本發(fā)明涉及帶鋼生產(chǎn)，具體涉及一種耐高溫搪燒的高成形性熱水器內(nèi)膽用搪瓷鋼及其生產(chǎn)方法。

背景技術：

1、熱水器內(nèi)膽用搪瓷鋼主要用于制造熱水器內(nèi)膽，能夠有效地防止水垢和細菌滋生，提高水質(zhì)的衛(wèi)生安全性。同時，搪瓷不易受到腐蝕和氧化，能夠延長熱水器的使用壽命。搪瓷材料還具有良好的保溫性能和熱傳導性能，能夠?qū)崿F(xiàn)快速加熱和持久保溫。

2、熱水器內(nèi)膽的制造流程通常包括成形、焊接、預處理、涂搪、燒搪等工序，其中燒搪工序需要通過高溫燒制使搪瓷材料和鐵基體緊密結(jié)合，燒搪溫度一般為800℃以上。因此，熱水器內(nèi)膽用搪瓷鋼要求具有良好的加工成形性能、焊接性能、涂搪性能等綜合性能。此外，熱水器內(nèi)膽燒搪后需要具有一定的強度，能承受水的壓力和沖擊，具有良好的疲勞壽命。由于燒搪溫度較高，在燒搪過程中鋼基的屈服強度會降低，搪瓷鋼基體強度越低，燒搪后的強度越低。為確保熱水器內(nèi)膽燒搪后的強度，通常需要提高搪瓷鋼板的強度，使得成形性能惡化，在成形過程中容易出現(xiàn)回彈大、局部鼓包、開裂等質(zhì)量缺陷，如何同時獲得良好的成形性能，較高的強度和優(yōu)異的疲勞性能成為熱水器內(nèi)膽行業(yè)內(nèi)的關鍵技術難題。

3、經(jīng)檢索，專利“一種耐高溫搪燒的屈服強度360mpa級低碳熱軋高強搪瓷鋼及其生產(chǎn)方法”(202310750782)提供了一種耐高溫搪燒的屈服強度360mpa級低碳熱軋高強搪瓷鋼及其生產(chǎn)方法，c：0.050％～0.100％、si0.010％～0.030％、mn：0.350～0.550％、p≤0.015％、s≤0.010％、al：0.025～0.070％、n≤0.010％、ti：0.020～0.070％、nb：0.010～0.050％、mo：0.050～0.190％，2ti+nb＝mo，余量為fe及不可避免的夾雜。產(chǎn)品屈服強度400～440mpa，抗拉強度可達500mpa，斷后延伸率＞20％，搪燒后屈服強度能保持在搪燒前屈服強度的85％以上。但該專利產(chǎn)品屈服強度過高，成形性能較差，同時，添加mo元素導致成本較高。

4、專利“一種搪燒后屈服強度≥300mpa級熱軋酸洗搪瓷用鋼及其生產(chǎn)方法”(cn202211254049.0)提供了一種搪燒后屈服強度≥300mpa級熱軋酸洗搪瓷用鋼及其生產(chǎn)方法，成分：c：0.04％～0.07％；si≤0.03％；mn：0.50％～0.65％；p≤0.020％；s：0.010％～0.025％；al：0.010％～0.060％；ti：0.030％～0.060％；cu：0.001％～0.050％，cr：0.001％～0.050％，v：0.001％～0.040％，mo：0.001％～0.030％，ni：0.001％～0.030％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。通過生產(chǎn)工藝設計，生產(chǎn)的搪燒性能優(yōu)異的熱軋酸洗搪瓷用鋼，且搪燒前后屈服強度降低值≤50mpa，具有優(yōu)異的抗鱗爆性能和密著性能。但該專利主要通過添加cr、ni、mo、v提高鋼的熱穩(wěn)定性，減少燒搪過程中的強度下降幅度，產(chǎn)品合金設計成本較高。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是針對上述技術的不足，提供一種耐高溫搪燒的高成形性熱水器內(nèi)膽用搪瓷鋼及其生產(chǎn)方法，具有良好的成形性能，且燒搪后強度高，服役過程中具有優(yōu)異的疲勞壽命，同時兼具良好的密著性能和抗鱗爆性能。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的耐高溫搪燒的高成形性熱水器內(nèi)膽用搪瓷鋼，其化學成分的質(zhì)量百分比為：c：0.035-0.065％，mn：0.6～1.0％，ti：0.03～0.09％，s：0.003～0.008％，n：0.004～0.008％，si≤0.05％，p≤0.015％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

