CN103510012A

CN103510012A - 薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法

Info

Publication number: CN103510012A
Application number: CN201210219098.0A
Authority: CN
Inventors: 李俊; 王健; 李秀军; 吴首民
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-01-15

Abstract

本发明公开了薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法，其包括以下步骤：转炉炼钢→连续铸坯→热轧→酸洗冷轧→准备机组→连续退火→二次冷轧→脱脂→精整涂油，各元素质量百分含量控制在相应范围，其中C元素的质量百分含量控制在≤0.002％，连续退火的加热段、均热段板温为685～705℃，均热时间为30～50s；二次冷轧压下量为20～50％。采用该方法可获得具有较好的表面质量和使用性能，厚度≤0.15mm，超低碳的荫罩带钢产品，且采用二次冷轧工艺可提高退火后产品的强度和硬度、省去脱碳退火工序、缩短了生产流程、降低了生产成本、减少能源消耗和废弃物的排放量。

Description

薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法

技术领域

本发明涉及一种薄规格荫罩带钢的制造方法，特别涉及一种超低碳薄规格荫罩带钢的制造方法。

背景技术

目前，荫罩材料用冷轧薄钢板一直采用的生产方法是：对钢铁厂制造的超低碳钢进行最终热轧，其终轧温度可以高于或低于Ar3相变点，然后经过酸洗、冷轧至制定厚度并且脱脂处理之后，进行脱碳退火将碳含量降至0.0008％以下，并且以50％或更高的压下量二次冷轧至所要求的最终产品厚度。由于传统的工艺方法，在二次冷轧之间需要松卷高温脱碳退火工序，并且大部分采用小型森吉米尔轧机，因此生产周期长、能源消耗大，生产效率低、成本投入高。此外，在生产过程中会产生导致酸雨的NOx及造成温室效应的CO₂等燃烧废气，且废水排放也会增大，对周边的生态环境造成影响。

授权公告号为CN1141412C的中国专利公开了一种用一次冷轧和连续退火的方法生产荫罩带钢的方法，其采用超低碳钢(纯铁)或者在超低碳钢中添加少量的强碳化物的方法使得其中的碳主要以碳化物的形式存在，大幅度降低钢中固溶碳含量，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。该专利生产工艺对于化学成分进行合理设计，并对于生产工艺参数进行调整优化，使得荫罩带钢的材质性能及磁性能满足使用要求。但其没有披露对显著影响荫罩带钢材质性能和表面质量控制的关键参数。

公开号为CN1717502A的中国专利申请公开了一种荫罩材料、其生产方法、由荫罩材料生产的荫罩以及一种包括由荫罩制成的彩色显像管。其发明中钢坯含有C：≤0.004wt.％，Si：≤0.03wt.％，Mn：0.1～0.5wt.％，P：≤0.02wt.％，S：≤0.02wt.％，Al：0.01～0.07wt.％，N：≤0.0040wt.％，B：≤0.01wt.％，Nb：≤0.1wt.％和Ti：0.0001～0.1wt.％，余量为Fe和不可避免的杂质。该专利对所述钢坯进行热轧、酸洗和冷轧，进一步进行连续退火或箱式退火，以便将残余C含量控制在≤0.003wt.％的范围，并且还进行轧制比为20～92％的二次冷轧，最终获得了一种荫罩材料。由于该专利采用的是Nb、Ti复合固碳的生产方法，为保证脱碳完全以获得良好的抗时效性能，其所需要较高的连续退火温度，这容易增加产生带钢材料在炉内瓢曲和各种表面缺陷发生的几率。

发明内容

本发明目的在于提供一种超低碳薄规格(≤0.15mm)二次冷轧荫罩带钢制造方法，以生产表面及板形质量良好、加工性能及综合材质性能优异、厚度规格薄(厚度≤0.15mm)的荫罩带钢，使所获得的荫罩带钢表面外观和性能都能够满足用户的要求。

本发明的生产基本流程为：转炉炼钢→连续铸坯→热轧→酸洗和冷连轧或酸轧连线→准备机组→连续退火→二次冷轧(DCR)→脱脂→精整涂油→荫罩带钢，具体如下：1)冶炼，并将其成分元素的质量百分含量控制为：

