無表面缺陷的搪瓷鋼板及其制造方法

專利名稱：無表面缺陷的搪瓷鋼板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種搪瓷鋼板。更具體地涉及一種不會產生鱗爆等表面缺陷且成形性也優(yōu)秀的搪瓷鋼板及其制造方法。
背景技術：
搪瓷鋼板用于家電、化學設備、廚具、衛(wèi)生潔具及建筑裝飾材料等。雖然搪瓷鋼板有熱軋鋼板或冷軋鋼板，但考慮到高性能和高加工性主要使用冷軋鋼板。作為搪瓷鋼板有沸騰鋼(rimmed steel)、OCA鋼(open coil aluminum)、含鈦鋼、高氧鋼等。搪瓷鋼板的重要缺陷之一為鱗爆(fish scale)。鱗爆是指聚集在鋼內部的氫氣釋放到鋼的表面與搪瓷層之間，沖破搪瓷層表面而產生魚鱗狀碎片的缺陷。在制造搪瓷鋼板的過程中，固溶于鋼中的氫在冷卻狀態(tài)下被釋放到鋼的表面，由于鋼表面的搪瓷層已固化，無法釋放到外部，從而產生所述鱗爆現(xiàn)象。如上所述，產生鱗爆缺陷的原因是氫。因此，為了防止產生該缺陷，有必要在鋼內部提供可吸附氫的場所。微空穴(mi cro-vo id)、夾雜物、析出物、位錯、晶界等可作為所述吸氫場所。沸騰鋼由于含氧量高，可生成大量的夾雜物，從而防止產生鱗爆缺陷。然而，這種沸騰鋼只能通過鋼錠鑄造法來制造，所以生產效率低。因此，需要一種可通過生產效率高的連續(xù)鑄造法來制造的搪瓷鋼。對于Ti或Nb添 加型搪瓷鋼，為了降低其制造成本，采用連續(xù)退火工藝。然而，這種搪瓷鋼由于再結晶溫度高，需要在高溫下進行退火處理，因此存在生產效率低且制造成本高的問題。此外，含鈦鋼由于所添加的鈦，在連續(xù)鑄造時會堵塞噴嘴，而且如果大量的夾雜物暴露于鋼板表面，則在搪瓷處理后會發(fā)生氣泡缺陷。另外，對于含鈦鋼，所添加的Ti生成TiN等夾雜物，這種TiN夾雜物存在于鋼板表面，因此會降低搪瓷附著性。另外，提高含氧量的高氧鋼，可利用鋼中的氧化物確保吸氫性能。然而，這種高氧鋼由于鋼中的含氧量高，在連續(xù)鑄造時耐火物質會溶損，所以連續(xù)鑄造的生產效率非常低。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種可連續(xù)鑄造、生產效率高、無鱗爆及氣泡缺陷等表面缺陷、成形性優(yōu)秀的搪瓷鋼板。本發(fā)明還提供一種可連續(xù)鑄造、生產效率高、無鱗爆及氣泡缺陷等表面缺陷、成形性優(yōu)秀的搪瓷鋼板的制造方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種無表面缺陷的搪瓷鋼板，其以重量％計包含:C:大于O且小于等于0.005%、Mn:0.1 0.5%、S1:大于O且小于等于0.03%、Cr:0.05 0.3%、Al:大于O且小于等于0.03%、O:0.03 0.1%、P:大于O且小于等于0.03%、S:大于O且小于等于0.02%、Cu:大于O且小于等于0.015%、N:大于O且小于等于0.005%，余量為
Fe，還包含其它不可避免的雜質。根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板的鋼板中形成有Cr-Mn復合氧化物，在所述Cr-Mn復合氧化物中，Cr/Mn的原子比范圍為0.01 2。而且，根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板中，所述Cr-Mn復合氧化物的大小為I 25 μ m，在每平方毫米觀察視場中，所述Cr-Mn復合氧化物的數量為1.5X102個以上。