CN104946969A - 一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板及其制造方法。解决现有的空调压缩机壳体用热轧酸洗板强度高、冲压成形性能差的技术问题。本发明提供的一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.015%～0.040%，Si：0.005%～0.035%，Mn：0.15%～0.35%，P≤0.018%，S≤0.015%，N≤0.0050%，Al：0.020%～0.055%，余量为铁和不可避免夹杂。用于制作包括主壳体、端盖、储液罐等部分在内的空调压缩机壳体。

Description

一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板及其制造方法

  

技术领域

本发明涉及一种热轧酸洗板，特别涉及一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板及其制造方法。 

背景技术

热轧酸洗板是以优质热轧薄板为原料，经拉矫、酸洗去除表面氧化层，经切边、涂油后，产品表面质量、力学性能、板形等优于热轧板的产品。热轧酸洗板的优势主要在于：1）表面质量好，由于热轧酸洗板去除了表面氧化铁皮，提高了钢材的表面质量，便于焊接、涂油和上漆。2）尺寸精度高，平整后，可使板型发生一定变化，从而减少不平度的偏差。3）提高了表面光洁度，增强了外观效果。4）能减少用户分散酸洗造成的环境污染。5）能够部分替代冷轧板，降低企业生产成本。随着轧钢工艺技术不断进步，热轧薄板的性能正向冷轧板接近，使“以热代冷”在技术上得以实现。热轧酸洗板越来越多的用于轻工、家电、汽车、机械等行业。 

空调压缩机壳体主要包括端盖、储液罐、主壳体等部分，以前用冷轧板制作生产。空调压缩机端盖和储液罐是采用冲压拉伸工艺成型，要求钢板具有良好的冲压成形性能，而主壳体是通过辊圆成型后，用自动等离子焊接工艺焊接成筒形件，为了能够适应辊圆成型和等离子焊接工艺，需要辊圆成型后对接间隙大小适中，波动小，要求钢板具有适中、稳定的强度、硬度和厚度均匀性。现有技术生产的热轧酸洗板用于生产空调压缩机主壳体存在强度不合适、成形性能不良等问题和成型后表面出现腰折缺陷等问题。如中国专利申请号为201110449207.3的专利公开的一种低屈强比热轧酸洗板及其生产方法，其成分范围中添加了较高含量的C和Mn元素,含量分别为0.04-0.12%和0.8-1.5%；并且还添加了B元素。通过本专利性能测试，钢板的强度较高，屈服强度均值达到344.5MPa，如果进行主壳体辊圆成形时，中间缝隙会较大，导致后续等离子焊接时焊接不良。另外添加了B元素也不利于焊接。中国专利申请号为201210298855.8的专利公开的一种具有良好成形性的薄规格热轧酸洗钢及其生产方法，其成分范围中也添加了较高含量的C、SI、Mn元素,含量分别为0.04-0.07%、0.1-0.3%和0.41-0.60%，也存在强度较高，成型性不良，同时也添加较高的SI含量，对酸洗板表面质量不利，因此也不适合制作空调压缩机壳体。 

现有技术生产的热轧酸洗板用于生产空调压缩机主壳体存在强度不合适、成形性能不良等问题，从而导致钢板成型间隙过大或过小，间隙不均匀，焊接不良；钢板冲压成形不良导致冲压开裂、制耳等缺陷；由于钢板拉伸曲线存在屈服平台，导致钢板表面会存在腰折缺陷。 

  

发明内容

为了克服现有技术的不足，需要提供一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板及其制造方法，本发明通过采用合适的成分设计、热轧及酸洗工艺，得到的钢板具有合适的强度和良好的成形性能，并且消除热轧钢板自身存在的屈服平台，并得到良好的板形，能够用于制作包括主壳体、端盖、储液罐等部件在内的空调压缩机壳体。 

本发明的目的是提供一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板及其制造方法，解决现有的空调压缩机壳体用热轧酸洗板强度高、冲压成形性能差的技术问题。 

本发明采用的技术方案是： 

一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板，其化学成分重量百分比为：C:0.015%～0.040%，Si：0.005%～0.035%，Mn:0.15%～0.35%，P≤0.018%，S≤0.015%，N≤0.0050%，Al:0.020%～0.055%，余量为铁和不可避免夹杂。

