專利名稱：具有優(yōu)良可成形性的涂敷高粘合性瓷漆的鋼板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作涂有瓷漆的制品，如浴缸和電氣元件，的原材料的冷軋鋼板的制造方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種冷軋鋼板的制造方法，其中所述鋼板在如瓷漆層粘合性、抗鱗狀脫皮性和可成形性等特性方面確有更高的水平。
背景技術(shù)：
通常將可涂敷瓷漆的冷軋鋼板壓制成各種形狀，然后在其表面進行瓷漆涂敷，并在高溫下燒制，從而完成涂有瓷漆的冷軋鋼板制品的制造。要求涂敷瓷漆的冷軋鋼板制品的主要特性是抗鱗狀脫皮性、可成形性以及原鋼板和瓷漆層間的粘合性。
瓷漆層的粘合性取決于添加的元素和表面粗糙度。
鱗狀脫皮性是指在涂有瓷漆制品的表面形成的缺陷。就是說當制造涂有瓷漆的制品時，鋼材中的固溶質(zhì)氫在冷卻過程中或之后會釋放出來。由于氫的壓力，使該硬制的瓷漆層破裂，而形成類似于魚鱗狀的缺陷。為了避免該鱗狀脫皮現(xiàn)象，需要提供用于儲存鋼材中氫的空間。這受到鋼板中存在的沉淀物或非金屬內(nèi)含物的種類和量的極大影響。目前已提出通過向鋼材中加入Ti、B、N或O2以形成硫化鈦、氮化鈦、碳化鈦、氮化硼、氧化錳等已知的氫吸收源來防止鱗狀脫皮現(xiàn)象。按照該種方式，將沉淀物或氧化物沉淀，或?qū)⒏咛间撨M行脫碳化，以確?？棍[狀脫皮性。因此，目前所提出的鋼材大多數(shù)為加鈦鋼、加硼綱、高氧鋼或脫碳鋼。
同時，可成形性也非常重要，因為在涂敷瓷漆之前，必須將要涂敷瓷漆的冷軋鋼板壓制成所需要的形狀。
日本專利公開公告昭-63-500揭示了涂敷瓷漆的鋼板的制造方法。所述鋼的組成以重量百分比計，包括0.005％或更低的碳、0.03％或更低的硅、0.5％或更低的錳、0.02％或更低的磷、0.03％或更低的硫、0.005-0.01％的氮、0.15％或更低的鈦[Ti＞(48/12C+48/14N+48/32S)]、0.08％或更低的銅、總加入量為0.003-0.03％的選自由As、Sb和Bi所組成的組中一種或多種元素、余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)。但是，在該鋼中N的含量很高，因此，如果TiN沉淀物暴露在鋼的表面，會形成氣泡。
而韓國專利申請97-63270揭示了另一種涂敷瓷漆的鋼板的制造方法。在該方法中，所述鋼的組成以重量百分比計，包括0.01％或更低的碳、0.3％或更低的錳、0.05-0.1％的磷、0.02-0.04％的硫、0.04-0.10％的鈦、0.005％或更低的氮、Ti/(C+N+S)]的原子比為1.0或更高、余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)。但是，在該鋼中P的含量高，因此，盡管該鋼材的強度可以接受，但其成形性變差。
如上所述，目前為止還沒有開發(fā)出具有令人滿意的瓷漆層粘合性、抗鱗狀脫皮性和可成形性的涂敷瓷漆的冷軋鋼板。而所存在的問題是在得到某些特性的同時不得不失去另一些特性。
發(fā)明概述本發(fā)明旨在克服上文描述的常規(guī)技術(shù)的缺點。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種涂敷瓷漆的冷軋鋼板，其中所述鋼板中的合金元素如S、P、N、Ti和有效的Ti(Ti*)含量達到最佳值，從而獲得滿意的瓷漆層粘合性、抗鱗狀脫皮性和可成形性。
