CN105506469A - 一种抗冲压扭曲镀铝锌钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗冲压扭曲镀铝锌钢及其制造方法，主要解决现有镀铝锌钢板产品在冲压过程中发生扭曲的技术问题。技术方案为：一种抗冲压扭曲镀铝锌钢，化学成份（重量百分比）为：C：0.02～0.08%，Si：0.01-0.03%，Mn：0.10-0.4%，Al:0.01-0.06%，P≤0.015%，S≤0.010%，余量为Fe和不可避免的夹杂元素。通过常规炼钢转炉熔炼，通过添加合金元素碳和锰得到符合上述化学成分的连铸坯，板坯经过加热后进行轧制，终轧温度为850-900℃，卷取温度为500-600℃，轧制得到热轧钢板，热轧板重新开卷经过酸洗后，在可逆轧制或5机架冷连轧机上进行冷轧，最后经退火炉进行退火，均热温度720-780℃，均热时间42-60秒，平整率0.4-0.6%，拉矫率0.2-0.4%。适用于15-21寸液晶背板模组冲压加工用0.5-0.6mm镀铝锌钢板。

Description

一种抗冲压扭曲镀铝锌钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种抗冲压扭曲镀铝锌钢及其制造方法，通过研究影响冲压过程发生扭曲的材料特性、加工过程对材料应力影响，找到了一种改善钢板冲压过程发生扭曲方法，适用于15-21寸液晶背板模组冲压加工用0.5-0.6mm镀铝锌钢板。

背景技术

随着国内电子LED行业的发展，越来越多的电子显示屏采用液晶方式显示，液晶显示器用于支撑液晶屏的构件为液晶模组，其分为模组边框和模组背板，模组边框可通过焊接加工成型，模组背板加工过程较复杂，钢板经过分条、切板和冲压成型来实现，冲压后的液晶背板产品对冲压后不平度有较高的要求，通常要求小于等于1.5mm以下，若不平度达不到要求，模组在装配时背板会与液晶光源灯管接触，损坏灯管，因此背板产品对钢板成型后的钢板要求有较高的钢度，成型背板的钢度与其成型背板结构、原始钢板不平度及钢板材料特性相关，现有产品钢板屈服强度实际在200-400MPa范围，该产品实际使用过程中经常出现冲压后钢板发生扭曲问题，冲压后钢板平面部分不平度超过1.5mm，人们也一直想办法改善和控制发生扭曲问题。因此，根据行业产品的加工特点需要，研究一种改善钢板在冲压后不发生扭曲方法，以提高冲压材料钢度，同时又要保证冲压后不发生扭曲问题。

中国专利200720054076.8公开了一种提高钢板冲压后刚度不足问题，其主要采取方法为在背板结构设计时采用加强筋方法，在模具设计时结合实际背板形状进行设计。其提高背板钢度的方法是采用结构设计提高钢度的方式来实现，与本发明可比性不强。中国专利2007100939768公开了一种深冲用热镀铝锌钢板/带及其生产方法，所述的深冲热镀铝锌钢板/带包括IF钢基板和合金镀层,基板化学成分(WT%)为C≤0.01,SI≤0.12,MN≤0.6,P≤0.1,S≤0.045,TI≤0.3,余量为FE和不可避免的杂质;所述的生产方法包括基板脱脂处理、退火处理和热镀,所述的退火处理在连续退火炉内进行,退火炉内保护气体含量为10～60%。本发明的钢板/带屈服强度达140～220MPA,抗拉强度达260～350MPA,延伸率大于30%。该专利的发明目的只是为了达到深冲的目的，通过成分设计和工艺控制，降低屈服强度，和本发明的发明目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗冲压扭曲镀铝锌钢及其制造方法，主要解决现有镀铝锌钢板产品在冲压过程中发生扭曲的技术问题。

本发明采取的技术思路是研究钢板在加工、成型过程中材料特性的变化及其对扭曲程度的影响，通过合适的材料特性控制和加工参数的控制，从而达到改善和消除扭曲问题的发生。

本发明通过研究发现，解决扭曲问题需要研究现有材料技术中两个技术相矛盾问题，1、为了改善钢板钢度不足发生扭曲通常会采取提高屈服强度方法时，但是钢板屈服强度提高的同时，会出现钢板在冲压后发生回弹量增加，回弹量增加会造成扭曲问题不容易解决；2、为了改善原始钢板的平整度，采用平整和拉矫的方法时，采用过大的平整和拉矫工艺给钢板带来附加应力，在钢板切板或冲压后应力释放，造成钢板发生扭曲。

