专利名称：一种搪玻璃用钢板及其制造方法
技术领域：
本发明冶金低合金热轧钢板领域，尤其涉及搪玻璃用钢板及其制造方法。
背景技术：
所谓搪玻璃是指将含硅量高的搪玻璃瓷釉涂于金属(钢铁)表面，通过高温搪烧，使瓷釉密着于钢板表面。因此，搪玻璃钢板具有了类似玻璃的化学稳定性和金属强度的双重优点。正是因为搪玻璃钢板的独特性能，使得搪玻璃钢板广泛适用于化工、医药、染料、农药、有机合成、石油、食品制造和国防工业等领域，以代替昂贵的不锈钢和有色金属。作为搪玻璃设备主要制造材料的钢板，其性能好坏直接影响着最终制品的质量水 平和使用寿命，因此国外发达国家大多都采用专用钢板，并有相应的材料标准。鞍钢是我国最早开发和生产搪玻璃用钢的企业，从上世纪80年代到90年代的大约10年间，开发了T06TiA、09MnTi、09MnTiNb等一系列用于制造搪玻璃设备的专用钢种，在当时的历史条件下很好地满足了市场需要。然而，由于当时的工艺状况比较落后，生产出的这些专用产品的成材率还不到70%，使成本大幅上升，严重制约了其在搪玻璃设备行业的推广和普及。从1987年到1997年的十年间，鞍钢虽然一直维持这种专用钢板的供应，但是批量很小，无法从根本上改变我国用普通碳素钢生产搪玻璃设备的局面。经过20多年的时代变迁，一方面钢厂的冶炼水平有了飞跃性的进步，轧制控制水平、质量控制手段都得到了大幅度提高。另一方面我国搪玻璃行业的格局已经发生了根本性变化。整个行业的生产能力、标准化水平都已经不可同日而语，我国正在成为搪玻璃化工设备的制造中心，整个搪玻璃行业的钢材消耗量已经达到了 20万吨，产品已经开始大量向印度、东南亚出口。但是目前行业内仍在使用Q235A, Q235B, Q235C、20g、20R钢等材料代用。这些代用材没有考虑到搪瓷性能而导致鳞爆、气泡等缺陷的产生，往往需要经过多次反复搪烧才能获得合格的制品。而这些钢板材料多次搪烧后的强度大幅度降低，致使我国搪玻璃设备普遍存在生产能耗大、成本高、质量不稳定、使用寿命短等缺点。因为没有专用钢板，我国的搪玻璃制品的质量越来越成为人们疑虑的焦点，而反复搪烧所带来的能源损耗问题、环保成本问题也日益突出。日本村上英邦、西村哲等人申请的三项中国发明专利分别是专利号200780035777. X《耐鳞爆性显著优良的搪瓷用钢板及其制造方法》，其化学成分质量百分比为 C 0. 003 O. 010%、Si 0. 001 O. 100%、Mn 0. 03 I. 30%、P ·.( O. 035%、S ·.( O. 08%、Nb 0. 055 O. 250%、O 0. 005 O. 085%, Al 0. 0002 O. 010%、N 0. 0055% 以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成)、专利号CN200680050708. I《抗鳞爆性显著优异的连铸搪瓷用钢板及其制造方法》(其化学成分质量百分比为C :0. 010%以下、Mn :0. 03 1.30%、Si :0. 100% 以下、Al :0. 030% 以下、N :0. 0055% 以下、P :0. 035% 以下、S :0. 08% 以下、O
O.005 O. 085%,B 0. 0003 O. 0250% )和专利号CN02821685. 7《搪瓷用钢板及其制备方法》，其化学成分质量百分比为C :0. 010%或更少、Mn :0. 03 I. 30%,Si :0. 03%或更少、Al :0. 020%或更少、N :0. 0055%或更少、P :0. 035%以下、S :0. 025 O. 08%。其中专利号200780035777. X和CN200680050708. I发明专利中共同点是钢板C含量偏低，搪烧后强度低，达不到搪玻璃设备用材的强度要求，同时又添加了 Nb元素或B元素，使增加成本。专利号CN02821685. 