一種led引線框架用低碳冷軋鋼板及其生產方法
【技術領域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種低碳冷軋鋼板及其生產方法，特別涉及一種LED引線框架用低碳 冷軋鋼板及其生產方法。
[0003]
【背景技術】
[0004] 發(fā)光二極管（light emitting diode,LED)被譽為人類歷史上第四代光源，具有光 效高、體積小、安全、壽命長等諸多優(yōu)點，且節(jié)能環(huán)保，廣泛運用于農業(yè)、漁業(yè)、醫(yī)療、通信等 領域，具有廣闊的發(fā)展前景。
[0005] LED支架引線框架是LED產品的基礎組成部分，為降低成本，業(yè)內已開始轉向采用 低碳鋼代替原來的銅質材料；為保證耐蝕性，在低碳鋼表面先鍍銅，再鍍銀。LED支架引線 框架用鋼主要難點在于粗糙度、厚度精度及性能的控制。LED引線框架用低碳冷軋鋼板要求 冷軋粗糙度Ra彡0· 5,硬度40彡HRB彡52(90彡HV0. 5彡115)，抗拉強度彡270MPa，伸長 率> 32%，現有普通的低碳冷軋鋼板不能滿足其要求。
[0006] 中國專利申請?zhí)枮?01310351803. 7的專利文件公開了一種LED行業(yè)用低碳鋼精 密冷軋鋼帶生產方法，由該方法得到的低碳鋼鋼帶可以滿足材料硬度范圍HV140~160,尺 寸公差0. 15mm±0. 005mm，表面光亮粗糙度Ra0.0 5~0. lum，表面無任何擦劃傷的要求；該 方法對已張力復卷的鋼帶卷進行半精軋制--松卷及脫脂清洗烘干--退火和平整-- 精乳--拉彎矯直--縱剪分切，得到低碳鋼精密冷軋鋼帶。該方法退火過程采用的是強 對流氣體保護罩式光亮退火爐，退火溫度為590~6KTC。該種退火方式為間斷式不連續(xù) 生產方式，生產周期較長，且易造成鋼卷頭、中、尾性能不均勻，產品板形及表面質量也不如 連續(xù)退火生產的鋼板，且由該方法得到的材料硬度范圍不能滿足本LED引線框架用鋼的需 求。
[0007] 中國專利申請?zhí)枮?01110033171.0的專利文件公開了一種通板力學性能均勻 的冷軋低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的生產方法，該方法通過控制化學成分和冶煉、乳制、退火等關鍵工 藝參數，獲得了高通板性能均勻性的冷軋低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼；該發(fā)明的控制終軋溫度在910~ 950°C，卷取溫度為660±20°C，立式連續(xù)退火爐加熱段溫度為740± 10°C、快冷段溫度 420±10°C，平整延伸率控制在0. 4~1. 5%。所述DC01的鑄坯成分為C :0. 020~0. 055wt%、 Si :彡 0· 04wt%、Μη 為 0· 20 ~0· 3wt%、P :彡 0· 015wt%、S :彡 0· 015wt%、Alt :0· 05 ~ 0· 025wt%、B :0· 0009~(λ 0015wt%、N :彡(λ 0060wt%，余量基本為Fe。該方法在冷軋生產中， 靠輥時存在嚴重邊浪，易對輥面狀態(tài)造成損傷，且影響產品板形及表面質量；該方法中退火 溫度較高，生產時會造成鋼板粗糙度普遍偏高。因此在實際生產中，利用該方法生產的鋼板 不能既滿足硬度均勻性的要求，又能滿足粗糙度低的要求，同時不能滿足LED引線框架用 鋼的耐時效問題。
[0008]

