CN102943164B - 一种高屈强比spcc薄钢板冷轧及连续退火工艺方法 - Google Patents
一种高屈强比spcc薄钢板冷轧及连续退火工艺方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高屈强比SPCC薄钢板冷轧及连续退火工艺方法，属于金属材料加工和金属热处理技术领域。技术方案是：2.5--3.0mm厚度的热轧SPHC钢板，通过二次冷轧减薄至0.15~0.2mm，保证冷轧压下率在75~90%范围内变化；再利用连续退火炉对冷轧薄钢板进行连续退火处理，连续退火工艺参数为：薄钢板加热温度为580~620oC，升温速率维持在10~15oC/s范围，均热段保温时间为30~80s，冷却速率维持在15~40oC/s。连续退火处理的薄钢板最终得到的平均晶粒尺寸分布在5.0~6.8μm范围内，SPCC薄钢板经0.5~1.5%的恒延伸率平整处理，得到的屈强比在0.94~0.98之间。本发明所制备的SPCC薄钢板，其平均晶粒尺寸范围为5.0~6.8μm，其屈强比指标为0.94~0.98。本发明制备的SPCC薄钢板与背景技术比较，具有更加细小、均匀的显微组织状态以及更为突出的屈强比指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种高屈强比SPCC薄钢板冷轧及连续退火工艺方法，属于金属材料加工和金属热处理技术领域。
背景技术
SPCC表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带，主要应用于汽车制造、电气产品、机车车辆、航空航天、精密仪表等领域。近年来，在汽车零部件领域，SPCC钢板所具有的低廉的价格、良好的塑性加工性能和一定的抗冲压性能，不断赢得汽车生产商的关注，产品用量逐年增多；在食品包装领域，某些与食品非直接接触的干杂罐产品，如茶叶罐、饼干盒、烟盒等，均采用SPCC钢板作为镀锡基板，制作包装用钢材料。对于SPCC产品而言，SPCC薄板的优良力学性能必须经过退火工艺处理才能得到。根据退火处理方式的差异，SPCC钢板的退火工艺分为罩式退火和连续退火两种。目前，背景技术的低硬度级别的SPCC钢板，多采用罩式退火工艺处理；相比较而言，高硬度级别的SPCC薄钢板，必须经过连续退火工艺处理。然而，实际生产过程中，由于冷轧工艺参数和热处理工艺参数控制不当，连续退火处理的高硬度级别SPCC薄钢板会呈现晶粒尺寸粗大且分布不均的问题，经平整处理后，往往出现屈服强度指标下降，造成SPCC薄钢板的屈强比偏低，严重影响产品性能指标和使用寿命。现有关于罩式退火工艺提高SPCC薄钢板屈强比的文献指出（齐建群，冷轧板SPCC的工艺优化与性能分析，金属世界，2008，4，34-41；高荣庆，吴庚亮，孙建卫，压下率和退火温度对SPCC冷轧钢带组织和性能的影响，金属热处理，2011，36(7)，23-27）：合理控制SPCC冷轧板的压下率或退火工艺参数，是提高SPCC钢板屈强比的关键因素。但是，并没有给出如何控制冷轧压下率和连续退火工艺参数，提高高硬度级别SPCC薄钢板屈强比的具体技术方案。
发明内容
本发明目的是提供一种高屈强比SPCC薄钢板冷轧及连续退火工艺方法，将SPCC薄钢板的冷轧压下率与连续退火工艺相结合，充分利用冷轧大变形量促进连续退火再结晶晶粒细化的技术特点，合理控制冷轧压下率，并严格控制连续退火工艺参数，保证退火后获得晶粒细小，晶粒尺寸分布均匀的再结晶显微组织，经平整处理后，最终获得高屈强比的优良力学性能，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种高屈强比SPCC薄钢板冷轧及连续退火工艺方法，包含如下步骤：
①将SPHC热轧卷板，在直拉式可逆冷轧机上轧制成厚度为0.6~2.0mm的钢板，通过罩式退火炉进行退火处理，热处理温度为600~650oC，热处理时间为5~30min；退火处理后的钢板进行二次冷轧，钢板的厚度减薄至0.15~ 0.2mm，称为薄钢板，冷轧压下率为75~90%；
