一种具有优良塑韧性和抗鳞爆性的搪玻璃用钢及其制造方法技术

一种具有优良塑韧性和抗鳞爆性的搪玻璃用钢及其制造方法，其成分重量百分比为：C 0.02～0.06％，Si 0.15～0.35％，Mn 0.50～1.00％，P≤0.035％，S 0.002～0.035％，Al 0.010～0.055％，N 0.001～0.009％，Ti 0.15～0.25％，Cu 0.005～0.10％，Cr 0.005～0.065％，Ni≤0.05％，Mo≤0.05％，其余为Fe和不可避免杂质，满足Ti％＝4C％+3.43N％+1.5S％+(0～0.05％)，0.15％≤5C％+2.5S％+4.43N％≤0.40％。本发明专利技术搪玻璃用钢具有优良的塑性和低温韧性、抗鳞爆性、密着性和焊接性，可满足双面涂搪要求，特别适合于制作加工成型较复杂、服役温度‑20℃甚至更低、对涂搪质量要求高的搪玻璃设备、配件和搪瓷制品等。

【技术实现步骤摘要】
一种具有优良塑韧性和抗鳞爆性的搪玻璃用钢及其制造方法
本专利技术涉及搪玻璃用钢，具体来说涉及一种具有优良塑韧性和抗鳞爆性的搪玻璃用钢及其制造方法，可用于搪玻璃设备及搪玻璃配件，也可用于制作搪瓷容器、罐体和制品等。
技术介绍
搪玻璃工艺是将含有高二氧化硅组份的玻璃质釉料涂覆在加工成形后的钢质基体表面，然后经过高温烧结后使得釉料牢固地密着于钢质基体表面而形成一种复合材料的过程，该复合材料的加工过程即为搪玻璃。一般来说，为了达到较为理想的玻璃层，往往要经过8次左右的反复涂搪和烧成。经搪玻璃工艺制作的搪玻璃设备具有玻璃的稳定性和钢质金属的强韧度等优点，具有良好的耐磨性并且对各种酸性溶液和有机溶剂均有较好的耐腐蚀性，对碱性溶液也具有一定的耐腐蚀性，因此用途极为广泛。现有对搪玻璃用钢的要求按GB25832-2010中对冲击性能的最高要求是-20℃的冲击功不小于31J或34J，有些标准中甚至对冲击性能根本没有具体要求。现有的搪玻璃专用钢板要么根本不保证冲击韧性，要么只提供最严-20℃温度下冲击功。比如，目前国内搪玻璃设备使用最多的钢板是Q245R，其典型的成分是，C：0.16％，Si：0.19％，Mn：0.80％，P：0.010％，S：0.002％，Al：0.035％，成分特点是碳和锰的含量较高，几乎不加入其它合金元素。这类钢主要依靠碳、锰和硅来提高钢板的强度，其冲击功只保证0℃下大于31J，延伸率在25～30％左右。由于其显微组织由带状珠光体和铁素体组成，并且珠光体的含量较高，因此其涂搪时易产生严重的针孔和气泡等缺陷。中国专利CN102899560B公开的搪玻璃钢的成分为：C：0.05～0.15％、Si≤0.20％、Mn：0.50～1.60％、P≤0.025％、S≤0.020％、Ti：0.06～0.18％、Als：0.005～0.050％、Ti/C：1.0～1.5、O≤0.0030％、N≤0.0060％，钢板需正火处理，钢中含有珠光体组织，延伸率在34～36.5％，不提供冲击功。中国专利CN104233063A公开的钢板成分为：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，钢板需正火处理，并且钢中含20～30％珠光体，延伸率31～33.5％，不提供冲击功，在实际使用中钢板的抗鳞爆性能基本上只满足于单面涂搪要求。随着搪玻璃设备及搪玻璃配件应用领域的不断扩大，不仅加工成型更加复杂，而且设备的服役环境也越来越恶劣，比如要求在-20℃以下的更低温环境下使用，特别是在低温和较高温度的不同温度环境下交替使用时，现有的搪玻璃用钢制作的搪玻璃设备及配件就很难满足其使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有优良塑韧性和抗鳞爆性的搪玻璃用钢及其制造方法，该搪玻璃用钢具有优良的塑性和低温韧性，还应当具有良好的抗鳞爆性、密着性和焊接性，搪玻璃用钢的氢穿透时间≥5min，屈服强度≥245MPa，抗拉强度≥400MPa，延伸率≥35％，-40℃的冲击功大于250J；可满足双面涂搪要求，特别适合于制作加工成型较复杂、服役温度-20℃甚至更低、对涂搪质量要求高的搪玻璃设备、配件和搪瓷制品等。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种具有优良塑韧性和抗鳞爆性的搪玻璃用钢，其成分重量百分比为：C：0.02～0.06％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.50～1.00％，P≤0.035％，S：0.002～0.035％，Al：0.010～0.055％，N：0.001～0.009％，Ti：0.15～0.25％，Cu：0.005～0.10％，Cr：0.005～0.065％，Ni≤0.05％，Mo≤0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质，且满足Ti％＝4C％+3.43N％+1.5S％+(0～0.05％)，0.15％≤5C％+2.5S％+4.43N％≤0.40％。进一步地，所述搪玻璃用钢板还包括Nb、V和B中一种以上成分，可以替代部分Ti，Nb≤0.05％，V≤0.05％，B≤0.003％。更进一步地，本专利技术所述的搪玻璃用钢的微观组织为铁素体或铁素体+少量渗碳体。