專利名稱：二次冷軋蔭罩帶鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二次冷軋蔭罩帶鋼，尤其涉及一種超薄低碳的二次冷軋蔭罩帶鋼；本發(fā)明還涉及一種二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，特別涉及一種薄規(guī)格，含碳量低的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法。
背景技術(shù)：
目前，通常采用二次冷軋的技術(shù)來制造薄規(guī)格超低碳的蔭罩帶鋼產(chǎn)品，該種產(chǎn)品經(jīng)常應(yīng)用于彩色顯象管技術(shù)領(lǐng)域。公開號為CN1717502A的中國專利申請涉及了一種生產(chǎn)蔭罩材料的方法，一種使用所述蔭罩材料的蔭罩以及一種包括所述蔭罩的彩色顯像管。該方法中所涉及的一種鋼坯的各元素設(shè)計(jì)含量為C :彡O. 004wt. %, Si O. 03wt. %,Mn 0. 1-0. 5wt. %, P ^ O. 02wt. %, S ^ 0. 02wt. %，Al :0. 01 0. 07wt. %, N (0. 0040wt. %,B 0. Olwt. %,Nb S 0. lwt. %和11 :0. 0001 0. lwt. %，余者為 Fe 和 不可避免的雜質(zhì)。該專利通過對所述鋼坯進(jìn)行熱軋、酸洗和冷軋，進(jìn)一步進(jìn)行連續(xù)退火或箱式退火等工序后，將殘余C含量降低至O. 003wt. %或更低，并且還進(jìn)行軋制比為20 92%的二次冷軋，從而獲得了一種蔭罩帶鋼材料。授權(quán)公告號為CN1141412C的中國發(fā)明專利提供了一種采用超低碳鋼(純鐵)或者在超低碳鋼中添加少量的強(qiáng)碳化物形成元素Ti或者Ti和Nb，使得其中的碳主要以碳化物的形式存在，大幅度降低鋼中的固溶碳含量，提高了其抗時(shí)效性能，保證了沖壓成形性，特別是成形均勻性。通過合理設(shè)計(jì)化學(xué)成分及調(diào)整優(yōu)化工藝參數(shù)，使得蔭罩帶鋼的材質(zhì)性能及磁性能滿足使用要求。但是由于添加了昂貴的合金元素，煉鋼生產(chǎn)成本大幅度提高，同時(shí)由于添加了合金元素，為了退火完全，退火時(shí)必須采用退火溫度高，生產(chǎn)能耗高。同時(shí)，該專利并不能生產(chǎn)厚度小于等于O. 15毫米的蔭罩帶鋼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種薄規(guī)格二次冷軋蔭罩帶鋼及其制造方法，使得該蔭罩帶鋼具有良好的表面外觀和材質(zhì)性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明將帶鋼材料的化學(xué)成分重量百分比設(shè)計(jì)為C元素彡 O. 001%，Mn 元素 O. 10 O. 40%，Al 元素 O. 02 O. 06%，Si 元素彡 O. 025%，P 元素彡 O. 015%,S元素彡O. 01%，O元素彡O. 004%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；優(yōu)選方案Mn元素O. 10 O. 30%ο進(jìn)一步，本發(fā)明還對于二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法進(jìn)行了優(yōu)化，具體工序如下I)轉(zhuǎn)爐煉鋼，采用超低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，控制轉(zhuǎn)爐鋼包的自由氧為F[O]500 700ppm，鐵水中的S元素控制彡O. 003%, P元素控制彡O. 035%，轉(zhuǎn)爐鋼包目標(biāo)溫度為1540 1640°C,目標(biāo)自由氧為600ppm,采用真空循環(huán)脫氣精煉工藝,脫碳時(shí)間為20 25min。2)連續(xù)鑄坯。
