CN1151765A - 增加冷压成型型钢屈服强度的方法 - Google Patents

Abstract

通过在直列式(in-line)轧制成型工艺中进行冷加工实现一预定量的预应变，然后接着控制定量的应变时效来使冷轧型钢的屈服强度增强和得到控制，其中，使型钢的温度升高到500℃以下，并将此升高的温度保持最长达30秒。加热通常采用感应加热器(16)，并于急冷却槽(18)中将型钢冷却前在一直列式(in-line)电镀槽(17)中进行时效。通过用成型辊(19)再进行冷轧和由此得到附加应变而达到进一步加强其效果。对于一给定的钢组分而言，屈服强度增强程度可用温度和时间参数，也可用成型辊(10)进行的初轧程度来控制。

Description

增加冷压成型型钢 屈服强度的方法

本发明涉及在直列式(in-line)轧机中将带钢冷轧成所期望结构形状期间增加冷成形的型钢屈服强度的方法。

将带钢成形为所期望的结构形状如空心矩形截面、圆管、角钢、槽钢及其它开式轮廓截面形状的方法是公知的，而且已经使用了多年。所喂入的材料通常叫作“黑”钢，在轧机用热轧工艺将“黑”钢一般制成带钢。

在过去，一种公知的使通过后续的冷轧工艺制成产品增加屈服强度的方法是变更带钢的“化学”成分，即在热轧之前，向钢组分中添加各种合金金属。另一种方法是在热轧期间采用热机作业。这些方法是昂贵的工艺，其原因是由于金属合金材料及获得所期望的合金混合物的方法的成本，热机作业处理的工艺成本，以及为了以经济价格满足不同性能的要求而需要不同类型型钢的原因。

由于这些原因，所有冷轧型钢中的绝大多数都是由普通的黑钢制成的，为获得所需要的承载特性，只是简单地增加型钢截面的大小及重量。

但是有许多应用场合，这些场合从工程方面和经济观点考虑需要增加钢材的屈服特性，以便用这种钢材制成的结构型钢与传统方式用黑钢轧制的类似型钢相比，具有增加的性能。

因此，本发明的目的是提供一种作为直列式(in-line)制造工艺一部分的增加冷轧型钢屈服强度的方法，此方法包括的步骤是：使至少已经过局部冷加工而因此经受预定量应变的型钢，通过一加热工步，在此工步中，型钢被升温到200℃-500℃之间，并在此温度范围内被保温2至30秒，选定的温度和时间的组合在上述范围内使应变时效达到一预定程度。

最好，该方法还包括在加热和应变时效后有一使型钢冷却的步骤，并在这之后接着对型钢进行冷加工。

最好，使型钢通过加热工步的步骤包括：将型钢在2至30秒内加热到200℃至450℃之间，然后至少在440℃温度上保温1至15秒。

更优选的是使型钢通过加热工步的步骤包括：在2到10秒内将型钢加热到350℃至400℃之间，然后在440℃至460℃之间保温2到6秒。

型钢冷却步骤使型钢温度减少到90℃以下，最好在随后的冷加工前保持在25至45℃之间。

本发明的一种形式中，升温及将升高的温度保温的步骤是通过预热，然后接着在直列式(in-line)电镀作业中对型钢涂层来实现的。

最好型钢的组份中含有0.01％至0.25％的炭及0.001％至0.006％的镍。

虽然可能有许多包括在本发明范围内的其它形式，下面只结合附图以实例形式介绍本发明的最佳形式，其中

图1是用于由带钢连续冷轧重型空心型钢的轧机的流程图。

图2是通过图1所示轧机的型钢温度图。虽然认为在普通黑钢型材上电镀处理可单独进行加热，但在现在介绍的本发明的一种形式中，初始冷加工后的带钢作为直列式(in-line)电镀过程的一部分来进行加热。

在附图中所示的冷轧机采用热轧带钢卷料1，带钢1在未轧制以前置于卷料喂入仓一2，并通过卷台3、压辊4及校平辊5，以便将带钢展平消去任何卷绕痕迹。之后，使带钢通过连接焊接台6，在这里，顺序的卷材端对端的相连，为轧机形成一连续喂入带钢。

然后，带钢由压辊7拉入贮存系统8，之后喂入通过喷丸清理台9预制带钢表面。

初轧钢带是在预成型机10上进行，在成型机10中，当在接近大气温度下型钢被变形成其初始构形时完成初始冷加工，在此要求制成一空心截面，并对带钢进行纵边缘焊接。

然后使型钢11进入冷却工步12，以便将焊接后的型钢冷却。

期望对型钢提供直列式(in-line)涂层，例如型钢的电镀涂层，于是使型钢通过一酸洗工步13及一漂洗工步14，在每一工步后用压缩空气刀15擦洗型钢表面，以除去表面多余的液体。

然后使型钢进入加热设备16，设备16可以是任何适合的方式，但优选的方式是电感应发热的加热设备。加热可以在一种惰性气体氛围中进行，以便保护型钢的表面状态。电感应加热阶段在2至30秒的时间周期内使型钢温度升到200℃至450℃之间。在本发明的一种优选形式中，感应加热在2到6秒钟时间内使温度升到350℃至450℃。

