SPCC退火卷成型性能的研究與提升

張曉東

（山東鋼鐵集團(tuán)有限公司萊蕪分公司板帶廠，山東萊蕪271104）

0 引言

萊鋼冷軋罩式退火爐、平整拉矯生產(chǎn)線自2009年投產(chǎn)至今，主要生產(chǎn)一般沖壓用鋼SPCC退火卷。但用戶反映我廠生產(chǎn)的SPCC鋼板偏硬，沖壓成型性能不穩(wěn)定，所以我廠SPCC退火卷質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。

1 新技術(shù)應(yīng)用的工藝設(shè)備條件

萊鋼冷軋生產(chǎn)線目前有紊流式推拉酸洗線1條，1 500 mm可逆單機(jī)架2臺(tái)，罩式退火爐24臺(tái)、重卷縱切線1條、單機(jī)架平整機(jī)組1臺(tái)和拉矯機(jī)組1條，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能40萬(wàn)噸。冷軋生產(chǎn)線的具體工藝流程如圖1所示。

圖1 萊鋼1 500 mm冷軋線工藝流程圖

2 具體工藝技術(shù)方案

2.1 SPCC化學(xué)成分影響機(jī)理分析

萊鋼生產(chǎn)的SPCC冷軋板采用熱軋SPHC為原料，其化學(xué)成分為（%）：C=0.04～0.06，Si=0.01～0.03，Mn=0.14～0.22，P=0.006～0.015，S=0.005～0.008，N=0.004，Al=0.02～0.05。冷軋退火卷的生產(chǎn)規(guī)格為（0.25～2.5）mm×（900～1 380）mm。

2.2 軋機(jī)壓下率對(duì)延伸率的影響分析

冷軋工藝主要是保證合理的壓下率從而得到好的晶粒組織和織構(gòu)，保證高r值和n值。研究不同冷軋壓下率對(duì)SPCC沖壓性能的影響規(guī)律，找出最有利于沖壓性能{111}織構(gòu)形成的冷軋壓下率。通過(guò)試驗(yàn)，不同退火溫度下各試樣的平均晶粒尺寸與冷軋壓下率的關(guān)系如圖2所示。

圖2 在不同退火溫度下不同壓下率的晶粒尺寸圖

由試驗(yàn)得出：在同一退火溫度下，晶粒尺寸在76%的壓下率附近最??；當(dāng)壓下率低于64%時(shí)，即使退火溫度達(dá)到800℃，晶粒仍為拉長(zhǎng)形；晶粒尺寸隨著壓下率的增大而減小，隨著溫度的提高而增大。另外，壓下率與退火鋼基體強(qiáng)度有較強(qiáng)的正對(duì)應(yīng)關(guān)系，增大壓下率是提高強(qiáng)度的有效方法之一。

2.3 退火工藝曲線優(yōu)化

分析不同退火工藝制度對(duì)SPCC沖壓性能的影響，主要是退火溫度、保溫時(shí)間和升溫速度。根據(jù)萊鋼罩式退火爐的情況，設(shè)定不同的退火溫度、升溫速度和保溫時(shí)間，分析金相組織和織構(gòu)的影響規(guī)律。

退火溫度作為影響低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼罩式退火板最終性能的關(guān)鍵因素之一，主要能夠控制再結(jié)晶過(guò)程中鐵素體晶粒的大小。對(duì)不同厚度規(guī)格的SPCC鋼卷進(jìn)行不同溫度下的延伸率性能退火試驗(yàn)，根據(jù)數(shù)據(jù)做如圖3所示關(guān)系圖。

圖3 延伸率與溫度的準(zhǔn)關(guān)系圖

從圖中可以看出，隨著溫度的升高，延伸率先升高后降低，在700～720℃退火溫度區(qū)間達(dá)到一個(gè)峰值。不同規(guī)格試樣達(dá)到峰值的溫度不同，0.35 mm和0.6 mm兩種規(guī)格在700℃達(dá)到峰值，1.3 mm和1.77 mm厚度規(guī)格要到720℃之后才達(dá)到峰值。

根據(jù)屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度數(shù)據(jù)可得出屈強(qiáng)比的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示，根據(jù)表中數(shù)據(jù)做如圖4所示關(guān)系圖。由圖可以看出，隨著溫度的升高，屈強(qiáng)比呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，在750℃之后晶粒繼續(xù)長(zhǎng)大，屈強(qiáng)比減小尤為明顯，這與強(qiáng)度變化情況一致。

2.4 平整與拉矯工藝制度優(yōu)化

平整激光測(cè)速儀受平整機(jī)架內(nèi)油霧等影響存在誤差，編碼器受S輥打滑與安裝精度影響產(chǎn)生誤差，將引起平整生產(chǎn)過(guò)程中延伸率不穩(wěn)定，影響最終產(chǎn)品性能穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)延伸率控制模式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，同時(shí)定期擦拭平整激光測(cè)速儀鏡片，對(duì)編碼器進(jìn)行定期校準(zhǔn)，控制平整延伸率波動(dòng)不得超過(guò)±0.02%。改善前后平整延伸率控制精度如圖5所示。拉矯延伸率偏差會(huì)引起成品帶鋼性能波動(dòng)，造成成品卷延伸率指標(biāo)偏差。通過(guò)優(yōu)化拉矯機(jī)重疊量的設(shè)定，減小機(jī)前機(jī)后的張力波動(dòng)，定期校驗(yàn)張力輥編碼器，減小波動(dòng)，控制拉矯延伸率波動(dòng)小于±0.01%。

表1 不同厚度的帶鋼在不同退火溫度下的屈強(qiáng)比

圖4 屈強(qiáng)比與溫度的準(zhǔn)關(guān)系圖

圖5 改善前后拉矯延伸率控制精度對(duì)比圖

3 應(yīng)用效果

實(shí)施工藝改進(jìn)后，SPCC退火卷的屈強(qiáng)強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等成型性能指標(biāo)有了明顯提高，產(chǎn)品品質(zhì)控制穩(wěn)定性大大改善，客戶質(zhì)量異議大幅減少。

4 結(jié)語(yǔ)

我們制定了適合萊鋼冷軋生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝方案，形成了完善、穩(wěn)定、高效的生產(chǎn)工藝，提高并穩(wěn)定了冷軋退火卷的最終力學(xué)成型性能，使萊鋼冷軋退火卷的沖壓狀態(tài)滿足了客戶要求，達(dá)到了同行業(yè)領(lǐng)先水平。