本發明屬于搪瓷鋼板加工，特別涉及一種適用于靜電干粉搪瓷且具有搪燒強化性的熱軋鋼板及其制造方法。

背景技術：

1、搪瓷鋼是一種將瓷釉經高溫搪燒熔覆在鋼板基體上制得的一種復合材料，廣泛應用于烤爐烤箱、建筑裝飾板、廚衛用具、搪瓷鋼拼裝罐和電熱水器內膽等領域。從搪瓷工藝角度，主要包括濕法搪瓷和靜電干粉搪瓷兩種。干粉搪瓷采用靜電吸附的方式使釉料附著于鋼板表面，瓷釉層厚度更均勻，且搪瓷表面質量更高，且生產效率高。近年來，在許多搪瓷鋼制品生產領域，都呈現以靜電干粉搪瓷替代濕法搪瓷的發展趨勢。

2、對于適用于搪瓷的專用鋼板來說，具有良好的搪瓷抗鱗爆性能是最基本的要求。按照氫氣學說，鋼在高溫下會吸收搪燒反應過程中產生的氫氣，高溫狀態下鋼對氫的溶解度增大，而當冷卻后其溶解度下降。在搪瓷制品燒成過程中，氫在鋼中達到了飽和，而當制品在空氣中冷卻直到瓷釉凝固時，氫來不及逸出以致于在鋼中達到了一種過飽和狀態。留在以后要析出位置上的這種過飽和氫產生一定壓力，其大小同高溫時鋼中含氫量析出多少以及瓷層的空隙程度有關。當這個壓力增大到可以使瓷層脫落時，便形成了“魚鱗”爆缺陷。因干粉瓷釉粉末的粒度更細小，它形成的搪瓷層相對于濕法搪瓷層更致密，就導致氫更難逸出，所以對鋼板的抗鱗爆性能要求更高。

3、另外，因為搪瓷燒結過程通常要在800℃以上的高溫下保溫一段時間來完成，因此，搪瓷制品最終的強度取決于搪瓷用鋼經高溫搪燒后的強度。在通常情況下，鋼板經這樣的高溫熱處理后強度會明顯下降，這是因為高溫熱處理過程中鋼板的微觀組織會經歷位錯密度的降低、鐵素體晶粒的長大、納米析出相的粗化等，這些變化導致位錯強化、細晶強化、析出強化作用同時減弱。如何提高鋼板經高溫搪燒后的強度一直是搪瓷用鋼開發領域的重點研究課題，也具有重要的實際應用價值。

4、中國專利cn101812630a公開了“深沖用熱軋高強度搪瓷鋼板及其制造方法”，該鋼板化學成分重量百分比為c：0.02～0.10％、si≤0.10％、mn：0.05～1.00％、p≤0.05％、s：0.005～0.035％、al：0.01～0.10％、n≤0.015％、ti＜0.10％、余量為鐵和不可避免雜質。

5、中國專利cn103540845a公開了“屈服強度為330mpa級的熱軋薄板搪瓷鋼及制造方法”，改熱軋薄板搪瓷鋼采用的成分為c：0.02～0.07％，si≤0.05％，mn：0.10～0.50％，p≤0.020％，s≤0.010％，ti：0.04～0.10％，al：0.02～0.08％，n≤0.008％，其余為fe及不可避免的夾雜，且ti/c＝1.0～1.5。

6、中國專利cn102181805a公開了“一種薄板坯連鑄連軋線生產熱水器內膽搪瓷用鋼板及方法”，鋼板化學成分重量百分比為：碳0.03-0.10％，錳0.15-0.40％，硅≤0.06％，硫0.004-0.040％，磷≤0.15％，鋁0.03-0.05％，氮0.002-0.008％，鈦0.02-0.10％，其余為鐵和不可避免的雜質

7、以上有關熱軋搪瓷用鋼在成分上多采用加ti元素的設計，通過它與c、n形成tic、ti(c、n)等析出相，發揮貯氫陷阱以及析出強化等作用。但需要注意的是，上述的這幾種技術方案僅適用于濕法搪瓷，并且，它們公開獲得的搪瓷鋼經高溫搪燒后的屈服強度都低于熱軋態的屈服強度。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種適用于靜電干粉搪瓷且具有搪燒強化性的熱軋鋼板及其制造方法，該鋼板在經高溫搪燒后，其屈服強度不會下降反而會升高，可以有效提高最終搪瓷制品的強度；同時，所得鋼板滿足靜電干粉搪瓷工藝所要求的抗鱗爆、密著性能要求，可廣泛應用于熱水器內膽等領域。

