何 晉， 辛建卿

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西 太原 030003）

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，搪瓷用鋼在人們的日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，可以制作廚具、潔具、燒烤用具和熱水器內(nèi)膽等[1]。熱軋?zhí)麓射摼哂械统杀?、壽命長(zhǎng)、耐蝕性高等特點(diǎn)，增加了與其它材料的競(jìng)爭(zhēng)力，熱水器行業(yè)采用搪瓷內(nèi)膽的比例日益增多。針對(duì)搪瓷用鋼將繼續(xù)向著經(jīng)濟(jì)性、耐久性方向發(fā)展的趨勢(shì)，山西太鋼不銹鋼股份有限公司研制了熱水器內(nèi)膽用熱軋酸洗搪瓷鋼。

1 化學(xué)成分設(shè)計(jì)

C是鋼中最經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化元素，但提高碳含量將使搪瓷制品烘烤變形增大，并且鋼板中的碳原子容易與瓷釉中的氧起反應(yīng)生成一氧化碳，使搪瓷制品表面產(chǎn)生氣泡缺陷[2]。反之，降低碳含量可以增加鋼板的塑性與韌性，提高鋼板的冷沖壓、焊接等成形性能，并且改善鋼的可涂搪性。

Si在鋼中起固溶強(qiáng)化作用，可以提高鋼的強(qiáng)度，但降低鋼的韌性和延展性，使鋼難以進(jìn)行深沖加工，同時(shí)過(guò)高的含硅量會(huì)降低鋼與瓷釉的密著性。

Mn能夠提高鋼的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度，起到一定的固溶強(qiáng)化作用，而Mn含量增加會(huì)降低鋼的塑性。Mn可以與S結(jié)合生成硫化錳，硫化錳作為第二相粒子可以提高鋼的貯氫性能。

P和S作為鋼中的有害元素，對(duì)鋼板的深沖性能有一定的影響，含量越低越好，但在加鈦鋼中，S可以和Ti、C、Mn等元素生成相應(yīng)的化合物，對(duì)提高抗鱗爆性有一定的作用。

Ti不僅能提高強(qiáng)度，而且能和鋼中的C、N、S等形成化合物，如TiN、Ti（C，N）和Ti4C2S2等。這些化合物作為有效的貯氫陷阱，可以提高鋼板的抗鱗爆性能。

考慮到搪瓷鋼要滿足抗鱗爆性、密著性、成型性及焊接性等各項(xiàng)性能要求，同時(shí)要滿足熱水器內(nèi)膽的使用要求，搪瓷鋼的化學(xué)成分設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 搪瓷鋼的化學(xué)成分控制范圍（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

2 熱連軋工藝控制

2.1 加熱

為了充分發(fā)揮微合金元素在軋制過(guò)程中的強(qiáng)化作用，連鑄坯在加熱時(shí)要保證微合金元素充分固溶，適當(dāng)?shù)募訜釡囟瓤梢允乖紛W氏體晶粒分布均勻，在軋制過(guò)程中再結(jié)晶后形成的奧氏體晶粒也均勻細(xì)小，從而在軋制后容易獲得細(xì)小的鐵素體晶粒。為了便于組織生產(chǎn)，確定鑄坯的加熱溫度范圍為1 200～1 250℃。

2.2 軋制

粗軋的目的是經(jīng)過(guò)多道次大變形軋制可以使奧氏體晶粒充分破碎，通過(guò)多次再結(jié)晶可以細(xì)化奧氏體晶粒且得到均勻的奧氏體組織，粗軋道次變形率按照不小于14%控制；隨后進(jìn)入精軋階段，精軋是在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行足夠的變形量，使奧氏體晶粒充分拉長(zhǎng)并在晶粒內(nèi)部形成均勻的變形帶，變形帶可以為奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變提供大量的形核位置，使相變后的鐵素體晶粒得以細(xì)化均勻。為了得到均勻的變形帶，獲得細(xì)小均勻的鐵素體晶粒，精軋累計(jì)變形率應(yīng)控制在70%以上。

2.3 冷卻

卷取溫度直接影響到鋼板的組織和性能。在冷卻過(guò)程中將發(fā)生形變奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變，軋后快速冷卻可以使相變開(kāi)始溫度向低溫移動(dòng)，這樣就使鐵素體的形核率得以提高，導(dǎo)致鐵素體晶粒得到細(xì)化，強(qiáng)度及塑性都有所提高。軋后快速冷卻還可以阻止或延遲鈦的碳、氮化物在冷卻過(guò)程中過(guò)早析出，能夠生成更加彌散的析出物。這些細(xì)小彌散的析出物不僅能提高強(qiáng)韌性，而且能提高搪瓷鋼板的抗鱗爆性能。因此，確定卷曲溫度為500～700℃。

2.4 酸洗

熱軋帶鋼經(jīng)酸洗后可以去除鋼板表面的氧化鐵皮，鋼卷表面均勻、清潔。酸洗處理后的表面粗糙度均勻，為搪瓷釉料和鋼板的良好結(jié)合奠定了基礎(chǔ)，對(duì)涂搪工藝是有益處的。

3 組織和性能控制

3.1 微觀組織特征

經(jīng)過(guò)1 549 mm熱連軋生產(chǎn)線的批量試制。T330TCG熱軋帶鋼試樣的金相組織如圖1所示，鋼板的組織由鐵素體和少量的珠光體組成，鐵素體的晶粒度達(dá)到10級(jí)及以上，鐵素體晶粒較為均勻，尺寸為 5～20 μm。

圖1 T330TCG熱軋帶鋼試樣的金相組織

3.2 拉伸性能和冷彎性能

批量生產(chǎn)的T330TCG熱軋帶鋼力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果如表2所示。由表2可見(jiàn)，拉伸性能全部滿足技術(shù)條件要求，冷彎試驗(yàn)結(jié)果合格，表明鋼板具有良好的成型性能，能夠滿足用戶對(duì)鋼板加工過(guò)程中成型性能的要求。

表2 T330TCG熱軋帶鋼的力學(xué)性能

3.3 產(chǎn)品應(yīng)用情況

批量生產(chǎn)的T330TCG鋼板經(jīng)沖壓、成形、焊接、涂搪和烘烤等工藝加工成熱水器內(nèi)膽，其中內(nèi)膽桶身的鋼板厚度為2.0 mm，封頭的鋼板厚度為3.0 mm。將加工好的熱水器內(nèi)膽分別進(jìn)行了20萬(wàn)次的循環(huán)壓力試驗(yàn)和壓力為1.6 MPa的耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)后內(nèi)膽體無(wú)異常變形、泄漏和瓷層脫落現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果表明，所研制的T330TCG鋼板的搪瓷、焊接及耐壓性能良好，能夠滿足用戶的使用要求。

4 結(jié)論

1）設(shè)計(jì)了熱水器內(nèi)膽用熱軋酸洗搪瓷鋼的化學(xué)成分和熱連軋工藝。連鑄坯均熱溫度1 200～1 250℃，采用二階段控制軋制細(xì)化組織，卷曲溫度500～700℃。

2）批量生產(chǎn)的T330TCG熱軋帶鋼的組織由鐵素體和少量珠光體組成，其拉伸性能和冷彎性能滿足技術(shù)條件要求，且具有良好的搪瓷性、焊接性及耐壓性，能夠滿足用戶的加工使用要求。