一種搪后高強(qiáng)度搪玻璃用鋼板及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種搪后高強(qiáng)度搪玻璃用鋼板及其制造方法，鋼板成分按重量百分比計(jì)如下：C：0.05～0.15%、Si≤0.15%、Mn：0.80～2.0%、P：0.05～0.12%、S≤0.020%、Ti：0.09～0.20%、Nb：0.03～0.07%、V 0.01～0.05%、 Als：0.005～0.050%、N≤0.0060%且Ti/C：1.5～3.0，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。方法：采用兩階段軋制，粗軋階段軋制溫度≥1100℃；精軋階段開(kāi)軋溫度為900～980℃、終軋溫度為900~840℃，累積變形量≥60%；軋后900～960℃正火處理，凈保溫時(shí)間1.0～5.0min/mm。該鋼板具有良好的抗鱗爆性能和良好的成型性，搪燒后具有345MPa以上的屈服強(qiáng)度，為搪玻璃設(shè)備制造行業(yè)提供了一種安全可靠的鋼板材料。
【專利說(shuō)明】一種搪后高強(qiáng)度搪玻璃用鋼板及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，尤其涉及低合金熱軋鋼板。

【背景技術(shù)】
[0002] 所謂搪玻璃是指將含硅量高的搪玻璃瓷釉涂于金屬(鋼鐵）表面，通過(guò)高溫搪燒， 使瓷釉密著于鋼板表面。因此，搪玻璃鋼板具有了類似玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和金屬?gòu)?qiáng)度的雙 重優(yōu)點(diǎn)。正是因?yàn)樘虏Ａт摪宓莫?dú)特性能，使得搪玻璃鋼板廣泛適用于化工、醫(yī)藥、染料、農(nóng) 藥、有機(jī)合成、石油、食品制造和國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域，以代替昂貴的不銹鋼和有色金屬。
[0003] 作為搪玻璃設(shè)備主要制造材料的鋼板，其性能好壞直接影響著最終制品的質(zhì)量水 平和使用壽命，因此國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家大多都采用專用鋼板，并有相應(yīng)的材料標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)最早開(kāi) 發(fā)的T06TiA、09MnTi、09MnTiNb等一系列用于制造搪玻璃設(shè)備的專用鋼種，在當(dāng)時(shí)的歷史 條件下很好地滿足了市場(chǎng)需要。然而，由于當(dāng)時(shí)的工藝狀況比較落后，生產(chǎn)出的這些專用產(chǎn) 品的成材率還不到70%，使成本大幅上升，嚴(yán)重制約了其在搪玻璃設(shè)備行業(yè)的推廣和普及， 無(wú)法從根本上改變我國(guó)用普通碳素鋼生產(chǎn)搪玻璃設(shè)備的局面。經(jīng)過(guò)20多年的時(shí)代變遷，一 方面鋼廠的冶煉水平有了飛躍性的進(jìn)步，乳制控制水平、質(zhì)量控制手段都得到了大幅度提 高。另一方面我國(guó)搪玻璃行業(yè)的格局已經(jīng)發(fā)生了根本性變化。整個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)能力、標(biāo)準(zhǔn) 化水平都已經(jīng)不可同日而語(yǔ)，我國(guó)正在成為搪玻璃化工設(shè)備的制造中心，整個(gè)搪玻璃行業(yè) 的鋼材消耗量已經(jīng)達(dá)到了20萬(wàn)噸，產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始大量向印度、東南亞出口。但是目前行業(yè) 內(nèi)仍在使用價(jià)格低廉的02 3^，02358川235(：、2(^、201?鋼等材料代用。這些代用材沒(méi)有考 慮到搪瓷性能而導(dǎo)致鱗爆、氣泡等缺陷的產(chǎn)生，往往需要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)搪燒才能獲得合格 的制品。搪玻璃設(shè)備~般是在中低壓的條件下服役，所以必須要求其具有足夠的搪后強(qiáng)度。 而這些代用材料經(jīng)搪燒后強(qiáng)度大幅度降低，往往不能滿足耐壓要求，造成搪玻璃設(shè)備普遍 存在質(zhì)量不穩(wěn)定、使用壽命短等缺點(diǎn)。
