一种灯罩用冷轧钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种冷轧钢板及其生产方法，特别涉及一种灯罩用冷轧钢板及其生产方法，属于铁基合金技术领域。

背景技术

灯罩用冷轧钢板的主要功用是将钢板冲压成台灯的灯罩，其关键性能要求是钢板性能均匀，具有良好的冲压性能。冷轧灯罩用钢要求钢板屈服强度R

冷轧钢板的生产工艺关键是通过产品成分与热轧工艺、冷轧工艺、连续退火工艺的匹配，以得到最终的产品性能。

现有技术中，对于冲压性能要求较高的冷轧钢板，一般采用罩式退火工艺或超低碳钢成分进行生产。由于罩式退火时间较长，钢板能够得到较低的强度，但是由于罩式退火过程中钢板边部和中部温度差异较大，导致退火后产品的性能均匀性较差，同时罩式退火的生产效率较低。采用超低碳钢成分进行生产，需要在产品成份中添加Ti元素，并进行深度脱碳工艺，得到最终的产品性能，该技术在实际生产过程中，产品的制造成本较高。

中国专利公布号为CN102943164A的专利公开了一种高屈强比SPCC薄钢板冷轧及连续退火工艺方法。该技术方案是：2.5～3.0mm厚度的热轧SPHC钢板，先冷轧成0.6～2.0mm的钢板，通过罩式退火炉进行退火处理，退火处理后再进行二次冷轧减薄至0.15～0.2mm，保证冷轧压下率在75～90％范围内变化；再利用连续退火炉对冷轧薄钢板进行连续退火处理，连续退火工艺参数为：薄钢板加热温度为580～620℃，升温速率维持在10～15℃/s范围，均热段保温时间为30～80s，冷却速率维持在15～40℃/s。连续退火处理的薄钢板最终得到的平均晶粒尺寸分布在5.0～6.8μm范围内，SPCC薄钢板经0.5～1.5％的恒延伸率平整处理，得到的屈强比在0.94～0.98之间。该专利的关键工艺是将钢板进过二次冷轧和二次退火处理，生产成本明显升高，而且生产效率较低。

中国专利公布号为CN105838991A的专利公开了一种家电用冷轧钢板及其生产方法。其化学组成成分按重量百分比为：C：0.020％～0.035％，Si≤0.03％，Mn：0.10％～0.35％，P：0.008％～0.020％，S：0.008％～0.015％，Als：0.010％～0.050％，B：0.001％～0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质。所述生产方法包括，对板坯依次进行热轧、卷取、冷轧、退火、光整和拉矫的工艺处理。该专利的核心技术是采用较高的热轧卷取温度和较高的退火加热温度，热轧卷取温度较高，热轧钢板表面容易形成较厚的氧化铁皮，增加了后续清洗的难度；而较高的退火温度必然会导致能耗的增加，并增加钢板在退火炉内瓢曲的风险。

发明内容

本发明目的是提供一种灯罩用冷轧钢板及其生产方法，主要解决现有灯罩用冷轧钢板的制造成本高、材料性能不稳定的技术问题。

本发明通过采用低碳钢成分设计，进一步控制P、S有害元素，通过优化热轧过程控制温度、精轧后层流冷却方式和冷却速率、酸轧机组压下率、立式连续退火工艺，满足灯罩用冷轧钢板的高性能要求，同时各机组生产效率较高，产品的生产成本低。

本发明采用的技术方案是，一种灯罩用冷轧钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.026～0.049％，Si≤0.034％，Mn：0.15～0.25％，P≤0.020％，S≤0.0154％，N≤0.0035％，Al：0.025％～0.050％，B：0.001～0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

本发明冷轧钢板的金相组织为铁素体+少量珠光体，铁素体晶粒度级别为I8.0～I9.0级；0.25～0.40mm厚冷轧钢板的屈服强度R

本发明灯罩用冷轧钢板的化学成分限定在上述范围内的理由如下：

碳：由于C在材料中以间隙原子和渗碳体的形态存在，在钢中具有较强的强化作用，该元素过高，材料的塑性变形抗力增加，不利于产品冲压成型；但碳太低，炼钢工序需要深度脱碳，生产成本增加。因此，本发明将碳控制在C:0.026～0.049％。

硅：硅是使材料强度提高的元素，但Si容易在热轧时产生氧化铁皮，在热轧用高压水难以消除，从而残留在热轧钢板上呈红色氧化铁皮，这种氧化铁皮深深的咬合在热轧钢板上难以酸洗洗掉，因而产生冷轧后钢板表面不良，影响外观。因此，本发明中Si的含量越低越好，尽量控制在0.034％以下。