本发明一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板的化学成分限定在上述范围内的理由如下： 

碳：碳含量过高会造成强度过高，会在钢中形成较多粗大脆性的碳化物颗粒，对塑性和韧性不利，同时会造成成形性能急剧恶化。同时过高的碳含量增加焊接碳当量，不利于焊接加工。本发明的碳含量范围也需要严格限制，因为钢板强度对碳含量敏感，碳含量低，钢板强度降低，如果碳含量范围较宽会造成钢板强度波动大，这样在压缩机主壳体辊圆成形时，中间缝隙大小波动，导致后续等离子焊接不良。本发明设定的碳含量为0.015%～0.040%。

硅：硅固溶在钢板基体中有一定的强化效果，同时熔炼时钢中含有适量的硅对脱氧、脱硫有利。但是本发明必须控制硅含量，当硅含量较高时，会在热轧板表面形成严重的Fe₂O₃，在后续酸洗过程中难以酸洗除尽，即使酸洗除尽后也会在钢板表面形成色差和斑痕，严重影响压缩机壳体外观和后续的涂漆处理。本发明限定Si含量为0.005%～0.035%。 

锰：热轧酸洗板中含有适量的锰有利于脱硫，同时还能够有一定的强化作用。但Mn含量高，会相应增加钢的成本，也会增加碳当量，不利于焊接。同样为了减少强度的波动，也需要对锰含量范围进行限制。本发明本发明限定Mn含量范围为0.15%～0.35%。 

硫和磷：硫在钢中形成硫化物夹杂，使其延展性和韧性降低。钢轧制时，由于MnS夹杂随着轧制方向延伸，使钢的各向异性加重，严重时导致钢板分层。同时含硫量高对钢的焊接性不利。磷高增加钢的冷脆性，使钢的脆性转变温度上升。但考虑到实际工艺控制能力，本发明限定S≤0.015%，P≤0.018%。 

氮：氮在本发明高强钢中属于有害元素，氮会严重降低材料的塑性和韧性。在本发明中，氮在钢中以游离态存在，导致钢板在开卷和后续的成型时，受到拉应力时，发生不连续屈服现象，在钢板表面产生腰折和屈服平台，因此需要限制氮含量。但是过低的氮含量会增加生产成本。本发明限定N≤0.0050%。 

铝：铝在本发明中的作用是起到脱氧以及结合游离态氮的作用，铝是强氧化性形成元素，和钢中氧形成Al₂O₃在炼钢时去除。铝除了和氧结合外，还和钢中的氮结合，形成化合态的AlN，从而减少游离态的氮，对消除连续屈服现象有利。但是铝过高会形成过多的Al₂O₃夹杂，并且连铸浇注是容易堵塞浇注水口。本发明限定Al含量为0.020%～0.055%。 

一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板的制造方法，该方法包括： 

钢水经真空脱气处理后进行连铸得到连铸板坯，其中所述钢水成分的质量百分比为：C:0.015%～0.040%，Si：0.005%～0.035%，Mn:0.15%～0.35%，P≤0.018%，S≤0.015%，N≤0.0050%，Al:0.020%～0.055%，余量为铁和不可避免夹杂。

连铸板坯于1150℃～1180℃加热，热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，粗轧结束温度为960～1020℃，热轧中间坯厚度≥39mm，精轧为7道次连轧，在奥氏体单相区轧制，精轧结束温度为870℃～920℃，精轧压下率≥86%，精轧控制热轧钢板的凸度为20um～40um；精轧后，钢板厚度为2mm～5mm，层流冷却采用后段冷却，卷取温度为580℃～620℃时卷取得热轧钢卷；热轧钢卷在设有并投用防皱辊的开卷机上重新开卷、经拉矫并控制拉矫延伸率为0.6%～1.2%、酸洗、卷取得到成品。 

本发明采取的制造工艺制度理由如下： 

1、连铸板坯加热温度的设定

连铸板坯加热温度过高，板坯表面会生成过多的氧化铁皮，在随后的热轧粗轧过程中不能完全去除，则在精轧过程中会被轧辊压入钢板表面形成氧化铁皮压入孔或压入坑。这些压入孔或压入坑中的氧化铁皮在后续的酸洗过程中无法清除，在钢板表面形成表面缺陷。如加热温度过低，则无法保证终轧温度，并且加热温度低，钢板流变应力大，增加轧机负荷。本发明板坯加热温度设定为1150℃～1180℃。

2、粗轧结束温度和中间坯厚度设定 

粗轧结束温度同样影响钢板表面氧化铁皮，粗轧结束温度过高，则在粗轧机组至精轧机组辊道上，中间坯表面形成过多的二次氧化铁铁皮，精轧过程不易去除，酸洗后会在钢板表面形成山水状氧化铁皮斑痕缺陷，影响钢板外观。本发明粗轧结束温度设定为960℃～1020℃。