[0004]《一種搪玻璃用高強(qiáng)度鋼板及其制造方法》（201210265014. 7)，其化學(xué)成分質(zhì)量 百分比為 C :0. 06?0. 15%、Si :0· 15、· 50%、Mn :0. 5?1. 5%、P 彡 0. 02%、s :0. 008~0. 035%、A1 : 0. 001 ?0. 〇5%、N :0· 003?0· 015%、0 :0· 00廣0_ 〇35%、Ti :0. 00廣〇· 05%、Cu、Cr、Ni、Mo 均小于 0. 10%，余量為Fe和其它不可避免的雜質(zhì)，其中Ti (%)XN (%)彡3X104。此發(fā)明中Si含 量偏高，Si元素在搪燒過(guò)程中會(huì)先行生成氧化物膜，阻礙鋼板與搪玻璃釉間密著層的生成， 對(duì)搪玻璃密著性不利。而且鋼中的N含量高，會(huì)在高溫時(shí)析出TiN，TiN尺寸較大，對(duì)鋼的延 性不利，實(shí)例中也沒(méi)有列出搪燒后的強(qiáng)度水平。
[0005]專利《耐鱗爆性顯著優(yōu)良的搪瓷用鋼板及其制造方法》（200780035777. X)介紹了 一種搪瓷用鋼板及其制造方法，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C :0. 003?0. 010%、Si :0. 001? 0· 100%、Μη :0· 03 ?1· 30%、P : < 0· 035%、S : < 〇· 08%、Nb :0· 055 ?〇· 250%、0 :0. 005 ? 0· 〇85%，A1 :0· 00〇2?0· 010%、N :0· 0〇55%以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。專利 《抗鱗爆性顯著優(yōu)異的連鑄搪瓷用鋼板及其制造方法》（CN200680050708. 1)介紹了一種 搪瓷用鋼板及其制造方法，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C :0· 010%以下、Μη :0. 03?1. 30%、 Si :0· 100% 以下、A1 :0· 030% 以下、N :0· 0055% 以下、P :〇· 035% 以下、s :〇· 〇8% 以下、〇 : 0· 005 ?0· 085%、Β :0· 0003 ?〇· 0250%)。
[0006] U上兩項(xiàng)發(fā)明中不足之處在于肩板C含量偏低，驗(yàn)后屈服強(qiáng)度低，達(dá)不麵玻 璃設(shè)備用材的強(qiáng)度要求，同時(shí)又添加了 Nb元素或B元素，增加成本。
[0007]專利《搪瓷用鋼板及其制備方法》（CN02821685· 7),介紹了~種塘瓷用鋼板及其制 造方法，其化車(chē)成分質(zhì)里百分比為C :0· 010%或更少、Μη :〇· 〇3?1. 30%、Si .0· 03%或更 少、A1 :0· 020%或更少、N :0· 0055%或更少、P :0· 035% 以下、S :〇· 025 ?、〇· 〇8%。其不足 之處在于，鋼板C含量偏低，搪燒后屈服強(qiáng)度低，達(dá)不到搪玻璃設(shè)備用材的強(qiáng)度要求，其制 備方法是鑄坯經(jīng)過(guò)熱乳后進(jìn)行冷軋、退火處理，生產(chǎn)工序多，成本高。 '、


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服上述問(wèn)題和不足而提供一種搪后高強(qiáng)度搪玻璃設(shè)備專用 鋼板及其制造方法，該鋼板具有良好的抗鱗爆性能和良好的成型性，搪燒后且有345MPa以 上的屈服強(qiáng)度，為搪玻璃設(shè)備制造行業(yè)提供了一種安全可靠的鋼板材料。?
