CN104480259A - 冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法，先将冷轧钢板放入加热炉中，经20～90秒，将加热炉的炉温提升到720～745℃的，接着将加热炉的炉温快速提升到炉温为770-790℃，保持恒温，恒温持续时间30～60秒，再接着将钢板放入H₂和N₂组成的非氧化性气氛中，经10～60秒将钢板温度快速降至250℃～300℃的快速冷却处理，然后在炉温为250℃～300℃的环境中，保持恒温，恒温持续时间90～300秒，最后进入水为冷却介质的冷却段，经1～10秒将钢板温度快速降至60℃～100℃。本发明实现冷轧厚规格高强钢板的批量连续退火作业，产品一致性好，制造工艺实施难度小，生产可控性好，生产成本低。

Description

冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法

技术领域

本发明涉及黑色金属处理技术领域，具体涉及一种冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法。

背景技术

按照国际钢铁协会ULSAB项目组的定义，屈服强度在210～550MPa范围内的钢定义为高强度钢。厚规格钢是依据机组生产能力确定，通常将厚度规格为1.5～2.0mm的冷轧钢称作厚规格钢。冷轧厚规格高强钢板是介于热轧极薄规格和冷轧极厚规格的一种高表面质量产品，广泛用于汽车和家电电子行业。冷轧厚规格高强钢板的工业化退火主要有罩式炉退火和连续退火炉退火两种方法。罩式炉退火采用间断式不连续生产，其存在退火周期较长，且炉内气氛、温度控制不好易出现氧化色等表面缺陷的技术问题；连续退火炉退火是连续生产，其存在设备投资较大，同时在生产此类厚规格高强钢过程中，易出现退火不充分、晶粒粗大、光整花等缺陷，造成成材率低，生产成本高的技术问题；一些早期的连续退火生产线或镀锌/连退两用生产机组，由于设计生产厚度、强度受限，生产厚规格高强度冷轧钢板的风险性更大。

中华人民共和国国家知识产权局于2013年11月27日公开了公开号为CN101550477B的低碳钢冷轧板连续退火方法，CN101550477B中针对已有的低碳钢冷轧板连续退火工艺存在退火性能较差的技术问题，公开了一种低碳钢冷轧板连续退火方法，在镀锌/连退机组中，通过控制连续退火炉中快速加热段、加热段、快速冷却段、终冷段的温度和时间，如进入温度为745℃～800℃的加热炉快速加热，加热时间为206～410秒钟，进入温度为850℃～900℃的加热炉进一步加热，加热时间为56～110秒钟，进入介质为H₂和N₂组成的非氧化性气氛中，经55～130秒钟冷却至100℃～150℃，进入冷却介质为水的冷却段，经5～20秒钟冷却至室温，从而提高了低碳钢的退火后性能。不过，该处理方法只用于处理厚度较低的低碳软钢产品，退火后产品强度范围也未作严格规定。

中华人民共和国国家知识产权局于2012年10月10日公开了公开号为CN102719740A的一种超低碳高强度冷轧板的生产方法，CN102719740A针对已有的低碳高强度冷轧板连续退火工艺存在退火性能较差的技术问题，公开了一种超低碳高强度冷轧板的生产方法，其通过成分、热轧温度、冷轧压下率、连续退火各段温度控制，如热轧工艺的钢坯加热温度为1200-1260℃，热轧工艺的热轧终轧温度为880-950℃，热轧工艺的带钢卷取温度为580-660℃，冷轧工艺的冷轧压下率为69-87％，连续退火炉的均热出口温度为800-840℃，连续退火炉的缓冷出口温度为630-690℃，连续退火炉的快冷出口温度为410-430℃，连续退火炉的过时效出口温度为370-400℃，连续退火炉的保温时间为90-180s 370-400℃，连续退火炉的平整延伸率为0.4％-1.0％，实现超低碳高强度冷轧板生产。不过，该处理方法同样只规定了退火过程中各段温度和时间，对可生产的冷轧板厚度未作说明。

