高品质冷轧搪瓷用钢的研发与创新

文章针对高品质搪瓷用钢生产和应用中存在的成型性技术与抗鳞爆性技术相矛盾、抗鳞爆性能检测方法亟须优化、板形难以控制等技术难题,开展搪瓷用钢工艺理论与生产控制技术研究。通过设计新的化学成分体系,实施微观组织调控及热轧、冷轧退火工艺控制研究与创新,独创高品质冷轧搪瓷用钢组织性能控制理论和制备技术,发明了搪瓷钢抗鳞爆性能的检测方法,研发出板形精细控制工艺与技术。生产的高品质搪瓷钢可替代进口产品,应用于家电、建筑幕墙装饰、卫生洁具与厨具等行业,助推搪瓷行业高质量发展。

高强度冷轧双面搪瓷用钢的显微组织和性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验机研究了屈服强度为360 MPa级高强度冷轧双面搪瓷用钢搪烧前后的显微组织和力学性能,应用氢渗透实验评价了实验钢的抗鳞爆性能,并在实验室进行了湿法和静电干法涂搪实验。研究结果表明:搪烧前后实验钢的显微组织均为铁素体,经过搪烧,铁素体由扁平状变为等轴状,平均晶粒尺寸由5.47μm增大至7.07μm,搪烧前后实验钢的析出相主要是C、S和Ti的析出相及部分C、S和Mn、Ti的复合析出相,搪烧后晶粒内析出物数量明显变少。实验钢搪烧前的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为382 MPa、469 MPa和34.5%;搪烧后的屈服强度降低至355 MPa,抗拉强度降低至405 MPa,伸长率增加至38%。强度的降低是由于铁素体平均晶粒尺寸增大、第二相析出物密度降低导致的。实验钢的氢渗透时间为9.68 min,经湿法和静电干法双面涂搪、烧成后无鳞爆,密着性能良好。

Ti对DC01EK冷轧搪瓷用钢组织性能的影响

针对部分普通钢涂搪后由于H原子扩散导致鳞爆现象,在DC01EK钢中添加Ti元素,研究了Ti对钢板退火过程的再结晶行为及其贮氢性能的影响。结果表明,Ti的添加可形成大量粗大、弥散的第二相粒子Ti4C2S2,阻碍了再结晶过程,改变了钢板的再结晶温度范围,形成了大量的贮氢陷阱,有效提高了钢板的贮氢性能。

退火方式对低碳冷轧搪瓷用钢组织性能的影响

研究了罩式退火及连续退火工艺对低碳冷轧搪瓷用钢组织性能的影响规律。结果表明,实验钢中的贮氢陷阱以MnS和Fe3C为主,且罩式退火及连续退火工艺均能使实验钢的成形性能及抗鳞爆性能满足要求。连续退火的退火温度较高,再结晶织构发展充分,得到更优的力学性能及成形性能;罩式退火保温时间长,更有利于析出物的析出,从而增加第二相粒子作为贮氢陷阱得到更优的抗鳞爆性能,对比得出了最优工艺流程,为实验钢的工业化生产提供了理论依据。

表面处理对热轧酸洗搪瓷用钢搪瓷性能的影响

搪瓷材料是由两种化学和物理性质截然不同的材料,即金属和玻璃质无机材料经高温烧制复合而成。搪瓷用钢涂搪后具有外观美观,表面光洁细腻,色彩丰富,耐腐蚀、易洗涤等优点,现在已经被广泛地应用于日常厨房用品、家电产品、建筑装饰搪瓷面板和一些大型管道等重要场合。搪瓷用钢在搪瓷前需要进行表面处理,去除表面的油污等,以获得洁净的表面。金属与瓷釉的结合是一个极其复杂的物理和化学过程,搪瓷用钢洁净的表面有助于在后期涂搪过程中获得高质量的搪瓷层。

卷取温度对热轧双面搪瓷用钢组织和性能的影响

在实验室条件下研究了两种卷取温度(560、700℃)对热轧双面搪瓷用钢组织和性能的影响。结果表明:在低卷取温度下,实验钢局部组织出现了贝氏体,且析出粒子呈现相间析出,尺寸以<10 nm为主;在高温卷取温度下,实验钢组织呈现均匀铁素体,析出粒子呈现弥散分布,尺寸以5~20 nm为主。在两种卷取温度下,实验钢强度相差不大,屈服强度在558~574 MPa,抗拉强度在662~665 MPa,但高温下实验钢伸长率更好。当实验钢经过两次搪烧后,屈服强度降低至359~374 MPa,抗拉强度降低至440~447 MPa,伸长率提升至38.5%。高卷取温度的实验钢具有更高的氢渗透时间,且经过搪烧后钢板氢渗透时间明显降低,两种实验钢经过双面涂搪后均未出现鳞爆现象。