3)熱軋。4)酸洗冷軋。5)連退機(jī)組退火。6) 二次冷軋。7)精整涂油。8)蔭罩帶鋼。在一般的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法中，技術(shù)人員常采用IF鋼(無間隙原子 鋼)，因?yàn)镮F鋼(無間隙原子鋼)是在冶煉過程中通過添加一定量的鈦(Ti)、鈮(Nb)等強(qiáng)碳氮化合物形成元素，將鋼中的碳、氮等間隙原子完全固定為碳氮化合物而形成的，從而具有良好的深沖性能。但是由于添加了昂貴的合金元素，煉鋼生產(chǎn)成本大幅度提高，同時(shí)由于添加了合金元素，為了退火完全，退火時(shí)必須采用退火溫度高，生產(chǎn)能耗高。研究人員考慮到蔭罩帶鋼在加工過程中，并不需要進(jìn)行深沖，因此采用了無需添加Nb、Ti等合金元素的超低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼。在煉鋼過程中，通過成分設(shè)計(jì)直接將碳的重量百分比控制在C < O. 001%，在減少了“中間脫碳退火工藝”，縮短了生產(chǎn)周期的情況下，一方面保證了蔭罩腐孔所需要較小的冷脆性和時(shí)效性，另一方面經(jīng)過低溫退火及二次冷軋過程后同樣確保蔭罩帶鋼所需達(dá)到的強(qiáng)度。I) Mn元素在材料中適當(dāng)加入少量的Mn有利于強(qiáng)度的提高，同時(shí)加入少量Mn可以和S結(jié)合生成MnS，減少表面熱脆，避免表面質(zhì)量問題；但加入過多對沖壓加工不利，所以Mn應(yīng)控制在O. 10 O. 40%ο2) Al元素在煉鋼時(shí)Al作為脫氧劑進(jìn)行添加，避免鋼水中夾雜物增多，特別是Al2O3的夾雜物的增加，夾雜物主要會影響蔭罩帶鋼的蝕刻性能，Al應(yīng)控制在O. 02 O. 06%。3) Si元素Si可提高材料的強(qiáng)度，但在熱軋時(shí)Si容易產(chǎn)生低融點(diǎn)的SiO2. FeO共晶系的氧化鐵皮，在熱軋時(shí)，難以用高壓水予以清除，從而對蔭罩帶鋼的表面質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，所以Si盡量控制在O. 025%以下。4) P、S元素P、S重量百分比越低，加工性越好；P可以提高材料的強(qiáng)度，但P也會導(dǎo)致材料的脆性，S對材料是有害元素，會產(chǎn)生夾雜物，對蔭罩帶鋼蝕刻性能不利，所以P、S的含量要盡量的低。一般P控制在O. 015%以下；S控制在O. 010%以下。5) O 0是有害元素，易形成FeO等化合物，因此量控制較低。首先，在煉鋼過程中，按上述成分配比材料進(jìn)行控制，控制鐵水[S] ^ O. 003%,[P]彡O. 035%，轉(zhuǎn)爐鋼包控制自由氧F[O]為500 700ppm，目標(biāo)自由氧F
為600ppm。轉(zhuǎn)爐鋼包目標(biāo)溫度1540 1640°C。采用真空循環(huán)脫氣精煉工藝，脫碳目標(biāo)時(shí)間為20 25min。然后，在連續(xù)鑄坯過程中，在中間包中采用超低碳覆蓋劑，防止增碳。結(jié)晶器采用超低碳保護(hù)渣。鋼包的引流砂采用無碳引流砂并確保完全吹氬。蔭罩帶鋼的主要夾雜物是Al、Ca、Mn、Si、S等的氧化物，夾雜物由于所在部位與基板鐵素體的蝕刻速度不同而會影響蔭罩帶鋼的蝕刻性能而致使蝕刻孔位形狀的不規(guī)整。由于每一張蔭罩網(wǎng)板上有幾十萬個(gè)小孔，而且小孔之間的距離非常小，如果夾雜物量多而且尺寸大，那么蔭罩網(wǎng)板的合格率就會受到影響，導(dǎo)致鋼質(zhì)材料的純凈度不符合要求。此外，夾雜物還會惡化蔭罩網(wǎng)板的軟磁性能。因此，蔭罩帶鋼通常要求C含量< 20ppm，鋼質(zhì)純凈、成分均勻穩(wěn)定，夾雜物< O. 03個(gè)/m2,夾雜物的大小< 30 μ m。接著，在熱軋過程中，加熱爐溫度及時(shí)間1190 1250°C，4 6小時(shí)，確保板坯表里溫度均勻；一方面溫度不宜過高，否則AlN固溶過多會導(dǎo)致氧化鐵皮增多；另一方面溫度也宜過低，否則終軋溫度將無法穩(wěn)定控制。故將終軋溫度設(shè)定為900 940°C，既確保了溫度在Ar3以上，又為頭中尾、寬向溫度均勻性提供了保證，避免了混晶、粗晶組織的出現(xiàn)。卷取溫度設(shè)定為660 700°C,頭尾溫度要穩(wěn)定控制。板形為凸度10 40 μ m,目標(biāo)20 μ m ;要求斷面板形光滑，不能有大的楔形及局部高點(diǎn)出現(xiàn)，亦不能有平凸度。隨后，在酸洗冷軋過程中，為了滿足最終產(chǎn)品厚度要求以及熱軋生產(chǎn)的可制造性，帶鋼經(jīng)過酸洗去除帶鋼表面氧化鐵皮，冷軋變形量設(shè)定在90%左右。