一种搪后400MPa级双面搪瓷用热轧钢板及其制造方法与流程

本发明涉及低合金热轧钢板生产技术领域，尤其涉及一种双面搪瓷用热轧钢板及其制造方法。

背景技术：

在大型的水处理设施、化工设施、环保设施、生物质能源工程中，采用搪瓷拼装结构，具有投资成本低、施工周期短、设备使用寿命长等明显的优势。

搪瓷拼装结构的主体材料是具有良好双面搪瓷性能的热轧钢板。为满足结构设计要求，热轧钢板的厚度一般在3.0mm～16mm，搪后屈服强度水平一般要在200mpa以上。

冷轧搪瓷钢板虽然能满足搪瓷性能要求，但由于厚度规格大多在3mm以下，并且c含量低(0.008％以下)，搪烧后屈服强度不足，规格和强度这两方面都不能够满足大型搪瓷拼装构件的装配要求，而且生产成本也高，因此一般不用于搪瓷拼装结构。

在目前公开的搪瓷用热轧钢板中(如日本专利“特开昭55-152127”、“特开平8-269540”等)，不是ti含量高而导致生产成本高、难度大不适应连铸生产，就是c含量低于0.01％而不足以保障搪后屈服强度。日本专利“平2-305926”“昭58-1013”等提出加入b、n、cu进行合金化的技术方案，但其生产过程不易控制，且不足以保障双面搪瓷的性能要求。

国内公开的专利文献中，公开号为cn200780035777.x、cn200680050708.1、cn03813445.4、cn02821685.7、cn00801729.8、cn90102120.2的专利技术方案，其钢板均存在c含量低、搪烧后强度低，达不到大型拼装结构用材的强度要求等问题。

公开号为cn200810047087.2、cn200610030831.9、cn200610026267.3的中国专利提出的钢板，是用于单面搪瓷的，不适合于双面搪瓷。

申请号为zl200510047758.1的中国专利公开了“一种热轧双面搪瓷用钢板及其制造方法”，其公开了一种搪烧后屈服强度在280mpa以上的双面搪瓷用热轧钢板。在控制钢板中2.2≤ti/c≤5的前提下，匹配加入一定量的发泡剂的瓷釉，能够获得双面搪瓷不鳞爆的搪瓷效果；申请号为201510548170.8的中国专利公开了“一种搪后高强度双面搪瓷用热轧钢板及其制造方法”，其热轧钢板搪后屈服强度在345mpa以上。但随着搪瓷拼装结构件体积的不断增大，对钢板的搪后强度提出了更高的要求，上述技术方案中的热轧钢板搪烧后屈服强度仍然不能满足大型搪瓷拼装结构工程的需求。

技术实现要素：

本发明提供了一种搪后400mpa级双面搪瓷用热轧钢板及其制造方法，所述热轧钢板在具有良好抗鳞爆性能的同时，搪烧后能达到400mpa以上屈服强度，能够更好地满足大型搪瓷拼装结构对钢板材料的要求。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种搪后400mpa级双面搪瓷用热轧钢板，所述热轧钢板的化学成分按质量百分比计为：

c：0.08％～0.15％；si≤0.10％；mn：1.0％～2.0％；p：0.060％～0.10％；s≤0.006％；n≤0.008％；ti：0.02％～0.08％；als：0.010％～0.045％；v：0.020％～0.055％；nb：0.01％～0.05％；mo：0.15％～0.30％，余量为fe和不可避免的杂质；

所述热轧钢板的厚度为3～16mm；热轧钢板的厚度≥8mm时，化学成分中加入b，加入量按重量百分比为0.0005％～0.005％；

热轧钢板的搪后屈服强度≥400mpa。

一种搪后400mpa级双面搪瓷用热轧钢板的制造方法，所述热轧钢板的生产工艺为钢水脱硫-转炉冶炼-炉外精炼-连铸坯加热-粗轧-精轧-层流冷却-卷取；其中：

连铸坯加热至1180～1250℃，均热后经高压水除鳞、粗轧开坯，精轧开轧温度850～1100℃，终轧温度为800～910℃，轧后以≥40℃/s的冷速快冷至卷取温度，卷取温度控制在560～680℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过控制c含量在0.08％～0.15％、mn含量在1.0％～2.0％，并添加p元素进行补充强化，保障了热轧钢板在搪烧后的屈服强度能够达到400pa以上，以满足大型拼装结构件的设计要求；