2、為達到上述目的，本發明的技術方案是：

3、一種適用于靜電干粉搪瓷且具有搪燒強化性的熱軋鋼板，其化學成分重量百分比為：c：0.03～0.08％，si≤0.03％，mn：0.3～0.8％，al：0.01～0.05％，cr：0.01～0.04％，cu：0.02～0.08％，n：0.004～0.012％，b：0.001～0.005％，mo：0.005～0.05％，余量包括fe和其它不可避免雜質；還需要同時滿足：

4、[b]/[n]×[mo]×103＞5。

5、進一步，余量為fe和其它不可避免雜質。

6、本發明所述鋼板的顯微組織所述鋼板的顯微組織為等軸狀鐵素體+珠光體；所述鐵素體晶粒度級別為7～9級，鐵素體基體中彌散分布著bn和aln析出相，析出相尺寸為10～800nm。

7、本發明所述鋼板的屈服強度為285～345mpa，經840℃高溫搪燒后，鋼板屈服強度為340～395mpa。

8、在本發明所述靜電干粉搪瓷且具有搪燒強化性的熱軋鋼板化學成分設計中：

9、碳：鋼中的c主要以形成珠光體組織為主，起到強化組織的作用，但是過高的c又會使鋼板的成形性能變差。另外，當碳含量過高時，形成的珠光體比例過高，會導致搪瓷燒成過程中產生大量的co等氣體，造成搪瓷層氣泡結構不良，以及針孔等缺陷，嚴重影響搪瓷質量。因此，本發明中碳含量控制在0.03～0.08％。

10、硅：硅元素會使鋼的塑性變差，還會影響鋼板與瓷釉間的密著性能，作為殘余元素進行控制，因此，本發明控制si含量≤0.03％。

11、錳：錳元素可以提高鋼板強度，但是，強度過高會導致熱水器內膽桶身卷圓后出現回彈，不利于焊接工藝以及焊縫質量；另外，錳元素具有擴大奧氏體相區，降低ac3點溫度的作用，這對鋼板的搪瓷性能不利，因為奧氏體相相對于鐵素體相溶氫能力更強，冷卻后更易導致鱗爆缺陷發生，所以不宜過量添加。因此，本發明中錳含量控制在0.3～0.8％。

12、銅和鉻：適量的銅和鉻元素添加有利于表面沉積，進而提高其與瓷釉間的密著性能，改善抗鱗爆性能。鋼中的cr一部分置換鐵形成合金滲碳體(fe、cr)3c，提高其穩定性，一部分溶入鐵素體，產生固溶強化，提高鐵素體的強度和硬度；但過高的銅、鉻元素含量不但會增加成本，而且會使鋼板耐蝕性能增強，反而會不利于鋼板在搪瓷過程中涂搪密著性能，因此，本發明中銅含量控制在0.02～0.08％，鉻元素含量控制在0.01～0.04％。

13、鋁：鋁為強脫氧元素，為了保證鋼中的氧含量盡量的低，中低碳鋼常采用鋁脫氧。同時，鋼中溶解的鋁會與自由氮結合析出aln，且其析出溫度較高，可以起到細化奧氏體晶粒的作用。細小的晶粒組織既能發揮細晶強化機制，又有利于提高鋼板的貯氫能力。因此，本發明中鋁含量控制在0.01～0.05％。

14、硼：b在鋼中的溶解度很低，主要會與鋼中的自由氮結合以bn形式析出。在本發明中，bn析出相作為主要的貯氫陷阱，起到搪瓷抗鱗爆的作用。但是，鋼中固溶硼會提高鋼板的強度，并降低成形性能，所以，b元素含量也不宜過高，本發明中硼含量控制在0.001～0.005％。

15、氮：在一般的情況下，鋼中的氮元素應該盡量低，在本發明中，適量添加氮元素主要為了形成bn復合析出相，過量的氮還可以和al形成aln析出相，本發明中氮含量控制在0.004～0.012％。

16、鉬：在本發明所述的技術方案中，一方面，鉬可固溶于鐵素體、奧氏體和碳化物中，起到固溶強化作用，同時，還可以和固溶硼產生相互作用，共同起到提高鋼板淬透性的作用，使鋼板在空冷的冷速條件下就能產生強度提高的效果；另一方面，鉬還能提高bn、aln析出相的穩定性，減小因高溫搪燒(通常搪燒溫度達830～850℃)而導致的析出相的聚集、粗化現象，從而提高鋼的高溫穩定性，避免搪燒后鋼板因析出強化作用減弱而導致的屈服強度下降。但是，過量的mo元素添加會顯著增加制造成本，因此，在本發明所述的超低碳冷軋高強鋼中，將mo元素的質量百分含量限定在0.005～0.05％。

