以上的TiN粒子析出過量，一方面影響到鑄坯的質(zhì)量，另一方面也影響到鋼板的力學性能，因此控制其上限為0. 005%。(7) Ti/C比是保證搪瓷性能的重要指標。Ti/C在2. 2 5時，在熱軋卷取及搪燒過程中析出的Ti析出相也具有氫陷阱作用，在相對干燥的季節(jié)以及燒成過程中瓷釉會自身產(chǎn)生氣泡的情況下，搪瓷后也不會發(fā)生鱗爆。但是，當在濕度大的梅雨季節(jié)以及燒成過程中瓷釉自身生成氣泡很少的情況下，Ti/C比控制在這個范圍已經(jīng)不足以抑制鱗爆現(xiàn)象的發(fā)
4生了。Ti/C高于5，Ti與C的原子比將大于1.25，所形成的析出相具有更大的捕氫活性。 這時存在過剩的Ti與P結(jié)合，形成Ti-P析出相，在隨后的熱過程中，部分P回溶到鐵素體中，使析出相界面上留下了更多的空位，形成了更多的永久氫陷阱，使鋼板在使用致密瓷釉進行搪瓷時、以及在潮濕的梅雨季節(jié)搪瓷時，也足以抑制鱗爆的發(fā)生。Ti/C高于15時，Ti 含量過高會導致連鑄時鑄坯質(zhì)量問題。所以Ti/C比的控制范圍限定在5 15。(S)Ti是作為氫陷阱的析出粒子的重要形成元素。如前所述，其含量應為C的5 15倍。在這個前提下，為保證形成的氫陷阱的必要表面積，Ti含量應高于0.08%。但高于 0. 20%時會給板坯連鑄帶來不良的影響。因此在保證Ti/C比在5 15之間的前提下，確定其含量在0. 08 % 0. 20 %。(8) Als是脫氧產(chǎn)物，為使鋼潔凈，應進行Al脫氧，Als在0. 005% 0. 055%時，可足以保證鋼的潔凈度。Als超過0.055%使鋼的成本增加。因此確定Als含量在0.005% 0. 055%。(9)V是一種析出強化元素，并可以縮小奧氏體相區(qū)，提高鋼的Ac3點，有利于搪瓷。同時，V對于保障鋼板搪瓷后仍具有較高的屈服強度有作用。本發(fā)明提出，在搪燒溫度低以及搪燒時間短時，不需要加V，具有前述特征的發(fā)明鋼可以保障在搪燒后仍具有較高的屈服強度。由于搪燒溫度以及搪燒時間控制不太準確，本發(fā)明提出，可以選擇V作為析出強化元素加入，以抑制這種情形下搪燒后鋼板軟化過大。V低于0.015%時，這種作用不明顯。 而高于0. 06%會導致成本增加過多.因此確定選擇加入V時，其含量范圍為0. 015% 0. 06%。(IO)Cr是可以改善軋后鋼板的表面狀態(tài)的元素。用其可以調(diào)整鋼板表面的粗糙程度，提高瓷釉附著性。本發(fā)明提出，在瓷釉的附著對鋼板表面粗糙度不敏感時，不添加Cr。 對于需要改善鋼板表面的粗糙度的情況，提出可以選擇添加Cr。由于Cr低于0. 05%時，改善鋼板表面粗糙度的程度不明顯，達到0. 20%時，其作用已經(jīng)飽和。且高于0. 20%時也使鋼板的生產(chǎn)成本增加。所以確定添加Cr的范圍為0. 05% 0. 20%。(Il)Cu是有利于酸洗的元素，當鋼板采用連續(xù)酸洗機組進行除銹，或者先進行破鱗，然后采用70°C以上的鹽酸實施:3min以內(nèi)的酸洗時，或者通過打砂、噴丸除銹時，無需添加Cu。但使用溫度低于35°C的冷酸進行酸洗除銹時，添加少量Cu可明顯提高酸洗效率。因此本發(fā)明將Cu作為選擇加入的元素，以對應用戶的不同去銹工藝要求。Cu含量達到0.02%以上時就具有這種作用。添加量超過0. 15%，不但會增加成本，而且容易導致鑄坯加熱過程中產(chǎn)生熱裂紋缺陷，所以當選擇加入Cu元素時，其控制范圍為 0. 02% 0. 15%。(12)B元素是選擇加入的元素，其作用是抑制鋼板搪燒后的強度降低。當鋼板厚度規(guī)格不超過8mm時，不添加B，鋼板搪后屈服強度仍可以達到280MPa以上。當鋼板厚度超過8mm而不添加B時，由于軋后冷卻速度不足，熱軋狀態(tài)的屈服強度將降低，搪后屈服強度也不足。添加0. 0005%以上的B，已經(jīng)具有使厚度超過8mm的鋼板搪后屈服強度穩(wěn)定達到 280MPa以上的作用。B含量達到0. 005%時，這種作用將達到飽和。所以選擇加入B時，控制其含量范圍為0.0005% 0.005%。為保障B的收率，要在調(diào)整好Ti的含量后，再加入B合金。(13)為使作為氫陷阱的析出相的表面積最大化，要盡量使鑄坯中的Ti析出粒子回溶到鋼中。在1180°C時，鑄坯中Ti析出粒子已經(jīng)大部分回溶。在1260°C時，鋼中的Ti 析出粒子回溶程度已經(jīng)接近飽和，且加熱溫度超過1260°C后，對加熱設(shè)備的損害增大，鋼的燒損也增加。因此確定鑄坯加熱溫度為1180°C 1260°C。(14)由于Ti粒子析出的范圍很寬，在緩慢冷卻的條件下，其析出粒子易于粗大化，使析出相的總表面積減小，永久氫陷阱的總量不足，而且導致鋼板強度降低，使搪瓷后的鋼板屈服強度不足。尤其在相轉(zhuǎn)變過程中，相間析出的Ti粒子更易粗大化，且對塑性不利。因此提出采用高的冷卻速度，盡量抑制相間析出產(chǎn)生的大的周期分布的Ti粒子。在C 含量不高于0. 03%時，在冷速不低于20°C /s時，可足以抑制粗大的Ti的析出粒子形成，因此確定軋后冷速應不低于20°C /s。