中华人民共和国国家知识产权局于2013年02月13日公开了公开号为CN102925790A的一种连续退火工艺生产高强塑积汽车用钢板的方法，CN102925790A针对已有的厚规格冷轧钢板连续退火工艺存在退火性能较差的技术问题，公开了一种连续退火工艺生产高强塑积汽车用钢板的方法，其通过合理化学成分设计，在冷轧板卷先获得细小弥散分布的过渡碳化物，再经两相区退火使细小碳化物固溶促进奥氏体逆相变，获得更多且稳定的奥氏体相并保留下来。不过，该处理方法在镀锌/连退两用生产机组中难以实现。

产业中使用的冷轧厚规格高强钢板，钢板的屈服强度需控制在340～420MPa范围内，抗拉强度需控制在410～510MPa范围内，延伸率需控制在大于21％范围内。因为屈服强度低于340MPa，抗拉强度低于410MPa，延伸率低于21％时，强度低不起到结构件轻量化设计要求，同时对结构件的安全性也不利；屈服强度高于420MPa，抗拉强度高于510MPa，在制造零件的过程中，容易造成冲压开裂和成形回弹量大造成零件尺寸不合。

因此，需要一种能将钢板的屈服强度需控制在340～420MPa范围内，抗拉强度需控制在410～510MPa范围内，延伸率需控制在大于21％范围内的冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法,特别是适用于镀锌/连退两用生产机组的冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能将钢板的屈服强度需控制在340～420MPa范围内，抗拉强度需控制在410～510MPa范围内，延伸率需控制在大于21％范围内的冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法,从而进一步增强冷轧厚规格高强钢退火后的性能。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

轧厚规格高强钢板的连续退火方法，对厚度为1.5～2.0mm的冷轧厚规格钢板进行连续退火处理，钢板的化学成分为C：0.06～0.12wt％、Si：0.01～0.10wt％、Mn：0.50～1.2wt％、P：0.005～0.025wt％、S：0.005～0.020wt％、Nb：0.015～0.050wt％、Als：0.001～0.08wt％、余量为Fe及不可避免的不纯物，包括以下步骤：

步骤1、加热处理：冷轧钢板进入加热炉中，经20～90秒，将加热炉的炉温提升到720～745℃；

步骤2、均热处理：将加热炉的炉温快速提升到炉温为770-790℃，保持恒温，恒温持续时间30～60秒；

步骤3、快速冷却处理：均热处理后的钢板进入H₂和N₂组成的非氧化性气氛中的快速冷却处理段，经10～60秒将钢板温度快速降至250℃～300℃；

步骤4、过时效处理：在炉温为250℃～300℃的环境中，保持恒温，恒温持续时间90～300秒；

步骤5、终冷处理：过时效处理后的钢板进入水为冷却介质的冷却段，经1～10秒将钢板温度快速降至60℃～100℃。

本发明的冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法适用于对厚度为1.5～2.0mm的冷轧厚规格钢板进行连续退火处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法，能实现对1.5～2.0mm的冷轧厚规格钢板进行连续退火处理，并将退火后的钢板的屈服强度控制在340～420MPa范围内，抗拉强度控制在410～510MPa范围内，延伸率控制在大于21％范围内，且退火的冷轧厚规格高强钢板的强度在较窄范围内波动，符合产业上对冷轧厚规格高强钢板的技术要求。

2、本发明的冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法能采用现有连续退火设备，特别是行业内通用的镀锌/连退两用机实现，因此能实现冷轧厚规格高强钢板的批量连续退火作业，产品一致性好，制造工艺实施难度小，生产可控性好，生产成本低。

附图说明

图1为本发明的实施流程图。

图2为本发明的实施例1得到的高强度钢的显微组织照片。

图3为本发明的实施例2得到的高强度钢的显微组织照片。

图4为本发明的实施例3得到的高强度钢的显微组织照片。

图5为本发明的对比例1得到的高强度钢的显微组织照片。

图6为本发明的对比例2得到的高强度钢的显微组织照片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明的冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法实施时采用的钢板是经过酸洗处理后，通过冷轧机组轧制成厚度为1.5～2.0mm的厚规格高强冷轧钢板，其中，钢板的化学成分为C：0.06～0.12wt％、Si：0.01～0.10wt％、Mn：0.50～1.2wt％、P：0.005～0.025wt％、S：0.005～0.020wt％、Nb：0.015～0.050wt％、Als：0.001～0.08wt％、余量为Fe及不可避免的不纯物。