极薄搪瓷用冷轧钢带的开发生产实践

在保证成形性能和抗鳞爆性能的前提下,以传统冷轧板成分为基础,适当提高碳、锰和硫含量,以Fe3C和Mn S为贮氢陷阱,通过对炼钢、热轧、冷轧、罩式退火、精整等生产工序进行设计及控制,分析工艺参数对钢带力学性能和金相组织的影响,开发出厚度规格为0.15~0.60 mm、偏差-0.02~0 mm、不平度≤2 mm、成本低廉、生产工艺简单、冲压性能优良、抗鳞爆性能良好及可适应后期多元化涂搪工艺的搪瓷用冷轧钢带,并实现了批量生产,产品各项力学性能指标均达到标准要求且有较大富余量。

搪瓷用冷轧薄钢板的生产

搪瓷用钢板需具有良好的密着性、抗搪烧变形性、抗鳞性等特殊的搪烧工艺性能。我国日用搪瓷用冷轧薄板为非搪瓷专用板,鳞爆、气泡、弹点等缺陷时有发生。国外搪瓷板已系列化,生产工艺日趋完善。

析出相特征与搪瓷用钢抗鳞爆的关系研究

钢中的Ti(C,N)、氧化物等析出相或夹杂物通常被认为是氢陷阱,具有阻止搪瓷用钢产生鳞爆缺陷的能力。但是这些析出相的电化学性能与氢陷阱关系却一直未知。本文借助开尔文原子力探针测量和研究搪瓷用钢中的Ti(C,N)、氧化物等析出颗粒的微区电位差,同时借助扫描电镜能谱(SEM-EDXS)鉴别析出相。研究两种低碳钢中的氧化物、Ti(C,N)和Ti O2等6种析出相颗粒。结果发现含钛析出相都呈现正的微区电位差,但不含钛的氧化物则显示负的微区电位差,因此,含钛量较高的析出颗粒应该比无钛的第2相颗粒具有更多的位能和动能,也就解释了钢中较多Ti N和Ti C颗粒成为不可逆氢陷阱的原因。

双面搪瓷用含钛热轧高强钢的组织和性能

简述了工业生产的一种热轧双面搪瓷专用钢的成分和生产工艺,并与一种普通的碳素结构钢进行了组织、性能对比研究。结果表明,这种搪瓷专用钢经高温搪烧后的晶粒组织仍非常细小,且基体中弥散分布着大量的Ti C、Ti_4C_2S_2等析出相。在800~890℃间进行两次高温搪烧后,其屈服强度仍可以达到342 MPa的较高水平。氢渗透试验结果表明,搪瓷专用钢的贮氢性能远优于作为对比样的普通碳素结构钢。经双面湿法搪烧后可以获得良好的搪瓷层气泡结构,并且不会出现鳞爆缺陷。

退火温度对DC05EK搪瓷用钢贮氢性能的影响

研究rDC05EK冷轧搪瓷用钢板贮氢能力随退火温度的变化规律，分析了析出物对氢渗透时间的影响．结果表明：随着退火温度的升高，小尺寸析出物数量减少，降低了实验钢的贮氢能力，氢渗透时间缩短．退火温度在730～850℃之间，随着退火温度的提升，1mm厚实验钢板的氢渗透时间从16．5min下降到11．9min；退火温度升高至870℃，由于细小弥散析出物的反向溶解，导致氢渗透时间急剧缩短为3．6min，贮氰能力不足；DC05EK冷轧搪瓷用钢合适的连续退火温度范围是730—850℃．

抗鳞爆性优良的搪瓷用钢板的研制

鳞爆是搪瓷制品常见的重大缺陷。根据钢板搪烧后产生鳞爆的机理,作者采用热轧高温卷取和增大冷轧变形量的新工艺,试制成抗鳞爆性优良的搪瓷用钢板,且制坯成形性良好。

宝钢搪瓷用钢的开发与应用

简要介绍宝钢开发的冷轧和热轧搪瓷钢板的成分和工艺流程,阐述搪瓷钢板在成形性能、抗鳞爆性能以及强度等方面的要求,举例说明搪瓷钢的应用。结果表明,宝钢冷轧和热轧搪瓷钢能够满足不同搪瓷制品的生产需要。

