表面带有特殊形貌与图案的冷轧薄钢板及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种表面带有特殊形貌与图案的冷轧薄钢板及其生产方法。本发明专利技术的具体解决方案为：冷轧薄钢板，其特征在于：该薄钢板表面轮廓高度中心线算术平均值（即：表面粗糙Ｒａ）在０．３～２．０微米这个范围内，构成上述表面粗糙度的显微形状为：底部带有一马蹄形的凹槽，马蹄形的凹槽呈圆滑状。上述冷轧薄钢板的生产方法，其特征在于：在冷轧工艺中，开坯后第二道次用激光毛化辊进行轧制，热处理工艺前最后一道次用激光毛化辊进行轧制。本发明专利技术可提供一种成材率和生产效率高、表面和使用性能优良的冷轧薄板及其生产方法。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。采用本生产方法，钢板表面的形貌是由经高能束流(如激光)毛化处理的工作辊通过冷轧和平整工序复制而成的。钢板表面的这种有一定尺寸和分布要求的特殊形貌与图案，可以防止冷轧钢卷在退火时发生粘结现象，可以在赋予钢板以优良使用性能(如冲压成形性，对涂镀层的附着力及涂镀后的板面光亮度等)的同时改善轧制工艺与板形。现有的钢板在大压下量冷轧后的退火过程中层与层之间经常发生粘结现象，使后道工序平整轧制难以顺利进行，粘结现象严重时，退火冷轧钢板整卷甚至整炉报废，导致成材率下降，生产效率低，同时也损害平整工作轧辊的使用寿命和产品质量。造成冷轧板退火粘结的主要原因有三点第一，热处理工艺制度(如炉温过高或保温时间过长等)，第二，钢板冷轧后卷取张力过大，第三，钢卷内层与层之间接触面过大。实践表明钢板愈薄，钢卷内层与层之间接触状态对产生粘结的影响愈大。本专利技术正是基于这一思路，从改善冷轧板的表面状态入手，提出了消除冷轧薄钢板退火粘结现象，改善产品质量的新的工艺方法。现有的冷轧薄钢板与本技术的生产工艺流程相同(如附图说明图1所示)第一步热轧板卷原料;第二步酸洗;第三步冷轧、冷轧卷成品;第四步退火热处理、退火钢卷成品;第五步平整轧制;第六步纵剪分卷;第七步成品板卷。本技术热轧板卷原料为厚度在1.5～3.5mm之间的热轧或冷轧薄钢卷板。如果原料为热轧板卷，则冷轧前需用适当浓度的硫酸或盐酸对钢卷进行酸洗，以清除其表层氧化铁皮。冷轧式序的总压下变形量约为40～95%。现有的工艺一般采用砂轮磨光辊来冷轧板。由于辊面磨痕沿周向分布且深浅不一，故轧制后在板面形成沿轧制方向的深浅不一的长条状轧痕和擦伤。这种表面形貌难以有效地减少钢卷中层与层之间的接触面，表面上那些尖锐的轧痕峰易在层与层接触时，划伤对方，造成热处理时金属原子相互扩散出现粘结现象，致使钢卷整卷甚至整炉报废，严重影响冷轧的成材率和生产效率。为此，本技术对酸洗后的钢卷首先砂轮磨光辊开坯(也可用后面所述激光毛化工作辊开坯)，第二道次用带有特殊形貌和图案的激光毛化工作辊(已申报中国专利)轧制，中间冷轧道次可用上述激光毛化辊，也可用普通砂轮磨光辊，最后冷轧道次再次使用上述激光辊轧制以防止钢卷在下一道工序退火热处理时发生粘结现象。冷轧后的钢卷可作为成品直接出厂，也可转入下道工序。要进行退火热处理的钢卷需要松卷重绕以降低卷中张力。退火热处理在还原气氛中进行，退火温度600℃～700℃，保温时间5～10小时。热处理后的钢卷可作成品出厂，但有成形要求的成品板还必须进行平整轧制，以消除物理屈服点和屈服平台。现有平整工艺采用喷丸辊进行平整轧制，所生产的钢板表面形貌是随机的，深浅不一的，难以进一步提高冲压成形时板与模具间的润滑效果和材料的流动能力，尤其是难以保证这种板冲压后的表面涂漆光亮度。本技术的平整轧制采用带有特殊形貌和图案的激光毛化工作辊进行。平整工艺条件为压下量，0.5～3%;张力，50～150MPa;速度50～300M/min。平整后的钢卷需要根据用户要求或分条。边部毛刺≤0.05mm，分条宽度公差为±0.1mm。按上述生产方法(已申报中国专利)本实新型的性能指标为抗拉强度σb≥250MPa，屈服强度σ0.2为100～300MPa，延伸率δ≥20%，表面硬度HV为70～200。本专利技术的目的是提供一种成材率和生产效率高、表面和使用性能优良的冷轧薄钢板及其生产方法。