CN106755871A - 一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法 - Google Patents

一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，属于冷轧钢带制备技术领域。本发明包含原料准备、第一次冷轧、采用罩式炉进行第一次退火、第二次冷轧、立卷、采用罩式炉进行第二次退火、成品检验、浸油包装和入库等步骤。采用本发明技术方案制备的钢带厚度薄，且厚度公差波动小，使得钢带性能稳定，且有效改善钢带的强度、硬度和延伸率，进而满足高深冲产品用钢质量要求。

Description

一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法
技术领域
本发明涉及冷轧钢带制备技术领域，更具体地说，涉及一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法。
背景技术
家电业是改革开放之后形成的新兴行业，随着前几年家电下乡政策的推行，内需市场特别是农村市场需求旺盛，生产家电产品的冷轧钢带根据其对应家电产品的不同对钢带性能的要求也大有不同，如灯泡灯头制作时要求钢带具有较好的深冲性能，再如制作电池壳时，钢带的抗拉强度和延伸率也需要达到一定要值，而现有技术中的冷轧钢带因其偏硬、延伸率低等缺陷，还不能满足高深冲产品用钢质量要求。
关于如何改善冷轧钢带的深冲性能，现有技术中已有相关专利公开，如中国专利申请号2013100996268，申请日为2013年3月26日，发明创造名称为：一种家电面板用钢带及制造方法，该申请案公开了一种家电面板用钢带及制造方法，该家电面板用钢带的化学成分含量如下： 0.01% ≤ C ≤ 0.03% ；0% <Si ≤ 0.02% ；0.1% ≤ Mn ≤ 0.25% ；0% <P≤ 0.02% ；0% < S ≤ 0.025% ；0.02% ≤ Al ≤ 0.05% ；余量为 Fe 。该家电用高硬度钢带经多次试验和试用完全满足了冰箱面板用钢的强度、硬度以及延伸率的质量要求，目前已受到客户的倍加青睐，由于家电用冷轧钢带发展前景非常广阔，因此其极具推广应用价值，前景十分广阔。但通过该申请案制备得到的钢带，其深冲性能还不足以与高深冲产品与时俱进，仍需在此基础上做出更大的改进。
再如中国专利申请号2011101634000，申请日为2011年06月17日，发明创造名称为：一种冷轧极薄深冲钢带的生产工艺，该申请案公开了一种冷轧极薄深冲钢带的生产工艺，该冷轧极薄深冲钢带用于电池生产行业，包括以下步骤：a、选料 ：选择冷轧卷为原料，b、精轧 ：利用四辊高精度可逆轧机对冷轧卷原料进行精轧，c、喷淋脱脂 ：利用脱脂机组对精轧后的钢带进行喷淋脱脂处理，d、退火 ：对脱脂后的钢带进行罩式退火处理，e、平整 ：将罩式退火处理后的钢带采用二辊平整机进行干式平整，f、拉弯矫直 ：对平整后钢带采用拉矫机进行拉弯矫直，g、裁剪 ：对拉弯矫直后的钢带裁剪成各种宽度要求的成品。通过该申请案中的冷轧极薄深冲钢带的生产工艺，可使极薄深冲钢带产品厚度更薄，表面无粘结所致缺陷，板形平直度好，产品品质显著提高。虽然通过该申请案的制备方法可制得极薄的钢带，但钢带的厚度公差波动大，使得钢带深冲性能不稳定。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中冷轧钢带深冲性能差，不能满足高深冲产品用钢质量要求的不足，提供了一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，采用本发明技术方案制备的钢带厚度薄，且厚度公差波动小，使得钢带性能稳定，且有效改善钢带的强度、硬度和延伸率，进而满足高深冲产品用钢质量要求。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，包括以下步骤：
步骤一、原料准备；
步骤二、第一次冷轧；
步骤三、采用罩式炉进行第一次退火；
步骤四、第二次冷轧；
步骤五、立卷；
步骤六、采用罩式炉进行第二次退火；
步骤七、成品检验；
步骤八、浸油包装；
步骤九、入库。