為達到上述目的，本發(fā)明的可涂敷瓷漆的冷軋鋼板的制造方法包括下列各步驟制備一種鋼材，其組成以重量百分比計，包括0.004％或更低的碳、0.3％或更低的錳、0.02-0.05％的硫、0.005-0.03％的磷、0.08-0.15％的鈦、0.004％或更低的氮、0.04％或更多的過量Ti*(其定義為Ti*＝Ti-(48/32)S-(48/14)N-(48/12)C)、余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)，以形成一種鋁鎮(zhèn)靜鋼；再加熱該鋁鎮(zhèn)靜鋼；熱軋制，終軋溫度在Ar3變換點以上；然后按照常規(guī)方式卷??；接著以50-85％的收縮比冷軋制；以及在高于再結(jié)晶溫度下進行連續(xù)退火。優(yōu)選實施方式的詳細描述本發(fā)明的可涂敷瓷漆的冷軋鋼板的制造方法包括下列步驟制備一種鋼，其組成以重量百分比計，包括0.004％或更低的碳、0.3％或更低的錳、0.02-0.05％的硫、0.005-0.03％的磷、0.08-0.15％的鈦、0.004％或更低的氮、0.04％或更多的過量Ti*(其定義為Ti*＝Ti-(48/32)S-(48/14)N-(48/12)C)、余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)，以形成一種鋁鎮(zhèn)靜鋼；再加熱該鋁鎮(zhèn)靜鋼；進行熱軋制，終軋溫度高于Ar3變換點；然后按照常規(guī)方式卷?。唤又?0-85％的收縮比冷軋制；以及在高于再結(jié)晶溫度下進行連續(xù)退火。
下面將詳細描述本發(fā)明的組成的限制因素的數(shù)值。
如果C含量高于0.004％，則該固溶質(zhì)碳會過量。因此在退火過程中，所述鋼材的結(jié)構(gòu)的形成受到阻礙，或精細的碳化鈦的沉淀物會過量。從而，所述顆粒變得更細使可成形性變差。因此碳含量必須限制在0.004％或更低。
加入錳，以使固溶質(zhì)硫以硫化錳的形式沉淀，因而防止了使得由FeS薄膜引起的熱縮現(xiàn)象。然而，本發(fā)明中，加入鈦使硫以硫化鈦的形式沉淀，從而完全去除了殘余硫。因此不必分別加入Mn。此外，如果Mn以固溶液狀態(tài)存在，該鋼的強度會增加，但其可成形性變差。因此，Mn含量應(yīng)優(yōu)選限制在0.3％或更低。
通常，硫被認為是破壞機械性能的元素，但本發(fā)明中，硫的加入增強了抗鱗狀脫皮性。如果硫含量低于0.02％，硫化鈦的量和尺寸會不足，結(jié)果不能改善抗鱗狀脫皮性。如果硫含量為0.05％以上，過量鈦太少，而使可成形性變差。因此，硫含量應(yīng)優(yōu)選限制在0.02-0.05％內(nèi)，更優(yōu)選限制在0.02-0.03％內(nèi)以確保更優(yōu)良的可成形性。
象S一樣，P也是一種使機械性能變差的元素。因此，其含量應(yīng)盡可能低。但在本發(fā)明中，加入的P通過在與Ti反應(yīng)后形成Ti(Fe，P)沉淀物而改善了抗鱗狀脫皮性。如果P含量低于0.005％，Ti(Fe，P)沉淀物不能形成，因此不能改善抗鱗狀脫皮性。如果P含量高于0.03％，由于精細的Ti(Fe，P)沉淀物的形成，使得再結(jié)晶的顆粒變得太細，結(jié)果使可成形性變差。因此，應(yīng)將P含量限制在0.005-0.03％內(nèi)。
Ti以碳化鈦和氮化鈦的形式去除固溶質(zhì)C和N，從而改善原料鋼板的可成形性。此外，鈦通過沉淀硫化鈦(TiS)和Ti(Fe，P)的沉淀物而改善抗鱗狀脫皮性。如果其含量低于0.08％，鈦沉淀物的沉淀量太少，不能改善抗鱗狀脫皮性。如果鈦的含量高于0.15％，鈦沉淀物變大，而改善抗鱗狀脫皮性。但由于更高的Ti*會使瓷漆層的粘合性變差。因此，應(yīng)將鈦的含量限制在0.08-0.15％以內(nèi)。
N與Ti反應(yīng)以氮化鈦的形式沉淀，改善了抗鱗狀脫皮性。然而，如果氮化鈦暴露在鋼板的表面，會發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氮氣，而使表面發(fā)生缺陷。因此，氮含量應(yīng)盡可能地低。如果氮含量低于0.004％，氮化鈦以少量沉淀，導致表面缺陷的可能性就很低。因此氮含量應(yīng)為0.004％或更低。
