CN115558755A - 一种生产板宽≥1800mm的烘烤硬化钢的方法 - Google Patents

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CN115558755A CN202211152204.8A CN202211152204A CN115558755A CN 115558755 A CN115558755 A CN 115558755A CN 202211152204 A CN202211152204 A CN 202211152204A CN 115558755 A CN115558755 A CN 115558755A
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Abstract

一种生产板宽≥1800mm的烘烤硬化钢的方法：常规热轧并热轧板面凸度；酸洗；采用五机架进行冷轧，根据成品厚度细化组距及控制冷轧压下率；连续退火；平整。本发明不仅带钢宽度≥1800mm，且生产工艺稳定，合格率由现在的50%可达到80%以上，抗拉强度≥300MPa，使用性能满足用户需要。

Description

一种生产板宽≥1800mm的烘烤硬化钢的方法
技术领域
本发明涉及一种烘烤硬化钢的生产方法，具体属于一种生产板宽≥1800mm的烘烤硬化钢的方法。
背景技术
随着汽车市场的深入发展，市场对汽车用钢的要求出现差异化和多元化的趋势，部分用户为了提高钢板的材料利用率，满足零件的整体成形要求，减少原先拼焊板的焊接成本，因此需要较大宽幅板面的冷轧板。
烘烤硬化钢是一种车身覆盖件的冲压用钢，在冲压成形前具有较低的屈服强度和较好的成形性，冲压成形产生应变强化，再经过油漆烘烤产生烘烤硬化，得到冲压成形性好，车身覆盖零件的抗凹陷性高的效果和特性。超宽幅烘烤硬化钢主要用于汽车的门板、侧围、防卫板、挡泥板及大的覆盖件等零件，与常规宽度尺寸材料相比，超宽幅材料可以显著提高大尺寸零件的材料利用率，减少激光拼焊板的使用，可降低生产成本及减少碳排放，多个零部件的整体成形，可以提高车身安全性能。
超宽幅烘烤硬化钢因宽度超过1800mm，在连退炉内生产时很容易因跑偏而刮蹭炉壁，进而导致断带停机。处理断带停机事故一般需要20小时以上的时间，严重影响生产节奏，给企业造成巨大损失。因此减少超宽幅烘烤硬化钢的跑偏，可以有效的提高机组的生产效率，而控制跑偏，最为主要的是控制钢板的板形。其次，超宽幅烘烤硬化钢主要用于汽车覆盖件，对材料的冲压性能和表面质量要求较高，通常采用高温退火工艺路线，因此超宽幅带钢很容易在连续退火炉内产生高温热瓢曲，极大的影响通板和钢板表面质量。材料的高通板、高表面质量和高冲压性能要求导致了现有技术无法高效稳定的制造超宽幅烘烤硬化钢，生产合格率不到50％。
现有公开的技术，只是针对一种特定的钢种进行生产方法、加工方法或制造方法的阐明，例如专利申请号CN201210574442.8、CN202010095552.0、CN201210205030.7等。尚未见到国内外生产宽度≥1800mm稳定性好，合格率高的烘烤硬化钢的有效的冷轧工序生产控制工艺和技术方案。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种不仅带钢宽度≥1800mm，且生产稳定，合格率由现在的50％可达到80％以上，性能满足用户需要，抗拉强度≥300MPa的生产板宽≥1800mm的烘烤硬化钢的方法。
实现上述目的的技术措施：
一种生产板宽≥1800mm的烘烤硬化钢的方法，其步骤如下：
1)进行常规热轧并热轧板面凸度：板面凸度值控制在30～90μm，其中：当热轧板的厚度≤4.0mm时，板面凸度值控制不超过70μm；当热轧板的厚度＞4.0至6mm时，板面凸度值控制不超过90μm；
