CN117181810B - 一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法，通过在进行冷轧之前先对原材料进行热轧至需要的厚度再进行冷轧的方式进行加工，热轧时耐候钢加热至一定温度再进行轧制，不会发生冷裂纹，从而降低了冷轧过程中的减厚度，冷轧时只需轧制较小的厚度，降低了冷裂纹的发生概率，同时也保证了钢材的力学性能，同时通过轧制完成后的退火步骤，可以消除内应力，提升钢材的可加工性，另外高质量的平整处理可以有效避免冷轧过程中，冷轧辊筒对钢材造成的划伤等缺陷。

Description

一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法

技术领域

本发明涉及耐候钢相关技术领域，具体为一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法。

背景技术

超薄冷轧耐候钢带是一种特殊的钢材产品，它具有耐候性和冷轧性能的双重特点，耐候钢带是一类具有良好耐候性能的钢材，其主要特点是在大气环境中能够稳定地形成一层致密的铁氧化物保护层，从而有效地防止钢材的进一步腐蚀。

由于耐候钢的塑性较差，在冷轧过程中，尤其是超薄耐候钢带的冷轧，容易产生应力集中，导致钢材表面出现冷裂纹，同时在冷轧过程中，由于辊筒表面的缺陷、冷轧润滑剂的不适当使用或生产工艺控制不当等原因，耐候钢的表面可能会出现划痕、凸起或凹陷等表面缺陷，且耐候钢在冷轧过程中，由于塑性变形和晶界滑移的发生，容易导致钢材的硬度增加，即冷轧硬化现象，这可能影响到后续加工的进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法，以解决上述背景中所提出现有的超薄冷轧耐候钢带在轧制过程中可能会出现冷裂纹、表面缺陷和冷轧硬化等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1.原材料准备：选择适用于生产超薄耐候钢带的低碳钢作为基材，低碳钢中含有多种合金元素，同时对钢材进行质检，检查原材料的化学成分、机械性能和表面质量指标，确保其符合产品要求，并对原材料进行预处理；

S2.热连轧：原材料经过预处理后，将其加热至临界温度，并送入立体热连轧机组进行左右往复连续热轧，该过程中，钢坯经过多道次的轧制，逐渐减少厚度，得到所需的初始钢带，同时控制轧制温度、轧制力和轧制速度，以获得所需的钢带厚度和表面质量；

S3.酸洗：将热轧后的钢带通过传输带送入酸洗池中进行浸泡酸洗，除去铁锈和其他表面污染物；

S4.冷连轧：经过酸洗后的钢带进入冷连轧机组进行冷轧，确保钢带在室温下经历多道次的轧制，进一步减小厚度，并提高钢带的表面质量和机械性能，进行冷连轧时，对钢带进行冷却，以控制钢带的温度和性能，使用冷却剂水或者空气作为冷却剂，将钢带冷轧的温度控制在常温到100°C之间；

S5.退火：需要将钢带送入热处理炉中进行退火处理来改善其性能，退火过程中，将钢带加热到适当的温度，然后静置在空气中缓慢冷却至常温，以减少应力和提高可塑性；

S6.平整处理：将钢带送入平整机组，使用辊压、拉伸或者液压调整的方法，对钢带进行平整处理，以获得平整的表面，同时控制平整过程中的力度和速度，以避免过度变形或损伤钢带表面以确保钢带的表面平整度。

S7.剪切和卷取：最后，将经过上述处理的超薄耐候钢带送入剪切设备剪切成所需长度，并卷取成卷筒状或堆叠成为平板状进行运输和存储。

进一步地，所述S1中准备的钢材成分为：以重量计，0.42%-0.60%的Mn、0.30%—0.6%的Cr、0.25%—0.45%的Si、0.35%—0.45%的Mo、0.25%-0.40%的Cu、0.15%—0.25%的Ni、0.07%—0.12%的P、0.040%-0.065%的C、0.030%-0.050%的Ti、0.015%-0.040%的Als以及少于0.008的S，余量均为Fe。

进一步地，所述S1中进行预处理时，视原材料的洁净程度以及锈蚀程度对选择对原材料进行碱洗除油和酸洗除锈。

进一步地，所述S2中的立体热连轧机组包括首端热轧单元、活动热轧单元和末端热轧单元，所述首端热轧单元、活动热轧单元和末端热轧单元内均设置有多组用于热轧的热轧辊，所述热轧辊从上下两侧对钢带进行挤压热轧。