過量的Ti*被定義為Ti*＝Ti-(48/32)S-(48/14)N-(48/12)C。鈦與N、S和C反應(yīng)形成TiN、TiS和TiC。假設(shè)所有加入的元素都沉淀，過量Ti*是指殘留固溶質(zhì)鈦。實際上，所有加入的元素不會完全反應(yīng)，因此由于過量Ti*的量很大，使更完全的殘留固溶質(zhì)C和N沉淀出來。此外，Ti(Fe，P)沉淀物的沉淀改善了抗鱗狀脫皮性。如果過量Ti*的量高于0.04％，幾乎不存在殘余的固溶質(zhì)C和N，因此可確保具有r值為2.0或更高的可成形性。當r值在2.0或更高時，所述鋼材可以形成復(fù)雜的形狀。此外由于具有適量的Ti(Fe，P)沉淀物，可以獲得足夠的抗鱗狀脫皮性。因此，過量Ti*的下限應(yīng)為0.04％。特別是，如果過量Ti*的量低于0.04％，不形成Ti(Fe，P)沉淀物，因此降低了抗鱗狀脫皮性。
下面描述本發(fā)明鋼材的制造條件。
將具有上述組成的鋁鎮(zhèn)靜鋼進行再加熱和熱軋制。在該條件下，終軋溫度應(yīng)高于Ar3變換點。其原因在于如果熱軋在低于Ar3變換點的溫度下進行，會形成軋制顆粒而使可成形性變差。
在熱軋制后，按照常規(guī)方式進行卷取，然后以壓縮比限制在50-85％之內(nèi)進行冷軋制。在熱軋制過程中形成的沉淀物在冷軋制過程中受到破壞或伸長。在該加工過程中，形成小空穴，并且這些空穴甚至在連續(xù)退火后仍然保持完好無損以作為氫氣吸收源。在此方面，需要控制冷軋的壓縮比。也就是說，如果冷軋的壓縮比低于50％，小空穴的總數(shù)太少，降低了氫氣的吸收，容易引起鱗狀脫皮現(xiàn)象。另一方面，如果冷軋的壓縮比高于85％，由于高的壓縮比使小空穴塌陷，當然降低了小空穴的總空間，就大大降低了氫氣的吸收能力。
冷軋后，按照常規(guī)方式對鋼進行連續(xù)退火處理。即該連續(xù)退火處理是在高于再結(jié)晶溫度下進行的。
下面將根據(jù)實際的實施例對本發(fā)明進行描述。實施例制備具有表1組成的鋼錠，并在熔爐中在1250℃下保持1小時后進行熱軋。該熱軋的終軋溫度為900℃，然后在650℃下卷取。最后的厚度為3.2毫米。將該熱軋樣品進行酸洗除去其表面的氧化物膜。然后在壓縮比為70％下進行冷軋。
將該冷軋的樣品進一步加工成瓷漆樣品和拉伸樣品。然后將該兩種樣品進行連續(xù)退火。
將瓷漆樣品裁成70毫米×150毫米的大小，而根據(jù)ASTM E-8的標準成形拉伸樣品。在830℃的溫度下進行30秒連續(xù)退火處理。
使用Instron公司的拉力試驗機(Model6025)對拉伸樣品進行測試。對其屈服強度、拉伸強度、伸長率和r值進行測定，結(jié)果列于表2中。
對瓷漆樣品進行完全去油脂處理，然后將其在硫酸溶液(10％，70℃)中浸泡5分鐘。接著用熱水沖洗，并將該樣品在3.6克/升碳化鈉+1.2克/升硼砂的水溶液中在85℃下浸泡5分鐘，進行中和。完成樣品的預(yù)處理過程。然后，在樣品上涂敷瓷漆，在200℃下干燥10分鐘，而完全除去水分。干燥后，將樣品放置在830℃下保持7分鐘，接著進行燒制，最后進行空氣冷卻，完成瓷漆涂敷過程。
在該條件下，所述燒制爐的氣氛具有30℃的露點溫度。這樣形成了嚴重危害，即最容易發(fā)生鱗狀脫皮現(xiàn)象。涂敷瓷漆后，為了加速鱗狀脫皮現(xiàn)象，將樣品放置在200℃的爐中烘烤20小時，然后肉眼觀察鱗狀脫皮缺陷的數(shù)量，結(jié)果列于表2中。
對于瓷漆粘合性的評價，使用一種粘合性測試機(基于ASTMC313-78)測量粘合性指數(shù)。
表1
＾表示偏離本發(fā)明條件的情況。
表2