进一步地，步骤一中的原料为DC03钢，化学成分含量为：C：0.0236%；S：0.009%；Mn：0.016%；P：0.009%；Si：0.008%，原料规格为0.75-0.95*152mm。
进一步地，步骤二中，通过四辊可逆冷轧机，采用浓度大于2%的乳化液进行轧制，将步骤一中原料厚度为0.75-0.95mm的钢带轧制成厚度为0.65mm的半成品，总变形率控制在13-32%，该四辊可逆冷轧机的辊身硬度为：HRC62-63，辊径差<2mm，上下辊凸度小于0.05mm，轧辊表面粗糙度为0.1μm。
进一步地，步骤三中，具体退火过程为：将步骤二中厚度为0.65mm的半成品投入罩式炉中，升温至655-665℃保温，保温时间控制在14-16小时，接着风冷16小时至300℃，再水冷10小时至80℃出炉。
进一步地，步骤四中，通过四辊可逆冷轧机，采用浓度大于2%的乳化液，进行4道次冷轧，将经步骤三退火后的半成品轧制成厚度为0.16mm的极薄钢带，每道次的压下量分别为0.25mm、0.15mm、0.07mm和 0.02mm，该四辊可逆冷轧机的辊身硬度为：HRC62-63，辊径差<2mm，上下辊凸度小于0.05mm，前3道次轧辊表面粗糙度为0.1μm，后1道次的轧辊用50#砂轮磨削，使轧辊表面粗糙度调整为0.6μm。
进一步地，步骤六中，具体退火过程为：将经步骤五立卷后的极薄钢带投入罩式炉中，升温至605-615℃保温，保温时间控制在11-13小时，接着风冷13小时至300℃，再水冷8小时至80℃出炉。
进一步地，步骤三与步骤六的整个退火过程中，罩式炉内一直通入保护气体。
进一步地，步骤三与步骤六中，通入罩式炉内的保护气体均是由氨气分解成的氮气和氢气混合气体，体积含量百分比为：氮气占25%，氢气占75%。
进一步地，步骤七中的成品规格为0.16*152mm，成品厚度偏差为-0.01mm—0.005mm，宽度偏差为-0. 1mm—0. 1mm，杯凸为7.9-8.4mm。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，本领域技术人员都知道冷轧后的产品质量主要受轧制过程中的轧制道次以及轧制道次分配量影响，本发明通过具体的轧制道次：4道次以及每道次的压下量分别为0.25mm、0.15mm、0.07mm和 0.02mm来减少轧制过程中位错的产生，故轧制过程中采取多道次轧制变形方案可避免钢带出现硬度增加，塑性与韧性降低的现象，有效提高钢带的深冲性能。
（2）本发明的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，其保气体的进入是否均匀、进入量是否充足都直接影响钢带的退火过程，故保护气体的充入方式对钢带的退火性能有显著影响，技术人员通过理论分析与大量实验验证，发现可通过控制流量方式来保证保护气体的进入量充足，且保护气体均匀进入。
（3）本发明的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，其第二次冷轧过程中，前3道次轧辊表面粗糙度为0.1μm，后1道次换用经50#砂轮磨削，轧辊表面粗糙度为0.55-0.65μm的轧辊。需要说明的是：通过将最后一道次的轧辊表面粗糙度调整为0.55-0.65μm，对钢带进行平整毛化，可稍微增加钢带表面粗糙度，提高钢带表面油污附着力，有效改善钢带的深冲性能，还不会散失产品对钢带表面的质量要求；同时现有技术中冷轧钢带时，需在轧制后进行平整毛化，因此，本发明通过该技术手段可节省工艺步骤，降低生产成本，提高生产效率。需要注意的是：现有技术中都是通过将轧辊表面粗糙度调整为一个较小值，或者是通过脱脂技术来改善钢带表面质量，因此本发明中将最后一道次的轧辊表面粗糙度调整为0.55-0.65μm这一技术手段克服了现有技术的偏见，有效提高钢带的深冲性能。
（4）本发明的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，其步骤四与步骤七的两次退火过程中，退火温度均分为多个阶段，且每个阶段以不同的方式进行退火，同时，设置合理的保温时间，使弹簧钢带在退火过程中，不易发生晶界破碎，能够恢复正常组织，最终获得我们需要的产品。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，具体包含以下步骤：