本发明实施前，需要通过碱洗去除钢板表面的轧制油，并将钢板烘干。

本发明的冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法，对厚度为1.5～2.0mm的冷轧厚规格钢板进行连续退火处理，如图1所示，处理过程包括五个步骤：加热处理，均热处理，快速冷却处理，过时效处理，终冷处理，具体包括以下步骤：

步骤1、加热处理：冷轧钢板进入加热炉中，经20～90秒，将加热炉的炉温提升到720～745℃；

步骤2、均热处理：将加热炉的炉温快速提升到炉温为770-790℃，保持恒温，恒温持续时间30～60秒；

步骤3、快速冷却处理：均热处理后的钢板进入H₂和N₂组成的非氧化性气氛中的快速冷却处理段，经10～60秒将钢板温度快速降至250℃～300℃；

步骤4、过时效处理：在炉温为250℃～300℃的环境中，保持恒温，恒温持续时间90～300秒；

步骤5、终冷处理：过时效处理后的钢板进入水为冷却介质的冷却段，经1～10秒将钢板温度快速降至60℃～100℃；

本发明的冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法实施时可采用具有加热处理段，均热处理段，快速冷却处理段，过时效处理段，终冷处理段的连续退火设备，也可以采用加热处理和均热处理采用同一个处理段，快速冷却处理段，过时效处理段、终冷处理段的连续退火设备，每个处理段之间设置有钢板移动装置。上述连续退火设备通常为镀锌/连退两用机组。

为了验证本发明的冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法的实施效果，实施时，还包括以下后续步骤：

步骤6、钢板光整：使用光整机采用延伸率控制模式控制，光整延伸率为0.6～1.2％。

步骤7、钢板拉矫：使用拉矫机采用延伸率控制模式控制，拉矫延伸率为0.2～0.4％。

步骤8、收取成品：对钢板涂油，得到成品。

下面以镀锌/连退两用机组为退火处理设备，采用本发明的冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法，对厚度为1.8mm冷轧厚规格高强钢板进行退火处理，通过以下实施例对本发明进一步说明：

下述实施采用的镀锌/连退两用机组具有加热处理段，均热处理段，快速冷却处理段，过时效处理段，终冷处理段，处理段之间还设置有钢板移动装置。目前行业中使用的镀锌/连退两用机组基本都具有上述结构。

在退火处理前，对冷轧厚规格高强钢板进行清洗和烘干。

实施例1：

本实施例的钢板的化学成分为C含量0.06wt％，Si含量0.01wt％，Mn含量0.50wt％，P含量0.005wt％，S含量0.005wt％，Nb含量0.015wt％，Als含量0.001wt％，Fe余量。经清洗烘干的冷轧厚规格高强钢板放置在镀锌/连退两用机组的加热处理段，经20秒将加热处理段炉温提升到720℃；加热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为770℃的均热处理段，均热处理持续时间为30秒；均热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到快速冷却处理段，经10秒将钢板温度冷却到250℃；快速冷却处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为250℃的过时效处理段，过时效处理持续时间为90秒；过时效处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到终冷处理段，经1秒将钢板度冷却到60℃；退火处理后的钢板，用光整机光整，光整机的控制模式为延伸率控制模式，光整延伸率为0.6％，再对光整处理后的钢板，用拉矫机拉矫，拉矫机的控制模式为延伸率控制模式，拉矫延伸率为0.2％，通过以上步骤得到的产品性能见表1，成品的组织结构如图2所示,部分渗碳体沿铁素体晶界析出，起到一定的强化作用。

实施例2：

本实施例的钢板的化学成分为C含量0.12wt％，Si含量0.10wt％，Mn含量1.2wt％，P含量0.025wt％，S含量0.020wt％，Nb含量0.050wt％，Als含量0.08wt％，Fe余量。经清洗烘干的冷轧厚规格高强钢板放置在镀锌/连退两用机组的加热处理段，经90秒将加热处理段炉温提升到745℃；加热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为790℃的均热处理段，均热处理持续时间为60秒；均热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到快速冷却处理段，经60秒将钢板温度冷却到300℃；快速冷却处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为300℃的过时效处理段，过时效处理持续时间为300秒；过时效处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到终冷处理段，经10秒将钢板度冷却到100℃；退火处理后的钢板，用光整机光整，光整机的控制模式为延伸率控制模式，光整延伸率为1.2％，再对光整处理后的钢板，用拉矫机拉矫，拉矫机的控制模式为延伸率控制模式，拉矫延伸率为0.4％，通过以上步骤得到的产品性能见表1，成品的组织结构如图3所示,部分渗碳体沿铁素体晶界析出，起到一定的强化作用，铁素体晶粒如果进一步细化，有利于强度和塑性的提高。

