CN100430511C - 一次冷轧荫罩带钢及其制造方法 - Google Patents

一次冷轧荫罩带钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一次冷轧荫罩带钢及其制造方法，包括如下步骤，冶炼、铸造、热轧，热轧终轧温度880～900℃，卷取温度510～610℃；酸洗冷轧；准备机组切边，切除边裂、毛刺等边部缺陷；连续退火，连续退火的加热段、均热段板温控制在675～695℃之间，均热时间为20～35s；平整，采用双机架六辊平整机干平整。本发明通过对一次冷轧荫罩带钢的化学成分和生产工艺流程、工艺参数，得到的一次冷轧荫罩带钢具有优良的材质性能，表面纵向条纹明显减轻甚至消失，并且板形优良，生产效率提高，生产成本降低，而且产品质量能够更好地满足彩色显像管用荫罩带钢的要求。

Description

一次冷轧荫罩带钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种彩色显象管用荫罩带钢及其制造方法，特别涉及一次冷轧荫罩带钢材质性能控制和表面纵向条纹及板形的控制技术。
背景技术
中国专利ZL01113107.1提供一种用一次冷轧和连续退火的方法生产荫罩带钢，克服了国际专利(申请号W096/13618)的缺点：
从化学成分来看，含碳量偏高使最终荫罩带钢的性能较差，少量Nb的加入不足以将钢的碳全部固定，而使其抗时效性能明显改善，而增加Nb含量之后虽然能改善抗时效性能，但同时又对磁性能不利，而且生产成本增加；
从生产工艺来看，单纯添加Nb的钢种在炼钢连铸过程中连铸板坯容易开裂，并且对热轧工艺参数非常敏感，特别是使最终荫罩网板成品的再结晶温度提高，用户必须大幅度提高退火温度，增加能耗，而温度的升高必将导致荫罩网板退火后容易瓢曲，板形恶化，而且高温退火时粘结缺陷也相应增多。
中国专利ZL01113107.1提供的生产工艺简单，生产率明显提高。该专利技术采用超低碳钢(纯铁)或者在超低碳钢中添加少量的强碳化物形成元素Ti或者Ti和Nb，即IF钢，使得其中的碳主要以碳化物的形式存在，大幅度降低钢中的固溶碳含量，提高了其抗时效性能，保证了冲压成形性，特别是成形均匀性；通过对化学成分的合理设计及生产工艺参数的调整和优化，使得荫罩带钢的材质性能及磁性能满足使用要求。采用该专利生产的荫罩带钢优点是材质性能及后续加工性能好，生产工艺简单，与传统的二次冷轧荫罩带钢相比生产成本低，但是该专利也存在明显的缺点：首先，该专利的化学成分范围还不太理想，实践证明，某些元素必须严格控制，例如C、Mn、Ti、Al、Nb，否则材质和工艺性能有很大的波动，影响用户使用，而某些元素例如O和S则过于严格，造成生产成本的明显上升；其次，该专利生产工艺中没有对显著影响荫罩带钢材质性能的关键工艺技术参数，如热轧板坯加热温度、终轧温度、连续退火温度和时间等进行控制，或者对某些工艺技术参数控制不合理，例如卷取温度和平整延伸率等，特别是没有对显著影响表面质量和板形的平整工艺的参数，例如平整工作辊凸度、表面粗糙度、平整张力、轧制力及弯辊力等进行优化并严格控制，而按常规平整工艺参数生产出来的荫罩带钢表面极容易产生纵向条纹，而且边浪严重，表面粗糙度也不能满足要求，这些缺陷不仅极大地影响了外观，而且影响客户的正常使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一次冷轧的荫罩带钢及其制造方法，使得生产出的荫罩带钢表面外观和性能都能够满足用户的要求。为此要显著提高一次冷轧荫罩带钢的材质性能及后续加工性能，提高生产效率和通板稳定性，降低生产成本，并针对一次冷轧荫罩带钢表面容易产生纵向条纹和边浪的问题，提供一种控制技术。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一次冷轧荫罩带钢，其成分重量百分比为：
C≤0.002，优选为C≤0.0017
Ti 0.035-0.05
Mn 0.10-0.25，优选为0.15～0.25
Al 0.03-0.06
Cr 0.002-0.03
Si≤0.03
N≤0.003
P≤0.012
S≤0.01
O≤0.004
