CN102226230A - 一种碳素超深冲钢带的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种碳素超深冲钢带的生产方法，步骤为：(1)采购碳素钢热轧卷板;(2)采用重量浓度为5～25%的盐酸进行酸洗；(3)冷轧，总压下率为60～90%；(4)精剪；(5)连续脱碳退火，退火温度为730～850℃；(6)拉矫平整；(7)包装、入库。本发明采用碳素钢热轧钢卷为原料，以工艺简单、成本低廉的方式生产厚度为0.2～1.0mm的超低碳超深冲冷轧薄带钢。钢带经酸洗、冷轧，连续退火和深度脱碳，含碳量可达30ppm以下，并使晶粒细化，钢带延伸性能优异。最后，采用拉矫平整联合精整，改善钢带力学性能，并获得良好的板形。本方法避免了常规的超深冲钢板生产中，在冶炼过程为控制碳含量而采取的一系列复杂而难于控制的工艺措施。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳素超深冲钢带的生产方法，特别是指一种用低碳碳素钢作为原料生产超深冲钢带的生产方法。
背景技术
根据现代制造业对冷轧薄板的使用要求,通常将冷轧薄板分为一般冷轧板、冲压级冷轧板、深冲和超深冲级冷轧板。超深冲冷轧薄钢板塑性非常好，具有优良的深拉延特性，所以被大量用于复杂结构的需要深拉延的制品上，广泛用于机械制造、五金、电器、汽车、仪表等领域，是钢铁产品中附加值较高的一种产品。由于超深冲钢板要求具有极高的延伸率，因此要求尽可能降低碳的含量，但在炼钢中要降低碳的含量非常困难，要把钢中含碳量降至50ppm以下，必须采用铁水预处理、顶底复合吹炼、炉外精炼，RH深脱碳处理等成套工艺技术，而且通常须加入钛、铌等元素作为稳定剂，因此按常规方法生产超深冲板难度大，成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种以碳素钢热轧钢卷为原料、冷轧后通过连续脱碳处理把碳含量降低至30ppm以下的碳素超深冲钢带的生产方法。
根据上述目的设计了一种碳素超深冲钢带的生产方法，该方法步骤如下：⑴采购碳素钢热轧卷板；
⑵酸洗，所述酸洗介质为稀释的盐酸溶液，重量百分比为8～22%；
⑶冷轧，所述轧制的总压下率为60～90%；
⑷精剪；
⑸连续脱碳退火，所述退火温度为730～850℃；
⑹拉矫平整；
⑺包装、入库。
其中，步骤⑵所述的酸洗温度为50～60℃，酸洗时间为1～2min。。步骤⑶所述的轧制过程分2至6个道次完成。于精剪后的步骤⑸所述的连续脱碳退火为保护气氛退火，该保护气氛为加湿的氢氮混合气，含氢气量为20～75%，加湿温度为45～65℃，炉内露点为30～45℃，且所述的连续脱碳退火脱碳时间即钢带的在炉时间为2～25分钟，脱碳后的碳素超深冲钢带含碳量≤30ppm。另外，完成脱碳后对钢带进行的拉矫平整步骤，要求平整率0.5～2％。在生产过程中利用的是厚度为2.0～3.5mm的碳素钢热轧卷板。
本发明采用普通碳素钢热轧钢卷或优质碳素钢热轧钢卷作为原料，以工艺简单、成本低廉的方式生产厚度为0.2～1.0mm的超低碳超深冲冷轧薄带钢。钢带先经酸洗、冷轧，然后在连续退火线上，在含水汽的保护气氛中进行退火，通过化学反应进行深度脱碳处理以获得极高的延伸性能。为了使脱碳反应顺利进行，同时又防止钢带表面氧化，因此必须对炉内气氛及温度进行控制。炉内气氛为加湿的氢氮混合气，其中氢气含量为20～75%,炉内气氛露点为30～45℃,温度为730～850℃，在炉时间为2～25分钟。在向炉内输入保护气氛前需经过加湿器进行加湿，加湿温度为45～65℃。通过控制加湿温度来控制加湿量（即保护气中水汽含量），从而控制炉内的露点。经处理后的钢带含碳量可达30ppm以下，同时使晶粒细化，使钢带获得优异的延伸性能。所述方法避免了常规的超深冲钢板生产中，在冶炼过程为控制碳含量而采取的一系列复杂而难于控制的工艺措施。最后，采用拉矫平整联合精整方法，改善钢带力学性能，并获得良好的板形。
具体实施方式
本发明的主旨是以常见的碳素钢热轧钢卷为原料，采用对冶炼工艺无特殊要求且工艺简单、易于控制的低成本方式生产厚度为0.2～1.0mm的超低碳超深冲冷轧带钢。以此方法生产的超深冲冷轧带钢其屈服强度与日本SPCE和国标SC2、SC3相近，而延伸率达42%以上，高于SPCE及SC2、SC3，与JSC270G等最高性能等级的超深冲钢板接近。下面结合具体实施例对本发明作进一步详述。
