一種搪后高強度搪玻璃用鋼板及其制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種搪后高強度搪玻璃用鋼板及其制造方法，鋼板成分按重量百分比計如下：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。方法：采用兩階段軋制，粗軋階段軋制溫度≥1100℃；精軋階段開軋溫度為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以上的屈服強度，為搪玻璃設備制造行業提供了一種安全可靠的鋼板材料。
【專利說明】一種搪后高強度搪玻璃用鋼板及其制造方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于冶金領域，尤其涉及低合金熱軋鋼板。

【背景技術】
[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穩定性和金屬強度的雙 重優點。正是因為搪玻璃鋼板的獨特性能，使得搪玻璃鋼板廣泛適用于化工、醫藥、染料、農 藥、有機合成、石油、食品制造和國防工業等領域，以代替昂貴的不銹鋼和有色金屬。
[0003] 作為搪玻璃設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量水 平和使用壽命，因此國外發達國家大多都采用專用鋼板，并有相應的材料標準。我國最早開 發的T06TiA、09MnTi、09MnTiNb等一系列用于制造搪玻璃設備的專用鋼種，在當時的歷史 條件下很好地滿足了市場需要。然而，由于當時的工藝狀況比較落后，生產出的這些專用產 品的成材率還不到70%，使成本大幅上升，嚴重制約了其在搪玻璃設備行業的推廣和普及， 無法從根本上改變我國用普通碳素鋼生產搪玻璃設備的局面。經過20多年的時代變遷，一 方面鋼廠的冶煉水平有了飛躍性的進步，乳制控制水平、質量控制手段都得到了大幅度提 高。另一方面我國搪玻璃行業的格局已經發生了根本性變化。整個行業的生產能力、標準 化水平都已經不可同日而語，我國正在成為搪玻璃化工設備的制造中心，整個搪玻璃行業 的鋼材消耗量已經達到了20萬噸，產品已經開始大量向印度、東南亞出口。但是目前行業 內仍在使用價格低廉的02 3^，02358川235(：、2(^、201?鋼等材料代用。這些代用材沒有考 慮到搪瓷性能而導致鱗爆、氣泡等缺陷的產生，往往需要經過多次反復搪燒才能獲得合格 的制品。搪玻璃設備~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度。 而這些代用材料經搪燒后強度大幅度降低，往往不能滿足耐壓要求，造成搪玻璃設備普遍 存在質量不穩定、使用壽命短等缺點。
[0004]《一種搪玻璃用高強度鋼板及其制造方法》（201210265014. 7)，其化學成分質量 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，其中Ti (%)XN (%)彡3X104。此發明中Si含 量偏高，Si元素在搪燒過程中會先行生成氧化物膜，阻礙鋼板與搪玻璃釉間密著層的生成， 對搪玻璃密著性不利。而且鋼中的N含量高，會在高溫時析出TiN，TiN尺寸較大，對鋼的延 性不利，實例中也沒有列出搪燒后的強度水平。
[0005]專利《耐鱗爆性顯著優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，其化學成分質量百分比為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和不可避免的雜質構成。專利 《抗鱗爆性顯著優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，其化學成分質量百分比為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上兩項發明中不足之處在于肩板C含量偏低，驗后屈服強度低，達不麵玻 璃設備用材的強度要求，同時又添加了 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，其化車成分質里百分比為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，搪燒后屈服強度低，達不到搪玻璃設備用材的強度要求，其制 備方法是鑄坯經過熱乳后進行冷軋、退火處理，生產工序多，成本高。 '、