余量Fe和不可避免的杂质。
本发明的一次冷轧荫罩带钢的制造方法，包括如下步骤，
a.冶炼、铸造、热轧，热轧终轧温度880～900℃，卷取温度510～610℃；
b.酸洗冷轧；
c.准备机组切边，切除边裂、毛刺等边部缺陷；
d.连续退火，连续退火的加热段、均热段板温控制在675～695℃之间，均热时间为20～35s；
e.平整，采用双机架六辊平整机干平整，工作辊辊径为410～460mm，工作辊凸度为0.12～0.24mm；一机架轧制力为9,000～12,000kN，二机架轧制力为6,000～8,000kN。
进一步，工作辊表面硬度为Hs 93～97，中间辊表面硬度为Hs 81～85；
工作辊表面经电火花毛化后优选再经过镀铬处理。
工作辊表面经电火花毛化处理或进一步经镀铬处理后平均表面粗糙度(Ra)范围为0.80～1.20μm，单位(cm)长度峰值个数(PC)为130～170个。
双机架弯辊力均为300～500kN。
双机架平整机入口单位张力控制在11～13kg/mm2，中间和出口单位张力控制在35～48kg/mm2。
平整延伸率为1.3～2.0％。
上述生产方法的生产工艺参数除ZL01113107.1中所述的热轧板坯加热温度为1200-1250℃、冷轧变形量为87-93％之外，另将热轧工艺参数优化为：热轧终轧温度为880-900℃、热轧卷取温度为510-610℃。另外，在连续退火之前增加准备机组切边流程，便于安全通板。对后续连续退火和平整工艺参数也进行严格控制，主要工艺参数如下：退火温度和时间分别为675-695℃和20-35s；平整工作辊凸度和辊径分别为0.12-0.24mm和410-460mm；平整辊表面粗糙度Ra和PC值分别为：0.80-1.20μm和130-170个/cm；
本发明从化学成分角度与专利ZL01113107.1相比，有以下变化：其一，将C、Ti、Mn和Al的范围缩小，从而，主要元素得到严格控制，荫罩带钢的性能更加稳定；其二，不添加昂贵的Nb元素，大大降低了生产成本；其三，O和S的范围放宽，降低了炼钢工序的成本。
本发明从工艺角度与对比专利ZL01113107.1相比，有以下变化：其一，热轧终轧温度和卷取温度降低，而且范围缩小，有利于控制热轧板坯的质量，提高酸洗速度及成品的表面质量并且大大降低了生产成本；其二，连续退火温度有所降低，温度范围变小，均热时间缩短，这意味着生产速度提高了，因此，减少连续退火温度和均热时间不仅降低了生产成本，也提高了生产效率和产品质量；其三，增加准备机组切边流程，能有效地去除带钢边部缺陷(如边裂、毛刺等)，提高了通板的安全性和通板效率，特别是宽薄料的通板安全性。其四，也是最重要的，本发明提供了一整套平整工艺技术参数，包括平整方式、平整工作辊辊径、工作辊凸度、平整辊表面毛化及后处理方式及表面硬度、表面粗糙度、平整延伸率、轧制力、张力及弯辊力等详细参数，使得带钢表面质量及板形质量显著提高。
采用本发明专利提供的化学成分和生产工艺参数生产出来的荫罩带钢具有优良的材质性能和表面质量，表面纵向条纹明显减轻甚至消除，并且板形优良，利用本专利的化学成分和生产工艺参数还可以进行双倍尺荫罩带钢的生产，如宽度为490mm的荫罩带钢，若采用对比专利ZL01113107.1的生产工艺只能进行单倍尺生产，生产效率低下，并且成材率较低，而采用本专利的工艺可以进行双倍尺(即490mm×2)生产，生产效率是原来的2倍，成材率也从原来的70％左右提高到90％以上。
本发明的控制及原理如下：
采用较低的热轧终轧温度和卷取温度，使带钢表面氧化铁皮减少，这样从上游工艺就开始严格控制表面质量，使得带钢在热轧阶段生成的可能缺陷降到最低，温度范围的缩小也使得控制更为精确，有利于带钢质量的稳定控制。
本发明增加了准备机组切边流程，这是因为荫罩带钢在平整工序生产过程中，在大张力条件下，带钢边部的缺陷(例如毛刺和小裂纹)易导致平整断带，本发明的一种荫罩带钢中间产品在经过CAPL(连续退火和平整)之前先经过CPL(钢卷准备机组)切边，彻底去除前工序产生的边裂和毛刺，避免平整时大张力情况下的断带，从而使得荫罩带钢在较大的张力和轧制力条件下更有效地改善带钢表面质量，消除条纹。