中间坯厚度影响钢板终轧温度，特别是钢板边部终轧温度，如果中间坯温度过低，粗轧机组至精轧机组辊道上温降过大，导致后续的精轧终轧温度降低，特别是钢板边部温降很大，钢板边部处于铁素体+奥氏体两相区轧制，导致成形性能的急剧恶化。综合考虑，本发明设定中间坯厚度≥39mm。 

3、精轧结束温度设定 

本发明的精轧过程在奥氏体单相区轧制，如果精轧过低，精轧过程在铁素体+奥氏体两相区轧制，则会形成不利于冲压变形的热轧织构，使钢板的成型性能指标塑性应变比急剧降低，特别是钢板各向异性严重，导致钢板在冲压变形时开裂或形成制耳缺陷。精轧结束温度过高，则钢板表面氧化铁皮严重，酸洗时不易去除。本发明精轧结束温度设定为870℃～920℃。

4、热轧卷取温度的设定 

热轧卷取温度过高，则在精轧结束至卷取这段时间内钢板表面氧化铁皮厚度增加明显，影响后续酸洗。如热轧卷取温度过低，钢板强度增加，伸长率下降，并且对成型性也不利。适当低的卷取温度有利于在钢板保存热轧时产生的畸变位错，位错能够固定游离态的C、N原子，因此对于消除不连续屈服现象有利。本发明设定的卷取温度范围为580℃～620℃。

5、热轧钢板凸度的设定 

热轧钢板厚度在钢板宽度方向上为中间稍厚、两边稍薄，这主要是为了保证热轧时钢板不发生两边串动。但是如果凸度过大，则在钢板不同部位取得坯料在随后的压缩机主壳体辊圆成型时产生的接缝缝隙大小不一致，影响等离子焊接。另外冲压成形的端盖和储液罐，如厚度波动大，也会产生冲压皱褶缺陷。因此本发明设定的钢板凸度为20um～40um。

6、酸洗开卷和拉矫工艺确定 

本发明酸洗开卷和拉矫工艺对消除钢板的腰折缺陷非常重要。开卷时必须要投用防皱辊，防皱辊的作用是在带钢拉出开卷机前，先强烈反向弯曲，防皱辊与带钢有很大包角，在这个弯曲过程中，带钢表面的变形受到与之相接触的防皱辊的压力影响，即带钢表面的塑性变形是在有边界条件下进行的，带钢表面的塑性变形较自由状态下均匀，变形点较多，不会显现出明显的腰折缺陷。

本发明在酸洗时采用拉矫工艺，拉矫一方面可以在钢板进入酸洗槽前先进行机械破鳞，有利于提高后续酸洗的效率。另一方面通过拉矫，可以消除钢板拉伸曲线的屈服平台，这样在钢板在后续制作压缩机壳体时就不会出现腰折和起棱的缺陷。但是拉矫率过高，钢板加工硬化严重，伸长率和成形性能均会降低。本发明的拉矫伸长率设定为0.6%～1.2%。 

本发明得到的一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板的显微组织为铁素体+少量的珠光体，组织晶粒度级别为8～9.5级，热轧酸洗钢板的屈服强度范围为220～270MPa，抗拉强度320～370MPa，断后伸长率45～55%，塑性应变比加权平均值 ≥1.0，塑性应变比各向异性度△r值的绝对值|△r|≤0.15，屈服点延伸率Ae=0。 

本发明相比现有技术具有如下积极效果： 

1、本发明通过合适的成分设计和热轧工艺设计，得到了一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板能够同时适用于主壳体、端盖、储液罐制作工艺，克服现有技术生产的热轧酸洗板用于生产空调压缩机主壳体存在强度不合适、成形性能不良等问题，成形后表面出现腰折缺陷等问题。

2、本发明成分和工艺的特点在于通过合适的成分设计、板坯加热温度、热轧粗轧结束温度、中间坯厚度、热轧终轧温度、热轧卷取温度、热轧板凸度控制、热轧酸洗开卷和拉矫工艺，获得的一种空调压缩机壳体用热轧酸洗板具有合适的强度范围、良好的成形性能指标，同时消除了钢板的不均匀延伸现象。 

