冰箱門(mén)殼鋼的開(kāi)發(fā)

苗 鋒，楊旭峰，李建英

(1.河鋼集團(tuán) 樂(lè)亭鋼鐵公司，河北 唐山 063000；2.河鋼集團(tuán) 唐鋼公司，河北 唐山 063000)

隨著我國(guó)家電工業(yè)發(fā)展規(guī)模的擴(kuò)張、家電產(chǎn)品換代周期的縮短、質(zhì)量和檔次的不斷提高，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的要求也在逐步提高[1]。冰箱用鋼在鍍鋅家電板中占有很大比例，冰箱不同的用鋼部位對(duì)于沖壓、折彎等加工穩(wěn)定性與表面質(zhì)量的要求也更加嚴(yán)格，本文主要介紹冰箱門(mén)殼用鋼的研制與開(kāi)發(fā)。

1 冰箱門(mén)殼鋼的開(kāi)發(fā)

冰箱主要的用鋼部件為冰箱側(cè)板、冰箱背板及冰箱門(mén)殼，主要規(guī)格為0.45mm～0.5mm*450mm～1230mm[2]。其中冰箱門(mén)殼根據(jù)冰箱的設(shè)計(jì)，主要分為兩涂?jī)珊婕叭咳?，兩種彩涂工藝。

1.1 產(chǎn)品特殊要求

冰箱門(mén)殼不需要承載較多負(fù)荷但需要保證一定的強(qiáng)度，加工過(guò)程中變形相對(duì)側(cè)板而言更為復(fù)雜，該特點(diǎn)決定著該產(chǎn)品的原料需具有低的屈強(qiáng)比及良好延展性，客戶(hù)對(duì)鍍鋅基板提出如下性能要求。

表1 冰箱細(xì)節(jié)分析

但是冰箱門(mén)殼的彩涂工藝一般為兩涂?jī)珊婕叭咳鎯煞N工藝。為保證彩涂后續(xù)的加工成型性，客戶(hù)要求出廠性能為無(wú)屈服平臺(tái)，入場(chǎng)檢測(cè)屈服平臺(tái)≤2%，彩涂后烘烤時(shí)效后屈服強(qiáng)度≤330MPa。這些要求就對(duì)產(chǎn)品的自然時(shí)效及烘烤時(shí)效性要求較高。

1.2 成分設(shè)計(jì)及優(yōu)化

由于提出的性能范圍屬于目前DX52D+Z產(chǎn)品的下限范圍，但是針對(duì)目前的DX52D+Z產(chǎn)品進(jìn)行了試制性能滿(mǎn)足要求，出廠時(shí)無(wú)屈服平臺(tái)，但是在入場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中屈服平臺(tái)的長(zhǎng)度已經(jīng)大于2%。同時(shí)彩涂烘烤后屈服強(qiáng)度的也不滿(mǎn)足用戶(hù)的具體要求。出廠性能入場(chǎng)檢驗(yàn)及彩涂后的性能如下表所示。

表2 冰箱成分設(shè)計(jì)及優(yōu)化

通過(guò)試用發(fā)現(xiàn)目前現(xiàn)有DX52D+Z成分體系生產(chǎn)的產(chǎn)品的自然時(shí)效性很差。同時(shí)經(jīng)過(guò)彩涂烘烤后屈服強(qiáng)度超過(guò)330MPa不能滿(mǎn)足要求。

1.3 優(yōu)化成分后鍍鋅工藝的設(shè)計(jì)

在原有成分體系下添加硼元素能夠解決冰箱門(mén)殼用鋼自然時(shí)效短的問(wèn)題，該成分體系與原來(lái)差異較大，需要借助熱模擬試驗(yàn)進(jìn)行重新探索，設(shè)定的模擬方案為加熱2及均熱溫度采用730，740，750，760，770，780，790，速度采用80m/min、100 m/min及120 m/min。下圖為100 m/min的模擬試驗(yàn)結(jié)果。

圖1 成分優(yōu)化后冰箱門(mén)殼鋼的熱模擬結(jié)果

由模擬結(jié)果可見(jiàn)，在100m/min的退火速度下，采用730℃和740℃的退火溫度，延伸率存在過(guò)低的風(fēng)險(xiǎn)，退火溫度780℃和790℃時(shí)，屈服強(qiáng)度存在超出下限要求的風(fēng)險(xiǎn)。溫度在750℃～770℃范圍內(nèi)，屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度隨溫度升高緩慢降低，并均處于要求范圍之內(nèi)，延伸率在溫度升高到750℃時(shí)有明顯提高，在750℃～770℃范圍內(nèi)上升不十分明顯。由于退火溫度高會(huì)造成更高的能耗，同時(shí)考慮到方便與普通DC51D+Z連續(xù)排產(chǎn)及溫度過(guò)渡問(wèn)題，退火溫度采用750℃。

1.4 工藝的設(shè)計(jì)

結(jié)合熱模擬的結(jié)果及平時(shí)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)工藝制度進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)，具體工藝制度如下表。

表3 工藝設(shè)計(jì)分析

1.5 用戶(hù)工藝認(rèn)證

自然失效及彩涂?jī)赏績(jī)珊婕叭咳娴木唧w性能如下所示。

表4 具體性能分析

表中自然失效中的延伸率中的數(shù)據(jù)還包括屈服平臺(tái)的長(zhǎng)度。從表中可以看出不論是自然時(shí)效還是彩涂后的性能完全滿(mǎn)足要求。

1.6 性能控制能力分析

按照既定工藝參數(shù)批量生產(chǎn)，各鋼卷的性能全部合格，下圖為力學(xué)性能過(guò)程能力的分析。

從圖上可見(jiàn)，對(duì)抗拉強(qiáng)度及延伸率的過(guò)程控制能力充足，對(duì)屈服強(qiáng)度的過(guò)程控制能力較強(qiáng)，樣本均值201MPa，CPK值為1.01，分布比較穩(wěn)定集中，基本服從正態(tài)分布。

1.7 產(chǎn)品的組織情況

圖3 冰箱門(mén)殼金相組織

從圖3組織中可以看出，晶粒較以前明顯粗大，晶粒的純凈度較以前較好。這樣自然時(shí)效的時(shí)間就會(huì)有保證。

2 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)冰箱門(mén)殼鋼的加工成型特點(diǎn)，與客戶(hù)一起確認(rèn)性能指標(biāo)，后續(xù)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了家電專(zhuān)用牌號(hào)進(jìn)行全流程質(zhì)量管理，對(duì)低成本高效益的家電板品種開(kāi)發(fā)具有示范作用，并且在綜合國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地提出了根據(jù)客戶(hù)要求實(shí)現(xiàn)專(zhuān)門(mén)訂制鍍鋅產(chǎn)品的思路，得到用戶(hù)的廣泛認(rèn)可，為鍍鋅產(chǎn)品在家電制造領(lǐng)域的應(yīng)用和評(píng)估提供了范例。