准备机组切边后，荫罩带钢要经过连续退火，其实质是将冷轧后加工硬化的带钢进行回复退火处理，从而改善带钢板形和组织结构、并部分消除加工硬化，由于是在接近材料的再结晶温度附近进行高温回复退火，因此带钢的材质性能对退火温度非常敏感，故加热段和均热段的板温和均热时间是连续退火过程的关键参数，实践证明，这两个温度越高对控制纵向条纹越有利，但过高的温度会使带钢局部地方再结晶形核，发生局部再结晶，甚至晶粒长大，这不利于荫罩带钢成品材质性能的控制，对蚀刻后的荫罩网板再经二次退火后组织性能的控制也不利，经实验，对于本发明的荫罩带钢，将其连续退火过程加热段和均热段板温控制在675-695℃之间，均热时间控制在20-35s。退火温度和时间是相互匹配的，退火温度越低且时间越短，材料达不到通过高温回复改善板形和材质的目的，相反，退火温度越高而且时间过长，虽然板形能得到更好的改善，但带钢容易发生局部再结晶，导致材质不均匀且恶化荫罩带钢的蚀刻性能。
经过连续退火处理后，荫罩带钢进入非常重要的平整工序，平整的主要作用如下：
1.提高高温回复退火后荫罩带钢的强度和硬度；
2.改善板形，获得良好的带钢平直度；
3.赋予带钢表面合适的表面形貌，包括Ra、Rmax、Sm和Rsk等；
4.消除荫罩带钢各种表面缺陷。
基于平整机上述作用，必须严格控制平整机的相关参数，包括平整方式、平整延伸率、平整工作辊凸度、工作辊辊径、表面粗糙度、表面处理状态、表层硬度以及双机架的平整轧制力、各段张力、弯辊力，特别是后三个技术参数的相互匹配决定了荫罩带钢成品的板形、表面形貌、材质性能及表面缺陷的消除状况。经过多次工业试验摸索，获得如下平整相关工艺技术参数：
带钢在平整之前，各工序都可能产生各种表面缺陷，特别是辊印、压痕、划伤等，但是经过双机架平整机一定的压下变形之后能够消除或减轻带钢表面缺陷，为了确保带钢表面质量的改善和表面形貌的控制，将延伸率控制在1.3-2.0％，而常规硬质材的平整延伸率远低于1.3％。经试验发现，要提高平整延伸率，轧制力、单位张力和弯辊力都必须大幅度增加，但过大的平整延伸率易造成生产不稳定，带钢板形差，而且平整辊使用寿命也将缩短。延伸率过小，则工作辊的表面粗糙度难以复制到带钢表面，使得带钢粗糙度难以达到要求，前工序带来的表面缺陷也难以减轻和消除；
轧荫罩带钢的双机架平整机工作辊凸度为0.12-0.24mm。此凸度比轧一般性钢种的平整工作辊凸度要大很多，经试验发现，对于本发明的荫罩带钢来说，如果凸度太高，超过0.24mm，容易产生中浪，而凸度太低，低于0.12mm则容易产生边浪，均不利于板形控制；
双机架平整机工作辊辊径为410-460mm。辊径过大，导致实际轧制力增大，平整机驱动马达功率也要增加，否则延伸率达不到1.3％，辊径过小，实际轧制力过小，带钢表面形貌和表面质量难以控制，工作辊的粗糙度也不能按要求复制到带钢表面，而且表面缺陷难以消除。
经过反复试验及用户的检验，确定了双机架平整机工作辊平均表面粗糙度(Ra)为0.80-1.20μm，单位长度(cm)峰值个数(PC)为130-170个。平整工作辊Ra和PC值直接影响荫罩带钢成品的Ra、Rmax、Rsk和Sm值，因此，工作辊Ra和PC值一定要适度，表面粗糙度太大将影响荫罩网板蚀孔的边界，太小则影响荫罩带钢在曝光前抽真空时的真空度。
双机架平整机工作辊表面经电火花毛化后优选经过镀铬处理。经镀铬处理后的工作辊寿命明显延长，而且也有利于改善和稳定控制带钢表面粗糙度的各项指标；
双机架平整机工作辊表面硬度为Hs 93-97，中间辊表面硬度为Hs81-85。辊面硬度过高或表面硬度范围小，例如工作辊Hs 95-97，则辊子的使用寿命将缩短，且要求镀铬量增加，导致生产成本增加，辊面硬度过低，带钢表面容易产生辊印；
双机架平整机入口单位张力控制在11-13kg/mm2，中间和出口单位张力控制在35-48kg/mm2。张力过大，容易断带，生产不稳定，张力过小，带钢板形和表面质量都不好；
第一机架轧制力为9,000-12,000kN，第二机架轧制力为6,000-8,000kN。轧制力过大，带钢容易产生边浪，力能消耗增加，轧制力过小，辊面粗糙度难以复制到带钢表面，而且为了达到要求的平整延伸率不得不增加张力，从而增加了断带危险。
