專利名稱：一種表面帶有特殊形貌與圖案的冷軋薄鋼板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種冷軋薄鋼板，尤其是表面帶有特殊形貌與圖案的冷軋薄鋼板。
現(xiàn)有的冷軋薄鋼板與本實(shí)用新型的生產(chǎn)工藝流程相同(如


圖1所示)第一步熱軋板卷原料；第二步酸洗；第三步冷軋、冷軋卷成品；第四步退火熱處理、退火鋼卷成品；第五步平整軋制；第六步縱剪分卷；第七步成品板卷。
本實(shí)用新型熱軋板卷原料為厚度在1.5～3.5mm之間的熱軋或冷軋薄鋼卷板。
如果原料為熱軋板卷，則冷軋前需用適當(dāng)濃度的硫酸或鹽酸對(duì)鋼卷進(jìn)行酸洗，以清除其表層氧化鐵皮。冷軋工序的總壓下變形量約為40～95％?，F(xiàn)有的工藝一般采用砂輪磨光輥來(lái)冷軋鋼板。由于輥面磨痕沿周向分布且深淺不一，故軋制后在板面形成沿軋制方向的深淺不一的長(zhǎng)條狀軋痕和擦傷。這種表面形貌難以有效地減少鋼卷中層與層之間的接觸面，表面上那些尖銳的軋痕峰易在層與層接觸時(shí)，劃傷對(duì)方，造成熱處理時(shí)金屬原子相互擴(kuò)散出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象，致使鋼卷整卷甚至整爐報(bào)廢，嚴(yán)重影響冷軋的成材率和生產(chǎn)效率。
為此，本實(shí)用新型對(duì)酸洗后的鋼卷首先用砂輪磨光輥開(kāi)坯(也可用后面所述激光毛化工作輥開(kāi)坯)，第二道次用帶有特殊形貌和圖案的激光毛化工作輥(已申報(bào)中國(guó)專利)軋制，中間冷軋道次可用上述激光毛化輥，也可用普通砂輪磨光輥，最后冷軋道次再次使用上述激光輥軋制以防止鋼卷在下一道工序退火熱處理時(shí)發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。冷軋后的鋼卷可作為成品直接出廠，也可轉(zhuǎn)入下道工序。
要進(jìn)行退火熱處理的鋼卷需要松卷重繞以降低卷中張力。
退火熱處理在還原氣氛中進(jìn)行，退火溫度600℃～700℃，保溫時(shí)間5～10小時(shí)。熱處理后的鋼卷可作成品出廠，但有成形要求的成品板還必須進(jìn)行平整軋制，以消除物理屈服點(diǎn)和屈服平臺(tái)。
現(xiàn)有平整工藝采用噴丸輥進(jìn)行平整軋制，所生產(chǎn)的鋼板表面形貌是隨機(jī)的，深淺不一的，難以進(jìn)一步提高沖壓成形時(shí)板與模具間的潤(rùn)滑效果和材料的流動(dòng)能力，尤其是難以保證這種板沖壓后的表面涂漆光亮度。
本實(shí)用新型的平整軋制采用帶有特殊形貌和圖案的激光毛化工作輥進(jìn)行。平整工藝條件為壓下量，0.5～3％；張力，50～150MPa；速度50～300M/min。
平整后的鋼卷需要根據(jù)用戶要求切邊或分條。邊部毛刺≤0.05mm,分條寬度公差為±0.1mm。
按上述生產(chǎn)方法(已申報(bào)中國(guó)專利)本實(shí)用新型的性能指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度0b≥250MPa,屈服強(qiáng)度00.2為100～300MPa，延伸率δ≥20％，表面硬度HRV為70～200。
本實(shí)用新型的目的是提供一種成材率和生產(chǎn)效率高，表面和使用性能優(yōu)良的冷軋薄鋼板。
本實(shí)用新型的具體解決方案為一種表面帶有特殊形貌與圖案的冷軋薄鋼，其特征在于該薄鋼板表面輪廓高度的中心線算術(shù)平均值(即表面粗糙度Ra)在0.3～2.0微米這個(gè)范圍內(nèi)。構(gòu)成上述表面粗糙度的顯微形狀為底部帶有平臺(tái)的橢圓形封閉式微坑，在橢圓形長(zhǎng)邊走向的周邊處有一馬蹄形的凹槽，馬蹄形的凹槽呈圓滑狀。其斷面尺寸的參數(shù)滿足下列條件微坑外緣沿長(zhǎng)軸和長(zhǎng)軸的直徑分別為D1、D2；微坑內(nèi)緣沿長(zhǎng)軸和短軸的直徑分別為d1、d2；長(zhǎng)軸方向微坑中心間距離為Sm1；短軸方向微坑中心間距離為Sm2；微坑內(nèi)平臺(tái)平均直徑do＝(d1＋d2)／2，50μm<do<150μm；微坑中心間平均距離Sm＝(Sm1＋Sm2)／2，50μm<Sm<300μm；板面微坑深度h1<5μm并且，h1≤所軋鋼厚度的1％；微坑中心平臺(tái)至板平面之間的高度h1≤3μm；鋼板表面平面度滿足如下關(guān)系式n－單位面積內(nèi)總平面度。其中，0.6<n<0.95；n1－單位面積內(nèi)坑內(nèi)平面度；n2－單位面積內(nèi)坑外平面度。