鞍钢搪瓷用热轧带钢的开发与应用

制取了9种不同Ti含量的试样,通过实验室正火处理等方法调整析出相的析出状态,通过测试氢渗透时间、搪瓷试验等研究了Ti含量和析出状态对抗鳞爆性能的影响。结果表明,氢渗透时间随Ti含量及Ti/C比值的升高而延长。当Ti以析出粒子存在时,钢板具有更好的抗鳞爆效果。介绍了基于研究结果开发的双面搪瓷用热轧钢板的技术特点、实际性能水平和应用情况。

静电搪瓷用高强度热轧薄钢板的性能

简述了工业生产高强度热轧薄钢板的成分和生产工艺,其室温组织由极细的铁素体晶粒和极少量的珠光体组成。模拟高温搪烧时,随着温度的提高和保温时间的延长,屈服强度和抗拉强度下降,伸长率提高。经857℃保温10 min后,钢板的屈服强度满足了不小于310 MPa的要求。预变形时的变形量对模拟高温搪烧后钢板的力学性能也会产生影响。所研究的钢板在制作热水器内胆时能满足耐压不小于1.2 MPa和2万次的压力循环试验要求。

搪瓷用钢抗鳞爆性能的研究现状

介绍了鳞爆形成机理,分析了材料成分和加工工艺2个主要因素对析出相种类及数量、晶粒级别和抗鳞爆性能的影响。通过改善搪瓷用钢的组成成分、制定合理的轧制和退火工艺等措施来增加钢中不可逆陷阱数量,可以提高钢的贮氢性能,减少鳞爆的发生。并对国内外抗鳞爆性能评价技术的发展现状以及最常用的评价抗鳞爆性能的方法进行了相关介绍。

搪瓷用含钛热轧高强钢板的显微组织和力学性能研究

热水器搪瓷内胆具有使用寿命长、无毒无害以及高耐蚀等特点,得到了广泛的应用,可替代传统的不锈钢、热镀锌和塑料等材料制作的内胆。为了满足成型、焊接和涂搪等要求,制作搪瓷内胆的钢板必须具有高强度以及优良的成型性、焊接性和涂搪性。研究表明,含钛热轧高强钢中钛主要以碳化物和氮化物的形式存在,不仅具有优良的焊接性和涂搪性,在焊接过程中和高温烧成时由于钛的析出物能有效地抑制晶粒长大,保持较高的强度。通过优化碳、锰和钛等元素的匹配,开发了4个不同屈服强度级别(210 MPa,245 MPa,330 MPa和360 MPa)的热轧搪瓷钢板。

3种测试溶液对搪瓷用钢抗鳞爆性能评价指标的影响

采用3种常见的测试溶液检测了10组搪瓷用钢板的氢渗透性能,并同时采用涂搪实验进行验证。结果显示,测试溶液A适用于试验选定的各种厚度的搪瓷用钢,其检测结果准确率可达100%;而溶液B和溶液C在测试厚度1.5 mm以上的搪瓷用钢板料出现部分误判现象。溶液B若基于有效氢扩散系数D_(eff),其准确率为70%,若基于TH值,其准确率仅为50%;而溶液C误判率达30%。

210 MPa级别新型冷轧搪瓷用钢的组织及性能

针对电热行业向着低成本、绿色环保和高安全性能方向发展的趋势,开发了210 MPa级别新型冷轧搪瓷用钢。研究了模拟搪烧工艺对试验钢组织性能的影响;结合湿法搪瓷工艺,对比了在简化的搪前处理工艺下试验钢和对比钢的密着性能;采用电化学方法测定了试验钢的抗鳞爆性能。结果表明:显微组织主要由等轴状铁素体和少量珠光体组成,经850℃、不超过15 min的条件下模拟搪烧,试验钢防止晶粒粗化的能力较强,屈服强度仍可保持在210 MPa以上;在盐酸或硫酸更换为有机酸、免除披镍处理的条件下,试验钢和瓷釉在搪烧后形成了含有Fe、Si、O、Ni、Co、Cr、K等元素的粗糙界面,极大改善了钢板与搪瓷层的结合强度;试验钢的平均氢渗透值超过6.7 min/mm^(2),具有优异的贮氢性能。

搪瓷用钢抗鳞爆性能研究进展

搪瓷制品鳞爆缺陷已经成为国内外研究重点。为提高搪瓷用钢的抗鳞爆性能,非常有必要了解搪瓷层的鳞爆机理。综述了国内外研究鳞爆机理以及氢扩散影响因素的现状。