冷軋低碳沖壓門板用鋼的生產(chǎn)開發(fā)

胡洪林，馬孝娟，盧鵬程

（寶鋼集團(tuán)新疆八鋼公司制造管理部）

1 前言

近年來，由于鋼制門穩(wěn)定的質(zhì)量、適中的價(jià)位受到越來越多消費(fèi)者的青睞，越來越多的地產(chǎn)商家開始進(jìn)軍鋼制門產(chǎn)業(yè)。政府為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，促進(jìn)消費(fèi)、改善民生、擴(kuò)大內(nèi)需，加大了保障房、廉租房、經(jīng)濟(jì)適用房的建設(shè)，過去10年里，我國鋼制門行業(yè)平均增長速度達(dá)25%，“十二五”期間，我國鋼制門行業(yè)增長速度將達(dá)15%，鋼制門市場剛性需求依然強(qiáng)勁，為我國鋼制門行業(yè)的發(fā)展提供了動力。未來隨著我國鋼木門質(zhì)量與創(chuàng)新能力的不斷提升，產(chǎn)品出口量將會進(jìn)一步增加，鋼木門正日益成為木門市場的重要產(chǎn)品，隨著消費(fèi)者對鋼木門產(chǎn)品認(rèn)知的不斷提高，鋼木門的需求量將增大。

新疆地處內(nèi)陸，在近幾年冷軋鋼木門進(jìn)入快速發(fā)展期，隨著從普通鋼制門到高檔鋼制門的生產(chǎn)轉(zhuǎn)型，對鋼制門用冷軋產(chǎn)品的質(zhì)量要求更高，特別是在綜合性能、表面平直度及厚度尺寸上要求苛刻。為開發(fā)出適應(yīng)市場需要的高質(zhì)量門板鋼，八鋼在生產(chǎn)冷軋低碳鋼SPCC的基礎(chǔ)上，對冶煉成分及軋制工藝進(jìn)行了調(diào)整。

2 八鋼冷軋低碳鋼板生產(chǎn)條件

八鋼冷軋薄板廠于2006年投產(chǎn)。主體裝備有:連續(xù)淺槽紊流酸洗生產(chǎn)線、5機(jī)架連續(xù)軋機(jī)、罩式退火爐、單機(jī)架平整機(jī)及重卷生產(chǎn)線，為低碳沖壓門板用鋼的生產(chǎn)奠定了良好的硬件設(shè)施。

八鋼普冷板SPCC的生產(chǎn)工藝流程：轉(zhuǎn)爐冶煉——精煉——熱軋卷——酸洗——冷軋——全氫罩式退火——平整——重卷——性能檢驗(yàn)——包裝入庫——發(fā)貨。

八鋼冷軋低碳鋼SPCC參照寶鋼企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)，產(chǎn)品的化學(xué)成分見表1，帶鋼性能見表2。

表1 SPCC鋼化學(xué)成分

表2 SPCC帶鋼性能

現(xiàn)有冷軋低碳鋼SPCC的性能不能滿足沖壓門板的性能要求，需要對其成分和工藝進(jìn)行改進(jìn)。

3 工藝改進(jìn)方案

3.1 化學(xué)成分調(diào)整

對化學(xué)成分進(jìn)行改進(jìn)，冶煉化學(xué)成分見表3。SPCC鋼主要成分不變，主要對C含量進(jìn)行了調(diào)整C≤0.06%。要求在冶煉中嚴(yán)格控制鋼中的[N］≤50×10－6，以防止鋼中游離[N］過多使帶鋼強(qiáng)度提高而成形性能惡化。

3.2 熱軋工藝

連鑄坯加熱溫度1180℃、終軋溫度870℃，卷取溫度580℃。較高的加熱溫度有利于鑄坯中AlN溶解，并使晶粒組織均勻；熱軋后快速冷卻至較低的溫度卷取，以防止AlN析出，盡量使其保持固溶狀態(tài)并在隨后的再結(jié)晶退火時(shí)析出，這樣有利于｛111｝織構(gòu)的發(fā)展，從而獲得良好的成形性能。

3.3 冷軋軋制工藝

冷軋變形量對帶鋼性能有較顯著的影響。變形量對帶鋼中的軋制織構(gòu)和在退火中形成的再結(jié)晶織構(gòu)產(chǎn)生影響，如鋁鎮(zhèn)靜低碳軟鋼生產(chǎn)中，變形量約為75%時(shí)能夠獲得對各向異性值極為有利的晶格取向。冷軋變形量控制在70%～80%。