2)本发明钢通过控制钢中nb、v、ti元素含量，使钢中析出细小弥散的tic、nbc和v(cn)粒子，形成足够的储氢陷阱，保证热轧钢板具有良好的抗鳞爆性能；

3)本发明通过可选择地加入b元素，使钢板在厚度大于8mm时，搪烧后仍具有400mpa以上的屈服强度；

4)本发明通过控制ti含量不超过0.08％，使钢板能够通过连铸-连轧的方法稳定生产。

附图说明

图1是本发明实施例1中热轧钢板的金相组织照片。

具体实施方式

本发明所述一种搪后400mpa级双面搪瓷用热轧钢板，所述热轧钢板的化学成分按质量百分比计为：

c：0.08％～0.15％；si≤0.10％；mn：1.0％～2.0％；p：0.060％～0.10％；s≤0.006％；n≤0.008％；ti：0.02％～0.08％；als：0.010％～0.045％；v：0.020％～0.055％；nb：0.01％～0.05％；mo：0.15％～0.30％，余量为fe和不可避免的杂质；

所述热轧钢板的厚度为3～16mm；热轧钢板的厚度≥8mm时，化学成分中加入b，加入量按重量百分比为0.0005％～0.005％；

热轧钢板的搪后屈服强度≥400mpa。

一种搪后400mpa级双面搪瓷用热轧钢板的制造方法，所述热轧钢板的生产工艺为钢水脱硫-转炉冶炼-炉外精炼-连铸坯加热-粗轧-精轧-层流冷却-卷取；其中：

连铸坯加热至1180～1250℃，均热后经高压水除鳞、粗轧开坯，精轧开轧温度850～1100℃，终轧温度为800～910℃，轧后以≥40℃/s的冷速快冷至卷取温度，卷取温度控制在560～680℃。

一、本发明所述热轧钢板化学成分选择说明如下：

(1)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c含量控制在0.15％以下，可以避免搪瓷后气孔缺陷的发生；因此本发明将c含量控制在0.08％～0.15％之间。

(2)si含量超过0.10％后会影响搪瓷密着性能，因此本发明限制si≤0.10％。

(3)mn是强化元素，当c含量≤0.15％时，mn含量提高到1.0％以上，才能使钢板搪烧后的屈服强度达到400mpa以上。当mn含量超过2.0％以上时，钢的ac3温度降低幅度大，搪烧时因钢板奥氏体化而导致变形过大，所以本发明控制mn含量范围为1.0％～2.0％。

(4)p有很好的固溶强化作用，且对搪瓷性能没有不利影响。本发明中，在mn含量达到1.0％以上时，p含量达到0.06％时就可以使热轧钢板搪烧后的屈服强度达到400mpa以上；但p含量超过0.10％，易发生中心偏析，导致连铸坯的分层，对钢板力学性能造成不利影响，因此控制p含量上限为0.10％，即其加入范围为0.060％～0.10％。

(5)s高于0.006％时，其会导致ti的析出粒子粗大化，降低作为有效氢陷阱的ti析出粒子的总表面积，所以控制其含量不超过0.006％。

(6)n高于0.008％时，易导致直径1μm以上的tin粒子析出过量，一方面影响到铸坯的质量，另一方面也影响到热轧钢板的力学性能，因此控制其含量上限为0.008％。

(7)ti具有细化晶粒和沉淀强化的作用，能有效提高钢的强度；ti也是作为氢陷阱的析出粒子的重要形成元素，为保证形成的氢陷阱的必要表面积，确定其含量在0.02％～0.08％之间。

(8)als是脱氧产物，为使钢洁净，应进行al脱氧，als在0.010％～0.045％时，足以保证钢的洁净度；als超过0.055％会使钢的生产成本增加；因此确定als含量在0.010～0.045％。

(9)v有很好的析出强化作用，在本发明中，依靠其起到补充强化作用；在900℃左右的搪烧过程中，v的碳氮化物可完全溶于γ-fe中，因此v的主要作用是在γ→α转变过程中的相间析出和在铁素体中的析出强化；其含量达到0.020％时就能明显提高搪烧后强度，但达到0.055％在本发明中的作用已达到饱和；因此确定其范围为0.020～0.055％。

(10)nb是重要的微合金化元素，可提高钢的未再结晶区温度，保障控制轧制的效果，使钢材轧制后晶粒细化；nb与ti复合析出的粒子即具有沉淀强化作用，保证钢板搪烧后具有较高的强度，又作为储氢陷阱，有利于提高钢板的抗鳞爆性能；为此确定其含量范围为0.01％～0.05％。

(11)mo在钢中具有较强的碳化物形成能力，能够使钢的晶粒细化；mo对铁素体有固溶强化作用，同时也提高碳化物的稳定性，从而提高钢的强度；本发明所述热轧钢板中依靠其起到补充强化作用，mo含量在0.15～0.30％之间。