本发明公开了一种以采用碳素钢热轧钢卷作为原料生产碳素超深冲钢带的方法，该方法的基本步骤为：
⑴采购碳素钢热轧卷板；
⑵酸洗，所述酸洗介质为稀释的盐酸溶液，重量百分比为8～22％；
⑶轧制，所述轧制的总压下率为60～90％；
⑷精剪；
⑸连续脱碳退火，所述退火温度为730～850℃；
⑹拉矫平整；
⑺包装、入库。
其中，步骤⑵所述的酸洗温度为50～60℃，酸洗时间为1～2分钟。步骤⑶所述的轧制过程分2至6个道次完成。于精剪后的步骤⑸所述的连续脱碳退火为保护气氛退火，该保护气氛为加湿的氢氮混合气，含氢气量为20～75%，加湿温度为45～65℃，炉内露点为30～45℃，且所述的连续脱碳退火脱碳时间即碳素超深冲钢带的在炉时间为2～25分钟，脱碳后的碳素超深冲钢带含碳量≤30ppm。另外，完成脱碳后对钢带进行的拉矫平整步骤，要求平整率0.5～2％。在生产过程中利用的是厚度为2～3.5mm的碳素钢热轧卷板，成品厚度为0.2～1.0mm。
具体实施时，首先需对采购回的碳素钢热轧钢卷进行外观检查，根据钢带表面氧化皮的状况和酸槽内盐酸的浓度确定适宜的酸洗温度和酸洗时间，较厚的氧化皮或较低的盐酸浓度则相应采用较高酸洗温度和酸洗时间，如此类推，以保证酸洗效果（钢带表面无残留的氧化皮或黑斑，同时又不产生过酸洗）为宜。酸洗后的钢卷材按客户要求的参数轧制、精剪后，进入下道工序退火。轧制时，一般须经2至6个道次才能完成，即总压下率越大，轧制的道数（次数）越多，总压下率越小则轧制的道数少。
所述的退火为连续脱碳退火。脱碳反应主要依靠由氢氮混合保护气带进炉内的水汽进行，其反应式为：
要使脱碳反应顺利进行，同时又要防止钢带氧化，就需要对退火温度和炉内气氛的分压比进行合理控制。
分压比指炉内保护气体中水汽的分压与氢气的分压之比，近似等于保护气体中水汽和氢气的体积百分比。水汽具有氧化性，能加速脱碳反应；氢气具有还原性，可保护钢带在含水汽的气氛中不易氧化，同时氢气还能加速钢带中的碳原子往钢带表面扩散，加快脱碳反应速度。因此，随着分压比提高，脱碳速度也显著提高，但同时钢带被氧化的倾向就越大。例如：在退火温度为800℃时，分压比小于0.45时，则钢带不会被氧化。
由于分压比不易测定，因此在实际生产中采用测定露点的方法来反映保护气中水份的含量，从而控制炉内分压比。保护气氛的增湿是通过配套的加湿器进行的，通过控制加湿温度即可控制加湿后保护气体中水汽的含量。
本发明的氢氮保护气含氢量为20～75％，加湿温度为45～65℃，炉内露点为30～45℃。所述的氢氮保护气加湿后从脱碳炉均热区两侧分段交错地通入炉内，使整个脱碳过程均获得新鲜的保护气氛，以提高脱碳效果。另外，在脱碳炉的出口还通入不加湿的干气，起密封作用。由于炉内通入了干气，且水汽不断因化学反应被消耗，因此炉内露点比加湿温度低。废气从脱碳炉的入口排出并燃烧，从而形成保护气体逆向流动，以提高脱碳反应效果。
为了提高钢带的延伸性能并加快脱碳反应速度，退火温度定为相变温度AC1以上。随着温度的提高，能显著加快脱碳速度，但温度过高时，不但钢带易氧化，且钢带易在炉内被拉断，因此退火温度不宜高于850℃。特别是对于厚度为0.4mm以下的薄带，宜采用较低的退火温度。本发明的脱碳退火温度为730～850℃。
控制脱碳时间主要是为了获得良好的脱碳效果，确保钢带含碳量降至30ppm以下，使钢带获得优异的延伸性能。通常脱碳时间与钢带厚度的平方成正比，同时还与原材料的原始含碳量、退火温度、加湿温度、钢带表面状态等因素有关。本发明的脱碳时间为2～25分钟，通过调整钢带运行速度来调整脱碳时间，从而保证脱碳的效果。
经脱碳后的钢带含碳量30ppm以下，并可使钢带获得优异的延伸性能。同时，上述方法避免了常规的超深冲钢板生产中，在冶炼过程为控制碳含量而采取的一系列复杂而难于控制的工艺措施。再经拉矫平整联合精整工艺，改善钢带力学性能，并获得良好的板形。
工艺方案一：