进一步地，所述活动热轧单元分为左右两组，且每一组均堆叠设置有多层，所述首端热轧单元设置在最上方一层的左侧，所述末端热轧单元设置在最下方一层的右侧，所述首端热轧单元和末端热轧单元均固定设置，所述活动热轧单元通过转动轴活动设置，所述转动轴一端设置有链轮，且右侧上层的活动热轧单元依次与左侧下层的活动热轧单元通过链轮和链条进行链传动，所述链条左端或者右端的转动轴通过伺服电机进行驱动转动。

进一步地，所述S2中进行热连轧时将原材料钢材加热至1000°C到1250°C之间，并在热轧过程中需要始终保持在950°C以上。

进一步地，所述S2中进行热连轧时每一道轧制的减厚率控制在10%，所述S4中进行冷连轧时，每一道轧制的减厚率控制在5%以下。

进一步地，所述S3中进行酸洗的步骤如下：

S301.准备酸洗液：选择盐酸作为酸洗液，酸洗液的浓度调控在5%到8%之间；

S302.温度控制：将酸洗液加热到40°C到70°C之间；

S303.浸泡酸洗：将需要酸洗的钢坯通过输送带输送浸入耐酸材料构建的酸洗槽中，使钢坯完全浸泡在酸洗液中进行酸洗。

进一步地，所述S303中进行酸洗浸泡的步骤如下：

S3031.钢坯浸泡：将需要酸洗的钢坯浸泡在酸洗槽中，确保钢坯表面完全接触酸洗液，调整传输带速度，控制浸没时间在2min到3min之间；

S3032.搅拌和循环：通过搅拌或循环系统，使酸洗液在酸洗槽中均匀分布，同时定时添加盐酸调整酸洗液的浓度，弥补反应损耗的盐酸，使酸洗液浓度维持在5%到8%的浓度范围内；

S3033.冲洗：酸洗后，使用清水将钢坯彻底冲洗干净。

进一步地，所述S5在退火时将温度控制在700°C到800°C之间，并保持2h，以消除应力和提高可塑性，然后以每分钟20°C到40°C之间的速度进行冷却。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明提出的一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法，通过在进行冷轧之前先对原材料进行热轧至需要的厚度再进行冷轧的方式进行加工，热轧时耐候钢加热至一定温度再进行轧制，不会发生冷裂纹，从而降低了冷轧过程中的减厚度，冷轧时只需轧制较小的厚度，降低了冷裂纹的发生概率，同时也保证了钢材的力学性能，同时通过轧制完成后的退火步骤，可以消除内应力，提升钢材的可加工性，另外通过高质量的平整处理可以有效避免冷轧过程中，冷轧辊筒对钢材造成的划伤等缺陷。

2.本发明提出的一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法，通过立体热连轧机组的设置，将传统的长距离热轧机分为多段设置，且呈立体堆叠布局，使得钢带原料板材可以实现左右往复滚压热轧，降低了设备占地空间，节省了土地成本，同时也使得高温板材立体堆叠更加紧凑，降低了板材的散热速度，提升了热轧效率。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图；

图2为本发明立体热连轧机结构示意图；

图3为本发明活动热轧单元对接示意图。

图中标号：1、首端热轧单元；2、活动热轧单元；3、末端热轧单元；4、热轧辊；5、转动轴；6、链轮；601、网格槽；7、链条。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法，包括如下步骤：

步骤一.原材料准备：选择适用于生产超薄耐候钢带的低碳钢作为基材，通常使用含有合金元素，如铬、铜和镍的低碳钢作为基材，并确保其质量符合要求，注意原材料的化学成分、机械性能和表面质量等指标，对原材料进行质量检查和准备，确保其符合产品要求，并对原材料进行预处理，视原材料的洁净程度以及锈蚀程度对选择对原材料进行碱洗除油和酸洗除锈。

选择的钢材成分为：以重量计，0.42%-0.60%的Mn、0.30%—0.6%的Cr、0.25%—0.45%的Si、0.35%—0.45%的Mo、0.25%-0.40%的Cu、0.15%—0.25%的Ni、0.07%—0.12%的P、0.040%-0.065%的C、0.030%-0.050%的Ti、0.015%-0.040%的Als（酸溶铝）以及少于0.008的S，余量均为Fe。