附图说明

附图1是本发明实施例1的显微组织金相照片。 

附图2为本发明实施例1的热轧钢板的拉伸曲线。 

附图3 为本发明实施例1的拉矫后酸洗钢板的拉伸曲线。 

附图4 为本发明不同热轧中间坯厚度和终轧温度试验曲线。 

具体实施方式

下面结合实施例1～4和比较例1—中国专利 CN201110449207.3的中所公开、比较例2—中国专利CN201210298855.8的中所公开，对本发明做进一步说明，如表1~表4所示。 

表1 本发明化学成分（重量百分比%），余量为Fe及不可避免杂质。 

  

按照本发明材料成分设计的要求，采用铁水预脱硫，转炉顶底复合吹炼，LF炉升温并保证底吹Ar搅拌时间大于5分钟，RH炉进行真空循环脱气处理，保证RH纯脱气时间大于15分钟，然后采用低碳钢保护渣，全程吹Ar保护浇铸成连铸板坯。

连铸板坯经加热炉再加热后，在连续热连轧轧机上轧制，工艺控制参数见表2，通过粗轧轧机和精轧连轧机组控制轧制后，参照附图4，热轧中间坯厚度≥39mm，层流冷却采用后段冷却，然后进行卷取，生产出合格热轧板卷，钢板厚度为2mm～5mm。 

  

表2 本发明热轧工艺控制参数

将上述热轧钢卷在具备并投用防皱辊的开卷机上重新开卷、经拉矫并控制拉矫延伸率为0.6%～1.2%、酸洗、卷取得到成品，工艺控制参数见表3。

表3  本发明酸洗工艺控制参数 

利用上述方法得到的空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板。参照附图1，热轧酸洗钢板的显微组织为铁素体+少量的珠光体，组织晶粒度级别为8～9.5级。

参照附图2、3，将本发明得到的热轧钢板、热轧酸洗钢板按照《GB/T228.1-2010 金属材料 拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验，按照《GB/T 5027-2007 金属材料　薄板和薄带　塑性应变比(r值)的测定》进行试验，热轧钢板的拉伸曲线上存在明显屈服平台，经拉矫后的酸洗钢板的拉伸曲线上已消除屈服平台；热轧酸洗钢板的力学性能结果见表4。 

热轧酸洗钢板的屈服强度范围为220～270MPa，抗拉强度320～370MPa，断后伸长率45～55%，塑性应变比加权平均值≥1.0，塑性应变比各向异性度△r值的绝对值|△r|≤0.15，屈服点延伸率Ae=0。 

  

表4 本发明热轧酸洗钢板的力学性能

从表4的性能可知，本发明主要特征为了热轧酸洗板具有合适的强度范围、良好的成形性能指标，对制作空调压缩机主壳体存在性能波动大导致成形后间隙波动大、焊接不良以及壳体和储液罐存在冲压制耳、开裂等技术问题可以得到解决。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。 

Claims (6)

1.一种空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板，其化学成分重量百分比为：C:0.015%～0.040%，Si：0.005%～0.035%，Mn:0.15%～0.35%，P≤0.018%，S≤0.015%，N≤0.0050%，Al:0.020%～0.055%，余量为铁和不可避免夹杂。

2.如权利要求1所述的空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板，其显微组织为铁素体+少量的珠光体，所述组织晶粒度为8.0～9.5级。

3.如权利要求1或2所述的空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板，其2mm～5mm厚热轧酸洗钢板钢板的屈服强度为220MPa～270MPa，抗拉强度为320MPa～370MPa，断后伸长率为45%～55%，塑性应变比加权平均值                                               ≥1.0，塑性应变比各向异性度△r值的绝对值|△r|≤0.15，屈服点延伸率Ae=0。

4.如权利要求1—3任一所述的空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板的制造方法，包括：

    钢水经真空脱气处理后进行连铸得到连铸板坯；

连铸板坯于1150℃～1180℃加热后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，粗轧结束温度为960～1020℃，精轧为7道次连轧，在奥氏体单相区轧制，精轧结束温度为870℃～920℃，精轧压下率大于86%，精轧后层流冷却采用后段冷却，卷取温度为580℃～620℃时卷取得热轧钢卷；

热轧钢卷在设有并投用防皱辊的开卷机上重新开卷、经拉矫并控制拉矫延伸率为0.6%～1.2%、酸洗、卷取得到成品。

5.如权利要求4所述的空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板的制造方法，其特征在在于，精轧控制热轧钢板的凸度为20um～40um。

6.如权利要求4所述的空调压缩机壳体用热轧酸洗钢板的制造方法，其特征在于，精轧后，控制钢板厚度为2mm～5mm。