采用牌号为SPHC，规格为3.5*1250的热轧钢卷，在浓度为12～18％、温度为50～55℃的盐酸中进行连续酸洗，酸洗时间为1分钟，酸洗后进行清洗和钝化处理。然后冷轧至厚度为1.0mm，总压下率为71.4％，分2个道次完成。接着在连续退火生产线上进行脱碳退火，保护气体中氢气含量为75%，加湿温度为65℃，炉内露点为45℃，退火温度为850℃，脱碳时间为25分钟，脱碳后钢带含碳量为25～30ppm。随后进行拉矫平整，平整率为0.5％。最后检验和包装入库。成品厚度为1.0mm，断后伸长率44～45％。
工艺方案二：
采用牌号为Q235，规格为2.5*300的热轧钢卷，在浓度为15%～22％、温度为55～60℃的盐酸中进行连续酸洗，酸洗时间为1.5分钟，酸洗后进行清洗和钝化处理。然后冷轧至厚度为0.5mm，总压下率为80％，分3个道次完成。接着在连续退火生产线上进行脱碳退火，保护气体中氢气含量为50％，加湿温度为50℃，炉内露点为38℃，退火温度为780℃，脱碳时间为7分钟，脱碳后钢带含碳量为15～26ppm。随后进行拉矫平整，平整率为0.8%。最后检验和包装入库。成品厚度为0.50mm，断后伸长率42～44％。
工艺方案三：
采用牌号为O8AL，规格为2.0*1050的热轧钢卷，在浓度为8～12％、温度为50～55℃的盐酸中进行连续酸洗，酸洗时间为2分钟，酸洗后进行清洗和钝化处理。然后冷轧至厚度为0.2mm，总压下率为90％，分6个道次完成。接着在连续退火生产线上进行脱碳退火，保护气体中氢气含量为20％，加湿温度为45℃，炉内露点为30℃，退火温度为730℃，脱碳时间为2分钟，脱碳后钢带含碳量为10～22ppm。随后进行拉矫平整，平整率为2%。最后检验和包装入库。成品厚度为0.20mm，断后伸长率43～45％。
利用本发明方法所得的钢带产品性能指标如下：
1）化学成份
2）机械性能
屈服强度：100～180Mpa
抗拉强度：250～330Mpa
断后伸长率: ≥42％
3）规格
宽度:300～1250mm
厚度：0.2～1.0mm
4）表面质量：无划痕、压伤等缺陷，表面无氧化，保持银白色光亮的金属本色。
利用本发明方法所得的钢带产品性能价格与国内外类似产品对比：
1）力学性能与DC06等超深冲用钢板相近；
2）断后伸长率远高于SPCE等深冲钢板及国标GB5213中定义的超深冲用钢板SC2、SC3，亦略高于国外的DC06等超深冲用钢板，与JSC270G等最高性能等级的超深冲钢板的断后伸长率接近；
3）因对冶炼和热轧工艺无特殊要求，生产原材料为碳素钢热轧钢卷，生产成本比常规超深冲用钢低得多，价格甚至比SPCE等一般深冲用冷板还要低。
Claims (9)
1.一种碳素超深冲钢带的生产方法，该方法步骤如下：
⑴采购碳素钢热轧卷板；
⑵酸洗，所述酸洗介质为稀释的盐酸溶液，重量百分比为8～22%；
⑶冷轧，所述轧制的总压下率为60～90%；
⑷精剪；
⑸连续脱碳退火，所述退火温度为730～850℃；
⑹拉矫平整；
⑺包装、入库。
2.根据权利要求1所述的碳素超深冲钢带的生产方法，其特征是：所述的酸洗温度为50～60℃，酸洗时间为1～2min。
3.根据权利要求2所述的碳素超深冲钢带的生产方法，其特征是：所述轧制过程分2至6个道次完成。
4.根据权利要求3所述的碳素超深冲钢带的生产方法，其特征是：所述连续脱碳退火为保护气氛退火，该保护气氛为加湿的氢氮混合气，该氢氮混合气中氢含量为20～75％，余量为氮。
5.根据权利要求4所述的碳素超深冲钢带的生产方法，其特征是：所述保护气氛进入炉内前炉内经过由加湿器进行的加湿处理，加湿温度为45～65℃，通过控制加湿温度来控制保护气氛中的水汽含量，从而控制炉内气氛的露点，炉内保护气氛露点为30～45℃。
6.根据权利要求4所述的碳素超深冲钢带的生产方法，其特征是：所述在保护气氛下的连续脱碳退火中，脱碳时间为2～25分钟。
7.根据权利要求6所述的碳素超深冲钢带的生产方法，其特征是：脱碳后，所述碳素超深冲钢带含碳量≤30ppm。
8.根据权利要求7所述的碳素超深冲钢带的生产方法，其特征是：所述的拉矫平整步骤，平整率0.5～2%。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的碳素超深冲钢带的生产方法，其特征是：所述碳素钢热轧卷板厚度为2.0～3.5mm的卷板。
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