具体的成分选择0.5%的Mn、0.5%的Cr、0.3%的Si、0.4%的Mo、0.25%的Cu、0.25%的Ni、0.1%的P、0.050%的C、0.050%的Ti、0.040%的Als（酸溶铝）、0.0001%的S和97.6499%的Fe。含量较高的Cr、Cu、Ni、Ti可以提高耐候钢的抗大气腐蚀性能和强度，较低的S可以保证钢材质量，提升抗腐蚀性能。

步骤二.热连轧：首先，原材料经过预处理后，将原材料加热至临界温度，即至1000°C到1250°C之间，并送入立体热连轧机组进行左右往复连续热轧，该过程中，钢坯经过多道次的轧制，逐渐减少厚度，得到所需的初始钢带，同时控制轧制力和轧制速度，以获得所需的钢带厚度和表面质量，轧制温度需要始终保持在950°C以上，且进行热连轧时每一道轧制的减厚率控制在10%左右，从而轧制道次数计算公式如下：

n=lg(目标厚度/初始厚度)/lg(1-减厚率)。

热连轧中使用的立体热连轧机组包括包括首端热轧单元1、活动热轧单元2和末端热轧单元3，所述首端热轧单元1、活动热轧单元2和末端热轧单元3内均设置有多组用于热轧的热轧辊4，所述热轧辊4从上下两侧对钢带进行挤压热轧，所述活动热轧单元2分为左右两组，且每一组均堆叠设置有多层，所述首端热轧单元1设置在最上方一层的左侧，所述末端热轧单元3设置在最下方一层的右侧，所述首端热轧单元1和末端热轧单元3均固定设置，所述活动热轧单元2通过转动轴5活动设置，所述转动轴5一端设置有链轮6，且右侧上层的活动热轧单元2依次与左侧下层的活动热轧单元2通过链轮6和链条7进行链传动，所述链条7左端或者右端的转动轴5通过伺服电机进行驱动转动。这样加热够的原材料钢板从左侧进入首端热轧单元1，并在热轧辊4的挤压下进行热轧，钢板在经过首端热轧单元1后会进入右侧的活动热轧单元2内，在到达活动热轧单元2右端时，活动热轧单元2内的热轧辊4会在电机的驱动下反转，从而将钢板向左输送，同时伺服电机转动驱动右侧上方的活动热轧单元2转动一定角度，同时通过链轮6和链条7的传动带动左侧下一层的活动热轧单元2转动同样的角度，从而使得两组活动热轧单元2对接，令钢板可以进入下一组活动热轧单元2进行热轧，依次通过多组活动热轧单元2，钢板运动至立体热连轧机组的最下方，并通过末端热轧单元3送出完成热轧。

步骤三.酸洗：热轧后的钢带表面会有一层铁锈，需要进行酸洗处理以去除铁锈和其他表面污染物。酸洗时首先准备酸洗液，选择盐酸（HCl）作为酸洗液，盐酸具有较强的氧化性能，可以快速去除钢材表面的氧化皮，提高表面的光洁度，相比硫酸，盐酸酸洗液对钢材的腐蚀性较低一些，能够更温和地处理一些对腐蚀敏感的金属材料，同时盐酸的浓度可以相对容易地调节和控制，酸洗液的浓度调控在5%到8%之间，可以较好地清洁氧化物同时又不损伤基材。然后控制温度，将酸洗液加热到适当的温度，温度控制在40°C到70°C之间，以提高酸洗效果，本方案中酸洗液温度控制在40°C最佳，从而在保证较高的酸洗效率的同时还可以降低盐酸的分解速度。温度的选择需要综合考虑酸洗液浓度、钢坯材料的污染程度等因素在40°C到70°C范围内进行调整。最后进行浸泡酸洗，浸泡酸洗时首先将需要酸洗的钢坯浸泡在酸洗槽中，确保钢坯表面完全接触酸洗液，调整传输带速度，控制浸没时间在2min到3min之间，过长或过短的酸洗时间都可能对钢坯表面产生不良影响。然后通过搅拌或循环系统，使酸洗液在酸洗槽中均匀分布，并增加去除铁锈和污染物的效果，同时定时添加盐酸调整酸洗液的浓度，弥补反应损耗的盐酸，使其维持在5%到8%的浓度范围内。最后进行冲洗，用清水将钢坯彻底冲洗干净，以去除残留的酸洗液和污染物，避免其对后续工序和钢材表面造成腐蚀或污染。