7发明专利中同样是钢板C含量偏低，其制备方法是铸坯经过热轧后进行冷车U退火处理，生产工序多，成本高，搪烧后强度低，达不到搪玻璃设备用材的强度要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种搪玻璃设备专用钢板及其制造方法，该钢板具有良好的抗鳞爆性能和良好的成型性，搪烧后强度水平稳定，为搪玻璃设备制造行业提供了一种安全可靠的钢板材料。为实现本发明，针对目前搪玻璃用钢板生产存在的技术问题，发明者们从合金元素筛选与配比、工艺优化与参数选择、组织优化等几个方面进行了大量而系统的试验研究，最终确定了可满足本发明目的合金元素配比及制造工艺。本发明是这样实现的该搪玻璃用钢板的成分按重量百分比计如下C :0. 05% O. 15%,Si ( O. 20%、Mn 0. 50% L 60%,P ·.( O. 025%,S ( O. 020%,Ti 0. 06% O. 18%,Als O. 005% O. 050%、Ti/C :1. O I. 5、0 ( O. 0030%,N ( O. 0060%，其余为铁及不可避免的杂质。本发明在合金中加入Ti，Ti/C比是保证搪玻璃性能的重要指标，Ti/C彡I. 0，使钢板的微观结构中出现大量具有化学活性的Ti的碳化物、Ti的碳氮化物等析出粒子，可以提供足够的捕氢陷阱，抑制搪烧后发生鳞爆；Ti含量过高会导致连铸时铸坯质量问题，控制Ti/C比的控制范围限定在I. O I. 5。本发明成分设计理由如下(I) C是提高强度最经济有效的元素，但C含量过高会恶化钢的焊接性能及冷成型性能。而且C含量控制在O. 15%以下，可以避免气孔缺陷的发生。因此选择在O. 05% O. 15%之间。(2) Si元素在搪烧过程中会先行生成氧化物膜，阻碍钢板与搪玻璃釉间密着层的生成，因此对其上限进行了限定，Si ( O. 20%。(3)Mn是提高强度的有效元素，而且成本十分低廉，本发明中将其作为主要的添加元素，将其限制在O. 50% I. 60%之间。(4)P对搪瓷性能没有不利影响。但如果其含量过高，会降低钢的焊接性能。因此控制其含量上限为O. 025%。(5)S易与Mn形成MnS夹杂，对钢的性能产生不利影响，所以控制其含量不超过
0.020%。(6)Ti是作为氢陷阱的析出粒子的重要形成元素。如前所述，其含量应为C的I
1.5倍。在这个前提下，为保证形成的氢陷阱的必要表面积，Ti含量应高于O. 06%。但高于O. 18%时会给板坯连铸带来不良的影响。因此在保证Ti/C比在I I. 5之间的前提下，确定其含量在在O. 06% O. 18%。(7) Als是脱氧产物，为使钢洁净，应进行Al脱氧，Als在O. 005% O. 050%时，可足以保证钢的洁净度，Als超过O. 060%使钢的成本增加。因此控制Als含量在O. 005%
O.050% 之间。(8)残余元素N含量偏高时易与Ti形成TiN，颗粒较大，夹杂物级别也高。形成的TiN—般在晶界上析出，使钢的延性变坏。因此控制N含量的上限< O. 0060%。(9)氧与Ti有较强的亲和力，易形成氧化钛。浇铸时容易产生水口堵塞，因此控制氧含量上限< O. 0030%。本发明搪玻璃用钢板的制造方法包括以下步骤冶炼一 > 连铸一 > 轧制一 > 正火处理。其特征在于(I)轧制工艺为使作为氢陷阱的析出相的表面积最大化，且尽量使铸坯中的Ti析出粒子回溶到钢中，铸坯加热温度为1180 1250° C，在1180° C时，铸坯中Ti析出粒子已经大部分回溶，在1250° C时，钢中的Ti析出粒子回溶程度已经接近饱和，加热温度超过1250° C后，对加热设备的损害增大，钢的烧损也增加；采用两阶段轧制，粗轧阶段轧制温度彡1100° C，精轧阶段开轧温度为920 1000° C，精轧开轧温度高于1000° C，成品晶粒不易细化，细晶强化效果不好，低于920° C，则增加精轧机架的负荷，容易导致事故；·终轧温度为900 840° C，避免在双相区轧制使轧机负荷过大，并避开板型难于控制的变形温度区间，且能减少钢板纵横向性能差异，终轧温度高于900° C，晶粒细化不足，影响强化效果；累积变形量> 60%。(2)正火处理工艺轧后钢板进行正火处理，正火温度920 960° C，净保温时间