2)进行酸洗：控制酸槽温度在70～90℃；
控制三个酸槽中的自由酸浓度如下：
1号酸槽不低于50g/l，2号酸槽不低于70g/l，3号酸槽不低于130g/l；酸洗速度控制在不超过180m/min；
3)采用五机架进行冷轧，并根据成品厚度细化组距及控制冷轧压下率：
当0.5mm＜成品厚度≤0.6mm时，选择热轧原料厚度在2.9～≤3.1mm，冷轧总压下率控制在79～84％；
当0.6mm＜成品厚度≤0.7mm时，选择热轧原料厚度在3.4～≤3.6mm，冷轧总压下率控制在79～83％；
当0.7mm＜成品厚度≤0.8mm时，选择热轧原料厚度在3.9～≤4.1mm，冷轧总压下率控制在79～83％；
当0.8mm＜成品厚度≤0.9mm时，选择热轧原料厚度在4.4～≤4.6mm，冷轧总压下率控制在80～83％；
当0.9mm＜成品厚度≤1.0mm时，选择热轧原料厚度在4.9～≤5.1mm，冷轧总压下率控制在80～82％；
当1.0mm＜成品厚度≤1.2mm时，选择热轧原料厚度在5.7～≤5.9mm，冷轧总压下率控制在79～83％；
当1.2mm＜成品厚度≤1.4mm时，选择热轧原料厚度在6.4～≤6.6mm，冷轧总压下率控制在78～82％；
当1.4mm＜成品厚度≤2.0mm时，选择热轧原料厚度在6.9～≤7.1mm，冷轧总压下率控制在71～80％；
并控制乳化液温度在45～60℃，皂化值不低于170KOH/g；
控制各机架工作辊的凸度在：第1～4机架工作辊凸度为20～40μm，第5机架工作辊凸度不大于10μm且控制第5机架倾斜值不超过300μm，轧机出口带钢两侧的张力差绝对值≤3KN；
4)进行连续退火：在对经冷轧后的板宽≥1800mm的烘烤硬化钢进行退火之前，首先安排3-5
卷宽度大于所要退火的烘烤硬化钢的宽度的DC01普碳钢卷，其宽度大于值不低于5mm；
DC01钢和烘烤硬化钢采用相同的温度和速度，之后，进入对板宽≥1800mm的烘烤硬化钢进行连续退火；
各段工艺操作按照如下进行：
各段的退火温度控制如下：
均热段退火温度在815～835℃；
缓冷段的温度为620～640℃；
快冷段的温度为370～420℃，快冷速率35℃/s；
过时效段的温度为360～400℃，
终冷段的温度为170～180℃；
根据带钢厚度控制退火速度：
带钢厚度＞0.5至1.0mm时，退火速度控制在160～220m/min；
带钢厚度＞1.0至2.0mm时，退火速度控制在110～180m/min；
控制各段的张力：
加热段：
第一加热段及第二加热段张力控制在8～11KN，并控制炉辊凸度在0.25～0.35mm；
第三加热段张力控制在5～7KN；
均热段：
该段张力控制在4～6KN；
缓冷段及快冷段：
该二段张力均控制在12～16KN；
过时效段及终冷段：
该二段张力均控制在7～12KN；
5)进行平整，采用恒定流量的湿平整模式，使用中间辊串辊，平整延伸率控制在1.5～2.0％；
控制平整机轧制力：
当带钢厚度＞1.0mm时，平整轧制力不低于5000KN；
当带钢厚度≤1.0mm，平整轧制力不低于6500KN；
控制平整机前后张力：
平整机前张力控制在70～100KN，平整机后张力控制在80～110KN，后前张力差控制
在10KN以内。
进一步地：在连续退火期间，当机组出现异常需要降速时，加热炉采用阶梯降速方式，即速度逐级降低，且单次降速不超过20m/min，同时最小运行速度控制在不低于80m/min。
本发明中主要工艺的作用及机理
本发明之所以控制热轧原料的板凸度，良好的板形主要来源于良好的热轧原料板廓以及冷轧轧制过程中带钢宽度方向上的等比例延伸。热轧原料板廓对板形的影响最为直接，冷轧带钢出口凸度取决于热轧原料凸度与轧机辊缝凸度，二者之间差异的大小决定带钢浪形的大小。在超宽幅烘烤硬化钢的板形控制上，因板宽达到轧机轧辊辊身长度极限，常规的板形控制手段如弯辊、串辊等，都达不到最好的板形控制效果，因此，适当的热轧原料凸度可以减少带钢轧制的中间延伸程度，改善带钢板形。通过大量的生产实绩发现，超宽幅烘烤硬化钢的热轧原料厚度≤2.5mm时，板凸度值为30～70μm；超宽幅烘烤硬化钢的热轧原料厚度＞2.5～6mm时，板凸度值为30～80μm，冷轧板形控制更好。