步骤四.冷连轧：经过酸洗后的钢带进入冷连轧机组进行冷轧，确保钢带在室温下经历多道次的轧制，以进一步减小厚度，并提高钢带的表面质量和机械性能，每一道轧制的减厚率需要控制在5%以下。进行冷连轧时，需要对钢带进行冷却，以控制钢带的温度和性能，使用冷却剂水或者空气作为冷却剂，将钢带冷轧的温度控制在常温到100°C之间，对钢带进行冷却有以下优势：

冷轧质量控制：控制温度可以确保钢带在冷轧过程中达到所需的质量标准。适当的冷轧温度可以提高冷变形能力，改善钢带的表面质量、尺寸精度和平整度。

机械性能调控：冷轧温度对钢带的机械性能有着重要的影响。通过适当的温度控制，可以调控钢带的硬度、强度、延伸率等机械性能参数，满足不同应用需求。

防止氧化和腐蚀：控制温度可以帮助防止钢带在冷连轧过程中的氧化和腐蚀问题。高温和不合适的冷却温度可能导致钢带表面的氧化和腐蚀，影响钢带的质量和外观。

减少变形和应力：适当的温度控制可以减少钢带在冷连轧过程中的变形和应力集中风险。过高或过低的温度可能导致钢带的形状变化和应力集中，从而影响其终端使用性能和加工性能。

提高生产效率：通过精确控制冷轧温度，可以实现更高的生产效率。合适的温度控制可以减少冷轧失误、提高生产一致性和产品质量稳定性，从而提高生产效率和降低生产成本。

步骤五.退火：冷轧后的钢带可能会存在应力和硬度等问题，需要将钢带送入热处理炉中进行退火处理来改善其性能，退火过程中将温度控制在700°C到800°C之间，以保持在开始形成奥氏体的温度以下，使材料处于固溶体的状态，避免再结晶，进而实现控制组织和优良性能，加温后保持温度2h，然后静置在空气中缓慢冷却至常温，以减少应力和提高可塑性，冷却速率控制在每分钟20°C到40°C之间，以30°C最佳，过快的冷却速度会导致导致马氏体生成增加，可能会导致材料的硬度增加，造成脆性或降低材料的可加工性，而过慢的冷却速度会导致材料组织的不均匀性，可能引起晶粒长大或析出相的形成，进而导致材料的性能差异性增大，影响材料的可靠性和一致性。

步骤六.平整处理：将钢带送入平整机组，使用辊压、拉伸或者液压调整的方法，对钢带进行平整处理，以获得平整的表面，注意控制平整过程中的力度和速度，以避免过度变形或损伤钢带表面以确保钢带的表面平整度。

步骤七.剪切和卷取：最后，将经过上述处理的超薄耐候钢带送入剪切设备剪切成所需长度，并卷取成卷筒状或堆叠成为平板状，以方便运输和存储。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：

S1.原材料准备：选择适用于生产超薄耐候钢带的低碳钢作为基材，低碳钢中含有多种合金元素，同时对钢材进行质检，检查原材料的化学成分、机械性能和表面质量指标，确保其符合产品要求，并对原材料进行预处理；

S2.热连轧：原材料经过预处理后，将其加热至临界温度，并送入立体热连轧机组进行左右往复连续热轧，该过程中，钢坯经过多道次的轧制，逐渐减少厚度，得到所需的初始钢带，同时控制轧制温度、轧制力和轧制速度，以获得所需的钢带厚度和表面质量；

所述S2中的立体热连轧机组包括首端热轧单元（1）、活动热轧单元（2）和末端热轧单元（3），所述首端热轧单元（1）、活动热轧单元（2）和末端热轧单元（3）内均设置有多组用于热轧的热轧辊（4），所述热轧辊（4）从上下两侧对钢带进行挤压热轧；所述活动热轧单元（2）分为左右两组，且每一组均堆叠设置有多层，所述首端热轧单元（1）设置在最上方一层的左侧，所述末端热轧单元（3）设置在最下方一层的右侧，所述首端热轧单元（1）和末端热轧单元（3）均固定设置，所述活动热轧单元（2）通过转动轴（5）活动设置，所述转动轴（5）一端设置有链轮（6），且右侧上层的活动热轧单元（2）依次与左侧下层的活动热轧单元（2）通过链轮（6）和链条（7）进行链传动，所述链条（7）左端或者右端的转动轴（5）通过伺服电机进行驱动转动；

