不同成分與工藝對(duì)CQ 級(jí)冷軋鋼帶的影響分析

供稿|尹翠蘭，康華偉

內(nèi)容導(dǎo)讀

通過(guò)不同化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，開發(fā)DC01 與SPCC 兩個(gè)CQ 級(jí)冷軋鋼帶牌號(hào)。DC01 牌號(hào)鋼帶，材質(zhì)較軟、成型性能相對(duì)較好，可滿足強(qiáng)度不高但變形量較大或較復(fù)雜的使用要求；SPCC 牌號(hào)鋼帶，材質(zhì)較硬、成型性能相對(duì)較差，可滿足強(qiáng)度高但變形量較小的使用要求。通過(guò)用戶差異化的成分設(shè)計(jì)與工藝改進(jìn)，滿足了不同層級(jí)的用戶需求，提高市場(chǎng)占有率。

隨著冷軋產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，用戶對(duì)冷軋產(chǎn)品的性能要求越來(lái)越高，對(duì)于普通CQ 級(jí)冷軋鋼帶，亦要求具備一定的沖壓成形性能，并且市場(chǎng)的需求量較大。因此，加強(qiáng)對(duì)不同成分與工藝下的CQ 級(jí)冷軋鋼帶的研究開發(fā)，具有重大的意義。本文通過(guò)開發(fā)DC01 與SPCC 兩個(gè)CQ 級(jí)冷軋鋼帶牌號(hào)，實(shí)現(xiàn)不同組織與性能要求，實(shí)現(xiàn)連續(xù)退火CQ 級(jí)的大范圍沖壓及應(yīng)用領(lǐng)域，既可實(shí)現(xiàn)較大沖壓范圍要求材質(zhì)較軟的沖壓件需求，亦可實(shí)現(xiàn)較高強(qiáng)度的較小沖壓變形的結(jié)構(gòu)件需求，擴(kuò)大了產(chǎn)品客戶群。典型的應(yīng)用如圖1 所示，DC01 牌號(hào)用于汽車頂蓋件，其具有較好的沖壓成型性能；SPCC 牌號(hào)用于家電電機(jī)端蓋，其具有較好的強(qiáng)度支撐效果。

冷軋帶鋼生產(chǎn)

工藝流程

通過(guò)鐵水KR 脫硫，運(yùn)送至轉(zhuǎn)爐加入合金進(jìn)行高溫冶煉，再通過(guò)RH 精煉爐脫氣，將潔凈化的合格鋼水連續(xù)澆鑄為230 mm 的鋼坯，定尺切割后進(jìn)入加熱爐加熱至一定溫度并保溫一定時(shí)間，再進(jìn)行熱軋粗軋(可逆式)與精軋(連續(xù)式)至較薄規(guī)格的鋼帶進(jìn)行卷取，然后將鋼卷運(yùn)至冷軋工序進(jìn)行開卷酸洗與冷連軋至目標(biāo)厚度的鋼卷，再開卷進(jìn)行脫脂清洗后進(jìn)行連續(xù)退火爐進(jìn)行再結(jié)晶退火，之后進(jìn)行平整、切邊、涂油等精整工序，最終生產(chǎn)出合格鋼卷，進(jìn)行檢驗(yàn)判定與包裝入庫(kù)。其主要工藝流程如下：

KR 脫硫→轉(zhuǎn)爐冶煉→RH 精煉→連鑄→熱連軋→酸連軋→連續(xù)退火→卷取→精整(根據(jù)需要)→成品檢驗(yàn)→包裝→入庫(kù)。

化學(xué)成分控制

綜合考慮生產(chǎn)成本與力學(xué)證性能，不添加貴合金，采用C、Mn 強(qiáng)化，且要求C 含量不能太高，確保最終的沖壓性能。DC01 與SPCC 鋼帶的成分設(shè)計(jì)如表1 所示。