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％，

余量为Fe和不可避免的杂质，铸造，热轧；加热炉温度及时间：1180～1240℃，3～5小时，确保板坯表里温度均匀；不宜过高；热轧终轧温度880～910℃，卷取温度510～610℃。

2)酸洗冷轧，拉矫变形处理。

3)准备机组切边，切除边部缺陷。

4)连续退火，连续退火的加热段、均热段板温控制在685～705℃之间，均热时间为30～50s。

5)二次冷轧，二次冷轧压下量为20～50％。

6)脱脂。

7)精整涂油。

为了获得超低碳薄规格二次冷轧荫罩带钢，首先，本发明采用添加强碳化物形成元素Ti的超低碳IF钢来控制钢坯成分元素的质量百分含量，其产生的有益效果是：1)将C、Ti、Mn和Al元素的质量百分含量的范围进一步缩小，使主要元素质量百分含量得到严格控制，从而使后续加工的荫罩带钢性能更加稳定；2)将较为低廉的Ti元素取代昂贵的Nb元素，放宽了O和S元素质量百分含量的范围降低了炼钢工序的生产成本。

然后，除了将热轧板坯加热温度控制为1200～1250℃和冷轧变形量控制为87～93％之外，还采取了较低的热轧终轧温度和卷取温度。由于热轧终轧温度和卷取温度的降低，使得带钢表面氧化铁皮减少；由于热轧终轧温度和卷取温度范围的缩小，使得控制更为精确，因而更加利于带钢材质质量的稳定控制。这样一方面从上游工序上严格控制表面质量，有利于控制热轧板坯的质量；另一方面提高了酸洗速度及成品表面质量，从而大大降低了生产成本，降低了带钢材质在热轧阶段可能产生的缺陷发生率。故将热轧工艺参数优化为：热轧终轧温度为880～910℃、热轧卷取温度为510～610℃。

接着，为了满足最终产品厚度要求以及热轧生产的可制造性，将酸洗冷轧变形量设定在90％左右。在酸洗过程进行拉矫变形处理，其拉矫变形量以充分破碎带钢表面致密的氧化铁皮为准。

此外，本发明增加了准备机组切边流程，这是因为荫罩带钢在二次冷轧工序生产过程中，在较大张力情况下，带钢边部的缺陷(例如毛刺和小裂纹等)易导致冷轧断带。本发明的一种荫罩带钢中间产品在经过CAPL(连续退火)之前先经过对CPL(钢卷准备机组)切边，彻底有效地去除前工序产生的带钢边部缺陷(如边裂和毛刺等)，提高了宽薄料通板的安全性和通板效率，避免了冷轧断带，从而使得荫罩带钢在较大的张力和轧制力情况下，在二次压下减薄的同时又能够有效地改善带钢表面质量和板形。

其次，荫罩带钢在准备机组切边后经过连续退火工序，其实质是将冷轧后加工硬化的带钢材质进行再结晶退火处理，从而改善带钢材质板形和组织结构、并消除加工硬化。由于在材料再结晶温度附近进行高温退火，带钢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。这两个温度越高对控制板表面质量越有利，但过高的温度会导致再结晶晶粒长大，带钢材质过软；不利于稳定通板，不利于荫罩带钢成品材质性能的控制，也不利于对蚀刻后的荫罩网板再经过二次退火后组织性能的控制。退火温度和时间是相互匹配的，退火温度越低且时间越短，则钢质材料达不到通过高温再结晶退火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，但带钢材质容易发生再结晶晶粒长大，导致材质不均匀且恶化荫罩带钢的蚀刻性能。因而，略升高连续退火的温度，相应增加均热的时间，从而得到完全再结晶的钢质材料，降低其在后续二次冷轧工序的轧制压下量，有利于得到薄规格的产品。最终，研究人员发现：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为685～705℃，均热时间控制为30～50s。

再次，经连续退火处理后，采取二次冷轧处理工序，此项工序是本发明的非常重要的工序，主要作用如下：

1)获得薄规格(厚度≤0.15mm)的产品；

2)提高退火后荫罩带钢的强度和硬度；

3)改善板形，获得良好的带钢材质平直度；

4)赋予带钢材质表面合适的表面形貌，包括单位长度(cm)峰值个数(PC)、Ra、Rz、Rsm和Rsk等；

5)消除荫罩带钢的多种表面缺陷。

为实现二次冷轧的上述作用，须严格控制轧机的相关参数，包括轧机压下量、工作辊凸度、工作辊辊径、表面粗糙度、表面处理状态、表面层硬度及轧制力、张力、弯辊力，其中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。本发明优选采用双机架六辊轧机，二次冷轧相关工艺参数具体如下：