实施例3：

本实施例的钢板的化学成分为C含量0.08wt％，Si含量0.07wt％，Mn含量0.7wt％，P含量0.015wt％，S含量0.010wt％，Nb含量0.030wt％，Als含量0.04wt％，Fe余量。经清洗烘干的冷轧厚规格高强钢板放置在镀锌/连退两用机组的加热处理段，经70秒将加热处理段炉温提升到730℃；加热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为780℃的均热处理段，均热处理持续时间为50秒；均热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到快速冷却处理段，经45秒将钢板温度冷却到280℃；快速冷却处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为280℃的过时效处理段，过时效处理持续时间为300秒；过时效处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到终冷处理段，经8秒将钢板度冷却到87℃；退火处理后的钢板，用光整机光整，光整机的控制模式为延伸率控制模式，光整延伸率为1.0％，再对光整处理后的钢板，用拉矫机拉矫，拉矫机的控制模式为延伸率控制模式，拉矫延伸率为0.3％，通过以上步骤得到的产品性能见表1，成品的组织结构如图4所示,渗碳体在铁素体晶界和铁素体晶内较均匀且弥散析出，使其具有较高的强度，同时渗碳体的析出，使铁素体固溶碳原子含量降低，提高了其成形性。

实施例4：

本实施例的钢板的化学成分为C含量0.08wt％，Si含量0.07wt％，Mn含量0.7wt％，P含量0.015wt％，S含量0.010wt％，Nb含量0.030wt％，Als含量0.04wt％，Fe余量。经清洗烘干的冷轧厚规格高强钢板放置在镀锌/连退两用机组的加热处理段，经50秒将加热处理段炉温提升到720℃；加热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为770℃的均热处理段，均热处理持续时间为40秒；均热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到快速冷却处理段，经30秒将钢板温度冷却到260℃；快速冷却处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为262℃的过时效处理段，过时效处理持续时间为210秒；过时效处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到终冷处理段，经6秒将钢板度冷却到80℃；退火处理后的钢板，用光整机光整，光整机的控制模式为延伸率控制模式，光整延伸率为0.6％，再对光整处理后的钢板，用拉矫机拉矫，拉矫机的控制模式为延伸率控制模式，拉矫延伸率为0.3％，通过以上步骤得到的产品性能见表1。

实施例5：

本实施例的钢板的化学成分为C含量0.08wt％，Si含量0.07wt％，Mn含量0.7wt％，P含量0.015wt％，S含量0.010wt％，Nb含量0.030wt％，Als含量0.04wt％，Fe余量。经清洗烘干的冷轧厚规格高强钢板放置在镀锌/连退两用机组的加热处理段，经35秒将加热处理段炉温提升到745℃；加热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为790℃的均热处理段，均热处理持续时间为35秒；均热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到快速冷却处理段，经20秒将钢板温度冷却到290℃；快速冷却处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为289℃的过时效处理段，过时效处理持续时间为150秒；过时效处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到终冷处理段，经4秒将钢板度冷却到100℃；退火处理后的钢板，用光整机光整，光整机的控制模式为延伸率控制模式，光整延伸率为1.2％，再对光整处理后的钢板，用拉矫机拉矫，拉矫机的控制模式为延伸率控制模式，拉矫延伸率为0.3％，通过以上步骤得到的产品性能见表1。

对比例1：

本实施例的钢板的化学成分为C含量0.06wt％，Si含量0.01wt％，Mn含量0.50wt％，P含量0.005wt％，S含量0.005wt％，Nb含量0.015wt％，Als含量0.001wt％，Fe余量。经清洗烘干的冷轧厚规格高强钢板放置在镀锌/连退两用机组的加热处理段，经90秒将加热处理段炉温提升到780℃；加热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为820℃的均热处理段，均热处理持续时间为60秒；均热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到快速冷却处理段，经60秒将钢板温度冷却到400℃；快速冷却处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为300℃的过时效处理段，过时效处理持续时间为300秒；过时效处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到终冷处理段，经10秒将钢板度冷却到12℃；退火处理后的钢板，用光整机光整，光整机的控制模式为延伸率控制模式，光整延伸率为1.0％，再对光整处理后的钢板，用拉矫机拉矫，拉矫机的控制模式为延伸率控制模式，拉矫延伸率为0.3％，通过以上步骤得到的产品性能见表1，成品的组织结构如图5所示。