②将薄钢板送入连续退火炉，进行连续退火处理；在连续退火炉的加热段，薄钢板由室温加热至580~620oC，升温速率维持在10~15oC/s；然后，薄钢板进入连续退火炉的均热段做保温处理，保温时间为30~80s；离开均热段后，带钢进入连续退火炉的冷却段，通过连续退火炉自带的氮-氢混合冷却气氛，使钢板快速冷却至500~550oC，冷却速率维持在15~ 40oC/s；
③将连续退火处理后的薄钢板进行恒延伸率方式的平整处理；平整延伸率为0.5~1.5%，经平整处理，最终SPCC薄钢板的平均晶粒尺寸分布在5.0~ 6.8μm范围内，屈强比维持在0.94~0.98之间。
所述的SPHC热轧卷板的厚度为2.5--3.0mm，在直拉式可逆冷轧机上轧制成厚度为0.6~2.0mm的钢板，通过罩式退火炉进行退火处理，热处理温度为600~650oC，热处理时间为5~30min；退火处理后的钢板进行二次冷轧，钢板的厚度减薄至0.15~ 0.2mm。
本发明的技术特点：
步骤①中将SPHC热轧卷分两次减薄，一方面是为了保证二次冷轧过程具有较高的冷轧压下率，起到破坏罩式退火钢板再结晶晶粒组织的目的，减小轧制组织的变形晶粒在厚度方向上的尺寸，以便连续退火后得到晶粒细小，尺寸分布均匀的再结晶组织；另一方面，轧制过程分两次进行，通过中间过程的罩式退火处理，可以降低二次轧制时轧辊的损耗。
步骤②中设定的连续退火温度、均热段保温时间、冷却段温度及冷却速率，均是经过大量实验研究确定的最佳工艺参数，能够保证二次冷轧后的薄钢板最终获得晶粒细小、尺寸均匀的完全再结晶的显微组织状态。其中，控制加热温度主要为了冷轧组织进入完全再结晶温度区域，保证连续退火后的组织具有完全再结晶组织状态，同时，较为缓慢的升温速率可以防止再结晶晶粒发生突发长大，保证再结晶组织晶粒尺寸的均匀性。在均热段保温一定时间，主要是为冷轧组织的再结晶过程提供充足的能量和时间，保证全部冷轧组织实现完全再结晶。最后，控制冷却段的冷却速率是防止再结晶在冷却过程发生继续长大，确保再结晶组织具有细小的晶粒。
步骤③中确定的平整延伸率主要是为了消除退火处理后产生的屈服平台，提高SPCC薄钢板变形抗力，防止使用过程中发生均匀塑性变形。上述技术优势可确保最终制备的SPCC薄钢板具有晶粒细小、尺寸分布均匀的显微组织特点，进而实现较高的屈强比指标。
本发明有益效果为：本发明所制备的SPCC薄钢板，其平均晶粒尺寸范围为5.0~6.8μm，其屈强比指标为0.94~0.98。本发明制备的SPCC薄钢板与背景技术的同类产品比较，具有更加细小、均匀的显微组织状态以及更为突出的屈强比指标。
附图说明
图1、实施例1制备的SPCC薄钢板金相组织；
图2、实施例2制备的SPCC薄钢板金相组织；
图3、实施例3制备的SPCC薄钢板金相组织；
图4、实施例1制备的SPCC薄钢板晶粒尺寸分布情况；
图5、实施例2制备的SPCC薄钢板晶粒尺寸分布情况；
图6、实施例3制备的SPCC薄钢板晶粒尺寸分布情况；
图7、本发明制备的SPCC薄钢板力学拉伸曲线；图中：(a) 实施例1曲线；(b) 实施例2曲线；(c) 实施例3曲线。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步说明。
本发明的实施例，以2.5--3.0mm厚度的热轧SPHC钢板为目标，SPHC热轧卷板的厚度为3.0mm，在直拉式可逆冷轧机上轧制成厚度为0.6~2.0mm的钢板，通过罩式退火炉进行退火处理，热处理温度为600~650oC，热处理时间为5~30min；退火处理后的钢板进行二次冷轧，钢板的厚度减薄至0.15~ 0.2mm，称为薄钢板，冷轧压下率为75~90%；之后，再利用连续退火炉对薄钢板进行连续退火处理，得到晶粒细小、晶粒尺寸均匀分布的显微组织。最后，经平整处理，得到无明显屈服平台且屈强比较高的SPCC薄钢板。与背景技术比较，本方法制备的SPCC薄钢板具有明显提高的屈强比指标。
下述实施例中所使用的2.5--3.0mm厚热轧SPHC钢板均购自河北钢铁集团唐山钢铁公司不锈钢分公司；直拉式可逆冷轧机由沈阳东北大学设计制造；连续退火炉由沈阳东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室设计建造；罩式退火在上海汇众电炉有限公司生产的箱式电阻炉上进行；力学性能在Zwick公司生产的 Z330型拉伸机上进行。