具体的，所述S2中进行热连轧前将原材料钢材加热至1000°C到1250°C之间，并在热轧过程中需要始终保持在950°C以上；

这样加热够的原材料钢板从左侧进入首端热轧单元（1），并在热轧辊（4）的挤压下进行热轧，钢板在经过首端热轧单元（1）后会进入右侧的活动热轧单元（2）内，在到达活动热轧单元（2）右端时，活动热轧单元（2）内的热轧辊（4）会在电机的驱动下反转，从而将钢板向左输送，同时伺服电机转动驱动右侧上方的活动热轧单元（2）转动一定角度，同时通过链轮（6）和链条（7）的传动带动左侧下一层的活动热轧单元（2）转动同样的角度，从而使得两组活动热轧单元（2）对接，令钢板可以进入下一组活动热轧单元（2）进行热轧，依次通过多组活动热轧单元（2），钢板运动至立体热连轧机组的最下方，并通过末端热轧单元（3）送出完成热轧；

S3.酸洗：将热轧后的钢带通过传输带送入酸洗池中进行浸泡酸洗，除去铁锈和其他表面污染物；

S4.冷连轧：经过酸洗后的钢带进入冷连轧机组进行冷轧，确保钢带在室温下经历多道次的轧制，进一步减小厚度，并提高钢带的表面质量和机械性能，进行冷连轧时，对钢带进行冷却，以控制钢带的温度和性能，使用冷却剂水或者空气作为冷却剂，将钢带冷轧的温度控制在常温到100°C之间；

S5.退火：需要将钢带送入热处理炉中进行退火处理来改善其性能，退火过程中，将钢带加热到适当的温度，然后静置在空气中缓慢冷却至常温，以减少应力和提高可塑性；

S6.平整处理：将钢带送入平整机组，使用辊压、拉伸或者液压调整的方法，对钢带进行平整处理，以获得平整的表面，同时控制平整过程中的力度和速度，以避免过度变形或损伤钢带表面以确保钢带的表面平整度；

S7.剪切和卷取：最后，将经过上述处理的超薄耐候钢带送入剪切设备剪切成所需长度，并卷取成卷筒状或堆叠成为平板状进行运输和存储；

所述S2中进行热连轧时每一道轧制的减厚率控制在10%，所述S4中进行冷连轧时，每一道轧制的减厚率控制在5%以下。

2.如权利要求1所述的一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法，其特征在于：所述S1中准备的钢材成分为：以重量计，0.42%-0.60%的Mn、0.30%—0.6%的Cr、0.25%—0.45%的Si、0.35%—0.45%的Mo、0.25%-0.40%的Cu、0.15%—0.25%的Ni、0.07%—0.12%的P、0.040%-0.065%的C、0.030%-0.050%的Ti、0.015%-0.040%的Als以及少于0.008的S，余量均为Fe。

3.如权利要求1所述的一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法，其特征在于：所述S1中进行预处理时，视原材料的洁净程度以及锈蚀程度选择对原材料进行碱洗除油和酸洗除锈。

4.如权利要求1所述的一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法，其特征在于：所述S3中进行酸洗的步骤如下：

S301.准备酸洗液：选择盐酸作为酸洗液，酸洗液的浓度调控在5%到8%之间；

S302.温度控制：将酸洗液加热到40°C到70°C之间；

S303.浸泡酸洗：将需要酸洗的钢坯通过输送带输送浸入耐酸材料构建的酸洗槽中，使钢坯完全浸泡在酸洗液中进行酸洗。

5.如权利要求4所述的一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法，其特征在于：所述S303中进行浸泡酸洗的步骤如下：

S3031.钢坯浸泡：将需要酸洗的钢坯浸泡在酸洗槽中，确保钢坯表面完全接触酸洗液，调整传输带速度，控制浸没时间在2min到3min之间；

S3032.搅拌和循环：通过搅拌或循环系统，使酸洗液在酸洗槽中均匀分布，同时定时添加盐酸调整酸洗液的浓度，弥补反应损耗的盐酸，使酸洗液浓度维持在5%到8%的浓度范围内；

S3033.冲洗：酸洗后，使用清水将钢坯彻底冲洗干净。

6.如权利要求1所述的一种超薄冷轧耐候钢带的制备方法，其特征在于：所述S5在退火时将温度控制在700°C到800°C之间，并保持2h，以消除应力和提高可塑性，然后以每分钟20°C到40°C之间的速度进行冷却。