CN108004464B - 一种大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板及其制造方法 - Google Patents

一种大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板及其制造方法，主要解决用现有热镀锌钢板冲压加工32‑55英寸液晶显示器背板过程中发生打鼓扭曲的技术问题。本发明提供的一种大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.0005‑0.0009％，Si：0‑0.03％，Mn：0.05‑0.12％，Ti：0.02‑0.04％，Nb:0.0005‑0.0009％，N≤0.0030％，P≤0.015％，S≤0.010％，B:0.0002‑0.0004％，余量为Fe和不可避免的夹杂元素。本发明热镀锌钢板满足了32‑55寸液晶显示器背板的冲压加工需求。

Description

一种大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种热镀锌钢板，特别涉及一种大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板及其制造方法，具体而言，涉及用于制造32-55英寸液晶显示器背板的热镀锌钢板，属于铁基合金技术领域。
背景技术
随着科技的发展与家庭生活水平的提高，液晶屏技术逐步规模化。从2009年起，液晶显示器出现了爆发式增长，占据了全球显示器市场的70％以上，原有CRT显示器逐步退出市场，同时液晶模组用钢需求得到显著提升。
2013年随着液晶屏大尺寸技术的发展，越来越多液晶模组用钢转向镀锌产品，大尺寸液晶屏对材料的要求进一步提高，不仅要求材料冲压后无打鼓扭曲问题的发生，同时还需要进行深冲压，不能出现开裂。根据液晶屏的大小可以分为在三类，一类以小于21英寸的小尺寸液晶屏，二类以22－29英寸的中等尺寸液晶屏，三类以32－55英寸的大尺寸液晶屏。
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，大尺寸背板通常要求小于等于3mm以下，若不平度达不到要求，装配时背板会损坏灯管，因此，背板产品除对钢板强度有要求外，背板产品对背板结构、钢板材料特性要求较高。目前大尺寸液晶背板产品钢板屈服强度实际在190-250MPa范围，行业主要面临的主要技术问题是液晶背板用钢板在冲压后存在打鼓和扭曲问题，同时随着液晶屏尺寸的变大，现有材料发生扭曲现象越来越严重，因此，根据行业产品的加工特点需要，研究一种适合于32－55英寸以上液晶背板产品用钢板在冲压后不发生扭曲方法，以提高冲压后抗扭曲能力。
申请公布号为CN101948981A的中国专利公开了热镀锌钢板及其制造方法与应用、LED液晶电视后壳，其主要解决对于结构复杂、拉伸较大的产品，极易出现拉裂等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板及其制造方法，主要解决用现有热镀锌钢板冲压加工32-55英寸液晶显示器背板过程中发生打鼓扭曲的技术问题，本发明热镀锌钢板满足大尺寸液晶显示器背板制造需求，冲压后不发生打鼓扭曲。
本发明重点解决镀锌板的超低屈服强度实现、板宽方向屈服强度的均匀性和钢板横向、纵向屈服强度差问题。
为了解决冲压后打鼓扭曲的技术问题，需要解决热镀锌钢板的屈服强度达不到改善冲压打鼓扭曲要求和材料横向、纵向性能均匀性问题。
本发明采取的技术思路是研究一种利用超低碳IF钢，通过添加微量钛、铌元素，通过高温退火工艺和微平整技术，达到的材料超低屈服和性能各方向均匀性要求，从而改善和消除大尺寸液晶背板打鼓扭曲问题的发生。
本发明采用的技术方案是：一种大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.0005-0.0009％，Si：0-0.03％，Mn：0.05-0.12％，Ti：0.02-0.04％，Nb:0.0005-0.0009％，N≤0.0030％，P≤0.015％，S≤0.010％，B:0.0002-0.0004％，余量为Fe和不可避免的夹杂元素。