在Sm1／D1≥1 Sm2／D2≥1的條件下有n＝n1＋n2＝1－0.785D1D2(1-k1k2)/(Sm1·Sm2)，式中0≤k1=d1/D1≤1，0≤k2＝d2／D2≤1本實(shí)用新型由于采用激光毛化輥冷軋薄鋼板，在其表面形成均勻分布并有冷作硬化效應(yīng)的微坑與凸包。這些微坑是封閉形的，凸包是圓滑的，它們能有效地減少鋼卷中層與層間的接觸面積和保持良好的潤(rùn)滑條件，從而能有效地防止熱處理時(shí)粘卷現(xiàn)象的出現(xiàn)。
本實(shí)用新型由于采用激光毛化輥平整退火冷軋鋼板，在其表面形成均勻分布且有冷作硬化效應(yīng)的微坑與凸包，可有效地改善沖壓時(shí)板與模具間的潤(rùn)滑條件，減少磨損，有利材料流動(dòng)，可提高材料的塑性變形能力。根據(jù)用戶使用要求設(shè)計(jì)的板面激光毛化形貌，能最大限度地提高板面的平面度從而提高涂層光亮度，同時(shí)保持鋼板表面對(duì)涂鍍層的附著力。
圖1為本實(shí)用新型的生產(chǎn)工藝流程圖。
圖2為本實(shí)用新型微坑斷面圖。
圖3為本實(shí)用新型板面坑形及平面度計(jì)算示意圖。
圖4為本實(shí)用新型形貌圖。
圖5為本實(shí)用新型與噴丸板表面粗糙度曲線比較。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明一種表面帶有特殊形貌與圖案的冷軋薄鋼，其特征在于該薄鋼板表面輪廓高度中心線算術(shù)平均值(即表面粗糙度Ra)在0.3～2.0微米這個(gè)范圍內(nèi)，構(gòu)成上述表面粗糙度的顯微形狀為底部帶有一平臺(tái)的橢圓形封閉式微坑，在橢圓形長(zhǎng)邊走向的周邊處有一馬蹄形的凹槽，馬蹄形的凹槽呈圓滑狀。其斷面尺寸的參數(shù)滿足下列條件微坑外緣沿長(zhǎng)軸和短軸的直徑分別為D1、D2；微坑內(nèi)緣沿長(zhǎng)軸和短軸的直徑分別為d1、d2；長(zhǎng)軸方向微坑中心間距離為Sm1；短軸方向微坑中心間距離為Sm2；微中心坑間平均距離do＝(d1＋d2)／2，do＝100μm；微坑間平均距離Sm＝(Sm1＋Sm2)／2，Sm＝150μm；板面微坑深度h1＝2μm并且，h1≤所軋鋼板厚度的1％；
微坑中心平臺(tái)至板平面之間的高度t1＝0.5μm。
鋼板表面平面度滿足如下關(guān)系式n－單位面積內(nèi)總平面度。其中，n＝0.7；n1－單位面積內(nèi)坑內(nèi)平面度；n2－單位面積內(nèi)坑外平面度。
在Sm1／D1≥1 Sm2／D2≥1的條件下有n＝n1＋n2＝1－0.785D1D2(1－k1k2)／(Sm1·Sm2)，式中0≤k1＝d1／D1≤1，0≤k2＝d2／D2≤1。其中k1、k2為與平整軋制時(shí)的壓下量和微坑結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)。
為了使鋼板的表面形貌既能保證鋼板有良好的沖壓成形性，又能有優(yōu)良的涂鍍層表面光亮度和對(duì)涂鍍層的附著力，必須尋找一組表面形貌參數(shù)的最佳配合。圖3表明了鋼板表面微坑形狀參數(shù)之間的關(guān)系。圖中D1、D2、d1、d2和Sm1，Sm2分別表示沿橢圓長(zhǎng)軸和短軸方向的微坑外緣直徑、內(nèi)緣直徑及微坑中心間距離。在Sm1／D1≥1和Sm2／D2≥1的情況下，單位面積內(nèi)總平面面積Ap＝Ap1＋Ap2＝At－1／4×3.14(D1D2－d1d2)＝At－1／4×3.14×D1D2(1－k1k2)式中，單位總面積At＝Sm1×Sm2。