本专利技术所述的搪玻璃用钢中各化学元素的成分设计原理如下：碳：碳含量的高低以及碳在钢中的存在形式和钢的塑性、韧性和强度是密切相关的。含碳量越高，钢的强度越高，但是塑性和韧性降低。对于本技术方案来说，由于同时在钢中添加适量的钛、铌或钒等合金元素，这些合金元素和碳形成碳化物固定钢中大部分甚至全部的碳，使得钢中的微观组织由纯铁素体或铁素体+少量渗碳体构成，因此碳含量既不能过低也不能过高，当碳含量过低时，钢中不能形成足够的碳化物如碳化钛等，同时钢的强度也低；当碳含量过高时，钢中会形成珠光体组织或者要加入更多的合金量、形成更多的夹杂物和析出物，对提高钢的塑性和韧性不利，而且珠光体组织在涂搪烧结过程中随着升温和降温时发生分解和析出等固态组织转变，对涂搪的质量不利。综合考虑，为了获得优良的塑性和低温韧性，提高涂搪质量，碳含量控制在0.02～0.06％。硅：硅在钢中起到固溶强化的作用，硅还可以提高钢的抗高温变形能力有利于在高温涂搪烧成过程中提高钢板的抗软化能力，但硅含量过高时，不仅钢的塑性、韧性变差，而且对涂搪也有不利影响，硅含量设定为0.15～0.35％。锰：锰是强化基体元素。加入锰的主要目的是：提高钢的强度，但锰含量过高会降低钢的塑性和韧性，过高时对焊接性能有不利影响，沉积在钢的表面影响涂搪密着性能。在本专利技术中，锰的含量应控制在0.5～1.0％。铝：铝是强脱氧元素。由于氧在钢中会形成延展性很差的氧化物夹杂，对提高钢的塑性和韧性非常不利，因此加入铝主要目的是脱氧，铝含量控制在0.010～0.055％。钛：是强碳、氮化物形成元素。相对而言，钛的合金成本较低。在钢中加入适量的钛有利于固定钢中的碳和氮，形成的碳化钛、氮化钛和复合化合物能使钢坯加热时奥氏体晶粒不过分长大，起到细化原始奥氏体晶粒的作用，同时这些钛的第二相粒子是主要的贮氢陷阱，在涂搪时捕捉产生的氢以避免产生鳞爆缺陷。经过大量的实验和对比，本专利技术钢在经过热轧之后钢中的氢陷阱的来源和传统的冷轧板有很大的区别，同时也只有充足的氢陷阱才能避免鳞爆的产生。过低的钛含量起不到上述作用，过高的钛不仅提高了合金成本，对钢板表面质量也不利，钛的含量控制在0.15～0.25％。铌、钒和硼：铌、钒和硼可以起到与钛相同的作用，在一定程度上替代钛。铌还可以起到细化晶粒的作用，对提高钢的塑性和韧性有利，但合金成本比钛更高。本专利技术中将铌、钒和硼的含量控制在Nb≤0.05％，V≤0.05％，B≤0.003％。氮：氮和钛极易在高温时形成氮化钛夹杂，并且钛和氮含量越高形成的夹杂物颗粒越大，对于提高钢的塑性和低温韧性非常不利，但氮含量越低，生产时脱氮的成本也越高。氮化钛作为贮氢陷阱之一，一定程度上起到抗鳞爆作用，因此要控制钢中的氮含量在0.001～0.009％。硫：在不加钛钢中，硫在钢中与锰等形成塑性良好的硫化锰夹杂，会严重损害钢的横向塑性和韧性。在加钛钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有优良塑韧性和抗鳞爆性的搪玻璃用钢，其成分重量百分比为：C：0.02～0.06％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.50～1.00％，P≤0.035％，S：0.002～0.035％，Al：0.010～0.055％，N：0.001～0.009％，Ti：0.15～0.25％，Cu：0.005～0.10％，Cr：0.005～0.065％，Ni≤0.05％，Mo≤0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质；且满足Ti％＝4C％+3.43N％+1.5S％+(0～0.05％)，0.15％≤5C％+2.5S％+4.43N％≤0.40％。

【技术特征摘要】
1.一种具有优良塑韧性和抗鳞爆性的搪玻璃用钢，其成分重量百分比为：C：0.02～0.06％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.50～1.00％，P≤0.035％，S：0.002～0.035％，Al：0.010～0.055％，N：0.001～0.009％，Ti：0.15～0.25％，Cu：0.005～0.10％，Cr：0.005～0.065％，Ni≤0.05％，Mo≤0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质；且满足Ti％＝4C％+3.43N％+1.5S％+(0～0.05％)，0.15％≤5C％+2.5S％+4.43N％≤0.40％。2.如权利要求1所述的具有优良塑韧性和抗鳞爆性的搪玻璃用钢，其特征是，还包括Nb、V和B中一种以上成分，Nb≤0.05％，V≤0.05％，B≤0.003％。3.如权利要求1或2所述的具有优良塑韧性和抗鳞爆性的搪玻璃用钢，其特征是，所述的搪玻璃用钢的微观组织为铁素体或铁素体+少量渗碳体。4.如权利要求1或2或3所述的具有优良塑韧性和抗鳞爆性的搪玻璃用钢，其特征是，所述的搪玻璃用钢的氢穿透时间≥5min，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙全社，熊林敞，王双成，姚士杰，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31