為了實現(xiàn)本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明提供一種無表面缺陷的搪瓷鋼板的制造方法，該方法包括以下步驟:i)制造板鋼，所述板鋼以重量％計包含:C:大于O且小于等于0.005%、Mn:0.1 0.5%、S1:大于O且小于等于0.03%、Cr:0.05 0.3%、Al:大于O且小于等于0.03%、O:0.03 0.1%、P:大于O且小于等于0.03%、S:大于O且小于等于0.02%、Cu:大于O且小于等于0.015%、N:大于O且小于等于0.005%，余量為Fe，還包含其它不可避免的雜質；ii)在1200°C以上的溫度下再加熱所述板鋼，然后通過熱軋來制造熱軋鋼板；iii)在550°C以上的溫度下卷取所述熱軋鋼板。這種根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板的制造方法，進行所述卷取之后，進一步包括以50 90%的壓下率進行冷軋的步驟。此外，根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板的制造方法，進行所述冷軋之后，進一步包括在700°C以上的溫度下，對冷軋后的鋼板進行20秒以上連續(xù)退火的步驟。根據如上本發(fā)明的一實施例制造的搪瓷鋼板優(yōu)選形成有Cr-Mn復合氧化物，且在所述Cr-Mn復合氧化物中Cr/Mn 的原子比優(yōu)選為0.01 2。而且，根據本發(fā)明的一實施例制造的搪瓷鋼板中，所述Cr-Mn復合氧化物的大小為I 25 μ m，在每平方毫米觀察視場中，所述Cr-Mn復合氧化物的數量為1.5X102個以上。這種根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板，能夠有效防止搪瓷鋼板主要缺陷之一，即鱗爆缺陷。通常鱗爆缺陷是指在搪瓷鋼板的制造工藝中，固溶于鋼中的氫以冷卻狀態(tài)被釋放到鋼表面而產生的缺陷。因此，為了防止產生這種鱗爆缺陷，有必要在鋼內部大量形成能夠吸附氫的場所(site)，用以吸附固溶于鋼中的氫。通常，現(xiàn)有的有效利用析出物的搪瓷鋼種，將TiS、TiN、BN及滲碳體(Cementite)等作為吸氫場所。根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板，其中Cr-Mn復合氧化物在凝固過程中均勻地分散，當熱軋及冷軋時破裂而形成微空穴，從而可吸附氫原子以防止產生鱗爆。此外，由于將氧化物作為吸氫場所使用，因此所生成的氧化物幾乎不會受到熱軋及冷軋控制條件的影響，所以具有操作性好的優(yōu)點，所述氧化物相對于凝固后析出的析出物在高溫下比較穩(wěn)定。Cr-Mn復合氧化物的總量與鋼中的總氧量成比例，在總氧量為300ppm以上的條件下能夠防止產生鱗爆。在本發(fā)明一實施例中使用的Mn及Cr，在連續(xù)鑄造時能夠將凝固前的溶氧量保持較高，因此能夠確保該總氧量。另外，在本發(fā)明一實施例中，凝固前存在的大量溶解氧，在凝固過程中全部與Cr及Mn結合,因此不會產生針孔(pin-hole)等缺陷。此外，由于未添加Ti，所以不會降低搪瓷附著性，而且不會導致Ti引起的表面缺陷。本發(fā)明的搪瓷鋼板由于適當地控制了 Cr-Mn復合氧化物中的Cr/Mn原子比之間的相關關系，因此能夠防止產生表面缺陷。根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板，可通過連續(xù)鑄造來制造。由于可通過連續(xù)鑄造進行生產，所以能夠提供制造成本低、生產效率高、無表面缺陷、搪瓷性能優(yōu)秀的冷軋鋼板。根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板，提供一種將鋼材的化學組分控制在適當范圍之內，同時積極使用鋼板中的溶解氧，使得在凝固時鋼板中形成大量且均勻的氧化物，以便作為吸氫源，從而無氣泡缺陷、防止產生鱗爆的技術。根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板，提供一種形成高溫下穩(wěn)定的Cr-Mn復合氧化物，并適當控制這種復合氧化物中的Cr/Mn原子比值，從而可作為吸氫場所的技術。