單位面積內(nèi)的總平面度n＝n1＋n2＝Ap／At＝1－0.785D1D2(1－k1k2)／(Sm1·Sm2)式中0≤k1＝d1／D1≤1，0≤k2＝d2／D2≤1。其中，k1、k2為與平整壓下量和工作輥表面微坑結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，K1＝k2＝0時(shí)d1＝d2＝0，表明微坑內(nèi)無(wú)平面面積，此時(shí)鋼板表面平面度最小。k1＝k2＝1時(shí)d1＝D1，d2＝D2，即板面無(wú)凹坑，鋼板平面度最大。
權(quán)利要求1.一種表面帶有特殊形貌與圖案的冷軋薄鋼板，其特征在于該帶鋼表面輪廓高度的中心線算術(shù)平均值(即表面粗糙度Ra)在0.3～2.0微米這個(gè)范圍內(nèi)，構(gòu)成上述表面粗糙度的顯微形狀為底部帶有一平臺(tái)的橢圓形封閉式微坑，在橢圓形長(zhǎng)邊走向的周邊處有一馬蹄形的凹槽，馬蹄形的凹槽呈圓滑狀，其斷面尺寸的參數(shù)滿足下列條件微坑外緣沿長(zhǎng)軸和短軸的直徑分別為D1、D2；微坑內(nèi)緣沿長(zhǎng)軸和短軸的直徑分別為d1、d2；長(zhǎng)軸方向微坑中心間距離為Sm1；短軸方向微坑中心間距離為Sm2；微坑內(nèi)平臺(tái)平均直徑do=(d1+d2)/2，50μm＜do＜150μm；微坑中心間平均距離Sm=(Sm1+Sm2)/2，50μm＜Sm＜300μm；板面微坑深度h1＜5μm并且，h1≤所軋鋼板厚度的1%；微坑中心平臺(tái)至板平面之間的高度t1≤3μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面帶有特殊形貌與圖案的冷軋薄鋼板，其特征在于鋼板表面平面度滿足如下關(guān)系式n－單位面積內(nèi)總平面度，其中，0.6<n<0.95；n1－單位面積內(nèi)坑內(nèi)平面度；n2－單位面積內(nèi)坑外平面度；在Sm1／D1≥1 Sm2/D2≥1的條件下有n＝n1＋n2＝1-0.785D1D2(1-k1k2)/(Sm1·Sm2),式中0≤K1＝d1／D1≤1，0≤k2＝d2／D2≤1。式中0≤k1＝d1／D1≤1，0≤k2＝d2／D1≤1
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于改善冷軋薄鋼板使用性能的平整工作輥，其特征在于所述的微坑和突起具有一硬化的表面層；硬化層結(jié)構(gòu)包括最表層超細(xì)晶粒和隱針馬氏體硬化層、第二層的熱影響區(qū)和內(nèi)層的基體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于改善冷軋薄鋼板使用性能的平整工作輥，其特征在于最表層細(xì)晶和隱針馬氏體硬化層層深為10～30μm，內(nèi)層為原來(lái)基體。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種冷軋薄鋼板，尤其是表面帶有特殊形貌與圖案的冷軋薄鋼板。本實(shí)用新型具體的解決方案為一種表面帶有特殊形貌與圖案的冷軋薄鋼板，其特征在于該薄鋼板表面輪廓高度中心線算術(shù)平均值(即表面粗糙Ra)在0.3～2.0微米這個(gè)范圍內(nèi)，構(gòu)成上述表面粗糙度的顯微形狀為底部帶有一平臺(tái)的橢圓形封閉式微坑，在橢圓形長(zhǎng)邊走向的周邊處有一馬蹄形的凹槽，馬蹄形的凹槽呈圓滑狀。本實(shí)用新型可提供一種成材率和生產(chǎn)效率高，表面和使用性能優(yōu)良的冷軋薄鋼板。
文檔編號(hào)B23P9/00GK2187499SQ9322126
公開(kāi)日1995年1月18日 申請(qǐng)日期1993年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月12日
發(fā)明者朱懷清, 陳光南, 聶德鈞, 楊明江, 胡守剛, 林斌, 徐飛, 紀(jì)全 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所