本发明之所以控制酸槽温度在70～90℃，三个酸槽中的自由酸浓度，1号酸槽不低于50g/l，2号酸槽不低于70g/l，3号酸槽不低于130g/l，酸洗速度控制在180m/min以下，是为了避免钢卷过酸洗和欠酸洗，提高产品表面质量。
本发明之所以控制乳化液温度在45～60℃，皂化值不低于170KOH/g，是为了控制超宽幅烘烤硬化钢的板形和减少钢卷表面残油残铁，提高产品表面质量。
本发明之所以冷轧时细化组距，特别针对成品厚度1.0mm以下的超宽幅烘烤硬化钢，每0.1mm的成品厚度进行分组距控制总压下率。由于当宽度超过1800mm以上，变形量的增加会造成轧机轧制力的陡增，极大的影响了弯辊和窜辊对板形的调节效果，同时给轧机的冷却造成极限挑战，使轧机电机超温，更加不利于板形的稳定控制，伴随着轧制量的增加，板形更加恶化。较大的压下率可以增大冷轧变形储存能，使钢板在退火过程中再结晶驱动力增强，使再结晶提前发生并且再结晶的形核率升高和晶粒长大速度加快，使组织大小更加均匀，同时较大的压下率可以增加畸变能和位错密度，使原子的扩散能力增加，使第二项粒子的析出动力增加，第二相析出物也会增加，从而提高退火板的烘烤硬化值。因此，综合板形及性能考虑，适当提高总的压下率，成品厚度≤1.4mm，压下率控制在78～83％，成品厚度＞1.4mm-2.0mm，压下率控制在71～80％。
本发明之所以控制1～5机架工作辊的凸度，第1～4机架工作辊凸度为20～40μm，第5机架工作辊凸度为不大于10μm；控制第5机架倾斜，倾斜值控制在300μm以下，保证轧机出口带钢两侧的张力差绝对值≤3KN。降低带钢两侧的张力差，可以提高特别是宽度方向的板形质量，可以明显降低连退机组跑偏的风险。
本发明之所以安排3～5卷DC01普碳钢，DC01钢的宽度需要大于本发明的超宽幅烘烤硬化钢的宽度。需要将前导料提前调整成超宽幅烘烤硬化钢的生产工艺，为了保证超宽幅烘烤硬化钢进入退火炉后能够顺利通板，减少带钢和炉辊长度方向产生的温差不均现象，降低带钢宽度方向上的热应力差，因此，生产前安排一定量的前导料进行热辊，减少带钢瓢曲和跑偏的产生几率。
本发明之所以控制不同工艺段的退火温度，即：均热段的温度为815～835℃，缓冷段的温度为620～640℃，快冷段的温度为370～420℃，快冷速率达到35℃/s以上，过时效段的温度为360～400℃，终冷段的温度为170～180℃。主要是高的退火温度，可以使碳化物分解，冷却过程中形成有利的{111}再结晶织构，可以提高产品的深冲性能和烘烤硬化性能，但退火温度过高，容易因带钢与炉辊之间的温差过大造成热瓢曲，影响超宽幅板的通板和板面质量。适当降低冷却段温度，一方面可以降低带钢与炉辊之间的温差，减少冷瓢曲风险，另一方面与退火速度匹配，可以提高冷却速率，当冷却速率达到35℃/s以上时，钢板的烘烤硬化值可以稳定的达到40MPa以上，同时提高冷却速率有利于材料强度的提升。打开过时效段的电加热装置，提高时效段的温度保证及稳定，减少辊型的变化，降低冷瓢曲的发生几率。
本发明之所以控制退火速度，对于带钢厚度＞0.5～1.0mm，退火速度为160～220m/min；对于带钢厚度＞1.0～2.0mm，退火速度为110～180m/min。对于烘烤硬化钢需要冷却速率达到35℃/s以上时，钢板的烘烤硬化值可以稳定的达到30MPa以上，同时一定的冷却速率使材料达到一定的强度，因此需要控制一个合适的速度，以保证材料退火的冷却速率。同时为了减少炉辊辊型对宽幅带钢的影响，退火炉运行速度需要提高，但速度提高容易造成带钢跑偏，严重时造成断带，而退火速度低容易造成带钢在加热段的间断性热瓢曲。设定最小运行速度，即通板安全运行速度，若机组低于这个速度，容易造成严重的瓢曲，因而引发机组停机和断带等严重的生产事故。综上，退火速度的控制需要综合考虑。