3、本發(fā)明中主要組分及工藝的作用及控制的理由：

4、c：固溶c會使鋼的屈服強度和抗拉強度提高，與ti結(jié)合形成tic作為有效氫陷阱，提高搪瓷鋼的抗鱗爆性能，但碳含量提高，塑性會下降，同時固溶c對搪瓷鋼的涂搪性能不利，一方面，碳含量越高，珠光體含量越高，珠光體是鐵素體和片層滲碳體兩相組織，滲碳體與搪層不發(fā)生反應，使基體與搪層的結(jié)合力降低；另一方面，固溶碳含量越高，在燒搪過程中產(chǎn)生的co、co2氣體越多，這些氣體破壞搪層的致密性，嚴重時將產(chǎn)生針孔缺陷，此外，c含量超過0.07％時進入包晶鋼范圍，澆鑄過程中易產(chǎn)生裂紋，嚴重時甚至漏鋼。為平衡力學性能、涂搪性能和易澆鑄性，本發(fā)明控制鋼中c含量為0.035～0.065％。

5、si：搪瓷粉的主要成分是sio2，在燒搪過程中，基體氧化形成的feo和搪層中的sio2結(jié)合生成fe2sio4，形成化學鍵力，這種化學健力是基體與搪層密著的主要機理之一，鋼中si會形成sio2，使基體與搪層的化學反應變慢，對基體與搪層的密著性不利，si重量百分含量控制為≤0.05％。

6、mn：mn固溶于鐵素體和奧氏體中，可提高強度，并使塑性下降，錳含量過低會導致fes析出，降低鋼的熱塑性，錳含量過高會使得強度過高，成形性能變差，綜合考慮，mn重量百分含量控制為0.6-1.0％。

7、ti：ti可與鋼中的c、n、s等元素化合形成第二相粒子，成為良好的儲氫陷阱，提高鋼板的抗鱗爆性能，同時燒搪過程中ti析出物可以阻礙奧氏體晶粒長大，降低燒搪過程中的強度下降幅度，但ti含量過高會提高材料的強度、降低材料的塑性，使材料成型和加工性能變差。綜合考慮，ti重量百分含量控制為0.03～0.09％。

8、n：n與ti結(jié)合會形成tin、ti(c,n)，阻礙燒搪過程中奧氏體晶粒長大，降低強度下降幅度，且tin析出對強度影響較小，但氮含量過高會消耗ti元素，使得tic析出數(shù)量減少，對鋼板的鱗爆性能不利，同時氮含量過高會導致材料塑性變差，因此n含量控制為0.004～0.008％。

9、s：鋼中s與ti結(jié)合形成tis、ti4c2s2，阻礙燒搪過程中奧氏體晶粒長大，降低強度下降幅度，且tis、ti4c2s2析出物對強度影響較小，但s會消耗ti元素，使得tic析出數(shù)量減少，對鋼板的鱗爆性能不利，因此s控制為0.003～0.008％。

10、p：p是鋼中有害的雜質(zhì)元素，鋼中p易在鋼中形成偏析，降低鋼的韌性和焊接性能，故p含量越低越好，綜合考慮，p含量≤0.015％。

11、一種耐高溫搪燒的高成形性熱水器內(nèi)膽用搪瓷鋼的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：

12、a)澆鑄：拉速為4～5.5m/min，鑄坯厚度為50～80mm，通過薄板坯快速凝固減少液析tin的形成，液析tin尺寸過于粗大，對燒搪過程中奧氏體晶粒長大抑制作用較弱，此外，大尺寸的液析tin還容易造成應力集中，危害內(nèi)膽的疲勞壽命，因此，需控制鑄坯拉速≥4m/min，鑄坯厚度≤80mm，需要注意的是，拉速過高不利于連鑄時鋼液的穩(wěn)定，易造成卷渣缺陷，危害產(chǎn)品的表面質(zhì)量和鋼質(zhì)純凈度，鑄坯過薄使得軋制壓下率不足，易造成組織不均勻，不利于產(chǎn)品的綜合質(zhì)量，綜合考慮，控制拉速為4～5.5m/min，鑄坯厚度為50～80mm；

13、b)均熱：均熱溫度為1150～1190℃，促進tin和tis、ti4c2s2在固相中析出，此時析出的tin和tis、ti4c2s2尺寸較粗大，燒搪過程中對奧氏體晶粒長大有一定抑制作用，并且不會顯著增加鋼材的室溫強度，均熱溫度過高，析出熱力學趨動力較小，均熱溫度過低，易使得材料變形抗力顯著增加，不利于板形和軋制穩(wěn)定性的控制，綜合考慮，控制均熱溫度為1150～1190℃；