双机架弯辊力均为300-500kN。弯辊力太小，易产生边浪，特别是轧制较宽的荫罩带钢时，更容易产生边浪，因此将一机架和二机架弯辊力控制到设备的最大能力300-500kN，弯辊力过大，设备能力达不到。
通过上述一系列的平整相关工艺技术参数的控制，得到的荫罩带钢不仅保留了专利ZL01113107.1中的所有优点，生产效率也得到了提高，生产成本也降低了，同时表面缺陷得到有效消除，板形良好，特别是表面纵向条纹几乎完全消失。
具体实施方式
下面根据发明的工艺参数不同，通过实施例来对本发明的内容进一步说明。
各实施案例的工艺过程为：连铸板坯在热轧前加热到热轧开坯温度，经粗轧、精轧及层流冷却后卷取，经2-3天的室温冷却后，再经过CDCM机组(酸洗和冷连轧)，而后再经过准备机组切边，以及CAPL机组(连续退火和平整)，最后经内部缺陷和表面质量检查、切边及分卷等精整工序生产出荫罩带钢成品。
化学成分见表1，主要工艺技术参数见表2，质量实绩见表3。
表1  实施例与对比例化学成分(wt％)
  实施例序号   C   Ti   Mn   Al   Cr   Si   N   P   S   O(％)   余量
  1   0.0008   0.035   0.22   0.030   0.011   0.012   0.002   0.008   0.008   0.0038   Fe
  2   0.001   0.042   0.25   0.039   0.015   0.014   0.003   0.006   0.006   0.0028   Fe
  3   0.0013   0.050   0.24   0.042   0.014   0.014   0.003   0.006   0.006   0.0028   Fe
  4   0.0015   0.037   0.20   0.041   0.015   0.017   0.0012   0.006   0.007   0.0025   Fe
  5   0.0014   0.040   0.10   0.060   0.021   0.019   0.0021   0.005   0.007   0.0040   Fe
  6   0.0017   0.036   0.24   0.045   0.015   0.023   0.002   0.009   0.009   0.0038   Fe
  7   0.002   0.039   0.15   0.051   0.030   0.010   0.0011   0.001   0.010   0.0027   Fe
  8   0.0019   0.048   0.25   0.036   0.002   0.030   0.0021   0.012   0.005   0.0015   Fe
  对比例1   0.0013   0.039   0.15   0.039   0.018   0.014   0.0025   0.007   0.0076   0.0014   Fe
  对比例2   0.0012   0.023   0.16   0.033   0.018   0.013   0.0019   0.007   0.004   0.0013   Fe
  对比例3   0.0005   0.007   0.20   0.031   0.010   0.013   0.0018   0.008   0.008   0.0013   Fe
Figure C20051002740000121
表3  实施例与对比例的质量实绩
指标 成品材质性能 表面纵向条纹 板形浪高(mm)   表面粗糙度Ra(μm) 边裂
 要求   满足使用要求  无明显表面纵向条纹   浪高≤2.0   0.40-0.70   无
 实施例1   优  基本消除   边浪1.3   0.43   无
 2   优  完全消除   边浪1.0   0.50   无
 3   优  完全消除   中浪1.0   0.58   无
 4   优  基本消除   边浪1.0   0.42   无
 5   优  完全消除   边浪1.0   0.45   无
 6   优  完全消除   边浪1.5   0.55   无