本发明之所以控制各工艺段的张力，主要是为了控制超宽幅带钢跑偏，瓢曲和减小通板波动。第一加热段和第二加热段，由于带钢在较低的温度进入较高的温度，带钢内应力释放，带钢容易出现跑偏，而超宽幅烘烤硬化钢板形不好或者带钢两侧的张力差偏大，更会加重带钢的跑偏，因此该区域炉辊凸度要提高，控制在0.25～0.35mm，同时需要加大第一加热段和第二加热段的张力，控制在8～11KN。第三加热段，由于带钢温度达到815℃以上，钢质较软，超宽幅带钢容易出现热瓢曲，张力需偏小，控制在5-7KN。均热段由于带钢经过一段时间保温在800℃以上，钢质更软，需要进一步减小张力，控制在4～6KN。缓冷段和快冷段，由于降低缓冷段和快冷段温度有利于降低带钢与炉辊之间的温差，可以减少冷瓢曲的风险，但温度降低是通过冷却风箱来实现的，冷却风箱风速大，容易使带钢晃动造成擦伤，超宽幅带钢晃动更大，造成擦伤更加严重，因此张力需要偏大，控制在12～16KN。过时效段和终冷段，该区域张力过大会造成冷瓢曲程度加重，过小擦伤程度加大，因此该区域张力值的设定需兼顾擦伤和瓢曲，控制在7～12KN。
本发明之所以平整工艺采用恒定流量的湿平整模式，使用中间辊串辊，主要是为了保证宽度方向的轧制力一致性，确保超宽幅烘烤硬化钢成品的板形。在生产超宽幅烘烤硬化钢之前更换新的工作辊，减少窄规格向宽规格过渡造成的带钢边部色差，保证成品的高表面质量。
本发明之所以平整延伸率控制在1.5～2.0％，大的平整延伸率有利于提高产品的烘烤硬化值和抗自然时效性能，同时可以消除产品的屈服平台，使产品在冲压过程中不会产生冲压滑移线。控制平整机前后张力，主要是超宽幅板因平整延伸率提高，会造成板形控制难度较大，边部容易产生边浪，因此需要控制及稳定平整机前后张力，前张力控制在70～100KN，后张力控制在80～110KN，后前张力差控制在10KN以内。控制平整机轧制力，主要是为了消除产品的屈服平台，特别是对于带钢厚度≤1.0mm的产品，当带钢平整延伸率达到1.5～2.0％时，板形控制非常差，需要适当的降低平整延伸率时，此时需要保证平整轧制力达到要求值。
本发明与现有技术相比，本发明不仅带钢宽度≥1800mm，且生产工艺稳定，合格率由现在的50％可达到80％以上，抗拉强度≥300MPa，使用性能满足用户需要。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；
表2为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。
本发明各实施例按照以下步骤生产
1)进行常规热轧并热轧板面凸度：板面凸度值控制在30～90μm，其中：当热轧板的厚度≤
4.0mm时，板面凸度值控制不超过70μm；当热轧板的厚度＞4.0至6mm时，板面凸度值控制不超过90μm；
2)进行酸洗：控制酸槽温度在70～90℃；
控制三个酸槽中的自由酸浓度如下：
1号酸槽不低于50g/l，2号酸槽不低于70g/l，3号酸槽不低于130g/l；酸洗速度控制在不超过180m/min；
3)采用五机架进行冷轧，并根据成品厚度细化组距及控制冷轧压下率：
当0.5mm＜成品厚度≤0.6mm时，选择热轧原料厚度在2.9～≤3.1mm，冷轧总压下率控制在79～84％；
当0.6mm＜成品厚度≤0.7mm时，选择热轧原料厚度在3.4～≤3.6mm，冷轧总压下率控制在79～83％；
当0.7mm＜成品厚度≤0.8mm时，选择热轧原料厚度在3.9～≤4.1mm，冷轧总压下率控制在79～83％；
