热水器内胆用热轧酸洗搪瓷钢的研制

何 晋， 辛建卿

（山西太钢不锈钢股份有限公司， 山西 太原 030003）

引言

随着国民经济的发展，搪瓷用钢在人们的日常生活中得到了广泛的应用，可以制作厨具、洁具、烧烤用具和热水器内胆等[1]。热轧搪瓷钢具有低成本、寿命长、耐蚀性高等特点，增加了与其它材料的竞争力，热水器行业采用搪瓷内胆的比例日益增多。针对搪瓷用钢将继续向着经济性、耐久性方向发展的趋势，山西太钢不锈钢股份有限公司研制了热水器内胆用热轧酸洗搪瓷钢。

1 化学成分设计

C是钢中最经济的强化元素，但提高碳含量将使搪瓷制品烘烤变形增大，并且钢板中的碳原子容易与瓷釉中的氧起反应生成一氧化碳，使搪瓷制品表面产生气泡缺陷[2]。反之，降低碳含量可以增加钢板的塑性与韧性，提高钢板的冷冲压、焊接等成形性能，并且改善钢的可涂搪性。

Si在钢中起固溶强化作用，可以提高钢的强度，但降低钢的韧性和延展性，使钢难以进行深冲加工，同时过高的含硅量会降低钢与瓷釉的密着性。

Mn能够提高钢的屈服强度与抗拉强度，起到一定的固溶强化作用，而Mn含量增加会降低钢的塑性。Mn可以与S结合生成硫化锰，硫化锰作为第二相粒子可以提高钢的贮氢性能。

P和S作为钢中的有害元素，对钢板的深冲性能有一定的影响，含量越低越好，但在加钛钢中，S可以和Ti、C、Mn等元素生成相应的化合物，对提高抗鳞爆性有一定的作用。

Ti不仅能提高强度，而且能和钢中的C、N、S等形成化合物，如TiN、Ti（C，N）和Ti4C2S2等。这些化合物作为有效的贮氢陷阱，可以提高钢板的抗鳞爆性能。

考虑到搪瓷钢要满足抗鳞爆性、密着性、成型性及焊接性等各项性能要求，同时要满足热水器内胆的使用要求，搪瓷钢的化学成分设计见表1。

表1 搪瓷钢的化学成分控制范围（质量分数） %

2 热连轧工艺控制

2.1 加热

为了充分发挥微合金元素在轧制过程中的强化作用，连铸坯在加热时要保证微合金元素充分固溶，适当的加热温度可以使原始奥氏体晶粒分布均匀，在轧制过程中再结晶后形成的奥氏体晶粒也均匀细小，从而在轧制后容易获得细小的铁素体晶粒。为了便于组织生产，确定铸坯的加热温度范围为1 200～1 250℃。

2.2 轧制

粗轧的目的是经过多道次大变形轧制可以使奥氏体晶粒充分破碎，通过多次再结晶可以细化奥氏体晶粒且得到均匀的奥氏体组织，粗轧道次变形率按照不小于14%控制；随后进入精轧阶段，精轧是在奥氏体未再结晶区进行足够的变形量，使奥氏体晶粒充分拉长并在晶粒内部形成均匀的变形带，变形带可以为奥氏体向铁素体的转变提供大量的形核位置，使相变后的铁素体晶粒得以细化均匀。为了得到均匀的变形带，获得细小均匀的铁素体晶粒，精轧累计变形率应控制在70%以上。

2.3 冷却

卷取温度直接影响到钢板的组织和性能。在冷却过程中将发生形变奥氏体向铁素体的转变，轧后快速冷却可以使相变开始温度向低温移动，这样就使铁素体的形核率得以提高，导致铁素体晶粒得到细化，强度及塑性都有所提高。轧后快速冷却还可以阻止或延迟钛的碳、氮化物在冷却过程中过早析出，能够生成更加弥散的析出物。这些细小弥散的析出物不仅能提高强韧性，而且能提高搪瓷钢板的抗鳞爆性能。因此，确定卷曲温度为500～700℃。

2.4 酸洗

热轧带钢经酸洗后可以去除钢板表面的氧化铁皮，钢卷表面均匀、清洁。酸洗处理后的表面粗糙度均匀，为搪瓷釉料和钢板的良好结合奠定了基础，对涂搪工艺是有益处的。

3 组织和性能控制

3.1 微观组织特征

经过1 549 mm热连轧生产线的批量试制。T330TCG热轧带钢试样的金相组织如图1所示，钢板的组织由铁素体和少量的珠光体组成，铁素体的晶粒度达到10级及以上，铁素体晶粒较为均匀，尺寸为 5～20 μm。

图1 T330TCG热轧带钢试样的金相组织

3.2 拉伸性能和冷弯性能

批量生产的T330TCG热轧带钢力学性能检测结果如表2所示。由表2可见，拉伸性能全部满足技术条件要求，冷弯试验结果合格，表明钢板具有良好的成型性能，能够满足用户对钢板加工过程中成型性能的要求。

表2 T330TCG热轧带钢的力学性能

3.3 产品应用情况

批量生产的T330TCG钢板经冲压、成形、焊接、涂搪和烘烤等工艺加工成热水器内胆，其中内胆桶身的钢板厚度为2.0 mm，封头的钢板厚度为3.0 mm。将加工好的热水器内胆分别进行了20万次的循环压力试验和压力为1.6 MPa的耐压试验，试验后内胆体无异常变形、泄漏和瓷层脱落现象。试验结果表明，所研制的T330TCG钢板的搪瓷、焊接及耐压性能良好，能够满足用户的使用要求。

4 结论

1）设计了热水器内胆用热轧酸洗搪瓷钢的化学成分和热连轧工艺。连铸坯均热温度1 200～1 250℃，采用二阶段控制轧制细化组织，卷曲温度500～700℃。

2）批量生产的T330TCG热轧带钢的组织由铁素体和少量珠光体组成，其拉伸性能和冷弯性能满足技术条件要求，且具有良好的搪瓷性、焊接性及耐压性，能够满足用户的加工使用要求。