1)二次冷轧的变形量与带钢材质的最终机械性能有很大关系，而荫罩带钢材料的机械性能主要包括退火前后的屈服强度、抗拉强度、硬度、延伸率和屈服延伸，特别是退火后的屈服延伸。彩色显象管工作时，要求荫罩网孔尺寸精确而且形状稳定，因此，为保证荫罩网板在冲压过程中变形的均匀性，要求荫罩带钢再结晶退火后的屈服延伸率越小越好。同时，对荫罩网板而言，加工性能主要以屈服强度来衡量：一般而言，屈服强度越高，加工性能越差，而且冲压后回弹量增加；屈服强度越低，加工性能越好，冲压后形状稳定性增加。此外，荫罩带钢再结晶退火前需经脱脂清洗、预处理、涂胶、曝光、显影、蚀刻等工序，要求带钢材质具有较高的屈服强度和硬度，否则荫罩带钢在后续加工过程中容易变形，例如容易出现边浪(使用阶段尤为突出)和折痕等。为了满足产品的加工性能又要避免在后续加工过程中发生容易变形的情况，荫罩带钢需要采取一个适当的屈服强度。为了获得适当的屈服强度，故将二次冷轧轧机压下量设计为20～50％，优选参数为20～42％。

2)凸度太高，容易产生中浪，凸度太低则容易产生边浪，均不利于板形控制，故将工作辊凸度设计为0.12～0.24mm。

3)辊径太大，导致实际轧制力增大，辊径过小，实际轧制力过小，带钢材质表面形貌和表面质量难以控制，因此将工作辊辊径设计为410～460mm。

4)由于荫罩带钢成品表面的粗糙度主要决定于二次冷轧工序工作辊的表面粗糙度，而工作辊粗糙度不能按要求复制到带钢材质表面，使得带钢材质表面缺陷难以消除。荫罩带钢成品表面的粗糙度决定了彩色显像管中关键的选色(分色)功能。带钢材质表面质量主要包括表面缺陷状态、洁净度和表面形貌(包括平均表面粗糙度Ra、微观不平度十点高度Rz、波峰间距Rsm和偏斜度Rsk等)。荫罩带钢要求表面形貌均匀细腻，不允许任何表面缺陷。荫罩带钢要求表面粗糙度适度适中，其表面粗糙度过大，将影响荫罩带钢网板蚀孔的边界，过小将会使带钢材质与感光胶之间的附着力不好，易脱胶，甚至影响荫罩带钢在曝光前抽真空时的真空度，而最终影响曝光效果，所以工作辊Ra和PC值一定要适度。因此将工作辊表面的工艺参数控制在：表面粗糙度(Ra)为0.80～1.5μm，单位长度(cm)峰值个数(PC)为130～170个的范围。优选方案是将工作辊表面经电火花毛化后经过镀铬处理，这样可以明显延长工作辊寿命，也利于改善和稳定控制带钢材质表面粗糙度的各项指标。

5)辊面硬度过高，则辊子寿命缩短，且镀铬量增加，生产成本增加；辊面硬度过小，则带钢材质表面容易产生辊印，故将工作辊表面硬度设计为Hs93～97，中间辊表面硬度为Hs81～85；

6)二次冷轧轧机的张力过大，容易断带，生产不稳定；张力过小，带钢材质板形和表面质量都不好，因而将其入口单位张力控制在11～20kg/mm²，中间和出口单位张力控制在15～40kg/mm²。

7)如果采用双机架轧机的优选方案，要求轧制力设定在一个适度的范围。因为轧制力过大，带钢材质容易产生边浪，力能消耗增加；轧制力过小，辊面粗糙度难以复制到带钢材质表面，且为达到要求的压下量不得不增加张力，从而增加了断带的几率。将第一机架轧制力设置为9,000～12,000kN，第二机架轧制力设置为6,000～8,000kN。

8)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；弯辊力太大，会致使双机架轧机的设备能力达不到。因此将双机架弯辊力设置为设备的最大能力300～500kN。