(15)對于本發(fā)明鋼來說，卷取溫度低于570°C，作為氫陷阱的TiC等析出粒子的析出被抑制，搪燒過程中雖然仍能夠有粒子析出，但最終的氫陷阱總量仍然不足，不足以抑制鱗爆的發(fā)生。而卷取溫度高于680°C，晶粒會出現(xiàn)粗大化，使鋼板強度降低，搪燒后屈服強度會不足。所以控制卷取溫度的范圍為570 680°C。本發(fā)明的優(yōu)點及效果在于1)本發(fā)明的鋼板通過控制C含量在0.012% 0.03%，Ti含量在0.08% 0. 20%, Ti/C比在5 15，保障了鋼板在濕度大的梅雨季節(jié)以及燒成過程中瓷釉自身生成氣泡很少的情況下進行雙面搪瓷不發(fā)生鱗爆。2)本發(fā)明通過控制Mn含量在0.55% 1. 0%，并添加P元素進行補充強化，保障了鋼板在800 920°C搪瓷后的屈服強度仍達到^OMPa以上，滿足了大型拼裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。3)本發(fā)明通過選擇加入Cr元素，控制Si元素，保障了搪瓷密著性。使以防腐蝕為目的的搪瓷構(gòu)件釉層的可靠性增強。4)本發(fā)明通過選擇加入Cu元素，使鋼板具有適于酸洗的特點，提高了搪瓷前的酸洗處理的效率。5)本發(fā)明通過選擇加入B元素，使鋼板在厚度大于8mm時，搪瓷后仍具有280MPa 以上的屈服強度。6)本發(fā)明在控制Ti/C比值滿足5 15的前提下，通過控制Ti含量不超過 0. 20%,使鋼板能夠通過連鑄-連軋的方法穩(wěn)定生產(chǎn)。7)本發(fā)明的鋼板搪后屈服強度可達到^OMPa 440MPa，同時相對于ZL2005 1 0047758. 1中的熱軋鋼板來說具有在濕度大的梅雨季節(jié)以及燒成過程中瓷釉自身生成氣泡很少的情況下進行雙面搪瓷完全不發(fā)生鱗爆的特性。同時適合于連鑄方式生產(chǎn)。熱軋狀態(tài)的屈服強度在300MPa 610MPa，斷后比例延伸率不低于18%，適合于滾壓成形、彎曲成形、 簡單的沖壓成型。是雙面搪瓷拼裝結(jié)構(gòu)的一種可靠的專用鋼板材料。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明本發(fā)明其鋼的熔煉成分(Wt% )為
權(quán)利要求
1.一種高強度雙面搪瓷用熱軋鋼板，其特征在于，鋼的熔煉成分重量百分比為C 0. 012 % 0. 03%, Si ^ 0. 10%, Mn :0. 55% 1. 0%，P :0. 05% 0. 11 %，S 彡 0. 006%, N 彡 0. 005%, Ti :0. 08% 0. 20%, Als :0. 005% 0. 055%, ；Ti/C 5 15， 選擇加入V、B、Cu、Cr的一種或二種以上，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上述一種高強度雙面搪瓷用熱軋鋼板，其特征在于，上述V、 B、Cu、Cr 元素加入的范圍為 V 0. 015% 0. 060%, B :0. 0005% 0. 005%, Cu :0. 02% 0. 15%, Cr 0. 05% 0. 20%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高強度雙面搪瓷用熱軋鋼板的制造方法，其特征在于， 上述成分的鋼通過連鑄生產(chǎn)板坯，采用常規(guī)鑄機以0. 8 1. 5m/min的速度連鑄成200 230mm厚度的板坯或采用中薄板坯鑄機以1. 5 4m/min的速度連鑄成120 170mm厚度的板坯；板坯經(jīng)冷裝或熱裝，加熱至1180°C 1260°C，均熱后經(jīng)高壓水除鱗、粗軋成中間坯、 通過5 7道次精軋至目標厚度，最后通過層流、超快冷裝置等以20 80°C /s的冷卻速度至低溫卷取，卷取溫度在570 680°C。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高強度雙面搪瓷用熱軋鋼板鋼及制造方法，其熔煉成分重量百分比為C0.012％～0.03％，Si≤0.10％，Mn0.55％～1.0％，P0.05％～0.11％，S≤0.006％，N≤0.005％，Ti0.08％～0.20％，Als0.005％～0.055％，；Ti/C5～15，選擇加入V、B、Cu、Cr的一種或二種以上，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。通過連鑄生產(chǎn)板坯，板坯加熱至1180℃～1260℃，均熱后經(jīng)高壓水除鱗、粗軋成中間坯、通過5～7道次精軋至目標厚度，通過層流冷卻至570～680℃卷取，本發(fā)明具有不鱗爆，在800～920℃及厚度大于8mm時搪瓷后的屈服強度280MPa以上，適合于滾壓成形、彎曲成形、簡單的沖壓成型，是雙面搪瓷拼裝結(jié)構(gòu)的一種可靠的專用鋼板材料。
文檔編號C22C38/32GK102312167SQ201010215739
公開日2012年1月11日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者付魁軍, 劉鳳蓮, 劉志偉, 敖列哥, 王東明, 翟永斌, 郭曉宏, 高磊 申請人:鞍鋼股份有限公司