根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板，將Cr/Mn的原子比控制到0.01 2，從而氧化物內的不均勻性進一步增加，能夠更加有效地生成微空穴(miCTo-void)。因此，本發(fā)明具有大幅降低高價Cr含量的技術效果。而且，在根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板中，由于高硫S形成的硫化物延性好，軋制后氧化物破裂形成微孔洞(miCTo-void)的現(xiàn)象受到抑制，故最好是降低硫S的含量。錳Mn和銅Cu是典型的硫化物生成元素，錳Mn為形成本發(fā)明中MnO必不可少的元素，因此不可減少，然而銅Cu和氧的結合力較弱，不容易形成氧化物，而與硫S相結合，再附著在復合氧化物上形成硫化物，這將抑制軋制時氧化物被破裂形成微孔洞(miCTo-void)，因此最好是減少銅Cu含量。因此，根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板具有因為可控制具有這種作用的銅Cu含量，所以無氣泡缺陷，且可以提供防止鱗爆產生的技術效果。



圖1是利用掃描電子顯微鏡(FE-SEM)及能量色散型X射線分析儀(EDS)，觀察本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板中所形成的Cr-Mn復合氧化物的照片。
具體實施例方式在此使用的專業(yè)術語只是用來說明特定實施例，不是用來限定本發(fā)明。在此使用的單數形式，只要語句含義不是明顯相反的情況下，也包含復數形式。說明書中所使用的“包含”，其含義不是具體指某些特定的特性、領域、常數、步驟、動作、要素及/或成分，并不排除其它特定的特性、領域、常數、步驟、動作、要素、成分及/或群組的存在或者附加。雖然沒有另行定義，但所使用的包括技術術語及科學術語的所有術語，其含義與所屬領域技術人員一般所理解的含義相同。通常使用的詞典定義的術語，其含義可以理解為符合相關技術文獻和現(xiàn)已公開的內容，只要未定義，不能理解成具有理想化或非常正式化的含義。而且，本發(fā)明中成分元素的化學組分，只要沒有特別說明均以重量％計。下面，詳細說明本發(fā)明的搪瓷鋼板及其制造方法的實施例，但本發(fā)明并不局限于下述實施例。因此，對于本領域技術人員來說，應當理解在不超出本發(fā)明的技術范圍內，本發(fā)明可以實現(xiàn)為多種不同形式。對于本發(fā)明中各成分元素的含量，只要沒有特別說明均以重量％計。
下面，詳細說明根據本發(fā)明實施例的搪瓷鋼板。根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板，以重量％計包含:C:大于O且小于等于0.005%、Mn:0.1 0.5%、S1:大于O且小于等于0.03%、Cr:0.05 0.3%、Al:大于O且小于等于0.03%、O:0.03 0.1%、P:大于O且小于等于0.03%、S:大于O且小于等于0.02%、Cu:大于O且小于等于0.015%、N:大于O且小于等于0.005%,余量為Fe，還包含其它不可避免的雜質。下面，說明根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板中限制上述成分元素的理由。碳C的添加量大于O且小于等于0.005%。如果碳C的添加量大于0.005%,鋼中的固溶碳含量會增加，退火時會妨礙織構的發(fā)展，從而降低成形性，并且發(fā)生時效現(xiàn)象。因此，在生產碳鋼之后，長時間放置后再進行加工時，產生表面缺陷(StretcherStrain缺陷)的可能性高，所以優(yōu)選將碳C的上限值限制為0.005%。錳Mn與鋼液中的溶解氧結合形成錳氧化物。