步骤一、原料准备。
该步骤中的原料为DC03钢，化学成分含量为：C：0.0236%；S：0.009%；Mn：0.016%；P：0.009%；Si：0.008%，其余为铁和杂质。原料规格为0.75-0.95*152mm。对准备好的原料进行三步骤检验，首先确认钢厂，再对原料的外观进行检验，要求原料边部光滑，且边部无翻边毛刺，同时用游标卡尺测量宽度，要求宽度偏差在-0. 1mm—0. 1mm内，最后对原料成分进行化验。具体在本实施例中，原料钢带厚度为0.85 mm。
步骤二、第一次冷轧。
轧辊准备：按工艺要求准备好四辊可逆冷轧机，装辊前清理干净辊槽两端，装好轧辊后检查辊面是否干净，并用浓度大于2%的乳化液清洗一遍。要求该四辊可逆冷轧机的辊身硬度为：HRC62-63，辊径差<2mm，上下辊凸度小于0.05mm，轧辊表面粗糙度为0.1μm。
上卷：上卷应迅速，做到稳、准、快，插口在中心，杜绝表面擦伤。
开卷喂料：检查来料质量、导位是否擦边或过松跑偏。
轧制：将步骤一中原料厚度为0.85mm的钢带轧制成厚度为0.65mm的半成品，总变形率控制在13-32%。轧制过程中上下辊配合应密切，张力均匀，压下调节不易频繁，确保同条差均匀，板型平直镰刀弯不超1.5mm/m。
测量：测厚仪摆放钢带中间，不定期测量两边厚差，时刻注意测厚仪数显动态，以便进行合理调整。
卷取：张力适中，打卷整齐。
卸卷打捆：钢带脱尾卸卷时，用行车轻轻将料吊起，平稳拉出卷取，按要求捆扎，内外使用打包带打包，不松散，外卷打包钢带距带头不超15cm。
标识：钢带上标明钢号、规格、轧制日期、班次，有质量问题的进行标注，标识要清晰，字迹清楚工整。
步骤三、采用罩式炉进行第一次退火。
将步骤二中厚度为0.65mm的半成品投入罩式炉中，首先对罩式炉进行一次抽真空处理，然后向罩式炉内充入保护气体，该保护气体是由氨气分解成的氮气和氢气混合气体，体积含量百分比为：氮气占25%，氢气占75%，充入保护气体的具体过程为：慢慢打开进气阀，调整保护气体的流量至1.5m3/h，且在1小时后作鸣爆试验，合格后方可吊放热外罩。该过程的目的是将抽真空后的残余空气排出，防止罩式炉内经抽真空后还残余有空气，在后续罩式炉加热过程中，使得在高温状态下氢气和空气中的氧气混合后产生爆炸。同时，通过持续充保护气体，可使罩式炉内达到一定压强，防止外部空气的进入，但此过程中保护气体的流量不易过大，避免罩式炉内压强过高，使得罩式炉受力严重，不利于罩式炉的长期使用。
接着将罩式炉内温度升至655-665℃后再进行保温，保温时间控制在14-16小时，使厚度为0.65mm的半成品能够均匀达到工艺温度。具体在本实施例中，将罩式炉内温度升至660℃保温，保温时间控制在15小时。该过程中仍需充入保护气体，使钢带表面不被氧化，保护气体的具体流量控制过程是：将保护气体的流量由一开始的1.5m3/h增加至10m3/h。由于本实施例中的保护气体是由氨气分解成的氮气和氢气混合气体，体积含量百分比为：氮气占25%，氢气占75%，加热时，保护气体被风机带动，在罩式炉内形成稳定流动的保护气流，环绕在钢带的四周，同时，保护气体还充当传热介质，热外罩产生的热量传递给保护气，保护气体再将热量传递给包裹在其内部的钢带，从而使厚度为0.65mm的半成品能够均匀达到工艺温度，完成退火过程。需要说明的是：由于保护气体中氢气含量较高，且氢气密度小、动力粘度小、还原性强，在风机的带动下流动快，导热好，这种间接加热方式使钢带受热更加均匀，且受热过程持续稳定，有利于改善钢带的退火性能。 同时，需要注意的是：保护气体的充入方式对钢带的退火性能有显著影响，保护气体的进入是否均匀、进入量是否充足都直接影响钢带的受热过程，保护气体的不均匀会导致钢带受热不均，从而使钢带组织不均，各部分硬度出现差异，性能不稳定；保护气体的不充足又会导致钢带受热缓慢，加热时间延长，降低了生产效率。为了同时保证保护气体进入均匀，且含量充足，本发明中技术人员采用控制流量方式实现，技术人员通过理论分析与大量实验验证，发现将保护气体的流量由一开始的1.5m3/h增加至10m3/h时退火效果最好，使得保护气体在罩式炉内形成一层循环流动的加热层，实现对钢带均匀快速加热，使钢带内部结晶质量与晶化程度提高，促进晶粒均匀性长大，改善钢带内部组织致密度，降低缺陷密度，改善结晶结构，同时也加快了退火速度，提高了生产效率。