【發明內容】

[0008]本發明的目的在于克服上述問題和不足而提供一種搪后高強度搪玻璃設備專用 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 上的屈服強度，為搪玻璃設備制造行業提供了一種安全可靠的鋼板材料。?
[0009] -種搪后高強度搪玻璃用鋼板，該鋼板的成分按重量百分比計如下：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。 ~
[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。
[0011] 技術特征的詳細說明：
[0012] (i)c是提咼強度最經濟有效的元素，但c含量過高會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生。因此選擇在 0. 05% ?0· 15% 之間。
[0013] (2) Si元素在搪燒過程中會先行生成氧化物膜，阻礙鋼板與搪玻璃釉間密著層的 生成。Si含量超過0· I5%時影響搪瓷密著性能，因此限制Si < 〇. 15%。
[0014] (3) Μη是提高強度的有效元素，而且成本十分低廉。當c含量<〇· 15%時，Μη含 量彡0· 80%以上，才能使鋼板搪燒后的屈服強度達到345MPa以上。當Μη含量超過2. 0%以 上時，鋼的Ac3溫度降低幅度較大，搪燒時因鋼板奧氏體化而導致零件變形過大，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。Ti/C彡1. 5,使鋼板的微觀結構中出現 大量具有化學活性的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， 抑制搪燒后發生鱗爆。Ti含量過高會導致連鑄時鑄坯質量問題。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，其含量應為C的 1. 5?3· 0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. 075%。 但高于〇· 20%時會給板坯連鑄帶來不良的影響。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，可提高鋼的未再結晶區溫度，保障控制軋制的效 果，使鋼材乳制后晶粒細化，同時Nb與Ti復合析出的粒子具有沉淀強化作用，保證鋼板搪 燒后具有較高的強度。低于0.03%效果不足，高于0.07%作用達到飽和。因此確定其范圍 為 0.03% ?0.07%。
[0018] (7)V有很好的析出強化作用。在本發明中，依靠其起到補充強化作用。在900?左 右的搪燒過程中，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轉變 過程中的相間析出和在鐵素體中的析出強化。與Nb、Ti復合添加強化效果更好。在添加如 前所述的Nb、Π 的前提下，其含量達到0.01%，就已明顯提高了搪燒后強度，超出0.05%，在 本發明中的作用已達到飽和。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有很好的固溶強化作用，又對搪瓷性能沒有不利影響。其含量達0. 05%時其 作用已很明顯，超過0.12%，易于發生中心偏析，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〇. 12%。
[0020] (9) S易與Μη形成MnS夾雜，對鋼的性能產生不利影響，所以控制其含量不超過 0. 020%。
[0021] ( 10) Als是脫氧產物，為使鋼潔凈，應進行A1脫氧，Als在0.005%?0.050%時， 可足以保證鋼的潔凈度，Als超過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含量偏高時易與Ti形成TiN，顆粒較大，夾雜物級別高。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] -種搪后高強度搪玻璃用鋼板制造方法，包括轉爐冶煉、爐外精煉、鑄坯加熱、乳 制、正火處理，轉爐冶煉-爐外精煉-鑄坯加熱-乳制-正火處理。連鑄坯加熱至1180? 1250°C，以保證獲得細小的奧氏體晶粒，能有相當數量的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%。乳后鋼板進行正火處理，正火溫度900?960 °C，凈保溫時間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，鑄坯中Ti析出粒子已經大部分回溶。 在1250Γ時，鋼中的Ti析出粒子回溶程度已經接近飽和，且加熱溫度超過1250?后，對加 熱設備的損害增大，鋼的燒損也增加，因此確定鑄坯加熱溫度為1180--1250°C。
[0025] 精軋開軋溫度高于98〇°C，成品晶粒不易細化，細晶強化效果不好。低于900°C，則 增加精乳機架的負荷，容易導致事故；規定終乳溫度在840°C以上，可以避免在雙相區軋制 使乳機負荷過大，并避開板型難于控制的變形溫度區間，且能減少鋼板縱橫向性能差異。但 終乳溫度高于900°C，晶粒細化不足，影響強化效果。
[0026]乳態鋼板組織比較粗大，且Ti的析出不充分，因此鋼板乳后需采取正火處理， 目的是均勻和細化組織，調整沉淀強化幅度。正火溫度900?96(TC,凈保溫時間1. 0? 5. Omin/mm〇
[0027]由于搪燒過程會使晶粒粗化，細晶強化的作用在搪燒后會喪失，所以固溶強化和 沉淀硬化是保障鋼板搪燒后仍保持高強度的主要強化方式。本發明鋼中通過加入適量的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間，使p的固溶強化作 用得到充分發揮，而析出的細小彌散的TiC、NbC和V (CN)粒子，在保證了析出相對基體的 沉淀析出強化效果的同時，又有利于提高鋼板的抗鱗爆性能。
[0028]本發明的有益效果：
[0029] (1)本發明鋼通過控制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)本發明通過控制Μη含量在0· 80?2. 0%，并添加 P、V元素進行補充強化，保障 了該鋼板在搪燒后屈服強度仍達到345MPa以上，為搪玻璃設備制造行業提供了一種安全 可靠的鋼板材料。
[0031] (3)本發明在控制Ti/C比為1. 5?3. 0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-熱乳的方法穩定生產。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為實施例1的金相組織圖。

【具體實施方式】
[0033]下面通過實施例對本發明作進一步的說明。
[0034] 本發明實施例根據技術方案的組分配比，進行冶煉與軋制。本發明實施例鋼的冶 煉成分見表1。本發明實施例鋼的主要工藝參數見表2。本發明實施例鋼的性能見表3。本 發明實施例模擬搪燒后的力學性能見表4。
[0035] 一種搪后高強度搪玻璃用鋼板制造方法，包括轉爐冶煉、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%。 乳后鋼板進行正火處理，正火溫度900?960°C,凈保溫時間1· 〇?5. Omin/mm。
[0036] (1)本發明實施例鋼的冶煉成分 wt%
[0037]
[0038] ~注：余量為Fe和不可避免的雜質

【權利要求】
1. 一種搪后高強度搪玻璃用鋼板，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。
2. 根據權利要求1所述一種搪后高強度搪玻璃用鋼板，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。
3. -種權利要求1所述搪后高強度搪玻璃用鋼板制造方法，包括轉爐冶煉、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% ;乳后鋼板進行正火處理，正火溫度900?960°C，凈保溫時間1. 0?5. Omin/ mm η
【文檔編號】C21D8/02GK104233063SQ201310244791
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月19日 優先權日:2013年6月19日
【發明者】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 申請人:鞍鋼股份有限公司