然后将加热过的型钢迅速地移入直列式(in-line)电镀工步17，在此工步中，作为电镀工艺的一部分，将型钢温度保持在440℃至460℃之间约1到15秒钟。在本发明最优选的一种形式中，电镀工步中在2到6秒钟内保持温度在445℃到455℃之间。。

接着将型钢进入急冷工步18，在此工步中，使型钢温度降至25℃至45℃之间。

在图2中可以清楚地看到这些温度变化的曲线图。图2中底部方框图中的数码相应于轧制成型工艺中的以相同数码标引的图1中的不同工步，在图中曲线26表示感应加热器16中的温度的升高，曲线27表示电镀槽中的保温曲线。在18处进行的急冷造成冷却温度曲线28。为进行比较，对不进行电镀的黑钢的普通冷轧成型工艺过程见曲线29。

在型钢进入漂洗工步20和涂覆工步21之前用成型辊19进行冷加工实现对型钢的最终成形，在涂覆工步21中，用空气枪22将型钢干燥并进行最终涂覆，例如涂覆透明的聚合物。

最后使型钢穿过一干燥台23而进入一飞锯24，在飞锯中，型钢被切割成所期望的长度，然后将其送入卸料台25。

通过提高在预成型机10中初始冷加工和最终成型辊19之间的型钢的温度，对型钢实施“应变时效”作业，与在初始冷轧和最终冷轧作业之间不加热的冷轧型钢相比，该型钢的屈服强度和极限拉伸强度被大大地增强。对于连铸铝-硅镇静钢1015型钢来说，屈服强度增加55MPa，极限拉伸强度增加50MPa，对于连铸铝-硅镇静钢1006型钢来说，屈服强度增加30MPa，极限拉伸强度增加30MPa。强度增加的程度依赖于在初轧与终轧作业时产生的冷轧量、在工步16和17中的加热温度和持续时间、以及钢的化学成分，尤其是炭含量。

因此，通过控制上述加热及应变时效处理的参数，更具体地说，通过控制在初始作业，即一般在成型辊10中产生的冷轧量，可以使强度增加的程度满足最终制品的任何期望的要求。在电镀之前，通过将基础带钢预成型所期望的形状而产生某一定量的固有应变，如果这还不足以达到所期望的屈服强度增强量，亦可以附加“人工”的应变程度。这可以采用以下方法达到：或者通过对金属带沿纵向加工，如先将钢带弯成曲线形状然后再将其返回平面形状，或者通过侧向加工将平带钢弯成S形或类似的形状，即使平带钢通过正弦波形轨道或通过成对的辊式张紧装置辊之间。因为应变时效处理是以由初始冷加工引起的变形为基础的，因此，通过这种方式控制初始应变量足以能够满足最终制品极限屈服性能的要求。

已经发现带钢的化学组份，尤其是带钢的炭组份对于由初始应变及随后的应变时效产生的屈服强度增强程度有显著的影响。已经发现，这种影响可以应用于钢中含炭量在0.01％至0.25％，含镍量为0.0015％至0.0045％。对于含炭量在0.04％-0.17％的钢，已获得特别良好的效果。已发现，这种影响也同样适用于含有上述范围炭镍量的热轧带钢及标准的一般常用的冷轧带钢。

虽然本发明的一个优选形式已结合直列式(in-line)电镀台17进行了介绍，但是型钢增加屈服强度的效果，并不取决于在工步16中加热和工步17中应变时效处理时是否型钢被电镀。当然可能省略电镀台17，并简化为只在加热工步16中加热黑色型钢，和在规定的时间内将型钢保持在规定的温度范围内，从而使型钢获得增强的强度性能。

Claims (9)

1、一种作为直列式(in-line)制造工艺一部分的增加冷轧型钢屈服强度的方法，包括使至少已被局部冷加工并因此已经受预定量应变的型钢通过加热工步的步骤，在加热工步中，将型钢的温度升到200℃至500℃之间，并将在此温度范围内的型钢温度保持2至30秒，在上述范围内选定的温度与时间组合用以达到一预定程度的应变时效。

2、如权利要求1所述的方法，包括在型钢加热及应变时效后，使型钢冷却并接着对该型钢进行冷加工的步骤。

3、如权利要求1或2所述的方法，其中型钢的温度在2至30秒时间内升高到200℃至450℃之间，然后将型钢温度在2-15秒内至少保持在440℃。

4、如上述任一项权利要求所述的方法，其中在2至10秒内将型钢温度升高到350℃至400℃之间，然后在2至6秒内将型钢温度保持在440℃至460℃之间。

5、如权利要求2所述的方法，其中包括在对型钢进行后续冷加工前，将其温度减至90℃以下的冷却型钢的步骤。

6、如权利要求5所述的方法，其中包括在后续冷加工前，将其温度降至25℃至45℃的冷却型钢的步骤。

7、如上述任一项权利要求所述的方法，其中升高温度及保持已升高的温度的步骤是通过预热，和接着在直列式电镀作业中对型钢的涂敷实现的。

8、如上述任一项权利要求所述的方法，其中型钢的含炭量在0.01％至0.25％之间。

9、如上述任一项权利要求所述的方法，其中型钢的组份中含镍在0.001％至0.006％之间。

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