搪瓷行业的发展及宝钢搪瓷 用钢的开发
宝钢股份研究院 孙全社
2011年4月8日
主要内容
1.搪瓷行业的发展 2.高性能搪瓷用钢的要求 3.宝钢搪瓷用钢的品种及特点 4.搪瓷钢和普冷板的比较
1、搪瓷行业的发展
钢板搪瓷
上世纪初
日用搪瓷
九十年代初 ……
•工艺落后 •品种单一 •产品档次低
9钢板
• 国外：欧美日搪瓷专用板 • 国内：宝钢等搪瓷专用板 • 其它钢板
耐高温性能
原始钢板
750℃×5min
800℃×10min
900℃×30min
850℃×20min
z晶粒极细，约11级 z高温和长时间热处理后晶粒仍然极细，耐高温能力强 z由于晶粒度与屈服强度密切相关，因而抗强度下降能力强
BTC210R
耐高温性能
SPCC桶身
z表层晶粒粗化， 100∼200μm，1.5 ∼ 3.5级 z内部晶粒均匀细小，20∼25μm，7.5 ∼8.5级
力学性能
牌号
BTC210R BTC245R BTC330R BTC360R
SPCC
屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 断裂伸长率/％
233
353
39
284
399
35
401
513
27
442
539
25
200
330
46
•高强度 •不同强度级别可供选择 •塑性满足使用要求
•强度低 •塑性好
搪瓷钢
SPCC
不同钢种退火后的强度
9瓷釉
• 瓷釉的开发技术日趋成熟 • 国际品牌瓷釉：FERRO和PEMCO等 • 国产釉质量有所提高
9涂搪技术、• 静电干粉、静电湿法、湿法搪瓷、浸
工艺及装备
•
搪、 … 烧结炉发展到：三段式、连续、控温准、
幅面大
钢板搪瓷的三个要素及其发展
9耐用 9耐蚀 9外观 9耐火
• 使用寿命长、不老化 • 清洁卫生、易清洗
冲压级别
CQ DDQ EDDQ EDDQ
性能特点
•不同冲压级别，满足 各种成型要求 •优良的焊接性能
•优良的抗鳞爆性能 •优良的密着性能 •良好的抗针孔缺陷 能力
适用于单面或双面的两次湿法搪瓷工艺
应用行业 •轻工 •家电 •建筑 •医疗卫生 •艺术搪瓷
应用领域十分广泛
¾单面搪瓷用热轧高强度薄钢板
860℃*时间+空冷
不同成分体系耐高温性能的区别
模拟搪烧后的力学性能
BTC210R
搪瓷钢的耐高温性能好
BTC330R
抗鳞爆性能
位错
晶界
可逆陷阱
渗碳体
不可逆陷阱 析出相
z钢的抗鳞爆性能与贮氢陷阱密切相关 z可逆陷阱搪瓷钢依靠钢中形成大量的钛的化合物提高抗鳞爆性能 zSPCC中只有AlN、渗碳体等。
•低氮、低硫
•添加合金钛和铌等
•不添加合金钛和铌
成分体系不同
组织和析出相的特点
搪瓷钢
组织
铁素体+渗碳体 晶粒细化，10级以上
析出相
Al+N=AlN
加钛： Ti+C→TiC Ti+N→TiN Ti+C+N→TiCN Ti+S→TiS 4Ti+2C+2S→Ti4S2C2 加铌： Nb+C→NbC Nb+N→NbN Nb+C+N→Nb(CN)
• 耐酸、耐碱、耐盐水
• 外表美观 • 不褪色
• 防火 • 耐高温
搪瓷制品的优点
•搪瓷制品具有比碳钢、不锈钢、塑料等无法比拟的优点 •高品质瓷釉、新型涂搪工艺和搪瓷专用钢保证其更高品质和优势
5.应用行业 •轻工 •家电 •建筑 •环保 •冶金和化工 •食品和制药
6.应用领域 •日用搪瓷 •艺术搪瓷 •卫生搪瓷 •建筑搪瓷 •工业搪瓷 •特种搪瓷等
4、搪瓷钢和普冷板的比较
化学成分对比/％
牌号 C BTC210R 0.029 BTC245R 0.043 BTC330R 0.079 BTC360R 0.063 SPCC 0.036
Si 0.012 0.013 0.018 0.017 0.010
Mn P
S Alt N 其它合金
0.25 0.010 有 0.032 有
4.烧成工艺 •一搪一烧 •两搪一烧 •两搪两烧
•……
•一次搪瓷（黑釉、白釉） •两次搪瓷 •多次搪瓷
3.涂搪工艺 •静电干粉 •静电湿法 •湿法喷搪 •浸搪
•……
0.3-40mm
0.10-2mm
金属材料
•钢材（碳钢） •铸铁 •铝材 •铜材 •钢材（不锈 钢）
底釉
•搪瓷 •搪玻璃
面釉
•搪瓷 •搪玻璃
应用领域越来越广
¾双面搪瓷用热轧高强钢
钢级
常规厚度（mm）