本发明的研究重点：1、本发明通过冲压钢板材料不同强度等级产品的冲压试验研究，通过提高材料屈服强度，保证成型后材料钢度，避免钢板发生扭曲；2、本发明通过材料冲压后材料回弹分析，改善材料冲压回弹，避免钢板在强度提高的同时发生扭曲；3、通过材料加工过程中表面平整率和拉矫率的研究，在保证原始钢板平面度要求尽量减少附加应力增加，可达到改善扭曲现象发生。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种抗冲压扭曲镀铝锌钢，化学成份（重量百分比）为：C：0.02～0.08%，Si：0.01-0.03%，Mn：0.10-0.4%，Al:0.01-0.06%，P≤0.015%，S≤0.010%，余量为Fe和不可避免的夹杂元素。

一种抗冲压扭曲镀铝锌钢的制造方法，通过常规炼钢转炉熔炼，通过添加合金元素碳和锰得到符合上述化学成分的连铸坯，板坯经过加热后进行轧制，终轧温度为850-900℃，卷取温度为500-600℃，轧制得到热轧钢板，热轧板重新开卷经过酸洗后，在可逆轧制或5机架冷连轧机上进行冷轧，最后经退火炉进行退火，均热温度720-780℃，均热时间42-60秒，平整率0.4-0.6%，拉矫率0.2-0.4%。

获得基板的屈服强度R_P0.2为250-310Mpa，抗拉强度Rm300-360Mpa，伸长率（A80）28-40%。

本发明材料性能参数限定在上述范围内的理由如下：

[屈服强度RP0.2]：刚度是结构或构件抵抗弹性变形的能力，材料在拉伸过程中屈服阶段为弹性变形阶段，屈服强度表现为材料抵抗弹性变形的能力，因此，为了提高钢板的刚度，可提高材料屈服强度方法，通过试验研究发现，当材料屈服强度提高一定程度，材料刚度提高有利于抵抗冲压后变形，但是由于冲压过程中不均匀变形，钢板在冲压后在不同部位材料回弹不同，造成材料应力增加，当回弹应力超过材料极限刚度，冲压钢板同样发生扭曲问题。如图1所示，屈服强度δ1和δ2两种材料（δ1＜δ2），在同样冲压变形ε条件下，材料发生回弹，分别回弹为ε1和ε2，由图1可知，ε1＜ε2，因此，屈服强度过高时会造成材料冲压后回弹过大，钢板冲压后应力增加，容易发生扭曲现象。通过大量的产品冲压试验找到了材料屈服强度的合理范围为250-310Mpa。

[抗拉强度Rm]：抗拉强度与屈服强度对应，在现有材料组织结构条件下随着钢板屈服强度的提高，抗拉强度呈相关提高，实物性能范围在300-360Mpa范围内波动。

[伸长率（A80）]：伸长率是表征材料塑性变形的能力，当伸长率较低时不利材料冲压成型，易发生开裂现象，对于适合于液晶模组冲压钢板来说，材料伸长率需要在28-40%。

[平整率]：平整主要用途是改善钢板板形和表面锌花形貌状态，适当的平整对改善退火后钢板板形效果较好，但是过大的平整会造成钢板表层组织变形，硬度增加，造成材料在厚度方向上性能差异，带来附加应力，不利于钢板冲压后板形，因此，平整率设定为0.4-0.6%。

[拉矫率]：拉矫主要是通过对钢带实施弯曲，让钢带钢在整个钢板宽度上进行延伸，从而达到钢板均匀延伸的目的，从而改善板形，但是拉矫弯曲过程中钢板发生塑性变形，在矫直过程中将带来会发生但是过大拉矫会造成钢板在拉矫弯曲过程中增大钢板内应力。当材料在弹性变形范围内施加较小力矩时，这时应力分布为直线分布，此时卸掉钢板能够恢复原样，不存在内应力，当施加较大力矩时，材料发生塑性变形，为了让材料恢复原样，因此需求施加反方向相同的力矩，而卸载过程中属于弹性变形，塑性变形后钢板存在内应力。因此在拉矫率设定为0.2-0.4%。

本发明有益效果：本发明方法是一种在试验不同材料在不同参数条件下使用后，分析材料特性变化对结果影响的研究，并找到适合冲压减少材料发生扭曲的一种方法。本发明基板的屈服强度R_P0.2为250-310Mpa，抗拉强度Rm300-360Mpa，伸长率（A80）28-40%，平整率0.4-0.6%，拉矫率0.2-0.4%。显微组织为再结晶铁素体组织+珠光体，适用于15-21寸液晶背板模组冲压加工用0.5-0.6mm镀铝锌钢板。