<p>如表1和2所示，本發(fā)明的材料1-4表現(xiàn)出2.0或更高的r值以確保高度可成形性。此外，在高損壞條件下不發(fā)生鱗狀脫皮現(xiàn)象，表現(xiàn)出優(yōu)良的抗鱗狀脫皮性。其瓷漆層粘合性高于95％。
與此相反，對比材料1的S含量高達0.042％，因此未發(fā)生鱗狀脫皮現(xiàn)象，但其C含量高達0.042％。過量Ti*的量低至0.005％，因此r值正好為1.7，結(jié)果其可成形性非常低。
對比材料2的過量Ti*的量高達0.057％，其r值為2.25，結(jié)果其可成形性優(yōu)良。但是其S含量低至0.012％，因此形成了25個鱗狀脫皮缺陷。所以該鋼板不能用于瓷漆涂敷。
對比材料3中，S含量為0.032％，因此不發(fā)生鱗狀脫皮現(xiàn)象。此外，過量Ti*的量為0.115％，其r值為2.37，因此達到了高可成形性。然而，Ti含量高達0.182％，因此其瓷漆層粘合性低至83％。所以該材料不能用于瓷漆涂敷。
對比材料4中，S含量高達0.038％，而Ti含量低至0.072％，結(jié)果出現(xiàn)了38處鱗狀脫皮缺陷。此外過量Ti*的量低至0.002％，因此r值正好為1.72，結(jié)果其可成形性非常低。
常規(guī)材料1和2中，Ti含量分別高達0.122％和0.110％，N含量也分別高達0.0075％和0.0082％。因此，由于鋼材中粗粒鈦化合物的形成，而未發(fā)生鱗狀脫皮缺陷。此外過量Ti*的量為0.061％，其r值高達2.12，結(jié)果其可成形性優(yōu)良。然而有大量的粗粒TiN化合物存在于所述鋼板的表面，由于異常大氣泡的產(chǎn)生，而使表面發(fā)生缺陷。
常規(guī)材料3中，P含量高達0.058％，因此其屈服強度過高，而且表現(xiàn)出低的r值，結(jié)果可成形性低。因此這類鋼材用于形成復(fù)雜形狀時，可能將發(fā)生裂縫。
根據(jù)本發(fā)明上述的描述，可以獲得具有優(yōu)良瓷漆層粘合性、抗鱗狀脫皮性和可成形性的鋼板。并且本發(fā)明的鋼板適于壓制成復(fù)雜的形狀。
權(quán)利要求
1.一種可涂敷瓷漆的冷軋鋼板的制造方法，該方法包括下列各步驟制備一種鋼，其組成以重量百分比計，為0.004％或更低的碳、0.3％或更低的錳、0.02-0.05％的硫、0.005-0.03％的磷、0.08-0.15％的鈦、0.004％或更低的氮、0.04％或更多的過量Ti*(其定義為Ti*＝Ti-(48/32)S-(48/14)N-(48/12)C)，余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)，以形成一種鋁鎮(zhèn)靜鋼；再加熱該鋁鎮(zhèn)靜鋼；熱軋制該鋁鎮(zhèn)靜鋼，終軋溫度高于Ar3變換點；將該鋁鎮(zhèn)靜鋼按照常規(guī)方式卷??；以50-85％的收縮比冷軋；和在高于再結(jié)晶溫度下，進行連續(xù)退火。
2.權(quán)利要求1的方法，其中硫的含量為0.02-0.03％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可涂敷瓷漆和用作涂有瓷漆制品,如浴缸和電氣元件的原材料的冷軋鋼板的制造方法。實現(xiàn)了合金元素如硫、磷和氮的最佳含量,獲得了滿意瓷漆層粘合性、抗鱗狀脫皮性和可成形性。首先制備一種鋼,其組成以重量百分比計,為0.004%或更低的碳(C)、0.3%或更低的錳、0.02—0.05%的硫、0.005—0.03%的磷、0.08—0.15%的鈦、0.04%或更低的氮(N)、0.004或更高的過量的Ti
文檔編號B21B3/02GK1275173SQ99801438
公開日2000年11月29日 申請日期1999年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月28日
發(fā)明者尹正鳳, 孫禎佑, 孫元鎬 申請人:浦項綜合制鐵株式會社