3.4 罩退工藝調(diào)整

退火是沖壓用鋼生產(chǎn)中決定最終產(chǎn)品性能的關(guān)鍵工藝[1]，退火試驗(yàn)調(diào)整了冷熱點(diǎn)溫度，在加熱制度上也進(jìn)行了優(yōu)化，改進(jìn)前退火溫度為680℃。試驗(yàn)時(shí)將退火溫度提高到710℃，同時(shí)試驗(yàn)退火工藝較普通退火工藝增加了3小時(shí)，延長帶罩冷卻時(shí)間2小時(shí)，改進(jìn)前后退火曲線對比見圖1。

圖1 改進(jìn)前后退火曲線

3.5 平整工藝

平整為恒軋制力模式，軋制力為1700～2500kN，以保證冷板的良好的屈強(qiáng)比。

表3 SPCC門板鋼化學(xué)成分

4 工藝改進(jìn)結(jié)果與分析

改進(jìn)工藝主要調(diào)整轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的碳、氮含量和冷軋退火工藝。針對改進(jìn)方案進(jìn)行試驗(yàn)，比較化學(xué)成分的改變及退火工藝的改變對SPCC門板鋼性能的變化，確認(rèn)工藝改進(jìn)是否可行。

4.1 化學(xué)成分

改進(jìn)前后SPCC門板鋼化學(xué)成分見表3，由表3可知改進(jìn)后含碳量、含氮量明顯下降。

4.2 改進(jìn)前后不同退火工藝對比試驗(yàn)

化學(xué)成分改進(jìn)前、后的SPCC門板鋼均采用原退火工藝，帶鋼性能見表4。由表4可見成分改進(jìn)后的SPCC門板鋼冷軋后采用原退火工藝帶鋼屈服強(qiáng)度較化學(xué)成分改進(jìn)前門板鋼降低8MPa，性能改善不明顯，材料仍然不能充分滿足用戶需求。

表4 SPCC門板鋼性能(均值)

化學(xué)成分調(diào)整后SPCC門板鋼采用改進(jìn)后的退火工藝，其力學(xué)性能見表6，與采用原退火工藝力學(xué)性能比較，屈服強(qiáng)度下降30MPa，延伸率提高3.3%，能夠充分滿足門板沖壓用。

表5 改進(jìn)后SPCC門板鋼性能(均值)

4.3 退火組織

退火后材料的金相組織見圖2。工藝改進(jìn)前后材料的組織均為鐵素體+球粒狀滲碳體，滲碳體析出呈彌散分布，說明兩種退火工藝都比較充分。采用改進(jìn)前工藝生產(chǎn)的材料組織中游離滲碳體的析出量比改進(jìn)后材料多。改進(jìn)前工藝生產(chǎn)的帶鋼組織中鐵素體晶粒尺寸略小，晶粒度為8級[2]，均勻性較差，個(gè)別晶粒仍能看出變形方向。改進(jìn)后工藝生產(chǎn)的帶鋼組織中餅形鐵素體較為粗大，晶粒度為6.5級[2]，均勻性較好。

圖2 改進(jìn)前后組織

4.4 工藝改進(jìn)后的效果

通過降低含碳量、控制氮含量，提高退火溫度和延長退火時(shí)間，沖壓門板用冷軋低碳鋼生產(chǎn)工藝得到改進(jìn)，改進(jìn)后帶鋼的晶粒更大，屈服強(qiáng)度降低，延伸率提高，帶鋼的性能更符合沖壓門板鋼的要求。

5 結(jié)語

通過對低碳沖壓門板用鋼的化學(xué)成分調(diào)整及工藝改進(jìn)，達(dá)到以下效果：

（1）生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)工藝穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)大批量穩(wěn)定生產(chǎn)。

（2）所開發(fā)低碳沖壓門板用鋼的力學(xué)性能、板形及表面質(zhì)量均達(dá)到?jīng)_壓門板用戶要求。

（3）開發(fā)的沖壓門板用鋼已經(jīng)在安全門、進(jìn)戶門和室內(nèi)門等普遍使用，得到用戶的好評。

[1]尹紅國，溫德智，吳光亮等.罩式退火工藝對冷軋板成形性能的影響[J].金屬材料與冶金工程.2006，36（5）：3～7.

[2]GB/T13299金屬平均晶粒度測定方法[S]