 7   良  基本消除   边浪2.0   0.47   无
 8   良  完全消除   中浪2.0   0.60   无
 对比例1   优  *有明显表面纵向条纹   *2.5   0.50   *有
 2   优  *有明显表面纵向条纹   *3.0   0.40   *有
 3   优  *有明显表面纵向条纹   *3.0   0.59   *有
注：*为不合格项。
采用本发明所述的生产工艺及参数得到荫罩带钢表面纵向条纹明显减轻甚至消除，表面粗糙度能够满足要求，质量非常稳定，生产效率大大提高。而采用对比专利ZL01113107.1的生产工艺，因其某些工艺参数没有严格控制，生产出来的荫罩带钢板形较差，存在表面纵向条纹、边裂等缺陷，表面粗糙度值也不稳定。

Claims (10)

1.一次冷轧荫罩带钢，其成分重量百分比为：
C     ≤0.002
Ti    0.035-0.05
Mn    0.10-0.25
Al    0.03-0.06
Cr    0.002-0.03
Si    ≤0.03
N     ≤0.003
P     ≤0.012
S     ≤0.01
O     ≤0.004
余量Fe和不可避免的杂质；
其制造方法包括如下步骤：
a.冶炼、铸造、热轧，热轧终轧温度880～900℃，卷取温度：510～610℃；
b.酸洗冷轧；
c.准备机组切边，切除边部缺陷；
d.连续退火，连续退火的加热段、均热段板温控制在675～695℃之间，均热时间为20～35s；
e.平整，采用双机架六辊平整机平整，工作辊辊径为410～460mm，工作辊凸度为0.12～0.24mm；一机架轧制力为9,000～12,000kN，二机架轧制力为6,000～8,000kN。
2.如权利要求1所述的一次冷轧荫罩带钢，其特征是，C≤0.0017、Mn 0.15～0.25以重量百分比计。
3.如权利要求1或2所述的一次冷轧荫罩带钢的制造方法，包括如下步骤，
a.冶炼、铸造、热轧，热轧终轧温度880～900℃，卷取温度：510～610℃；
b.酸洗冷轧；
c.准备机组切边，切除边部缺陷；
d.连续退火，连续退火的加热段、均热段板温控制在675～695℃之间，均热时间为20～35s；
e.平整，采用双机架六辊平整机平整，工作辊辊径为410～460mm，工作辊凸度为0.12～0.24mm；一机架轧制力为9,000～12,000kN，二机架轧制力为6,000～8,000kN。
4.如权利要求3所述的一次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征是，边部缺陷是边裂和毛刺。
5.如权利要求3所述的一次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征是，工作辊表面硬度为Hs 93～97，中间辊表面硬度为Hs 81～85。
6.如权利要求3所述的荫罩带钢的制造方法，其特征是，工作辊表面经电火花毛化处理或进一步经过镀铬处理。
7.如权利要求3或6所述的一次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征是，工作辊表面经电火花毛化处理或进一步镀铬处理之后平均表面粗糙度(Ra)范围为0.80～1.20μm，单位厘米长度峰值个数(PC)为130～170个。
8.如权利要求3所述的一次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征是，双机架弯辊力均为300～500kN。
9.如权利要求3所述的一次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征是，双机架平整机入口单位张力控制在11～13kg/mm2，中间和出口单位张力控制在35～48kg/mm2。
10.如权利要求3所述的一次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征是，平整延伸率为1.3～2.0％。
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