[0009] -種搪后高強(qiáng)度搪玻璃用鋼板，該鋼板的成分按重量百分比計(jì)如下：c:0. 05%? 0. 15%、Si < 0· 15%、Mn :0· 80% ?2· 0%、P :0· 05% ?0· 12%、S < 0· 020%、Ti :0· 09% ~ 0· 20%、 Nb :0· 03% ?0· 07%、V 0· 01% ?〇· 05%、Als :0· 005% ?0. 〇5〇%、N 在 0· 0060% 且 Ti/C :1. 5 ? 3.0,其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。 ~
[0010]其鋼板組織為單位面積70%-80%鐵素體+珠光體，晶粒度為10級(jí)。
[0011] 技術(shù)特征的詳細(xì)說(shuō)明：
[0012] (i)c是提咼強(qiáng)度最經(jīng)濟(jì)有效的元素，但c含量過(guò)高會(huì)惡化鋼的焊接性能及冷成型 性能。而且C含量控制在0_15%以下，可以避免搪玻璃后氣孔缺陷的發(fā)生。因此選擇在 0. 05% ?0· 15% 之間。
[0013] (2) Si元素在搪燒過(guò)程中會(huì)先行生成氧化物膜，阻礙鋼板與搪玻璃釉間密著層的 生成。Si含量超過(guò)0· I5%時(shí)影響搪瓷密著性能，因此限制Si < 〇. 15%。
[0014] (3) Μη是提高強(qiáng)度的有效元素，而且成本十分低廉。當(dāng)c含量<〇· 15%時(shí)，Μη含 量彡0· 80%以上，才能使鋼板搪燒后的屈服強(qiáng)度達(dá)到345MPa以上。當(dāng)Μη含量超過(guò)2. 0%以 上時(shí)，鋼的Ac3溫度降低幅度較大，搪燒時(shí)因鋼板奧氏體化而導(dǎo)致零件變形過(guò)大，所以控制 Μη的含量范圍為0. 80?2. 0%。
[0015] (4)Ti/C比是保證搪玻璃性能的重要指標(biāo)。Ti/C彡1. 5,使鋼板的微觀結(jié)構(gòu)中出現(xiàn) 大量具有化學(xué)活性的Ti的碳化物、Ti的碳氮化物等析出粒子，可以提供足夠的捕氫陷阱， 抑制搪燒后發(fā)生鱗爆。Ti含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致連鑄時(shí)鑄坯質(zhì)量問(wèn)題。因此Ti/C比的控制范圍 限定在1.5?3.0。
[0016] (5) 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(yīng)為C的 1. 5?3· 0倍。在這個(gè)前提下，為保證形成的氫陷阱的必要表面積，Ti含量應(yīng)高于0. 075%。 但高于〇· 20%時(shí)會(huì)給板坯連鑄帶來(lái)不良的影響。因此在保證Ti/C比在1. 5?3. 0之間的 前提下，確定其含量在〇· 09%?0· 20%。
[0017] (6) Nb是重要的微合金化元素，可提高鋼的未再結(jié)晶區(qū)溫度，保障控制軋制的效 果，使鋼材乳制后晶粒細(xì)化，同時(shí)Nb與Ti復(fù)合析出的粒子具有沉淀強(qiáng)化作用，保證鋼板搪 燒后具有較高的強(qiáng)度。低于0.03%效果不足，高于0.07%作用達(dá)到飽和。因此確定其范圍 為 0.03% ?0.07%。
[0018] (7)V有很好的析出強(qiáng)化作用。在本發(fā)明中，依靠其起到補(bǔ)充強(qiáng)化作用。在900?左 右的搪燒過(guò)程中，釩的碳氮化物可完全溶于Y-Fe中，因此V的主要作用是在Y - ct轉(zhuǎn)變 過(guò)程中的相間析出和在鐵素體中的析出強(qiáng)化。與Nb、Ti復(fù)合添加強(qiáng)化效果更好。在添加如 前所述的Nb、Π 的前提下，其含量達(dá)到0.01%，就已明顯提高了搪燒后強(qiáng)度，超出0.05%，在 本發(fā)明中的作用已達(dá)到飽和。且增加更多，造成成本上的增加。因此確定其范圍為〇. 01%? 0. 05%。