实施例1：将2.5mm厚热轧SPHC钢板投入直拉式可逆冷轧机进行一次冷轧处理，轧制成厚度为2.0mm钢板，置入650oC罩式退火炉中进行热处理，保温时间为5min；之后，再利用冷轧机进行二次冷轧处理，最终轧制成厚度为0.2mm的薄钢板，二次冷轧压下率达到90%。紧接着，将二次冷轧的薄钢板送入连续退火炉进行再结晶热处理。薄钢板以10oC/s的升温速率加热至580oC，并随炉保温80s，再以15oC/s的冷却速率冷却至550oC。之后，通过后续的缓冷段处理，冷却至室温。最后，连续退火后的薄钢板经恒延伸率的平整处理，平整延伸率为0.5%。
实施例1制备得到的SPCC薄钢板金相组织照片见附图1，晶粒尺寸分布情况见附图4，力学拉伸曲线见附图7中的(a)。制备的SPCC薄钢板平均晶粒尺寸为5.0μm，其屈强比达到0.98。
实施例2：将3.0mm厚热轧SPHC钢板投入直拉式可逆冷轧机进行一次冷轧处理，轧制成厚度为1.3mm钢板，置入625oC罩式退火炉中进行热处理，保温时间为15min；之后，再利用冷轧机进行二次冷轧处理，最终轧制成厚度为0.18mm的薄钢板，二次冷轧压下率达到86%。紧接着，将二次冷轧的薄钢板送入连续退火炉进行再结晶热处理。SPCC薄钢板以12oC/s的升温速率加热至600oC，并随炉保温50s，再以28oC/s的冷却速率冷却至525oC。之后，通过后续的缓冷段处理，冷却至室温。最后，连续退火后的薄钢板经恒延伸率的平整处理，平整延伸率为1.0%。
实施例2制备得到的SPCC薄钢板金相组织照片见附图2，晶粒尺寸分布情况见附图5，力学拉伸曲线见附图7中的(b)。制备的SPCC薄钢板平均晶粒尺寸为5.9μm，其屈强比达到0.96。
实施例3：将2.8mm厚热轧SPHC钢板投入直拉式可逆冷轧机进行一次冷轧处理，轧制成厚度为0.6mm钢板，置入600oC罩式退火炉中进行热处理，保温时间为30min；之后，再利用冷轧机进行二次冷轧处理，最终轧制成厚度为0.15mm的薄钢板，二次冷轧压下率达到75%。紧接着，将二次冷轧的薄钢板送入连续退火炉进行再结晶热处理。SPCC薄钢板以15oC/s的升温速率加热至620oC，并随炉保温30s，再以40oC/s的冷却速率冷却至500oC。之后，通过后续的缓冷段处理，冷却至室温。最后，连续退火后的薄钢板经恒延伸率的平整处理，平整延伸率为1.5%。
实施例3制备得到的SPCC薄钢板金相组织照片见附图3，晶粒尺寸分布情况见附图6，力学拉伸曲线见附图7中的(c)。制备的SPCC薄钢板平均晶粒尺寸为6.8μm，其屈强比达到0.94。
Claims (2)
1.一种高屈强比SPCC薄钢板冷轧及连续退火工艺方法，其特征在于包含如下步骤：
①将SPHC热轧卷板，在直拉式可逆冷轧机上轧制成厚度为0.6~2.0mm的钢板，通过罩式退火炉进行退火处理，热处理温度为600~650oC，热处理时间为5~30min；退火处理后的钢板进行二次冷轧，钢板的厚度减薄至0.15~ 0.2mm，称为薄钢板，冷轧压下率为75~90%；
②将薄钢板送入连续退火炉，进行连续退火处理；在连续退火炉的加热段，薄钢板由室温加热至580~620oC，升温速率维持在10~15oC/s；然后，薄钢板进入连续退火炉的均热段做保温处理，保温时间为30~80s；离开均热段后，带钢进入连续退火炉的冷却段，通过连续退火炉自带的氮-氢混合冷却气氛，使钢板快速冷却至500~550oC，冷却速率维持在15~ 40oC/s；
③将连续退火处理后的薄钢板进行恒延伸率方式的平整处理；平整延伸率为0.5~1.5%，经平整处理，最终SPCC薄钢板的平均晶粒尺寸分布在5.0~ 6.8μm范围内，屈强比维持在0.94~0.98之间。
2.根据权利要求1所述的一种高屈强比SPCC薄钢板冷轧及连续退火工艺方法,其特征在于SPHC热轧卷板的厚度为2.5--3.0mm，在直拉式可逆冷轧机上轧制成厚度为0.6~2.0mm的钢板，通过罩式退火炉进行退火处理，热处理温度为600~650oC，热处理时间为5~30min；退火处理后的钢板进行二次冷轧，钢板的厚度减薄至0.15~ 0.2mm。
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