連退機(jī)組退火加熱段溫度目標(biāo)為580 600°C，均熱段目標(biāo)溫度為580 600°C，機(jī)組目標(biāo)速度500 650米/分。其次，進(jìn)行二次冷軋工序(DCR)，該工序主要作用如下I)提高高溫回復(fù)退火后蔭罩帶鋼的強(qiáng)度和硬度；2)改善板形，獲得良好的帶鋼平直度；3)賦予帶鋼表面合適的表面形貌,包括Ra、Rmax> Sm和Rsk等；蔭罩帶鋼的表面質(zhì)量決定了其在顯像管應(yīng)用領(lǐng)域中關(guān)鍵的選色(分色)功能。帶鋼表面質(zhì)量主要包括表面缺陷狀態(tài)、潔凈度和表面形貌(包括平均表面粗糙度Ra、最大峰谷距Rmax、波峰間距Sm和偏斜度Rsk等技術(shù)參數(shù))。蔭罩帶鋼要求表面形貌均勻細(xì)膩，不允許任何表面缺陷。蔭罩帶鋼的表面平均粗糙度要適中；表面粗糙度過大時(shí)，帶鋼材料經(jīng)蝕刻后，槽孔邊緣形狀不光滑，容易出現(xiàn)微小的鋸齒狀；表面粗糙度過小時(shí)，帶鋼材料與感光膠之間的附著力不好，易脫膠，而且還會影響曝光前母板與帶鋼之間的抽氣性能進(jìn)而將影響曝光效果。偏斜度Rsk實(shí)質(zhì)上是指在一定長度內(nèi)，相對于表面輪廓基準(zhǔn)的峰谷分布情況。若Rsk > O時(shí)，粗糙度表現(xiàn)為帶鋼表面有很多凸起，從而在上下工作版和帶鋼之間有很多氣體通道，便于抽真空，從而可縮短抽真空時(shí)間；并且由于帶鋼表面凹凸較多，感光膠與帶鋼的附著力也較好；相反，Rsk ( O時(shí)，粗糙度表現(xiàn)為表面有很多平面區(qū)域，表面凹凸較少，特別是波谷少，工作板與蔭罩帶鋼接觸界面氣體通道很少，此時(shí)不利于抽真空，同時(shí)感光膠與帶鋼的附著力也較差。最大峰谷距Rmax和波峰間距Sm表征表面形貌的均勻細(xì)膩程度，Rmax值越大均勻性越差，Sm值越大表面越細(xì)膩。本發(fā)明在二次冷軋過程為了形成上述表面形貌值，將具體參數(shù)控制為Ra0.40
O.70 μ m、Rmax ^ 6. O μ m> Rsk ^ 0、Sm 50 130 μ m。為了使帶鋼表面具有較好的質(zhì)量水平，本發(fā)明的二次冷軋工序優(yōu)選采用雙機(jī)架二次冷軋機(jī)組進(jìn)行生產(chǎn)，第一機(jī)架軋制力為4，000 6，000KN，工作輥采用磨削方式進(jìn)行加工，工作輥表面粗糙度控制范圍為O. 20 O. 40 μ m ;第二機(jī)架軋制力為2，000 4，000ΚΝ,工作輥采用電火花處理，工作輥表面粗糙度控制范圍為I. 3^1. 5 μ m。兩個(gè)機(jī)架的工作輥輥 徑均為410 460mm,工作棍表面硬度均為Hs 93 97,中間棍表面硬度均為Hs 81 85，雙機(jī)架平整機(jī)入口單位張力控制在13 16kg/mm2，中間和出口單位張力控制在18 25kg/mm2。按照二次冷軋機(jī)組最大變形能力，將變形率設(shè)計(jì)為35 42%。二次冷軋第二個(gè)機(jī)架工作輥表面形貌要求屬于關(guān)鍵工藝，電火花加工后，要求工作輥表面粗糙度為I. 3 I. 5 μ m，PC值(單位長度峰值數(shù))控制范圍為130-170個(gè)/cm。
蔭罩帶鋼材料的機(jī)械性能主要包括退火前后的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、硬度、延伸率和屈服延伸。特別是退火后的屈服延伸，在蔭罩帶鋼應(yīng)用于彩色顯象管領(lǐng)域時(shí)，要求其網(wǎng)孔尺寸精確而且形狀穩(wěn)定。因此，為保證蔭罩網(wǎng)板在沖壓過程中變形的均勻性，要求蔭罩帶鋼再結(jié)晶退火后的屈服延伸率越小越好。同時(shí)，對蔭罩網(wǎng)板而言，主要以屈服強(qiáng)度來衡量加工性能，一方面越低的屈服強(qiáng)度能夠獲得較好的加工性能，增加沖壓后形狀的穩(wěn)定性；另一方面，較高的屈服強(qiáng)度和硬度可以使蔭罩帶鋼在后續(xù)加工過程(脫脂清洗、預(yù)處理、涂膠、曝光、顯影、蝕刻等工序)中不易出現(xiàn)變形(如邊浪和折痕等)。為了滿足產(chǎn)品的加工性能又要避免在后續(xù)加工過程中發(fā)生容易變形的情況，蔭罩帶鋼材料需要采取一個(gè)適當(dāng)?shù)那?qiáng)度，一般為44(T470MPa。為了獲得適當(dāng)?shù)那?qiáng)度，按照二次冷軋機(jī)組最大變形能力，將變形率設(shè)計(jì)為35 42%。