此外，添加錳是為了使固溶于鋼中的硫與猛結合，從而析出猛硫化物，以防止熱脆性(Hot shortness)。當猛含量小于等于0.1%時，發(fā)生熱脆性的可能性高，因此將錳的下限值定為0.1%。如果錳的含量大于等于0.5%，則成形性大大降低，成形時會產生缺陷，因此將錳的上限值定為0.5%。硅Si作為脫氧劑用于去除鋼液中的氧，因此優(yōu)選將Si的下限值限制為0.03%。磷P是阻礙鋼的物理特性的元素。當磷的含量大于等于0.03%時，成形性會大大降低，因此優(yōu)選將其下限值定為0.03%。 硫S —般被認為是阻礙鋼的物理特性的元素，當其含量大于等于0.02%時，延性(ductility)會大大降低，且由于硫易于產生熱脆性，因此優(yōu)選將S的上限值定為0.02%。而且，通過硫形成的硫化物附著在復合氧化物上形成，這將抑制軋制時氧化物被破裂形成微孔洞(miCTo-void)、或者堵塞所形成的微孔洞，因此最好是降低硫S的含量。鋁Al通常氧化性較強，所以起到脫氧劑作用，且抑制除了氧化鋁之外的其它氧化物的生成。然而，當鋁形成氧化物時，由于鋁氧化物殘留于鋼中或者鋼表面，產生表面缺陷的可能性高，因此優(yōu)選將鋁的上限值定為0.03%。當添加的銅Cu過多時，會阻礙搪瓷層和鋼板的反應，且有時會降低加工性，因此最好將其上限值限定為0.015%。并且，銅Cu和硫S相結合，再附著在復合氧化物上形成硫化物，這將阻礙軋制時氧化物被破裂形成微孔洞(miCTo-void)，因此最好是減少銅Cu含量。當氮N的含量過多時，由于固溶氮的量增加而成形性下降，且產生氣泡缺陷的可能性高。因此，優(yōu)先將氮的上限值限定為0.005%。鉻Cr為本發(fā)明實施例中用于形成作為吸氫場所的氧化物的元素，其與鋼液中的溶解氧結合而形成Cr氧化物或者還原Mn氧化物而形成Cr-Mn復合氧化物。因此，為了形成這種Cr-Mn復合氧化物以及控制該復合氧化物，優(yōu)選將Cr的成分范圍控制在0.05 0.3%。氧O是用于抑制表面缺陷的元素，其作用是有效地防止鱗爆，從而積極抑制表面缺陷。然而，當氧的含量為小于等于0.03%時，含氧效果會降低，因此其含量優(yōu)選為大于等于0.03%。另外，雖然氧的含量越多越能增加氧化物總量，然而當氧的含量為大于等于0.1%而過多時，在制造工藝上產生耐火物質等溶損的可能性變大，因此優(yōu)選將氧的上限值限定為 0.1%。具有如上組分的根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板，通過所含元素間的相互作用而形成Cr-Mn復合氧化物。這種Cr-Mn復合氧化物，如果在復合氧化物中產生局部的組分不均現(xiàn)象，則鋼板各部位的硬度值會出現(xiàn)差異，在冷軋時Cr-Mn氧化物本身會破裂，從而會形成大量的微空穴。因此，可用作吸氫場所的復合氧化物，有必要控制其中的Mn與Cr含量之間的相關關系。S卩，對于根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板，有必要控制Cr-Mn復合氧化物中的Cr/Mn原子比值與吸氫性能的相互關聯(lián)性。為此，優(yōu)選將Cr-Mn復合氧化物中的Cr/Mn原子比限制為0.01 2。如果將Cr-Mn復合氧化物中的Cr/Mn原子比控制為小于0.01，則產生表面缺陷的概率非常高，所以優(yōu)選將其下限值定為0.01。而且，如果Cr-Mn復合氧化物中的Cr/Mn原子比值大于2，則鱗爆產生量會急劇增加，所以優(yōu)選將其上限值控制為2。圖1中示出產生微空穴的典型示例，即在根據本發(fā)明的一實施例制造的搪瓷鋼板中，Cr-Mn復合氧化物由于冷軋而破裂產生微空穴的示例。如圖1所示，利用掃描電子顯微鏡(FE-SEM)及能量色散型X射線分析儀(EDS)觀察的結果顯示，Cr-Mn復合氧化物的破裂部分形成有微空穴。另外，在根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板中，優(yōu)選限制Cr-Mn復合氧化物的大小和數量，以確?？棍[爆性。