14、c)精軋：為7機架軋制，開軋溫度為1030～1090℃，前三道次壓下率為45～65％，通過高溫大壓下使ti(c,n)、tic、ti4c2s2析出并粗化，這些析出物粒子不會顯著增加鋼材的室溫強度，但會在燒搪過程中抑制奧氏體晶粒的長大，降低燒搪過程中的強度下降幅度，基于設定的均熱溫度，考慮除鱗過程中的溫降，開軋溫度≤1090℃，開軋溫度過低，使得材料變形抗力顯著增加，不利于板形和軋制穩(wěn)定性的控制，因此，開軋溫度需控制為1030～1090℃，前三道次壓下率過高，易使得精軋7機架負荷分配失衡，對板形不利，前三道次壓下率過低，導致后機架壓下率過高，促進ti(c,n)、tic、ti4c2s2在較低溫度區(qū)域大量彌散析出，使得室溫鋼材組織細小，材料強度高，成形性能差，因此，控制前三道次壓下率為45～65％，終軋溫度為880～920℃，促進軋制過程中析出的ti(c,n)、tic、ti4c2s2等粒子粗化、長大，同時促進奧氏體晶粒粗化，減少冷卻過程中鐵素體析出的形核位置，獲得晶粒粗大的鐵素體晶粒，降低鋼材的室溫強度，提高成形性能；

15、d)層流冷卻：層流冷卻分為三段式冷卻，以8～30℃/s冷卻至790～840℃，隨后以5～10℃/s冷卻1～4s，再以60～120℃/s冷卻至500～580℃，通過第一段慢速冷卻提高鐵素體相變溫度，在790～840℃開始發(fā)生鐵素體相變，通過以5～10℃/s冷卻1～4s，使得奧氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮蔫F素體，再以60～120℃/s冷卻至卷取溫度500～580℃，抑制tic在鐵素體中的析出，減少tic的析出強化作用；

16、e)卷取：卷取溫度為500～580℃。

17、優(yōu)選地，所述步驟c)中，開軋溫度為1050～1090℃，前三道次壓下率為55～65％，終軋溫度為900～920℃，開軋溫度越高，前三道次壓下率越大，ti(c,n)、tic、ti4c2s2析出越充分，析出物粒子也更粗大。

18、優(yōu)選地，所述步驟d)中，層流冷卻以8～30℃/s冷卻至820～840℃，隨后以5～10℃/s冷卻3～4s，再以90～120℃/s冷卻至500～530℃，第一段冷卻溫度在790～840℃越高，第二段冷卻時間越長，獲得的鐵素體晶粒越粗大，卷取溫度越低，鐵素體中析出的tic數(shù)量越少，材料室溫強度越低，成形性能越好，當?shù)谝欢卫鋮s溫度>840℃時，由于奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的趨動力不足，在第二段冷卻過程中未能發(fā)生奧氏體向鐵素體的完全相變，將使得奧氏體在第三段快冷過程中形成細小的非等軸鐵素體甚至貝氏體組織，導致材料強度顯著增加，塑性下降，成形性能惡化。若卷取溫度低于500℃，會使得第三段冷速過大，容易產(chǎn)生冷卻不均，使得材料內(nèi)部應力分布不均勻，不利于鋼板浪形的控制。

19、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：

20、1、利用ti析出物阻礙燒搪過程中的晶粒粗化，降低熱水器內(nèi)膽在燒搪過程中的強度下降幅度，結(jié)合mn的固溶強化提高內(nèi)膽燒搪后的強度；

21、2、通過高溫大壓下促進ti析出物在高溫奧氏體階段析出、粗化，同時誘導鐵素體在較高溫度區(qū)域形成，抑制tic在鐵素體中的析出，獲得粗大的鐵素體晶粒和ti析出物粒子，降低搪瓷鋼的室溫強度，提高伸長率，ti析出物粒子還能作為有效氫陷阱提高抗鱗爆性能；

22、3、無需添加mo、ni、nb等元素，合金成本低，經(jīng)濟適用性良好；

23、4、產(chǎn)品屈服強度為240～360mpa，抗拉強度為340～450mpa，產(chǎn)品伸長率≥35％，燒搪后強度下降幅度≤10％，同時兼具良好的密著性能和抗鱗爆性能，密著等級≥1級，抗鱗爆性能敏感th值≥10min/mm2，不僅具有良好的成形性能，燒搪后還具有較高的強度和優(yōu)異的疲勞性能。