[0019] (8)P有很好的固溶強(qiáng)化作用，又對(duì)搪瓷性能沒(méi)有不利影響。其含量達(dá)0. 05%時(shí)其 作用已很明顯，超過(guò)0.12%，易于發(fā)生中心偏析，導(dǎo)致連鑄坯的分層，對(duì)鋼板的厚度方向的力 學(xué)性能造成不利影響，因此控制其含量上限為〇. 12%。
[0020] (9) S易與Μη形成MnS夾雜，對(duì)鋼的性能產(chǎn)生不利影響，所以控制其含量不超過(guò) 0. 020%。
[0021] ( 10) Als是脫氧產(chǎn)物，為使鋼潔凈，應(yīng)進(jìn)行A1脫氧，Als在0.005%?0.050%時(shí)， 可足以保證鋼的潔凈度，Als超過(guò)0· 050%使鋼的成本增加。因此控制Als含量在0. 005%? 0.050% 之間。
[0022] (11)殘余元素 N含量偏高時(shí)易與Ti形成TiN，顆粒較大，夾雜物級(jí)別高。形成的 TiN -般在晶界上析出，使鋼的延性變壞。因此控制N含量的上限< 0. 0060%。
[0023] -種搪后高強(qiáng)度搪玻璃用鋼板制造方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉、鑄坯加熱、乳 制、正火處理，轉(zhuǎn)爐冶煉-爐外精煉-鑄坯加熱-乳制-正火處理。連鑄坯加熱至1180? 1250°C，以保證獲得細(xì)小的奧氏體晶粒，能有相當(dāng)數(shù)量的Ti溶入奧氏體。采用兩階段軋制， 粗軋階段乳制溫度彡ll〇〇°C ;精軋階段開(kāi)乳溫度為900?980°C、終軋溫度為90(T840°C, 累積變形量彡60%。乳后鋼板進(jìn)行正火處理，正火溫度900?960 °C，凈保溫時(shí)間1. 0? 5. Omi n/mnin
[0024] 鑄坯加熱溫度為118(Γ?25〇Γ。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(shí)，鑄坯中Ti析出粒子已經(jīng)大部分回溶。 在1250Γ時(shí)，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(guò)1250?后，對(duì)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--1250°C。
[0025] 精軋開(kāi)軋溫度高于98〇°C，成品晶粒不易細(xì)化，細(xì)晶強(qiáng)化效果不好。低于900°C，則 增加精乳機(jī)架的負(fù)荷，容易導(dǎo)致事故；規(guī)定終乳溫度在840°C以上，可以避免在雙相區(qū)軋制 使乳機(jī)負(fù)荷過(guò)大，并避開(kāi)板型難于控制的變形溫度區(qū)間，且能減少鋼板縱橫向性能差異。但 終乳溫度高于900°C，晶粒細(xì)化不足，影響強(qiáng)化效果。
[0026]乳態(tài)鋼板組織比較粗大，且Ti的析出不充分，因此鋼板乳后需采取正火處理， 目的是均勻和細(xì)化組織，調(diào)整沉淀強(qiáng)化幅度。正火溫度900?96(TC,凈保溫時(shí)間1. 0? 5. Omin/mm〇
[0027]由于搪燒過(guò)程會(huì)使晶粒粗化，細(xì)晶強(qiáng)化的作用在搪燒后會(huì)喪失，所以固溶強(qiáng)化和 沉淀硬化是保障鋼板搪燒后仍保持高強(qiáng)度的主要強(qiáng)化方式。本發(fā)明鋼中通過(guò)加入適量的P、 V、Nb、Ti元素，熱軋后采取正火處理，控制適宜的正火溫度和保溫時(shí)間，使p的固溶強(qiáng)化作 用得到充分發(fā)揮，而析出的細(xì)小彌散的TiC、NbC和V (CN)粒子，在保證了析出相對(duì)基體的 沉淀析出強(qiáng)化效果的同時(shí)，又有利于提高鋼板的抗鱗爆性能。
[0028]本發(fā)明的有益效果：
[0029] (1)本發(fā)明鋼通過(guò)控制Ti/C比為1. 5?3. 0、Ti含量在0. 09?0. 20%，保證了鋼 板在搪燒后具有良好的抗鱗爆性能。