這是由于在搪瓷鋼板中的吸氫場所是復合氧化物本身的破裂部分、或者在冷軋時氧化物/基底鋼板的界面上生成的微空穴。為此，在本發(fā)明的一實施例中，優(yōu)選將Cr-Mn復合氧化物的大小限制為I 25 μm。如果Cr-Mn復合氧化物的大小不足I μ m，則在冷軋時破裂的量會減少，從而生成的微空穴會非常少。因此，利用該微空穴的吸氫效果會降低，所以優(yōu)選將Cr-Mn復合氧化物的大小限制為大于等于I μ m。而且，如果Cr-Mn復合氧化物的大小超過25 μ m，則氧化物的數量會減少，不能確保抗鱗爆性，因此優(yōu)選將其大小限制為小于等于25 μ m。此外，在根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板中，Cr-Mn復合氧化物的數量優(yōu)選限制在每平方毫米觀察視場中為1.5X IO2個以上。如果Cr-Mn復合氧化物的數量在每平方毫米中少于1.5X IO2個，則難以確?？棍[爆性，因此優(yōu)選限制為1.5X IO2個以上。下面，說明根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板的制造方法。首先，制造板鋼，該板鋼以重量％計包含:C:大于O且小于等于0.005%、Mn:0.1 0.5%、S1:大于O且小于等于0.03%、Cr:0.05 0.3%、Al:大于O且小于等于0.03%、O:0.03 0.1%、P:大于O且小于等于0.03%、S:大于O且小于等于0.02%、Cu:大于O且小于等于0.015%、N:大于O且小于等于0.005%，余量為Fe，還包含其它不可避免的雜質。對如此制造的板鋼以1200°C以上的溫度進行再加熱。然后，對經過再加熱的板鋼進行粗軋之后，在Ar3以上的溫度下進行終軋。在550°C以上的溫度下卷取完成終軋的熱軋鋼板。對卷取的熱軋鋼板進行酸洗處理，從而除去鋼板表面上的氧化膜，之后實施冷軋。冷軋時的壓下率為50 90%。在700°C以上的溫度下，對冷軋后的鋼板進行20秒以上的連續(xù)退火。在根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板的制造方法中，將對熱軋后的熱軋鋼板的卷取溫度限制在550°C以上的理由如下:在熱軋后，如果在550°C以下的溫度下卷取熱軋鋼板，則通過熱軋而生成的晶粒變小，在后續(xù)加工階段中成形性會降低而難以成形，因此將其下限值限定為550°C。另外，在根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板的制造方法中，將冷軋時的壓下率限制在50 90%的理由如下。如果將冷軋時的冷軋壓下率控制得過低，會減緩再結晶織構的發(fā)展，從而降低成形性。此外，如果冷軋時的冷軋壓下率過低，Cr-Mn復合氧化物的破裂能力會降低，所以將冷軋壓下率的下限值限制在50%。如果冷軋時的冷軋壓下率過高，會降低延性且微空穴的絕對量會減少，所以其上限值限定在90%。此外，在根據本發(fā)明一實施例的搪瓷鋼板的制造方法中，將冷軋后的連續(xù)退火條件限制為700°C以上、20秒以上的理由如下。在冷軋后進行連續(xù)退火是為了對冷軋后的鋼板賦予延性和成形性，如果在700°C以下的溫度下進行連續(xù)退火，則由于冷軋鋼板的再結晶未結束，所以難以確保延性及成形性。因此，將連續(xù)退火的溫度限制在700°C以上。而且，如果連續(xù)退火的時間過短，也不能完成再結晶，從而無法確保鋼板的延性及成形性，所以將連續(xù)退火的時間的下限值限定為20秒。下面，詳細說明本發(fā)明的實施例。[實施例]在轉爐中熔融并進行二次提煉后，通過連續(xù)鑄造工藝制造具有如表I所示組分的板鋼。表I