本专利技术具体的解决方案为一种，其特征在于该薄钢板表面轮廓高度中心线算术平均值(即表面粗糙Ra)在0.3～2.0微米这个范围内，构成上述表面粗糙度的显微形状为底部带有一平台的椭圆形封闭式微坑，在椭圆形长边走向的周边处有一马蹄形的凹槽，马蹄形的凹槽呈圆滑状;其断面尺寸的参数满足下列条件微坑外缘沿长轴和短轴的直径分别为D1、D2;微坑内缘沿长轴和短轴的直径分别为d1、d2;长轴方向微坑中心间距离为Sm1;短轴方向微坑中心间距离为Sm2;微坑内平台平均直径do＝d1+d2/2，50μm＜do＜150μum;微坑中心间平均距离Sm＝Sm1+Sm2/2，50μm＜Sm＜300μm;板面微坑深度h1＜5μm并且，h1≤所轧钢板厚度的1%;微坑中心平台至板平面之间的高度t1＜3μm。钢板表面平面度满足如下关系式n-单位面积内总平面度，其中，0.6＜n＜0.95;n1-单位面积内坑内平面度;n2-单位面积内坑外平面度;在Sm1/D1≥1Sm2/D2≥1的条件下有n＝n1+n2＝1-0.785D1D2(1-k1k2)/Sm1Sm2式中n≤k1＝d1/D1≤1，0≤k2＝d2/D2≤1。一种表面带有特殊形貌与图案的冷轧薄钢板的生产方法包括热轧薄钢板的酸洗、大变形冷轧工艺、热处理工艺、冷轧薄钢板的平整，其特征在于a.在轧制工艺中，开坯后第二道次用激光毛化光辊进行轧制，热处理工艺前最后一道次再用激光毛化辊进行轧制。b.在平整轧制工艺中压下量为0.5～3%;前张力为7.5kgf/mm2～15kgf/mm2;后张力为3.75kgf/mm2～13.6kgf/mm2。本技术与现有薄钢板主要的生产流程为将厚度为2.0～3.0mm的热轧板进行酸洗，清除钢板表面的氧化铁皮;然后进行冷轧(多道次压下)，轧至接近成品厚度;重卷后，装炉进行退火热处理，使材料再结晶和消除其残余应力;退火后薄钢板软化，材料具有拉伸物理屈服点和屈服平台。为此，需要进行平整轧制，消除屈服点和屈服平台。现有的冷轧工艺中一般采用磨光辊。由于磨光辊的表面有长条状砂轮磨痕，圆度差，因而在轧钢时，辊与薄钢板之间容易出现打滑，噪音大，既划伤薄钢板表面、影响板形，又损害轧辊的使用寿命。同时，用磨光辊轧制时，由于咬入条件差，道次压下量低，噪音大，轧后钢卷退火热处理时易粘结。平整这种退火钢卷时，易发生粘辊、断带，致使成品板表面质量差，成材率和生产效率低下。为改善轧制工艺和板形，防止薄钢板轧后热处理时出现粘结现象，需要对冷轧工作辊表面进行激光毛化处理，形成有一定尺寸与分布的表面硬化质点群。辊面形貌通过冷轧加工复制到薄钢板表面。在本专利技术的冷轧工艺中，开坯后第二道次用激光毛化辊进行轧制，热处理前最后一道次再用激光毛化辊轧制。本专利技术中使用的冷轧工作辊采用了激光毛化方法，即用脉冲激光在轧辊表面按一定的分布局部熔融辊面材料，同时用辅助气体将融物吹出熔池，在池边缘和池外冷却形成凸包。由于加热时间短促，靠轧辊自身冷却的温度梯度很大，熔融物迅速冷却、形成超细晶粒，平均晶粒直径(≤1μm)为现有处理方法的几十分之一，增加了材料的强度和耐磨损能力。由于局部激光淬火，在轧辊表面作用区形成了三层硬化层结构最表层为超细晶和隐针马氏体硬化层，其硬度≥HRV900，层深约20μm。第二层是热影响区，其硬度约为HRV850，厚度约20μm。内层为原来基体，其硬度约为HRV800(如图1所示)。由于上述加工，在辊面形成的凹坑在轧制过程中，通过储油加强了润滑作用同时收集磨损碎颗粒，高硬度(HRV≥900)的辊面凸包在轧制过程中，由于能迅速咬入钢板，因而减少轧制中的打滑现象，改善了板的表面质量和板形并且有利于轧辊与所轧钢板的分离。冷轧工作辊经激光毛化处理后，局部熔融硬化点硬度≥HRV900。这样可在相对较软、韧性较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面带有特殊形貌与图案的冷轧薄钢板，其特征在于：该薄钢板表面轮廓高度中心线算术平均值（即：平均表面粗糙度Ｒａ）在０．３～２．０微米这个范围内，构成上述表面粗糙度的显微形状为：底部带有一平台的椭圆形封闭式微坑，在椭圆形长边走向的周边处有一马蹄形的凹槽，马蹄形的凹槽呈圆滑状；其断面尺寸的参数满足下列条件：微坑外缘沿长轴和短轴的直径分别为Ｄ１、Ｄ２；微坑内缘沿长轴和短轴的直径分别为：ｄ１、ｄ２；长轴方向微坑中心间距离为：Ｓｍ１；短轴方向微坑中心间距离为：Ｓｍ２；微坑内平台平均直径：ｄ０＝ｄ１＋ｄ２／２，５０μｍ＜ｄ０＜１５０μｍ；微坑中心间平均距离：Ｓｍ＝Ｓｍ１＋Ｓｍ２／２，５０μｍ＜Ｓｍ＜３００μｍ；板面微坑深度：ｈ１＜５μｍ并且，ｈ１≤所轧钢板厚度的１％；微坑中心平台至板平面之间的高度：ｔ１＜３μｍ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光南，杨明江，林斌，纪全，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]