[0030] (2)本發(fā)明通過(guò)控制Μη含量在0· 80?2. 0%，并添加 P、V元素進(jìn)行補(bǔ)充強(qiáng)化，保障 了該鋼板在搪燒后屈服強(qiáng)度仍達(dá)到345MPa以上，為搪玻璃設(shè)備制造行業(yè)提供了一種安全 可靠的鋼板材料。
[0031] (3)本發(fā)明在控制Ti/C比為1. 5?3. 0的前提下，通過(guò)控制Ti含量不超過(guò)0· 20%， 使鋼板能夠通過(guò)連鑄-熱乳的方法穩(wěn)定生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為實(shí)施例1的金相組織圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0034] 本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)技術(shù)方案的組分配比，進(jìn)行冶煉與軋制。本發(fā)明實(shí)施例鋼的冶 煉成分見(jiàn)表1。本發(fā)明實(shí)施例鋼的主要工藝參數(shù)見(jiàn)表2。本發(fā)明實(shí)施例鋼的性能見(jiàn)表3。本 發(fā)明實(shí)施例模擬搪燒后的力學(xué)性能見(jiàn)表4。
[0035] 一種搪后高強(qiáng)度搪玻璃用鋼板制造方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉、鑄坯加熱、 軋制、正火處理。連鑄坯加熱至1180?1250°C，采用兩階段乳制，粗乳階段軋制溫度 彡1100°C ;精軋階段開(kāi)軋溫度為900?980°C、終軋溫度為90(T84(TC，累積變形量彡6〇%。 乳后鋼板進(jìn)行正火處理，正火溫度900?960°C,凈保溫時(shí)間1· 〇?5. Omin/mm。
[0036] (1)本發(fā)明實(shí)施例鋼的冶煉成分 wt%
[0037]
[0038] ~注：余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)

【權(quán)利要求】
1. 一種搪后高強(qiáng)度搪玻璃用鋼板，其特征在于，該鋼板的成分按重量百分比計(jì)如下： C :0. 05% ?0. 15%、Si 彡 0. 15%、Μη :0. 80% ?2. 0%、P :0. 05% ?0. 12%、S 彡 0. 020%、Ti : 0· 09% ?0· 20%、Nb :0· 03%?0· 07%、V 0· 01%?0· 05%、Als :0· 005%?0· 050%、N 彡 0· 0060% 且Ti/C :1. 5?3. 0,其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種搪后高強(qiáng)度搪玻璃用鋼板，其特征在于，其鋼板組織為單 位面積70%_80%鐵素體+珠光體，晶粒度為10級(jí)。
3. -種權(quán)利要求1所述搪后高強(qiáng)度搪玻璃用鋼板制造方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉、 鑄坯加熱、乳制、正火處理，其特征在于，連鑄坯加熱至1180?1250°C，采用兩階段軋制，粗 軋階段軋制溫度> 1KKTC;精軋階段開(kāi)軋溫度為900?980°C、終軋溫度為90(T840°C，累積 變形量彡60% ;乳后鋼板進(jìn)行正火處理，正火溫度900?960°C，凈保溫時(shí)間1. 0?5. Omin/ mm η
【文檔編號(hào)】C21D8/02GK104233063SQ201310244791
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月19日
【發(fā)明者】劉鳳蓮, 郭曉宏, 劉志偉, 石峰濤, 李桂艷, 趙寶純, 楊靜, 王柏明, 隋軼 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司