245B、C、D级 295B、C、D级 345B、C、D级
6～12 6～12 6～12
•强度高 •焊接性能好 •表面质量好 •低温韧性高
性能特点
•优良的抗鳞爆性能 •优良的密着性能 •优良的抗针孔能力
适用于双面搪瓷
应用于拼装水处理罐、水箱、供水设备和热水器内胆
搪瓷内胆
•电热水器 •太阳能热水器 •空气能热水器
¾一次搪瓷用冷轧钢板
钢种
DC03ED
冲压级别
DQ
DC04ED（BTC4D）
DDQ
DC06ED
EDDQ
性能特点
•延伸率高
•优良的抗鳞爆性能
•屈服强度低
•优良的密着性能
•适用于较复杂成型要求 •优良抗针孔能力
适用于单面或双面的一次静电搪瓷工艺
应用行业 •轻工（燃气具、锅） •家电（烤炉、烤箱） •环保（脱硫、脱硝设备
钢种
BTC210R BTC245R BTC330R BTC360R
使用特点
复杂成型，较高强度 复杂成型，较高强度 较复杂成型，高强度 一般成型，高强度
性能特点
•不同成型要求 •较高的强度和搪烧后强度 •优良的抗鳞爆性能 •优良的密着性能 •优良的抗针孔能力 •优良的焊接性能
适用于单面的一次静电搪瓷工艺
2.前处理 •脱脂+酸洗 •脱脂 •无脱脂、无酸洗
1.瓷釉类型 •搪瓷 •搪玻璃
搪瓷工艺及应用领域
2、高性能搪瓷用钢的要求
鳞爆
密着不良
针孔
烧成不良
成型性差
传统钢板存在的使用问题
焊接性差
9综合性能更优 9表面质量更好 9尺寸精度更高 9成本更低 9轻量化 9个性化
搪瓷行业的发展对钢板的要求
成型性能
气泡结构与针孔缺陷
气泡结构好 气泡结构不良
z搪瓷钢由于加钛或铌与部分碳反应： Ti+C→TiC， Nb+C→NbC z固定部分碳，减少形成CO量，控制气泡 z普冷板容易造成气泡结构不良，产生针孔
9热影响区的组织 9热影响区的搪瓷 9焊接接头的强度
焊接性能
焊缝及HAZ的显微组织
焊接前的显微组织
搪瓷钢的焊缝及HAZ晶粒细化
¾搪玻璃用中厚板
常规厚度（mm）
245B、C、D级
14～40
295B、C、D级
14～40
345B、C、D级
14～40
性能特点
•强度高 •焊接性能好 •表面质量好 •低温韧性高
•优良的抗鳞爆性能 •优良的密着性能 •优良的抗针孔能力 •良好的抗高温急变性能
搪玻璃反应釜
搪玻璃贮罐
搪玻璃搅拌容器
搪玻璃用中厚板主要用于化工、制药、食品等行业
Ti
0.41 0.012 有 0. 0.0071 0.041 0.0030 Ti/Ti+Nb 0.70 0.012 有 0.038 0.0031 Ti+Nb
0.21 0.011 0.009 0.040 0.0034 --
搪瓷钢
SPCC
•控制碳、调整锰
•低碳、低锰
•控制氮、硫
深冲 翻边 卷桶
焊接性能
焊缝及HAZ 的强度 焊缝及HAZ 的涂搪性能
钢板
强度
高屈服强度 烧成后高强 度
涂搪性能
抗鳞爆性能 密着性能 抗针孔缺陷 抗高温变形 外观
搪瓷用钢的使用性能要求
3、宝钢搪瓷用钢的品种 及特点
¾两次搪瓷用冷轧钢板
品种
DC01EK DC04EK DC06EK（BCT1） DC06EK（高强度）
SPCC直缝
z焊缝及HAZ晶粒明显粗化 z焊缝及HAZ有贝氏体产生，F+B
焊接性能
9热影响区的组织 9热影响区的搪瓷 9焊接接头的强度
Hv(100g)
300
275
I = 132A
250
225
200
175
150
9 87 6 5 43 2 1 00 1 2 34 5 6 78 9
母材 热影响区
焊缝
热影响区 母材
普冷板
铁素体+渗碳体 晶粒较粗，6-8级 Al+N=AlN
无
组织和析出相有明显区别
大量钛的析出相
钛或铌可以
•提高强度 •提高抗鳞爆性能 •提高焊接性能 •晶粒细化 •抗高温能力强
Fe3C和AlN
Fe3C和AlN
搪瓷钢
普冷板
耐高温性能
原板，热处理前 850℃×10min热处理后
经850℃×10min处理后，析出相更加细化，有利于 提高强度、细化晶粒和提高抗鳞爆性能
BTC330R焊接接头的强度
9 经过搪烧后，SPCC的芯部组织正常，表层晶粒长大 • 加钛有利于细化晶粒，抑制高温退火时的晶粒反常长
大 9 焊缝及HAZ的晶粒粗大 • 加钛有利于提高焊接性能 9 密着良好 9 气泡不均匀，有较大气泡存在 • 钛等可以固定部分碳，减少气泡的形成