保温阶段结束后，将罩式炉内温度由660℃风冷至300℃，风冷时间控制在16小时，再将温度由300℃水冷至80℃才可出炉，避免出炉温度过高，导致钢带高温氧化，且水冷时间控制在10小时。需要说明的是：本过程中之所以在温度降为300℃后才开始采用水冷方式进行快速冷却，是因为钢带在300℃以下，性能基本不发生变化，故通过此种冷却方式可缩短出炉时间，提高生产效率。需要说明的是：该过程中仍需充入保护气体，此时保护气体充当冷却介质，使钢带逐渐冷却，因为钢带的冷却不能经历骤然降温过程，冷却速度过快反而可能导致钢带出现硬度增加，塑性与韧性降低的现象，进而使得钢带不满足高深冲应用这一需求。故在本发明中，技术人员为保证钢带的冷却效果，将保护气体的流量由加热保温阶段的10m3/h再次调整为1.5m3/h。
步骤四、第二次冷轧。
同步骤二，不同的是第二次冷轧为4道次冷轧，将经步骤三退火后的半成品轧制成厚度为0.16mm的极薄钢带，每道次的压下量分别为0.25mm、0.15mm、0.07mm和 0.02mm，本领域技术人员都知道冷轧后的产品质量主要受轧制过程中的轧制道次以及轧制道次分配量影响，本发明通过具体的轧制道次：4道次以及每道次的压下量分别为0.25mm、0.15mm、0.07mm和 0.02mm来减少轧制过程中位错的产生，故轧制过程中采取多道次轧制变形方案可避免钢带出现硬度增加，塑性与韧性降低的现象，有效提高钢带的深冲性能。需要注意的是：钢带在冷轧时有加工硬化现象，故每道次的压下量逐渐减小。同时，本次轧制过程中，前3道次轧辊表面粗糙度为0.1μm，后1道次换用经50#砂轮磨削，轧辊表面粗糙度为0.55-0.65μm的轧辊。需要说明的是：通过将最后一道次的轧辊表面粗糙度调整为0.55-0.65μm，对钢带进行平整毛化，可稍微增加钢带表面粗糙度，提高钢带表面油污附着力，有效改善钢带的深冲性能，还不会散失产品对钢带表面的质量要求；同时现有技术中冷轧钢带时，需在轧制后进行平整毛化，因此，本发明通过该技术手段可节省工艺步骤，降低生产成本，提高生产效率。需要注意的是：现有技术中都是通过将轧辊表面粗糙度调整为一个较小值，或者是通过脱脂技术来改善钢带表面质量，因此本发明中将最后一道次的轧辊表面粗糙度调整为0.55-0.65μm这一技术手段克服了现有技术的偏见。具体在本实施例中，最后一道次的轧辊表面粗糙度调整为0.6μm。
步骤五、立卷。
立卷时要求钢带卷取速度适中，打卷整齐。该步骤可减少钢带张力，防止第二次退火时粘带。
步骤六、采用罩式炉进行第二次退火。
同步骤三，不同的是第二次退火过程中：需升温至605-615℃保温，保温时间控制在11-13小时，接着风冷13小时至300℃，再水冷8小时至80℃出炉。具体在本实施例中，将罩式炉内温度升至610℃保温，保温时间控制在12小时。
步骤七、成品检验。
采用上述工艺步骤制备的钢带，其钢带规格为0.16*152 mm，厚度偏差为-0.01mm—0.005mm，宽度偏差为-0. 1mm—0. 1mm，杯凸为7.9-8.4mm，由钢带达到的各技术指标可看出，采用本发明技术方案制备的钢带厚度薄，且厚度公差波动小，使得钢带性能稳定，且有效改善钢带的强度、硬度和延伸率，进而能够满足高深冲产品用钢质量要求。具体在本实施例中，钢带厚度偏差为-0.003mm，宽度偏差为0，杯凸为8.4 mm，此时该杯凸值对应的屈服强度为220MPa，抗拉强度为330MPa，硬度为HV 86，延伸率为40%。需要说明的是：杯凸值越大，深冲性能越好。
步骤八、浸油包装。
步骤九、入库。
实施例2
同实施例1，所不同的是，本实施例中的原料钢带厚度为0.75 mm，本实施例中第一次退火过程中：需升温至655℃保温，保温时间控制在14小时，第二次退火过程中：需升温至605℃保温，保温时间控制在11小时，本实施例中第二次冷轧过程中：最后一道次的轧辊表面粗糙度调整为0.55μm。本实施例中钢带厚度偏差为-0.01mm，宽度偏差为-0. 1mm，杯凸为7.9mm，此时该杯凸值对应的屈服强度为220MPa，抗拉强度为315MPa，硬度为HV 90，延伸率为35%。
实施例3