17、且上述的b、n、mo元素還需滿足如下關系：

18、[b]/[n]×[mo]×103＞5。

19、滿足此關系式可以使鋼板具有搪燒強化性能，經840℃高溫搪燒后屈服強度可提高10％以上，這是因為：一方面可以獲得足夠量的bn析出相，同時保證有足夠的mo元素確保析出相的高溫穩定性；另一方面可以保證一定量的b、mo元素以固溶態存在，可以起到提高鋼板空冷淬透性，使得鋼板經高溫搪燒后在空冷的條件下獲得強度的提高。

20、成分上采用加b、n、mo、al的設計，在鋼中形成bn、aln第二相作為貯氫陷阱，發揮搪瓷抗鱗爆作用。利用mo元素來提高bn、aln析出相的穩定性，減小因高溫搪燒而導致的析出相的聚集、粗化現象，從而提高鋼的高溫穩定性。同時，利用固溶硼、鉬間產生的相互作用，共同起到提高鋼板空冷淬透性的作用，使鋼板高溫搪燒在空冷條件下就能產生強度提高的效果，實現搪燒強化的目的，使鋼板經過高溫搪燒后屈服強度不會下降反而升高。

21、本發明還提供一種適用于靜電干粉搪瓷且具有搪燒強化性的熱軋鋼板的制造方法，包括如下步驟：

22、1)冶煉、精煉、連鑄

23、按照上述成分冶煉、rh或lf精煉、連鑄成坯；

24、2)熱軋

25、加熱溫度：1150～1250℃，依次進行粗軋和精軋，粗軋溫度≥850℃，精軋開軋溫度為900～1050℃，精軋終軋溫度為860～900℃；

26、3)卷取

27、熱軋后的鋼板層流冷卻，冷卻速度控制在10～35℃/s，冷卻后卷取獲得熱軋卷，卷取溫度為650～700℃；

28、4)酸洗

29、將熱軋卷經酸洗、破磷、拉矯，得到熱軋酸洗鋼板。

30、在本發明所述鋼板的制造方法中：

31、冶煉和精煉確保鋼液的基本成分滿足本發明設計要求，鑄造可以采用連鑄或模鑄的方式，保證鑄坯內部成份均勻和表面質量良好，如采用模鑄的方式，模鑄的鋼錠還需經初軋機軋制成鋼坯。

32、鑄坯于1150～1250℃加熱，使板坯在加熱過程中轉變成奧氏體組織并充分均勻化；然后粗軋成中間坯，粗軋溫度大于850℃。

33、本發明設計精軋開軋溫度為900～1050℃，精軋終軋溫度為860～900℃，采用層流冷卻，通過10～35℃/s的冷卻速度水冷至卷取溫度650～700℃，然后空冷至室溫。本發明通過c、b、al、n成分優化設計，結合采用高溫終軋、高溫卷取以及快速冷卻的控軋控冷工藝，有利于熱軋軋制過程中鐵素體晶粒的充分回復再結晶，從而獲得均勻的等軸狀鐵素體晶粒組織，這可以使最終鋼板具有優異的綜合力學性能。

34、另外，終軋溫度控制在860～900℃，有利于強化元素mo與bn、aln析出相間的結合，進而利用mo元素提高bn、aln析出相的高溫穩定性。此外，終軋溫度高于搪瓷加工過程中的搪燒溫度(830～850℃)，可以降低搪燒溫度對鋼板組織及性能的影響，提高最終搪瓷制品的質量。

35、卷取溫度控制在650～700℃，在這一溫度區間進行卷取，有利于細化鐵素體晶粒，也有利于bn、aln析出相的均勻化，以獲得優異的力學性能和抗鱗爆性能。

36、與現有技術相比，本發明的有益效果是：

37、本發明在成分上采用高n、b、al的成分體系，在鋼中形成bn、aln第二相作為貯氫陷阱，發揮優異的搪瓷抗鱗爆作用，可滿足靜電干粉搪瓷使用要求。同時，利用mo元素來提高bn、aln析出相的穩定性，減小因高溫搪燒而導致的析出相的聚集、粗化現象，從而提高鋼的高溫穩定性。同時，利用固溶硼、鉬元素之間產生的相互作用，起到提高鋼板空冷淬透性的目的，使鋼板在高溫搪燒后空冷的冷速條件下產生強度提高的效果，使高溫搪燒后鋼板的屈服強度不會下降反而升高，實現搪燒強化的目的，鋼板搪燒后屈服強度可提高10％以上。

38、本發明在成分設計的基礎上，結合控軋控冷工藝，獲得細小的等軸狀鐵素體+珠光體的晶粒組織，鐵素體晶粒度級別為7～9級，有利于鋼板獲得較高的屈服強度及良好的綜合性能。

39、本發明所述鋼板的屈服強度為285～345mpa，經840℃高溫搪燒后，鋼板屈服強度為340～395mpa，實現鋼板的力學性能、涂搪性能的良好匹配，滿足靜電干粉搪瓷抗鱗爆性能要求。