附图说明

图1不同屈服强度冲压后回弹曲线图。

图2为本发明实施例4的金相组织照片。

图3为本发明对比例4的金相组织照片。

具体实施方式

下面结合实施例1—10和比较例1-6对本发明作进一步说明，如表1、表2、表3所示：

表1、表2、表3所示带钢其均通过常规炼钢转炉熔炼，通过添加合金元素碳和锰得到符合要求化学成分的连铸坯，板坯经过加热后进行轧制，终轧温度为850-900℃，卷取温度为500-600℃，轧制得到热轧钢板，热轧板重新开卷经过酸洗后，在可逆轧制或5机架冷连轧机上进行冷轧，最后经退火炉进行退火，均热温度720-780℃，均热时间42-60秒，平整率0.4-0.6%，拉矫率0.2-0.4%。表3为实施例1-8和比较例1-6为不同工艺与性能钢板进行冲压试验后的不平度对比，确认是否发生扭曲的试验结果。

发生扭曲根据下列标准进行判定，将○代表不扭曲，×代表扭曲

○：不平度小于等于1.5mm

×：不平度大于1.5mm。

为了达到冲压后不发生扭曲的目的，本发明重点控制成品板的力学性能范围、平整及拉矫工艺。由表1、表2和表3可知，为控制材料性能的范围，通过采取添加碳、锰元素进行铁素体基体强化和对应热轧、冷轧工艺匹配，实施例1-8和比较例1-6对比添加不同的碳含量对材料性能的影响，试验表明材料碳含量控制在0.02-0.08%，锰含量控制在0.1-0.4%范围内，屈服强度范围可控制在250-310MPa，抗拉强度范围为300-360MPa，材料伸长率范围为28-40%，图2为实施例4的金相组织照片，获得再结晶铁体+珠光体组织，晶粒度I7.5级。图3比较例4的金相组织照片，相对于图2，其再结晶晶粒细小，晶粒度I9.0级，珠光体含量高。

实施例1-3和比较例1-3对比不同屈服强度钢板冲压后对钢度的影响，通过最终不平度及扭曲现象判断，比较例1-3屈服强度225-245MPa范围内，材料在冲压后出现一定程度扭曲，说明屈服强度低于250MPa后，材料会因钢度不足出现扭曲现象。

实施例5-7和比较例4-6对比不同屈服强度钢板冲压后对回弹的影响，通过最终不平度及扭曲现象判断，比较例4-6屈服强度330-345MPa范围内，材料在冲压后出现一定程度扭曲，说明屈服强度高于310MPa后，材料会因回弹过大出现扭曲现象。

实施例4-5和比较例4、7-8对比在不同平整率和拉矫率对材料冲压后内应力释放的影响，通过最终不平度及扭曲现象判断，比较例7，平整率1.32%，拉矫率1.10%，平整拉矫后应力增加，造成材料冲压后不平度增加而发生扭曲现象；比较例8平整率0.76%，拉矫率0.35%，因平整率高造成材料不平度增加，发生轻微扭曲；而比较例4因屈服强度高，拉矫率高造成材料不平度严重发生扭曲严重。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

表1：不同化学成分试验结果

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表2：不同工艺参数试验结果

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表3：不同工艺与性能材料冲压试验结果

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Claims (3)

1.一种抗冲压扭曲镀铝锌钢，其特征是化学成份重量百分比为：C：0.02～0.08%，Si：0.01-0.03%，Mn：0.10-0.4%，Al:0.01-0.06%，P≤0.015%，S≤0.010%，余量为Fe和不可避免的夹杂元素。

2.一种制造权利要求1所述抗冲压扭曲镀铝锌钢的方法，通过常规炼钢转炉熔炼，通过添加合金元素碳和锰得到符合要求化学成分的连铸坯，板坯经过加热后进行轧制，终轧温度为850-900℃，卷取温度为500-600℃，轧制得到热轧钢板，热轧板重新开卷经过酸洗后，在可逆轧制或5机架冷连轧机上进行冷轧，最后经退火炉进行退火，均热温度720-780℃，均热时间42-60秒，平整率0.4-0.6%，拉矫率0.2-0.4%，得到最终产品。

3.根据权利要求1所述的一种抗冲压扭曲镀铝锌钢，其特征是所述钢屈服强度R_P0.2为250-310Mpa，抗拉强度Rm：300-360Mpa，伸长率A80：28-40%，金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度I7-8级。