冰箱門殼鋼的開發

苗 鋒，楊旭峰，李建英

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

隨著我國家電工業發展規模的擴張、家電產品換代周期的縮短、質量和檔次的不斷提高，對于產品質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于沖壓、折彎等加工穩定性與表面質量的要求也更加嚴格，本文主要介紹冰箱門殼用鋼的研制與開發。

1 冰箱門殼鋼的開發

冰箱主要的用鋼部件為冰箱側板、冰箱背板及冰箱門殼，主要規格為0.45mm～0.5mm*450mm～1230mm[2]。其中冰箱門殼根據冰箱的設計，主要分為兩涂兩烘及三涂三烘，兩種彩涂工藝。

1.1 產品特殊要求

冰箱門殼不需要承載較多負荷但需要保證一定的強度，加工過程中變形相對側板而言更為復雜，該特點決定著該產品的原料需具有低的屈強比及良好延展性，客戶對鍍鋅基板提出如下性能要求。

表1 冰箱細節分析

但是冰箱門殼的彩涂工藝一般為兩涂兩烘及三涂三烘兩種工藝。為保證彩涂后續的加工成型性，客戶要求出廠性能為無屈服平臺，入場檢測屈服平臺≤2%，彩涂后烘烤時效后屈服強度≤330MPa。這些要求就對產品的自然時效及烘烤時效性要求較高。

1.2 成分設計及優化

由于提出的性能范圍屬于目前DX52D+Z產品的下限范圍，但是針對目前的DX52D+Z產品進行了試制性能滿足要求，出廠時無屈服平臺，但是在入場檢測過程中屈服平臺的長度已經大于2%。同時彩涂烘烤后屈服強度的也不滿足用戶的具體要求。出廠性能入場檢驗及彩涂后的性能如下表所示。

表2 冰箱成分設計及優化

通過試用發現目前現有DX52D+Z成分體系生產的產品的自然時效性很差。同時經過彩涂烘烤后屈服強度超過330MPa不能滿足要求。

1.3 優化成分后鍍鋅工藝的設計

在原有成分體系下添加硼元素能夠解決冰箱門殼用鋼自然時效短的問題，該成分體系與原來差異較大，需要借助熱模擬試驗進行重新探索，設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的模擬試驗結果。

圖1 成分優化后冰箱門殼鋼的熱模擬結果

由模擬結果可見，在100m/min的退火速度下，采用730℃和740℃的退火溫度，延伸率存在過低的風險，退火溫度780℃和790℃時，屈服強度存在超出下限要求的風險。溫度在750℃～770℃范圍內，屈服強度及抗拉強度隨溫度升高緩慢降低，并均處于要求范圍之內，延伸率在溫度升高到750℃時有明顯提高，在750℃～770℃范圍內上升不十分明顯。由于退火溫度高會造成更高的能耗，同時考慮到方便與普通DC51D+Z連續排產及溫度過渡問題，退火溫度采用750℃。

1.4 工藝的設計

結合熱模擬的結果及平時的生產經驗，對工藝制度進行了初步的設計，具體工藝制度如下表。

表3 工藝設計分析

1.5 用戶工藝認證

自然失效及彩涂兩涂兩烘及三涂三烘的具體性能如下所示。

表4 具體性能分析

表中自然失效中的延伸率中的數據還包括屈服平臺的長度。從表中可以看出不論是自然時效還是彩涂后的性能完全滿足要求。

1.6 性能控制能力分析

按照既定工藝參數批量生產，各鋼卷的性能全部合格，下圖為力學性能過程能力的分析。

從圖上可見，對抗拉強度及延伸率的過程控制能力充足，對屈服強度的過程控制能力較強，樣本均值201MPa，CPK值為1.01，分布比較穩定集中，基本服從正態分布。

1.7 產品的組織情況

圖3 冰箱門殼金相組織

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。這樣自然時效的時間就會有保證。

2 結語

根據冰箱門殼鋼的加工成型特點，與客戶一起確認性能指標，后續專門開發了家電專用牌號進行全流程質量管理，對低成本高效益的家電板品種開發具有示范作用，并且在綜合國內外標準的基礎上創造性地提出了根據客戶要求實現專門訂制鍍鋅產品的思路，得到用戶的廣泛認可，為鍍鋅產品在家電制造領域的應用和評估提供了范例。