權利要求
1.一種無表面缺陷的搪瓷鋼板，以重量％計包含: C:大于O且小于等于0.005%、Mn:0.1 0.5%、S1:大于O且小于等于0.03%,Cr:0.05 0.3%、Al:大于O且小于等于0.03%、O:0.03 0.1%、P:大于O且小于等于0.03%、S:大于O且小于等于0.02%、Cu:大于O且小于等于0.015%、N:大于O且小于等于0.005%，余量為Fe，還包含其它不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的無表面缺陷的搪瓷鋼板， 在所述搪瓷鋼板的鋼板中形成有Cr-Mn復合氧化物。
3.根據權利要求2所述的無表面缺陷的搪瓷鋼板， 在所述Cr-Mn復合氧化物中，Cr/Mn的原子比范圍為0.01 2。
4.根據權利要求3所述的無表面缺陷的搪瓷鋼板， 所述Cr-Mn復合氧化物的大小為I 25 μ m。
5.根據權利要求4所述的無表面缺陷的搪瓷鋼板， 在每平方毫米觀察視場中，所述Cr-Mn復合氧化物的數量為1.5X102個以上。
6.一種無表面缺陷的搪瓷鋼板的制造方法，包括以下步驟: 制造板鋼，所述板鋼以重量％計包含:c:大于O且小于等于0.005%、Mn:0.1 0.5%、S1:大于O且小于等于0.03%、Cr:0.05 0.3%、Al:大于O且小于等于0.03%、O:0.03 0.1%、P:大于O且小 于等于0.03%、S:大于O且小于等于0.02%、Cu:大于O且小于等于0.015%、N:大于O且小于等于0.005%，余量為Fe，還包含其它不可避免的雜質； 在1200°C以上的溫度下再加熱所述板鋼，然后通過熱軋來制造熱軋鋼板； 在550°C以上的溫度下卷取所述熱軋鋼板。
7.根據權利要求6所述的無表面缺陷的搪瓷鋼板的制造方法， 進行所述卷取之后，進一步包括以50 90%的壓下率進行冷軋的步驟。
8.根據權利要求7所述的無表面缺陷的搪瓷鋼板的制造方法， 進行所述冷軋之后，進一步包括在700°C以上的溫度下，對冷軋后的鋼板進行20秒以上連續(xù)退火的步驟。
9.根據權利要求6至8中的任一項所述的無表面缺陷的搪瓷鋼板的制造方法， 通過所述方法制造的搪瓷鋼板形成有Cr-Mn復合氧化物，且在所述Cr-Mn復合氧化物中Cr/Mn的原子比為0.01 2。
10.根據權利要求9所述的無表面缺陷的搪瓷鋼板的制造方法， 通過所述方法制造的搪瓷鋼板中，所述Cr-Mn復合氧化物的大小為I 25 μ m。
11.根據權利要求10所述的無表面缺陷的搪瓷鋼板的制造方法， 在每平方毫米觀察視場中，所述Cr-Mn復合氧化物的數量為1.5X102個以上。
12.根據權利要求11所述的無表面缺陷的搪瓷鋼板的制造方法， 通過所述方法制造的搪瓷鋼板中，在所述Cr-Mn復合氧化物本身或所述Cr-Mn復合氧化物的周圍形成有微孔穴(Micro void)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無表面缺陷的搪瓷鋼板，所述搪瓷鋼板不會產生鱗爆缺陷等表面缺陷，而且成形性也優(yōu)秀。本發(fā)明的搪瓷鋼板以重量%計包含C大于0且小于等于0.005%、Mn0.1～0.5%、Si大于0且小于等于0.03%、Cr:0.05～0.3%、Al大于0且小于等于0.03%、O0.03～0.1%、P大于0且小于等于0.03%、S大于0且小于等于0.02%、Cu大于0且小于等于0.015%、N大于0且小于等于0.005%，余量為Fe，還包含其它不可避免的雜質。
文檔編號C21D8/02GK103210103SQ201180053824
公開日2013年7月17日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權日2010年12月27日
發(fā)明者曹恒植, 車雨烈, 樸秀范, 金祐成 申請人:Posco公司