对比例2

本实施例的钢板的化学成分为C含量0.06wt％，Si含量0.01wt％，Mn含量0.50wt％，P含量0.005wt％，S含量0.005wt％，Nb含量0.015wt％，Als含量0.001wt％，Fe余量。经清洗烘干的冷轧厚规格高强钢板放置在镀锌/连退两用机组的加热处理段，经90秒将加热处理段炉温提升到705℃；加热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为760的均热处理段，均热处理持续时间为60秒；均热处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到快速冷却处理段，经60秒将钢板温度冷却到255℃；快速冷却处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到炉温为255℃的过时效处理段，过时效处理持续时间为300秒；过时效处理完成后，用钢板移动装置将钢板传送到终冷处理段，经10秒将钢板度冷却到80℃；退火处理后的钢板，用光整机光整，光整机的控制模式为延伸率控制模式，光整延伸率为1.0％，再对光整处理后的钢板，用拉矫机拉矫，拉矫机的控制模式为延伸率控制模式，拉矫延伸率为0.3％，通过以上步骤得到的产品性能见表1，由于退火温度、过时效温度较低，碳原子固溶于铁素体中，使强度超上限，易造成冲压开裂和成形回弹量大造成零件尺寸不合。成品的组织结构如图6所示。

表1性能对比

实施方案	屈服强度/MPa	抗拉强度/MPa	延伸率/％
				实施例1	380	496	29
实施例2	345	480	29.5
				实施例3	375	492	30
实施例4	365	485	32
				实施例5	372	491	34
对比例1	325	463	24
				对比例2	425	521	25

结合图5和表1可以看出，采用对比例1得到的退火成品，其存在渗碳体析出，屈服强度和抗拉强度均偏低，延伸率低，成型性能差的问题。

结合图6和表1可以看出，采用对比例2得到的退火成品，其存在碳原子未在铁素体晶界析出，全部固溶于铁素体中，造成强度高、延伸率低、成型性能差的问题。

从表1可以看出，本发明的冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法得到的产品，其屈服强度在340～420MPa，抗拉强度410～510MPa，延伸率大于21％。

从以上本发明的实施过程。从上述实施过程可以看出，本发明采用现有连续退火设备，特别是行业内通用的镀锌/连退两用机组对厚度为1.5～2.0mm的冷轧厚规格钢板进行连续退火处理，实现将钢板的屈服强度控制在340～420MPa范围内，抗拉强度控制在410～510MPa范围内，延伸率控制在大于21％范围内，制造工艺实施难度小，生产可控性好，生产成本低。

Claims (1)

1.冷轧厚规格高强钢板的连续退火方法，其特征在于，对厚度为1.5～2.0mm的冷轧厚规格钢板进行连续退火处理，钢板的化学成分为C：0.06～0.12wt％、Si：0.01～0.10wt％、Mn：0.50～1.2wt％、P：0.005～0.025wt％、S：0.005～0.020wt％、Nb：0.015～0.050wt％、Als：0.001～0.08wt％、余量为Fe及不可避免的不纯物，包括以下步骤：

步骤1、加热处理：冷轧钢板进入加热炉中，经20～90秒，将加热炉的炉温提升到720～745℃；

步骤2、均热处理：将加热炉的炉温快速提升到炉温为770-790℃，保持恒温，恒温持续时间30～60秒；

步骤3、快速冷却处理：均热处理后的钢板进入H₂和N₂组成的非氧化性气氛中的快速冷却处理段，经10～60秒将钢板温度快速降至250℃～300℃；

步骤4、过时效处理：在炉温为250℃～300℃的环境中，保持恒温，恒温持续时间90～300秒；

步骤5、终冷处理：过时效处理后的钢板进入水为冷却介质的冷却段，经1～10秒将钢板温度快速降至60℃～100℃。