当0.8mm＜成品厚度≤0.9mm时，选择热轧原料厚度在4.4～≤4.6mm，冷轧总压下率控制在80～83％；
当0.9mm＜成品厚度≤1.0mm时，选择热轧原料厚度在4.9～≤5.1mm，冷轧总压下率控制在80～82％；
当1.0mm＜成品厚度≤1.2mm时，选择热轧原料厚度在5.7～≤5.9mm，冷轧总压下率控制在79～83％；
当1.2mm＜成品厚度≤1.4mm时，选择热轧原料厚度在6.4～≤6.6mm，冷轧总压下率控制在78～82％；
当1.4mm＜成品厚度≤2.0mm时，选择热轧原料厚度在6.9～≤7.1mm，冷轧总压下率控制在71～80％；
并控制乳化液温度在45～60℃，皂化值不低于170KOH/g；
控制各机架工作辊的凸度在：第1～4机架工作辊凸度为20～40μm，第5机架工作辊凸度不大于10μm且控制第5机架倾斜值不超过300μm，轧机出口带钢两侧的张力差绝对值≤3KN；
4)进行连续退火：在对经冷轧后的板宽≥1800mm的烘烤硬化钢进行退火之前，首先安排3-5卷宽度大于所要退火的烘烤硬化钢的宽度的DC01普碳钢卷，其宽度大于值不低于5mm；
DC01钢和烘烤硬化钢采用相同的温度和速度，之后，进入对板宽≥1800mm的烘烤硬化钢进行连续退火；
各段工艺操作按照如下进行：
各段的退火温度控制如下：
均热段退火温度在815～835℃；
缓冷段的温度为620～640℃；
快冷段的温度为370～420℃，快冷速率35℃/s；
过时效段的温度为360～400℃，
终冷段的温度为170～180℃；
根据带钢厚度控制退火速度：
带钢厚度＞0.5至1.0mm时，退火速度控制在160～220m/min；
带钢厚度＞1.0至2.0mm时，退火速度控制在110～180m/min；
控制各段的张力：
加热段：
第一加热段及第二加热段张力控制在8～11KN，并控制炉辊凸度在0.25～0.35mm；
第三加热段张力控制在5～7KN；
均热段：
该段张力控制在4～6KN；
缓冷段及快冷段：
该二段张力均控制在12～16KN；
过时效段及终冷段：
该二段张力均控制在7～12KN；
5)进行平整，采用恒定流量的湿平整模式，使用中间辊串辊，平整延伸率控制在1.5～2.0％；
控制平整机轧制力：
当带钢厚度＞1.0mm时，平整轧制力不低于5000KN；
当带钢厚度≤1.0mm，平整轧制力不低于6500KN；
控制平整机前后张力：
平整机前张力控制在70～100KN，平整机后张力控制在80～110KN，后前张力差控制
在10KN以内。
表1本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表
Figure BDA0003856869050000091
续表1
Figure BDA0003856869050000092
Figure BDA0003856869050000101
表2本发明各实施例性能检测情况列表
Figure BDA0003856869050000102
从表2可以看出，实施例1-9，本发明权利要求范围内的超宽幅烘烤硬化钢，不仅能够顺利、高质量的通板和生产，而且表面质量和力学性能均满足要求，性能指标符合HC180B钢的技术指标。实施例1-9整体产品的合格率达到91％。对比例1由于轧机出口带钢张力差大导致带钢在退火炉内严重跑偏，机组采取紧急降速措施，造成带钢表面严重擦伤等表面质量缺陷，同时冷却速率较低，造成产品性能不符，烘烤硬化值达不到40MPa。对比例2由于加热温度过高，造成带钢出现热瓢曲，机组为了防止热瓢曲加重而造成断带，采取紧急降速措施，又造成了带钢表面严重擦伤等表面质量缺陷，同时冷却速率较低，烘烤硬化值达不到40MPa。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (2)

1.一种生产板宽≥1800mm的烘烤硬化钢的方法，其步骤如下：