表1 DC01 與SPCC 鋼帶的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

熱軋與酸軋工藝

熱軋與酸軋均采用連軋工藝。熱軋終軋溫度和卷取溫度是影響冷軋板性能的主要影響因素：熱軋終軋溫度略高于冷卻時(shí)鐵素體轉(zhuǎn)變的開始溫度Ar3，終軋后立即快速冷卻，獲得均勻的鐵素體晶粒，在冷軋退火后形成有利織構(gòu)；高溫卷取有利于碳氮化物的析出和長(zhǎng)大，降低連續(xù)退火再結(jié)晶溫度，提高塑性應(yīng)變比r[1]。從不同冷軋壓下率上看，冷軋壓下率在80%左右，有利于提高金屬冷軋變形儲(chǔ)能，增加退火過(guò)程中再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力，有利于獲得較強(qiáng)的{111}有利織構(gòu)和高的r值[2]。DC01 與SPCC 鋼帶的熱軋與酸軋主要工藝參數(shù)如表2 所示。

表2 DC01 與SPCC 鋼帶的熱軋與酸軋主要參數(shù)

連退工藝

冷軋退火采用立式連續(xù)退火爐生產(chǎn)。采用再結(jié)晶退火工藝，主要是消除冷軋變形后的加工硬化，使冷變形后的成品得到所需求的組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，提高塑性，最終獲得理想的深沖性能[3]。DC01 與SPCC 鋼帶的連退主要工藝參數(shù)如表3 所示。

表3 DC01 與SPCC 鋼帶的連退主要參數(shù)

性能與組織分析

力學(xué)性能

通過(guò)對(duì)退火后成品的DC01 與SPCC 鋼帶進(jìn)行拉伸試驗(yàn)檢測(cè)，取樣位置為鋼卷中間部位，寬度方向距離連部1/4 位置，采用橫向試樣，靜態(tài)拉伸后所得力學(xué)性能如表4 表示。

表4 DC01 與SPCC 鋼帶的力學(xué)性能

從以上性能可看出，DC01 的屈服強(qiáng)度比SPCC 低74 MPa，抗拉強(qiáng)度比SPCC 低48 MPa，延伸率比SPCC 高7%，HRB 硬度比SPCC 低7.6，說(shuō)明DC01 材質(zhì)比SPCC 更軟，沖壓成型性能更好，更適合較大沖壓范圍要求材質(zhì)較軟的沖壓件需求；而SPCC 強(qiáng)度較高，可實(shí)現(xiàn)較高強(qiáng)度的較小沖壓變形的結(jié)構(gòu)件需求

金相組織

通過(guò)對(duì)退火后成品的DC01 與SPCC 鋼帶進(jìn)行金相顯微組織分析，在500 倍下的金相組織圖如圖2 所示。

從金相組織可看出，DC01 與SPCC 的金相顯微組織都是均勻的鐵素體+少量游離滲碳體，鐵素體呈塊狀，游離滲碳體呈分散的點(diǎn)狀分布于晶內(nèi)和晶界，晶粒較均勻，不存在混晶等現(xiàn)象。其中DC01 的晶粒比SPCC 的晶粒粗大些，DC01 的晶粒度約為9.0～9.5 級(jí)，SPCC 的晶粒度約為9.5～10.0級(jí)，晶粒大小與力學(xué)性能吻合，屈服強(qiáng)度較小的晶粒較粗，有利于沖壓成型。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)CQ 級(jí)冷軋鋼帶DC01 與SPCC 的研究，制定了適合與山鋼日照公司2030 冷軋生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝方案，大大提高并穩(wěn)定了冷軋退火卷的沖壓性能，滿足了客戶要求，達(dá)到同類行業(yè)領(lǐng)先水平。目前冷軋連退DC01 與SPCC 沖壓用鋼產(chǎn)品已成功打入小汽車、防盜門、家電等相關(guān)領(lǐng)域，經(jīng)用戶反饋，CQ 級(jí)冷軋產(chǎn)品的板面質(zhì)量與尺寸精度良好、力學(xué)性能穩(wěn)定，滿足JIS 及EN 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行及客戶的需求。