最后，精整機(jī)組采用拉矯機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，延伸率設(shè)定范圍O. 40 I. 0%。本發(fā)明的有益效果是1)采用了無需添加Nb、Ti等合金元素的超低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼并通過對于鋼質(zhì)材料元素的成分設(shè)計(jì)，一方面將碳的重量百分比控制在低含量范圍，保證了騎在后續(xù)加工過程中的冷脆性和時(shí)效性，；另一方面減少了中間脫碳退火工藝，降低了退火 溫度，縮短了生產(chǎn)周期；2)通過二次冷軋工序軋制參數(shù)及軋輥加工方法的優(yōu)化，在減少了脫脂和平整工序的情況下，獲得機(jī)械性能優(yōu)、表面質(zhì)量高的鋼質(zhì)材料用以后續(xù)加工制成薄規(guī)格低碳的蔭罩帶鋼。本發(fā)明無需脫碳處理、加入昂貴合金元素，在簡化生產(chǎn)流程工藝的情況下，便可獲得較好的表面質(zhì)量和使用性能的蔭罩帶鋼；其所涉及的工序時(shí)間短、生產(chǎn)成本低，適合各類廠家工業(yè)化生產(chǎn)的目的。


圖I為二次冷軋第二個(gè)機(jī)架工作輥經(jīng)電火花處理后表面粗糙度示意圖。圖2為通過本發(fā)明的實(shí)施例A所生產(chǎn)蔭罩帶鋼板厚度精度示意圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)發(fā)明的工藝參數(shù)不同，通過5個(gè)實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容及本發(fā)明制造方法的相關(guān)參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種二次冷軋蔭罩帶鋼，其特征在于其各元素的重量百分比設(shè)計(jì)為C元素≤ O. 001%，Mn 元素 O. 10 O. 40%，Al 元素 O. 02 O. 06%，Si 元素≤ O. 025%，P 元素≤ O. 015%,S元素≤O. 01%, O元素≤O. 004%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求I所述的二次冷軋蔭罩帶鋼，其特征在于所述Mn元素的重量百分比設(shè)計(jì)為 O. 10 O. 30%O
3.如權(quán)利要求I所述的二次冷軋蔭罩帶鋼，其特征在于其平均表面粗糙度RaO.40 O. 70 μ m,最大峰谷距Rmax ^ 6. O μ m,偏斜度Rsk ^ O,波峰間距Sm :50 130 μ m。
4.制造如權(quán)利要求I所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的方法，其特征在于其步驟如下 1)轉(zhuǎn)爐煉鋼，采用超低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，控制轉(zhuǎn)爐鋼包的自由氧控制為500 700ppm，鐵水中的S元素控制為彡O. 003%，P元素控制彡O. 035%，轉(zhuǎn)爐鋼包目標(biāo)溫度為1540 1640°C，目標(biāo)自由氧為600ppm,采用真空循環(huán)脫氣精煉工藝脫碳,脫碳時(shí)間為20 25min ； 2)連續(xù)鑄坯； 3)熱軋； 4)酸洗冷軋； 5)連續(xù)退火； 6)二次冷軋； 7)精整涂油。
5.如權(quán)利要求4所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，其特征在于所述熱軋的加熱爐溫度設(shè)定為1190 1250°C，時(shí)間為4 6小時(shí)，終軋溫度設(shè)定為900 940°C，卷取溫度設(shè)定為660 700°C。
6.如權(quán)利要求4所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，其特征在于所述連續(xù)鑄坯的鋼包采用無碳引流砂，并采用完全吹氬處理，中間包采用可防增碳的超低碳覆蓋劑。
7.如權(quán)利要求4所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，其特征在于所述退火的加熱段目標(biāo)溫度設(shè)定為580 600°C，均熱段目標(biāo)溫度設(shè)定為580 600°C，機(jī)組目標(biāo)速度控制在500 650米/分。