(12)b元素是选择加入的元素，其作用是抑制钢板搪烧后的强度降低。当钢板厚度规格不超过8mm时，无需添加b，钢板搪后屈服强度仍可以达到400mpa以上；但当钢板厚度超过8mm而不添加b时，由于轧后冷却速度不足，热轧状态的屈服强度将降低，搪烧后屈服强度会不足。

添加0.0005％以上的b，已经具有使厚度超过8mm的钢板搪后屈服强度稳定达到400mpa以上的作用，b含量达到0.005％时，这种作用将达到饱和；所以本发明选择加入b时，控制其含量范围为0.0005％～0.005％。

二、本发明所述热轧钢板制造过程中工艺参数选择说明如下：

(1)连铸坯加热温度为1180～1250℃；

为使作为储氢陷阱的析出相的表面积最大化，要尽量使连铸坯中的ti析出粒子回溶到钢中；在1180℃时，连铸坯中ti析出粒子已经大部分回溶，在1250℃时，钢中的ti析出粒子回溶程度已经接近饱和，且加热温度超过1250℃后，对加热设备的损害增大，钢的烧损也增加，因此确定铸坯加热温度为1180℃～1250℃。

(2)精轧开轧温度850～1100℃，终轧温度为800～910℃；

精轧开轧温度高于1100℃后，成品晶粒不易细化，细晶强化效果不好；而低于850℃时，则会增加精轧机架的负荷，容易导致事故发生；规定终轧温度在850℃以上，可以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；但终轧温度高于910℃后，晶粒细化不足，会影响强化效果。

(3)轧后以≥40℃/s的冷速快冷至卷取温度；

由于ti粒子析出的范围很宽，在缓慢冷却的条件下，其析出粒子易于粗大化，使析出相的总表面积减小，永久储氢陷阱的总量不足，而且导致钢板强度降低，使搪瓷后的钢板屈服强度不足。尤其在相转变过程中，相间析出的ti粒子更易粗大化，且对塑性不利。因此本发明采用高的冷却速度，尽量抑制相间析出产生的大的周期分布的ti粒子。冷速不低于40℃/s时，可足以抑制粗大的ti的析出粒子形成，因此确定轧后冷速应不低于40℃/s。

(4)卷取温度控制在560～680℃；

对于本发明所述热轧钢板来说，卷取温度低于560℃时，作为储氢陷阱的tic等析出粒子的析出被抑制，储氢陷阱总量不足，不足以抑制鳞爆的发生。而卷取温度高于680℃，晶粒会出现粗大化，使热轧钢板强度降低，搪烧后屈服强度会不足，所以控制卷取的温度范围为560～680℃。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

本实施例中，所冶炼钢水的化学成分如表1所示：

表1

本实施例中，双面搪瓷用热轧钢板的生产工艺为钢水脱硫-转炉冶炼-炉外精炼-连铸坯加热-粗轧-精轧-层流冷却-卷取；其中：

连铸坯加热至1180～1250℃，均热后经高压水除鳞、粗轧开坯，精轧开轧温度850～1100℃，终轧温度为800～910℃，轧后以≥40℃/s的冷速快冷至卷取温度，卷取温度控制在560～680℃。

本实施例所生产热轧钢板的性能如表2所示：

表2

表2中，所述抗鳞爆性能测试是指钢板经双面搪瓷后放置一个月，用100倍显微镜观察有无鳞爆点。

从表2中可以看出，本实施例中按照本发明所述技术方案生产的15批次热轧钢板的搪后屈服强度均在400mpa以上，且抗鳞爆性能测试的结果均是无鳞爆；而对照组a和对照组b采用常规方法生产的热轧钢板不仅屈服强度均低于400mpa，且抗鳞爆性能测试的结果均出现鳞爆。

如图1所示，是实施例1中所生产热轧钢板的金相组织照片，其组织为铁素体+少量珠光体，晶粒度为12级。

本发明提供了一种搪后400mpa级的双面搪瓷用热轧钢板及其制造方法。由于搪烧过程会使晶粒粗化，细晶强化的作用在搪烧后会丧失，所以固溶强化和沉淀硬化是保障钢板搪烧后仍保持高强度的主要强化方式。本发明通过合理的成分设计和工艺控制，使钢中析出细小弥散的tic、nbc和v(cn)粒子，形成了足够的储氢陷阱，有利于提高钢板的抗鳞爆性能；同时析出相对基体的沉淀析出强化效果，使钢板搪烧后仍保持较高强度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。