锰：Mn和C一样是材料的强化元素，适当在材料中加入少量Mn可以和S结合生成MnS，减少表面热脆，避免表面质量问题，但加入过多会提高材料的塑性变形抗力，不利于产品的冲压性能。所以本发明将Mn控制在0.15～0.25％。

硫和磷：硫在钢中形成硫化物夹杂，使其延展性和韧性降低。钢板轧制时，由于MnS夹杂随着轧制方向延伸，使钢的各向异性加重，严重时导致钢板分层。磷可以提高材料的强度，降低产品的冲压性能。因此，两种元素越低越好，但考虑到实际工艺控制能力，本发明限定P≤0.020％，S≤0.0154％。

氮：氮含量高会降低钢的韧性、焊接性能、热应力区热性，使钢材脆性增加，还会造成连铸坯开裂，而且氮含量高，最终产品的时效性差。因此，本发明控制钢中N≤0.0035％。

铝：铝在本发明中的作用是起到脱氧的作用，铝是强氧化性形成元素，和钢中氧形成Al

硼：适当硼含量的添加，可以有效地粗化铁素体晶粒，进而以相对低的退火温度实现材料强度的降低，提高材料的冲压性能。但硼含量也不能过高，否则在奥氏体晶界上会出现一种使钢变脆的网状分布的沉淀相析出，导致高温“硼脆”。综上，本发明控制钢中B含量为：0.001～0.002％。

一种灯罩用冷轧钢板的生产方法，该方法包括：

钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水成分的重量百分比为：C：0.026～0.049％，Si≤0.034％，Mn：0.15～0.25％，P≤0.020％，S≤0.0154％，N≤0.0035％，Al：0.025％～0.050％，B：0.001～0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；

连铸板坯于1180～1220℃加热180～240min后进行轧制，所述热轧为两段式轧制工艺，粗轧为6道次轧制，在奥氏体再结晶温度以上轧制；精轧为7道次连轧，精轧结束温度为855～895℃，精轧压下率为≥90％，精轧后钢板厚度为2.0～2.75mm，层流冷却采用后段冷却，冷却速度为10～30℃/s，卷取温度为620～650℃卷取得热轧钢板；

热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷连轧、立式连续退火炉退火、平整，卷取得到厚度为0.25～0.40mm的成品冷轧钢板，所述冷轧压下率为80～90％；经过冷轧后的轧硬状态带钢在立式连续退火炉均热段的温度为710～740℃，带钢在均热段的退火时间为65～145s；将退火后的带钢冷却至300～400℃进行时效处理，冷却速度为10～35℃/s，带钢时效时间为214～478s；平整延伸率为1.0～2.0％。

本发明采取的生产工艺的理由如下：

1、连铸板坯加热温度和加热时间的设定

连铸板坯加热温度和时间的设定在于保证连铸坯中C、Si、Mn等合金元素充分扩散、固溶，粗大的碳化物颗粒溶解，在钢中均匀分布。温度过低和加热时间过短，都不能达到上述目的；同时，温度过低无法保证精轧结束温度。采用中等的板坯加热温度，目标温度1200℃，若温度过高，加热时间过长，板坯表面氧化严重，不利于钢板最终产品性能和表面质量，同时也消耗能源，增加制造成本。因此，本发明设定连铸板坯加热温度为1180～1220℃，加热时间180～240min。

2、精轧结束温度的设定

本发明的精轧结束温度设定有两方面的作用，一方面通过材料在奥氏体未再结晶区轧制，得到内部有变形带的扁平状奥氏体晶粒，在随后的层流冷却过程中转变成细小的铁素体晶粒，起到细化晶粒，减轻带状偏析的作用；另一方面，精轧结束温度如果偏低，热轧产品强度偏高，一定程度地影响冷轧和连续退火后产品的强度，不利于满足最终产品的深冲性能。因此，本发明设定精轧结束温度为855～895℃。

3、精轧压下率的设定

精轧压下率控制≥90％，主要原因是较大的中间坯厚度可以减少散热，增加板坯内部热量存储，同时，较大的精轧压下率产生更多的变形能，保证精轧出口材料在奥氏体未再结晶区轧制，提高热轧钢板的组织、性能均匀性，从而提高冷轧退火后钢板的性能均匀性。

4、层流冷却方式及冷却速度的设定

本发明设定的层流冷却方式采用后段冷却和较低的冷却速度，主要是为了获得较为粗大的铁素体和珠光体组织，有利于降低热轧产品的强度，提高冷轧退火后产品的深冲性能，同时能够保证较高的精轧结束温度。因此，本发明层流冷却采用后段冷却，冷却速度10～30℃/s。

