一种搪瓷用钢、基于它的高性能热轧搪瓷钢及其制备方法和应用技术

一种搪瓷用钢、基于它的高性能热轧搪瓷钢及其制备方法和应用。本发明专利技术属于热轧搪瓷钢及其制备领域。本发明专利技术为解决目前现有热轧搪瓷钢搪烧前后力学性能和抗鳞爆性能损失较大的技术问题。本发明专利技术搪瓷用钢的组成：C：0.02～0.04％、Si≤0.05％、Mn：0.8～1.2％、P≤0.015％、S≤0.010％、Als≤0.03％、Mo：0.15～0.25％、Nb：0.02～0.04％、V：0.08～0.18％、N≤0.0020％、余量为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术通过合理控制搪瓷用钢C、N、Nb和V的质量含量和配比，同时结合热轧、层流冷却和卷取等工艺参数的优化显著降低了高温搪烧前后力学性能和抗鳞爆性能的损失。抗鳞爆性能的损失。抗鳞爆性能的损失。

【技术实现步骤摘要】
一种搪瓷用钢、基于它的高性能热轧搪瓷钢及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于热轧搪瓷钢及其制备领域，具体涉及一种搪瓷用钢、基于它的高性能热轧搪瓷钢及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]搪瓷制品既具有瓷釉层的耐酸耐碱、耐高温、易清洁、表面美观、使用寿命长等优点，又具有金属基体的强度高、易成形的特点，近年来在国民经济的各个行业得到了广泛的应用。钢铁材料是搪瓷制品常用的基体材料，用于搪瓷制品的钢种被称为搪瓷钢。按轧制方式的不同，搪瓷钢可以分为冷轧搪瓷钢和热轧搪瓷钢。冷轧搪瓷钢主要用于生产对成形性要求较高的搪瓷制品，如浴缸、电水壶、烤箱内胆等；热轧搪瓷钢主要用于生产大型水处理设施、化工设施、环保设施的搪瓷拼装罐，此时对热轧搪瓷钢的强度要求较高。
[0003]鳞爆是搪瓷制品一种常见而又致命的缺陷，是指搪瓷制品表面瓷釉层产生的大小不等、深度不一的半月形鱼鳞状剥落现象。鳞爆一旦产生，便意味着搪瓷制品的报废，是不可接受的缺陷。钢中存在的可自由扩散的氢是搪瓷制品产生鳞爆的主要原因。在瓷釉的搪烧过程中，粘土中含有的结晶水与金属反应产生的氢会扩散进入钢板中。高温搪烧时氢在钢中的溶解度较高，在随后的冷却过程中氢在钢中的溶解度逐渐降低。在室温条件下过饱和的可自由扩散氢会逐渐聚集在钢
‑
瓷釉层的界面处，当聚集产生的压力超过瓷釉层与钢的结合强度时，便会发生瓷釉层的脱落，即发生鳞爆现象。通常用抗鳞爆敏感性(TH值)来评价搪瓷钢的抗鳞爆性能。TH值越大，搪瓷钢的抗鳞爆性能越好，即越不容易发生鳞爆现象。通常认为，当TH值≥6.7min/mm2时，搪瓷钢不会发生鳞爆现象。
[0004]应用热轧搪瓷钢生产搪瓷拼装罐时需要进行弯折、表面喷丸、两次搪烧等工艺。第一次搪烧为底釉的搪烧，第二次为面釉的搪烧，两次搪烧的温度均为800～900℃。两次搪烧后热轧搪瓷钢的强度和抗鳞爆敏感性不可避免地会出现下降，从而对搪瓷拼装罐的服役产生不利的影响。
[0005]目前，为了同时提高热轧搪瓷钢的强度和抗鳞爆性能，大多数关于热轧搪瓷钢的专利采用Ti微合金化的成分设计思路，利用纳米尺寸的TiC作为氢陷阱提高抗鳞爆性能，同时TiC还可以起到析出强化的效果，提高热轧搪瓷钢的强度。或者以Ti为主要的微合金化元素，同时添加少量的Nb和V，形成以Ti的析出物为主、Nb和V的析出物为辅的第二相析出粒子群，来提高热轧搪瓷钢的强度和抗鳞爆性能。为了保证热轧搪瓷钢的强度，大多数关于热轧搪瓷钢的专利中，其显微组织为铁素体+珠光体/贝氏体，而珠光体和贝氏体的存在会降低热轧搪瓷钢的成形性能。例如，公布号为CN1966753A，名称为“一种热轧双面搪瓷用钢板及其制造方法”专利中，热轧搪瓷钢中的Ti含量为0.08～0.20％，Ti/C控制在2.2～5，V含量为0.015～0.060％，其显微组织为铁素体，搪烧后的屈服强度和抗拉强度下降了100～260MPa。公布号为106834920A，名称为“一种热轧搪瓷钢板及其制备方法”专利中，热轧搪瓷钢中的Ti含量为0.1～0.2％，Ti/C控制在1.1～3.3，显微组织为铁素体和珠光体，搪烧后屈