I.O 3. 5min/mm。轧态钢板组织比较粗大，而且Ti的析出不充分，因此钢板轧后需采取正火处理，均匀和细化组织，调整沉淀强化幅度。本发明有益效果在于1)本发明的钢板通过控制Ti/C比为I. O I. 5，Ti含量在O. 06 O. 18%，保证了钢板在搪烧后具有良好的抗鳞爆性能。减少搪烧次数，节约能源，为用户节约成本。2)该钢板具有良好的成型性和抗鳞爆性能。搪烧后强度水平稳定，为搪玻璃设备制造行业提供了一种安全可靠的钢板材料。
图I为本发明实施例I钢板的显微组织。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明作进一步的说明。本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行冶炼与轧制。本发明实施例钢的冶炼成分见表I。本发明实施例钢的工艺参数见表2。本发明实施例钢的性能见表3。本发明实施例I模拟搪烧后的力学性能见表4。本发明搪玻璃用钢板的制造方法包括以下步骤，包括冶炼一 > 连铸一 > 轧制一 >正火处理。连铸坯加热至1180 1250° C，保证获得细小的奥氏体晶粒，并且能有相当数量的Ti溶入奥氏体。采用两阶段轧制，粗轧阶段轧制温度> 1100° C、精轧阶段开轧温度为920 1000° C、终轧温度为900 840° C，累积变形量彡60%。轧后钢板进行正火处理，正火温度920 960° C，净保温时间I. O 3. 5min/mm。(I)本发明实施例钢的冶炼成分wt%
权利要求
1.一种搪玻璃用钢板，其特征在于其化学成分重量百分比为C :0. 05% O. 15%、Si ( O. 20%、Mn 0. 50% I. 60%、P ^ O. 025%、S 彡 O. 020%、Ti 0. 06% O. 18%、Als O.005% O. 050%、Ti/C :1. O I. 5、0 ( O. 0030%,N ( O. 0060%，其余为铁及不可避免的杂质。
2.—种权利要求I所述搪玻璃用钢板的制造方法，包括冶炼、连铸、轧制和正火处理工序，其特征在于(1)轧制铸坯加热温度为1180 1250°C，采用两阶段轧制，粗轧阶段轧制温度彡1100°C，精轧阶段开轧温度为920 1000°C，终轧温度为900 840°C，累积变形量彡60% (2)正火处理正火温度920 960°C，净保温时间I. O 3. 5min/mm。
全文摘要
本发明提供了一种搪玻璃用钢板及其制造方法，其化学成分 C0.05%～0.15%、Si≤0.20%、Mn0.50%～1.60%、P≤0.025%、S≤0.020%、Ti0.06%～0.18%、Als0.005%～0.050%、Ti/C1.0～1.5、O≤0.0030%、N≤0.0060%，其余为铁及不可避免的杂质。其制造方法包括冶炼、连铸、轧制、正火处理，铸坯加热温度为1180～1250℃，采用两阶段轧制，粗轧阶段轧制温度≥1100℃，精轧阶段开轧温度为920～1000℃，终轧温度为900～840℃，累积变形量≥60%；正火温度920～960℃，净保温时间1.0～3.5min/mm。本发明的钢板通过控制Ti/C比为1.0～1.5，Ti含量在0.06%～0.18%，保证了钢板在搪烧后具有良好的抗鳞爆性能，减少搪烧次数，节约能源，为用户节约成本；搪烧后强度水平稳定，为搪玻璃设备制造行业提供了一种安全可靠的钢板材料。
文档编号C21D8/02GK102899560SQ20121040816
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者刘凤莲, 刘志伟, 王柏明, 李桂艳, 隋轶, 石峰涛, 郭晓宏, 赵宝纯 申请人:鞍钢股份有限公司