本发明热镀锌钢板的金相组织为铁素体，组织晶粒度级别为I6.0～I7.0级，0.50～0.80mm厚热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为130-170Mpa，抗拉强度Rm为280-310Mpa，断后伸长率A80mm为38-45％，横向屈服强度极差小于10MPa，横向纵向屈服强度差小于10MPa；满足了32-55寸液晶显示器背板模组冲压加工需求。
本发明所述的大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板的基板的化学成分限定在上述范围内的理由如下：
碳：IF钢板中的C含量直接影响产品冲压性能，影响低的屈服强度和高的均匀延伸率的性能。本发明为了达到超低屈服的要求，改善大尺寸背板打鼓扭曲问题，C含量范围设定为0.0005～0.0010％。
氮：IF热镀锌钢板中氮与碳类似，对钢板深冲性能不利，根据实际炼钢生产能力，N含量要求为N≤0.0030％。
钛：Ti是IF热镀锌钢板中的重要元素。Ti和C、N原子完全固定而真正实现钢中无间隙固溶原子存在。钛含量与钢板的再结晶温度相关，因此，合适的钛含量与退火温度需相匹配，本发明适应较高的退火温度下深冲性能镀锌钢板Ti含量为Ti：0.02～0.04％。
铌：Nb是IF热镀锌钢板中的重要元素。Nb和C原子固定而真正实现钢中无间隙固溶原子存在。加入微量的铌主要改善钢板横向和纵向的性能差异，同时可减少钛含量的加入，本发明加入含量为Nb：0.0005-0.0009％。
锰：适当Mn主要是减少钢坯加工中热脆性。本发明Mn含量控制范围为Mn：0.05-0.12％。
硼：硼是奥氏体稳定元素，可以有效降低材料相变点Ar3，工艺窗口实现容易，材料组织均匀性更好，IF钢中加入微量的硼可改善钢板在冲压过程磷元素的偏聚造成冲压晶界开裂，本发明设定含量为0.0002-0.0004％。
硅：本发明中的Si为杂质元素，为钢中残余含量，Si含量设定0－0.03％。
硫：本发明中的S为杂质元素，根据实际炼钢生产能力，本发明要求S控制范围为S≤0.010％。
磷：本发明中的P为杂质元素，根据实际炼钢生产能力，本发明要求P含量控制为P≤0.015％
上述大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板的制造方法，该方法包括：
钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分的重量百分比为：C：0.0005-0.0009％，Si：0-0.03％，Mn：0.05-0.12％，Ti：0.02-0.04％，Nb:0.0005-0.0009％，N≤0.0030％，P≤0.015％，S≤0.010％，B:0.0002-0.0004％，余量为Fe和不可避免的夹杂元素；
连铸板坯经加热炉加热至1100～1150℃后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，精轧为7道次连轧，精轧结束温度为920℃～940℃；精轧后钢板厚度为3.5～4.0mm，层流冷却采用后段冷却，卷取温度为760℃～780℃卷取获得热轧钢卷；
热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、卧式连续退火炉退火、热镀锌、平整，卷取得到厚度为0.50mm～0.80mm成品热镀锌钢板，所述冷轧压下率为80％～87％，经过冷轧后的轧硬状态带钢在卧式连续退火炉退火的均热段温度为851～870℃，带钢在均热段的退火时间为40～60s，带钢入锌锅的温度为460－550℃，平整延伸为率0.2～0.6％。
进一步，上述大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板的制造方法，带钢退火后，控制带钢在卧式连续退火炉内第一冷却阶段的温度为720－750℃，效果佳。
本发明采取的生产工艺的理由如下：
1、连铸板坯加热温度的设定
在IF连铸板坯的加热过程要发生Ti(C、N)、TiS、NbC第二相粒子的溶解。加热温度在1100-1150℃，有利于减少第二相粒子发生溶解有利于退火后晶粒的再结晶长大。
2、精轧结束温度设定