服强度和抗拉强度均下降了200MPa左右。公布号为CN109423576A，名称为“一种搪后400MPa级双面搪瓷用热轧钢板及其制造方法”专利中，热轧搪瓷钢中添加了0.02～0.08％的Ti、0.02～0.055％的V、0.01～0.05％的Nb，其显微组织为铁素体加少量的珠光体，搪烧后屈服强度和抗拉强度有100～200MPa的损失。公布号为CN108950423A，名称为“一种热轧双面搪瓷用高强钢、双面搪瓷钢及其制造方法”专利中，热轧搪瓷钢中添加了0.01～0.06％的Ti、0.02～0.10％的V、0.01～0.10％的Nb，其搪烧前后的显微组织分别为铁素体+珠光体、粒状贝氏体，搪烧后屈服强度下降了100～200MPa。由此可见，目前已有的热轧搪瓷钢专利中，搪瓷钢经高温搪烧后屈服强度和抗拉强度均有明显的下降，这是因为搪烧时TiC析出粒子发生粗化，从而导致析出强化效果下降、强度降低。此外，由于TiC捕获氢的陷阱位置为TiC与铁素体基体的界面处，TiC发生粗化会导致TiC与铁素体基体的界面面积减少、即氢陷阱数量减少，从而导致热轧搪瓷钢抗鳞爆性能的显著下降。强度和抗鳞爆性能的下降显然不利于热轧搪瓷钢的使用性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术为克服上述技术缺陷，本专利技术通过合理控制搪瓷用钢C、N、Nb和V的质量含量和配比，同时结合热轧、层流冷却和卷取等工艺参数的优化，而提供了一种高温搪烧后屈服强度、抗拉强度以及抗鳞爆性能均下降不明显，甚至几乎不下降的搪瓷用钢，以及以该搪瓷用钢为基础制备兼具高力学性能和优异抗鳞爆性能的热轧搪瓷钢的方法和应用。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术的目的之一是提供一种搪瓷用钢，所述搪瓷用钢的化学成分按质量百分比为：C：0.02～0.04％、Si≤0.05％、Mn：0.8～1.2％、P≤0.015％、S≤0.010％、Als≤0.03％、Mo：0.15～0.25％、Nb：0.02～0.04％、V：0.08～0.18％、N≤0.0020％、余量为Fe和不可避免的杂质。
[0009]本专利技术的搪瓷用钢中各化学元素的设计原理如下：
[0010]C和N：本专利技术的成分设计思路是利用Nb、V固定N，使钢中绝大部分的C与V结合生产VC，钢中不存在固溶的C和N。为了保证钢中与N相结合的Nb、V含量尽可能低，控制N含量小于等于0.0020％。为了形成足够数量的VC析出物，将C含量控制在0.02～0.04％。C含量过低，形成的VC析出物数量不足，热轧搪瓷钢易产生鳞爆现象。C含量过高，则需要添加较高含量的V，显著增加生产成本。
[0011]Nb：Nb是强碳、氮化物形成元素。相比于NbC，NbN的固溶度更小、析出温度更高，因此NbN比NbC更易于析出。在本专利技术所述的技术方案中，Nb的主要作用是固定N，并与V、C一同生成大尺寸的复合析出物(Nb,V)(C,N)。大尺寸的(Nb,V)(C,N)可在高温搪烧时捕获部分氢，减轻热轧搪瓷钢的鳞爆倾向。根据N的含量范围以及Nb、N的原子量之比，可确定Nb含量在0.02～0.04％之间。
[0012]V：V也是强碳、氮化物形成元素。本专利技术方案中，V的作用是与C相结合生产大量纳米尺寸的VC，既可以起到析出强化的作用，又可以作为氢陷阱捕获氢，提高热轧搪瓷钢的抗鳞爆性能。根据C、N和Nb的含量以及它们的原子量，可确定V含量的范围为0.08～0.18％。
[0013]Si：当Si含量超过0.05％时，热轧搪瓷钢的搪瓷密着性能下降，因此本专利技术控制Si含量小于等于0.05％。
[0014]Mn：Mn是钢中的强化元素，为了使专利技术的热轧搪瓷钢具有较高的强度，将Mn含量控制在0.8～1.2％。
[0015]Mo：Mo是碳化物形成元素，可细化钢的晶粒，提高钢的强度。本专利技术热轧搪瓷钢中的Mo含量限定为0.15～0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种搪瓷用钢，其特征在于，它的化学成分按质量百分比为：C：0.02～0.04％、Si≤0.05％、Mn：0.8～1.2％、P≤0.015％、S≤0.010％、Als≤0.03％、Mo：0.15～0.25％、Nb：0.02～0.04％、V：0.08～0.18％、N≤0.0020％、余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的搪瓷用钢，其特征在于，各元素还满足下述公式：V≥4.24
×
[C
‑
(Nb
‑
6.64N)/7.74]。3.权利要求1或2所述的搪瓷用钢在制备高性能热轧搪瓷钢中的应用。4.一种高性能热轧搪瓷钢的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：S1、冶炼：按照权利要求1或2所述的搪瓷用钢的化学成分进行称料并冶炼；S2、连铸；S3、热轧：热轧时的加热温度为1200～1250℃，保温结束后出...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨福平，李国臣，杨冬，朱一男，裕莉莉，董笑飞，庄华晔，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：