最后，本发明的精整机组可选用拉矫机进行生产，其延伸率设定范围：0.40～1.0％。

本发明的有益效果是：1)通过采用添加强碳化物形成元素Ti的超低碳IF钢，将荫罩带钢各项元素的质量百分含量进行严格控制，使其性能更加稳定，并且可降低连续退火温度、省去传统生产工序中的脱碳退火工序，缩短生产流程、降低生产成本；2)采取较低的热轧终轧温度和卷取温度，提高酸洗冷轧工序速度及成品的表面质量，并大大降低了生产成本；3)增加机组切边流程，保证了通板的安全状况和通板效率，降低了在二次冷轧出现断带几率；4)相对控制退火温度和时间的范围，即可得到完全再结晶的材料，又降低了二次冷轧工序的轧制压下量，有利于得到薄规格的产品；5)采用二次冷轧工序，将轧机压下量控制为20～50％，并进一步对于二次冷轧的工艺参数(包括轧机压下量、工作辊凸度、工作辊辊径、表面粗糙度、表面处理状态、表面层硬度及轧制力、张力、弯辊力等)进行控制，从而得到薄规格(≤0.15mm)低碳且具有优良材质性能、表面质量的产品，用于后续处理工序以获得品质合格的荫罩带钢。

具体实施方式

根据本发明的生产工艺参数不同，通过十个实施例来对本发明的内容进一步说明。

具体实施例1-10：

表一实施例化学成份(质量百分含量，wt％)

表二热轧、冷轧及连续退火工序参数

表三二次冷轧工序处理参数

表四二次冷轧荫罩带钢产品性能参数

根据1-10具体实施例结果可见，最终得到合格的产品，厚度在0.15mm左右，屈服强度412～498Mpa，抗拉强度514～581Mpa，延伸率3～7％，带钢材质表面粗糙度Ra为0.38～0.62μm，Rz为2.55～2.82μm，Rsm为84.4～105.7μm，Rsk为0.76～1.03，HV为148～178，全部浪形小于2.8mm。由此可知，通过本发明所获得的产品的各项性能与表面质量参数能够很好的满足荫罩带钢的脱脂清洗、预处理、涂胶、曝光、显影、蚀刻等后续处理工序要求，并可制成具有良好质量的荫罩产品。

Claims

1.一种薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法，其步骤如下，

1)冶炼，同时将钢坯中的各元素重量百分比含量控制为：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％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸造，热轧；加热炉温度：1180～1240℃，加热时间：3～5小时，热轧终轧温度为880～910℃，卷取温度为510～610℃；

2)酸洗冷轧，拉矫变形处理；

3)准备机组切边，切除边部缺陷；

4)连续退火，连续退火的加热段、均热段板温控制在685～705℃，均热时间为30～50s；

5)二次冷轧，冷轧压下量为20～50％；

6)脱脂；

7)精整涂油。

2.如权利要求1所述薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征在于，所述钢坯的C元素重量百分含量为≤0.0017％，Mn元素的重量百分含量为0.15～0.25％。

3.如权利要求1或2所述薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征在于，所述二次冷轧压下量为20～42％。

4.如权利要求1或2所述薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征在于，所述二次冷轧采用双机架轧机。

5.如权利要求4所述薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征在于，所述双机架轧机的第一机架轧制力为9,000～12,000kN，第二机架轧制力为6,000～8,000kN；双机架弯辊力均为300～500kN；双机架轧机入口单位张力控制在11～20kg/mm2，中间和出口单位张力控制在15～40kg/mm2。

6.如权利要求4所述薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征在于，所述双机架轧机的工作辊辊径为410～460mm。

7.如权利要求4所述薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征在于，所述双机架轧机的工作辊凸度为0.12～0.24mm。

8.如权利要求4所述薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征在于，所述双机架轧机的工作辊表面硬度为Hs 93～97，中间辊表面硬度为Hs 81～85。

9.如权利要求4所述薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征在于，采用表面经电火花毛化后进行镀铬处理的工作辊作为双机架轧机的工作辊。

10.如权利要求4所述薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征在于，所述双机架轧机的工作辊平均表面粗糙度为0.80～1.5μm，单位厘米长度峰值个数为130～170个。

11.如权利要求1所述薄规格二次冷轧荫罩带钢的制造方法，其特征在于，所述精整涂油采用拉矫机进行，其拉矫延伸率控制在0.4～1.0％。