由于钢中碳元素为超低碳设计，造成材料相变点A3提高，微量元素硼的加入降低相变点A3，经材料试验和计算，其相变点A3范围为910-920℃，根据试验分析，为了达到材料均匀的目的，因此本发明设定精轧终轧温度为920℃～940℃。
3、层流冷却方式和热轧卷取温度设定
随着卷取温度的升高，可使析出物充分粗化，晶粒充分长大，综合考虑，层流冷却采取后段冷却的方式，设定的较高的卷取温度为760℃～780℃。
4、冷轧压下率设定
本发明提供了上述IF镀锌钢板的冷轧工艺和连续退火工艺。将上述成分并经过热轧的IF热轧钢卷重新开卷经过酸洗掉表面氧化铁皮后，在冷连轧机上或往复式单机架轧机上经过多次冷轧后，冷轧的压下率为为80％～90％。
5、退火温度和退火时间的设定
通过材料退火工艺研究，为了获得超低屈服的镀锌钢板，带钢在卧式连续退火炉的均热段的退火温度范围为851～870℃，带钢在均热段的时间为40～60s。
6、带钢入锅温度的设定
带钢完成退火后进入冷却阶段，为获得铁素体充分长大，设定带钢在卧式连续退火炉内第一冷却阶段的温度为720－750℃，同时为保证带钢稳定热镀，设定带钢入锅温度为460－550℃；
7、平整延伸率设定
热镀锌钢板平整可改善表面形貌，通过研究发现平整对IF性能影响较大，随着平整量加大材料屈服强度明显上升，因此设定平整率为0.2-0.6％。
本发明方法生产的热镀锌钢板的金相组织为铁素体，组织晶粒度级别为I6.0～I7.0级，0.50～0.80mm厚热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为130-170Mpa，抗拉强度Rm为280-310Mpa，断后伸长率A80mm为38-45％，横向屈服强度极差小于10MPa，横向纵向屈服强度差小于10MPa；满足了32-55寸液晶显示器背板模组冲压加工需求。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明方法是一种镀锌钢板的研制，可以解决32－55寸液晶背板产品发生冲压打鼓扭曲问题的一种方法；2、通过合理的成分设计和热轧工艺制度及退火工艺、平整工艺设计，得到一种能够适应连续退火工艺的IF钢镀锌深冲钢板生产技术，产线实现容易；3、其成分设计的优点在于少量添加铌元素实现钢板各向性能均匀功能，同时降低Ti-IF钢Ti合金的加入量；4、退火阶段通过冷却路径的控制，提高退火晶粒尺寸的长大时间，是一种非常节约能源的生产方式；5、热轧低温加热和高温卷取也是利用材料特性，选择最优路径加热和冷却，减少能源消耗和冷却水使用，也是一种节能生产方式。
附图说明
图1为本发明实施例4热镀锌钢板的金相组织照片。
具体实施方式
下面结合实施例1—6对本发明作进一步说明，如表1、表2所示：
表1为本发明实施例热镀锌钢板的基板的化学成分(按重量百分比计)，余量为Fe及不可避免杂质。
表1本发明实施例热镀锌钢板的基板的化学成分，单位：重量百分比
通过转炉熔炼得到符合要求化学成分的钢水，通过真空脱碳、添加合金元素钛、铌得到符合要求化学成分的钢水，将钢水进行连铸得到连铸板坯，连铸板坯的厚度为210～230mm，宽度为800～1300mm，长度为5000～10000mm。
炼钢生产的定尺板坯送至加热炉再加热，出炉除磷后送至连续热连轧轧机上轧制。通过粗轧轧机和精轧连轧机组控制轧制后，层流冷却采用后段冷却，然后进行卷取，产出热轧钢卷。热轧工艺控制见表2。
表2本发明实施例热轧工艺控制参数
将上述热轧钢卷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，冷轧的压下率为80～87％，经过冷轧后轧硬状态的带钢经过卧式连续退火炉退火、热镀锌、平整，卷取得到厚度0.50～0.80mm的成品热镀锌钢卷。退火工艺为：钢带在卧式连续退火炉的均热段的退火温度范围为851-870℃，在均热段的时间为40s～60s，平整延伸率为0.2-0.6％。冷轧、退火、平整工艺控制参数见表3。
表3本发明实施例冷轧、退火、平整工艺控制参数
利用上述方法得到的热镀锌钢板，参见图1，热镀锌钢板的金相组织为铁素体，组织晶粒度级别为I6.0～I7.0级，0.50～0.80mm厚热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为130-170Mpa，抗拉强度Rm为280-310Mpa，断后伸长率A80mm为38-45％，横向屈服强度极差小于10MPa，横向纵向屈服强度差小于10MPa。