8.如權(quán)利要求4所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，其特征在于所述二次冷軋采用雙機(jī)架軋機(jī)組進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求8所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，其特征在于所述雙機(jī)架軋機(jī)組的第一個(gè)機(jī)架的軋制力設(shè)置為4，000 6，000ΚΝ。
10.如權(quán)利要求8所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，其特征在于所述雙機(jī)架軋機(jī)組的第二個(gè)機(jī)架的軋制力設(shè)置為2，000 4，000ΚΝ。
11.如權(quán)利要求8至10任一項(xiàng)所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，其特征在于所述雙機(jī)架軋機(jī)組平整機(jī)入口單位張力控制在13 16kg/mm2，中間和出口單位張力控制在18 25kg/mm2。
12.如權(quán)利要求8所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，其特征在于所述雙機(jī)架軋機(jī)組的工作棍棍徑為410 460mm。
13.如權(quán)利要求8所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，其特征在于所述雙機(jī)架軋機(jī)組的工作輥表面硬度為Hs 93 97，中間輥表面硬度為Hs 81 85。
14.如權(quán)利要求4所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，其特征在于所述二次冷軋的變形率設(shè)計(jì)為35 42%。
15.如權(quán)利要求8所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，其特征在于將經(jīng)過磨削方式處理過的工作輥?zhàn)鳛樗鲭p機(jī)架軋機(jī)組第一個(gè)機(jī)架的工作輥，該工作輥的表面粗糙度為0.20 O. 40 μ m。
16.如權(quán)利要求8所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，其特征在于將經(jīng)過電火花處理過的工作輥?zhàn)鳛樗鲭p機(jī)架軋機(jī)組第二個(gè)機(jī)架的工作輥，該工作輥的表面粗糙度為1.3 I. 5 μ m，單位厘米長度峰值個(gè)數(shù)為130 170。
17.如權(quán)利要求4或14所述的二次冷軋蔭罩帶鋼的制造方法，其特征在于所述精整涂油采用拉矯機(jī)進(jìn)行，其延伸率設(shè)定為O. 40 I. 0%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二次冷軋蔭罩帶鋼及其制造方法，其包括以下工藝轉(zhuǎn)爐煉鋼→連續(xù)鑄坯→熱軋→酸洗冷軋→連續(xù)退火→二次冷軋→精整涂油，所獲得蔭罩帶鋼的各主要元素質(zhì)量百分比為C≤0.001%，Mn 0.10～0.40%，Al0.02～0.06%，Si≤0.025%，P≤0.015%，S≤0.01%，O≤0.004%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明通過對各元素的成分設(shè)計(jì)，一方面控制碳的重量百分比在低含量范圍，另一方面省去了脫碳退火工藝并降低了連退退火溫度，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本；通過二次冷軋工序參數(shù)及加工方法的優(yōu)化，減少了脫脂和平整工序，同時(shí)獲得了材質(zhì)性能優(yōu)、表面質(zhì)量高的鋼質(zhì)材料。
文檔編號C22C38/06GK102719731SQ20121021953
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者吳首民, 李秀軍 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司