5、热轧卷取温度的设定

卷取温度主要影响带钢的组织和性能，采取较高的卷取温度可以促进晶粒长大，达到降低热轧产品强度的效果，有利于提高冷轧退火后产品的深冲性能。但热轧卷取温度过高，会增加钢板表面氧化铁皮的厚度，同时会使珠光体过分粗大，材料脆性增加，组织均匀性差。因此，综合考虑，本发明卷取温度设定为620～650℃。

6、冷连轧压下率的设定

冷连轧压下率控制在80～90％，冷轧压下率提高，钢板中可存储更多的形变能，增加再结晶驱动力，在后续退火过程中组织再结晶充分，得到较大的均匀的再结晶组织，有利于提高钢板的深冲性能；但是当压下率超过90％时轧机负荷增加明显，过程稳定性较差。综合考虑五机架轧机的实际生产能力，本发明设定冷轧的压下率为80～90％。

7、退火温度和退火后冷却工艺的设定

本发明采用立式连续退火，连续退火主要是为了消除冷轧过程中产生的加工硬化、晶体内部的各类缺陷及力学性能上的各向异性等，而连续退火工艺中保温温度的设定主要考虑钢板的再结晶温度及产品性能需求。提高连续退火工艺中保温温度和保温时间，有利于再结晶晶粒的长大和均匀化，提高钢板的深冲性能，因此综合考虑产品的性能需求，本发明设定钢板在立式连续退火工艺中保温温度范围为710～740℃，保温时间为65～145s；

连续退火工艺中钢板保温结束后，需要及时将钢板从较高的保温温度冷却至较低的时效温度，进行时效处理，冷却过程采用喷嘴向钢板表面喷吹氮氢混合气体。如果冷却速度过快，钢板从高温急冷至较低的温度，钢板表面温度不均匀，极易造成钢板板型不良，同时会增加氮氢混合气体能源的消耗；但冷却速率过低，无法将钢板冷却至时效所需要的温度，因此，本发明设定退火保温结束后，冷却速度控制在10～35℃/s；

连续退火工艺中钢板从较高的保温温度冷却至较低的时效温度，进行时效处理，时效处理过程主要是为了保证钢板组织中的碳化物充分析出，从而提高钢板的耐时效性能，避免钢板放置一段时间后性能发生变化的问题。因此，本发明设定时效温度控制为300～400℃，时效时间控制在214～478s；

本发明方法生产的冷轧钢板的金相组织为铁素体+少量珠光体，铁素体晶粒度级别为I8.0～I9.0级；0.25～0.40mm厚冷轧钢板的屈服强度R

本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明采用低碳钢化学成分，结合热轧、冷连轧和立式连续退火工艺设计，得到了一种灯罩用冷轧钢板，轧钢板的屈服强度R

附图说明

图1为本发明实施例1冷轧退火钢板的金相组织照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例1-5对本发明作进一步说明，如表1-4所示，表1为本发明实施例钢的化学成分(按重量百分比计)，余量为Fe及不可避免杂质。

表1本发明实施例钢的化学成分，单位：重量百分比。

通过转炉熔炼得到符合化学成分基本要求的钢水，钢水经LF钢包精炼炉深脱硫和合金成分微调后，经连铸机浇注得到连铸板坯；板坯厚度为210-230mm，宽度为900-1400mm，长度为8500-11000mm。

炼钢生产的定尺板坯直接送至加热炉再加热，出炉除鳞后送至热连轧机组轧制。通过粗轧和精轧连轧机组控制轧制，经层流冷却后进行卷取，层流冷却采取后段冷却方式，产出热轧钢卷。热轧钢板的厚度为2.0-2.75mm，热轧工艺控制参数见表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后经酸洗、冷连轧、立式连续退火炉退火、平整，卷取得到厚度为0.25～0.40mm的成品冷轧钢板，所述冷轧压下率为80～90％；经过冷轧后的轧硬状态带钢在立式连续退火炉退火(均热段)温度为710～740℃，带钢在均热段的退火时间为65～145s；将退火后的带钢经喷气冷却至300～400℃进行时效处理，冷却速度为10～35℃/s，带钢时效时间为214～478s。冷轧、退火工艺控制参数见表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冷轧钢板，参见图1，冷轧钢板的金相组织为铁素体+少量珠光体，铁素体晶粒度级别为I8.0～I9.0级；冷轧钢板的屈服强度R

将本发明得到的冷轧钢板按照《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、钢的显微组织评定方法(GB/T 13299)、金属材料维氏硬度试验方法(GB/T 4340.1-2009)、表面粗糙度检测方法(GB/T131)，进行拉伸、显微组织、检测，冷轧钢板的性能见表4。

表4本发明表4本发明实施例冷轧钢板的力学性能

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。