将本发明得到的热镀锌钢板按照《GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验，进行冲压试验后的不平度对比，确认是否发生打鼓扭曲的试验结果；发生扭曲根据下列标准进行判定，将○代表不扭曲，×代表扭曲。钢板的力学性能见表4。
表4本发明实施例热镀锌钢板的力学性能
本发明实施例1-6表明，热镀锌钢板中碳含量控制在0.0005-0.0009％，锰含量控制在0.05-0.12，钛含量控制在0.02-0.04％，铌含量控制在0.0005-0.0009％范围内，屈服强度范围可控制在130-170MPa，抗拉强度范围为280-310MPa，材料伸长率范围为38-45％，横向屈服强度极差为2－7MPa，横向纵向屈服强度差为3－7MPa。
实施例4为屈服强度为151MPa、横向屈服强度差为5MPa、横纵向屈服差为5MPa的样品冲压后未发生打鼓扭曲，说明屈服强度范围、钢板横向组织性能均匀性和横向纵向性能差对改善打鼓扭曲有明显效果。
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。

Claims (4)

1.一种大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.0005-0.0009％，Si：0-0.03％，Mn：0.05-0.12％，Ti：0.02-0.04％，Nb:0.0005-0.0009％，N≤0.0030％，P≤0.015％，S≤0.010％，B:0.0002-0.0004％，余量为Fe和不可避免的夹杂元素；热镀锌钢板的金相组织为铁素体，组织晶粒度级别为I6.0～I7.0级；0.50～0.80mm厚热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为130-170Mpa，抗拉强度Rm为280-310Mpa，断后伸长率A80mm为38-45％，横向屈服强度极差小于10MPa，横向纵向屈服强度差小于10MPa。
2.一种大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板的制造方法，该方法包括：
钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分的重量百分比为：C：0.0005-0.0009％，Si：0-0.03％，Mn：0.05-0.12％，Ti：0.02-0.04％，Nb:0.0005-0.0009％，N≤0.0030％，P≤0.015％，S≤0.010％，B:0.0002-0.0004％，余量为Fe和不可避免的夹杂元素；
连铸板坯经加热炉加热至1100～1150℃后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，精轧为7道次连轧，精轧结束温度为920℃～940℃；层流冷却采用后段冷却，卷取温度为760℃～780℃卷取获得热轧钢卷；
热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、卧式连续退火炉退火、热镀锌、平整，卷取得到厚度为0.50mm～0.80mm成品热镀锌钢板，所述冷轧压下率为80％～87％，经过冷轧后的轧硬状态带钢在卧式连续退火炉退火的均热段温度为851～870℃，带钢在均热段的退火时间为40～60s，带钢入锌锅的温度为460－550℃，平整延伸为率0.2～0.6％。
3.如权利要求2所述的大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板的制造方法，其特征是，精轧后，控制热轧钢板厚度为3.5～4.0mm。
4.如权利要求2所述的大尺寸液晶显示器背板用热镀锌钢板的制造方法，其特征是，带钢退火后，控制带钢在卧式连续退火炉内第一冷却阶段的温度为720－750℃。
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