同实施例1，所不同的是，本实施例中的原料钢带厚度为0.95 mm，本实施例中第一次退火过程中：需升温至665℃保温，保温时间控制在16小时，第二次退火过程中：需升温至615℃保温，保温时间控制在13小时，本实施例中第二次冷轧过程中：最后一道次的轧辊表面粗糙度调整为0.65μm。本实施例中钢带厚度偏差为0.005mm，宽度偏差为0. 1 mm，杯凸为8.2mm，此时该杯凸值对应的屈服强度为220MPa，抗拉强度为320MPa，硬度为HV 88，延伸率为37%。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的生产方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一、原料准备；
步骤二、第一次冷轧；
步骤三、采用罩式炉进行第一次退火；
步骤四、第二次冷轧；
步骤五、立卷；
步骤六、采用罩式炉进行第二次退火；
步骤七、成品检验；
步骤八、浸油包装；
步骤九、入库。
2.根据权利要求1所述的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，其特征在于：步骤一中的原料为DC03钢，化学成分含量为：C：0.0236%；S：0.009%；Mn：0.016%；P：0.009%；Si：0.008%，原料规格为0.75-0.95*152mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，其特征在于：步骤二中，通过四辊可逆冷轧机，采用浓度大于2%的乳化液进行轧制，将步骤一中原料厚度为0.75-0.95mm的钢带轧制成厚度为0.65mm的半成品，总变形率控制在13-32%，该四辊可逆冷轧机的辊身硬度为：HRC62-63，辊径差<2mm，上下辊凸度小于0.05mm，轧辊表面粗糙度为0.1μm。
4.根据权利要求1所述的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，其特征在于：步骤三中，具体退火过程为：将步骤二中厚度为0.65mm的半成品投入罩式炉中，升温至655-665℃保温，保温时间控制在14-16小时，接着风冷16小时至300℃，再水冷10小时至80℃出炉。
5.根据权利要求1所述的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，其特征在于：步骤四中，通过四辊可逆冷轧机，采用浓度大于2%的乳化液，进行4道次冷轧，将经步骤三退火后的半成品轧制成厚度为0.16mm的极薄钢带，每道次的压下量分别为0.25mm、0.15mm、0.07mm和 0.02mm，该四辊可逆冷轧机的辊身硬度为：HRC62-63，辊径差<2mm，上下辊凸度小于0.05mm，前3道次轧辊表面粗糙度为0.1μm，后1道次的轧辊用50#砂轮磨削，使轧辊表面粗糙度调整为0.6μm。
6.根据权利要求1所述的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，其特征在于：步骤六中，具体退火过程为：将经步骤五立卷后的极薄钢带投入罩式炉中，升温至605-615℃保温，保温时间控制在11-13小时，接着风冷13小时至300℃，再水冷8小时至80℃出炉。
7.根据权利要求1所述的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，其特征在于：步骤三与步骤六的整个退火过程中，罩式炉内一直通入保护气体。
8.根据权利要求7所述的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，其特征在于：步骤三与步骤六中，通入罩式炉内的保护气体均是由氨气分解成的氮气和氢气混合气体，体积含量百分比为：氮气占25%，氢气占75%。
9.根据权利要求1所述的一种用于高深冲应用的冷轧钢带制造方法，其特征在于：步骤七中的成品规格为0.16*152 mm，成品厚度偏差为-0.01mm—0.005mm，宽度偏差为-0.1mm—0. 1mm，杯凸为7.9-8.4mm。
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