1）进行常规热轧并热轧板面凸度：板面凸度值控制在30～90μm，其中：当热轧板的厚度≤4.0mm时，板面凸度值控制不超过70μm；当热轧板的厚度＞4.0至6mm时，板面凸度值控制不超过90μm；
2）进行酸洗：控制酸槽温度在70～90℃；
控制三个酸槽中的自由酸浓度如下：
1号酸槽不低于50g/l，2号酸槽不低于70g/l，3号酸槽不低于130g/l；酸洗速度控制在不超过180m/min；
3）采用五机架进行冷轧，并根据成品厚度细化组距及控制冷轧压下率：
当0.5mm＜成品厚度≤0.6mm时，选择热轧原料厚度在2.9～≤3.1mm，冷轧总压下率控制在79～84%；
当0.6mm＜成品厚度≤0.7mm时，选择热轧原料厚度在3.4～≤3.6mm，冷轧总压下率控制在79～83%；
当0.7mm＜成品厚度≤0.8mm时，选择热轧原料厚度在3.9～≤4.1mm ，冷轧总压下率控制在79～83%；
当0.8mm＜成品厚度≤0.9mm时，选择热轧原料厚度在4.4～≤4.6mm ，冷轧总压下率控制在80～83%；
当0.9mm＜成品厚度≤1.0mm时，选择热轧原料厚度在4.9～≤5.1mm ，冷轧总压下率控制在80～82%；
当1.0mm＜成品厚度≤1.2mm时，选择热轧原料厚度在5.7～≤5.9mm ，冷轧总压下率控制在79～83%；
当1.2mm＜成品厚度≤1.4mm时，选择热轧原料厚度在6.4～≤6.6mm ，冷轧总压下率控制在78～82%；
当1.4mm＜成品厚度≤2.0mm时，选择热轧原料厚度在6.9～≤7.1mm ，冷轧总压下率控制在71～80%；
并控制乳化液温度在45～60℃，皂化值不低于170KOH/g；
控制各机架工作辊的凸度在：第1～4机架工作辊凸度为20～40μm，第5机架工作辊凸度不大于10μm且控制第5机架倾斜值不超过300μm，轧机出口带钢两侧的张力差绝对值≤3KN；
4）进行连续退火：在对经冷轧后的板宽≥1800mm的烘烤硬化钢进行退火之前，首先安排3-5卷宽度大于所要退火的烘烤硬化钢的宽度的DC01普碳钢卷，其宽度大于值不低于5mm；DC01钢和烘烤硬化钢采用相同的温度和速度，之后，进入对板宽≥1800mm的烘烤硬化钢进行连续退火；
各段工艺操作按照如下进行：
各段的退火温度控制如下：
均热段退火温度在815～835℃；
缓冷段的温度为620～640℃；
快冷段的温度为370～420℃，快冷速率35℃/s；
过时效段的温度为360～400℃，
终冷段的温度为170～180℃；
根据带钢厚度控制退火速度：
带钢厚度＞0.5至1.0mm时，退火速度控制在160～220m/min；
带钢厚度＞1.0至2.0mm时，退火速度控制在110～180m/min；
控制各段的张力：
加热段：
第一加热段及第二加热段张力控制在8～11KN，并控制炉辊凸度在0.25～0.35mm；
第三加热段张力控制在5～7KN；
均热段：
该段张力控制在4～6KN；
缓冷段及快冷段：
该二段张力均控制在12～16KN；
过时效段及终冷段：
该二段张力均控制在7～12KN；
5）进行平整，采用恒定流量的湿平整模式，使用中间辊串辊，平整延伸率控制在1.5～2.0%；
控制平整机轧制力：
当带钢厚度＞1.0mm时，平整轧制力不低于5000KN；
当带钢厚度≤1.0mm，平整轧制力不低于6500KN；
控制平整机前后张力：
平整机前张力控制在70～100KN，平整机后张力控制在80～110KN，后前张力差控制
在10KN以内。
2.如权利要求1所述的一种生产板宽≥1800mm的烘烤硬化钢的方法，其特征在于：在连续退火期间，当机组出现异常需要降速时，加热炉采用阶梯降速方式，即速度逐级降低，且单次降速不超过20m/min，同时最小运行速度控制在不低于80m/min。
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