【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種LED引線框架用低碳冷軋鋼板及其生產方法，主要解決 現有LED引線框架用低碳冷軋鋼板硬度不均勻、表面粗糙度高、耐時效性差的技術問題。
[0010] 本發(fā)明采用的技術方案是： 一種LED引線框架用低碳冷軋鋼板，化學成分重量百分比：C :0. 025%~0. 05%， Si 彡 0· 03%，Μη :0· 15% ~0· 25%，P 彡 0· 020%，S 彡 0· 010%，Alt :0· 025% ~0· 048%，B : 0. 001%~0. 0014%，N < 0. 0035%，余量為Fe及不可避免的雜質元素。
[0011] 本發(fā)明所述的LED引線框架用低碳冷軋鋼板的化學成分限定在上述范圍內的理 由如下： 碳：C含量除了對鋼板具有強化效果外，還影響鋼板的加工性能，C含量越多，強度越 高，加工性能越差。由于LED引線框架用鋼不僅對材料硬度均勻性有要求，對材料硬度上限 也有著嚴格的限制，因此C含量越低，硬度越小，越有利于加工，但過低的C含量又影響其冶 煉成本。此外，"應變時效"的發(fā)生是由于C、N原子又重新擴散至位錯周圍，復又形成"柯氏 氣團"，阻礙位錯運動，從而導致屈服平臺的出現。經過"應變時效"的冷軋鋼板在沖壓成型 時非常容易產生滑移類缺陷，在生產實踐中，發(fā)生的滑移類缺陷往往是由于材料發(fā)生"應變 時效"引起的。因此，在本發(fā)明中，為了避免滑移類缺陷的發(fā)生，減少"應變時效"，必須要有 合適量的C，使得C在鋼中與Fe形成滲碳體，減少固溶C量。因此，綜合硬度均勻性及時效 性能要求，本發(fā)明的C含量范圍設定為0. 025%~0. 05% ; 硅：硅具有較強的脫氧能力，溶入鐵素體后有很強的固溶強化作用，顯著地提高了鋼的 強度和硬度，但同時也降低了鋼的塑性和韌性。硅含量過高，不僅會影響材料的加工性能， 還會在熱軋板表面形成嚴重的較難去除的紅鐵皮。本發(fā)明技術方案設定Si < 0. 03% ; 錳：錳在鋼中能溶于鐵素體中，起到固溶強化的作用。同時，錳可消除鋼中FeO夾雜物， 降低鋼的脆性，也可與鋼中的硫反應形成MnS，從而減少硫的有害作用。作為LED引線框架 用材料，要兼顧其成形性能及經濟性，Μη含量不宜過高。因此，本發(fā)明設定Μη含量范圍為 0· 15% ~0· 25% ; 磷：磷能溶入鐵素體中產生固溶強化，使鋼的強度、硬度顯著提高，但塑性和韌性也急 劇下降，且易發(fā)生冷脆。因此應嚴格控制其含量，本發(fā)明技術方案設定Ρ < 0. 020% ; 硫：硫以化合物FeS的形式存在，FeS與Fe容易形成低熔點的共晶體(熔點約985°C)， 在熱軋過程中易發(fā)生熱脆。因此需要往鋼中加入適量的Mn，形成MnS，從而避免FeS的形成。 硫在鋼中是有害元素，越低越好，但考慮到脫硫成本及實際生產操作，本發(fā)明技術方案設定 S ^ 0. 010% ； 鋁：鋁在本發(fā)明中的作用主要有兩個：一是起到脫氧的作用，與鋼中氧形成A1203在煉 鋼時去除；二是與N元素結合，形成A1N，降低鋼中N間隙原子，使冷軋板具有良好的抗時效 性能，同時提高鋼板的沖壓性能。A1含量過多，不僅會增加氧化物類夾雜，而且會細化晶粒， 提高強度、硬度，不利加工。因此本發(fā)明Alt含量范圍設定為0. 025%~0. 048% ; 硼：極微量的硼就可以使鋼的淬透性增加，B與N的親和力強于A1，因此在高溫奧氏體 中優(yōu)先析出粗大的BN顆粒，從而抑制了細小的A1N質點的析出，減弱了細小A1N質點對晶 界的釘扎作用，促進了奧氏體晶粒的生長，從而使奧氏體晶粒粗化，并起到了降低材料屈強 比的作用，B含量過多會影響鋼板脆性，因此本發(fā)明B含量范圍設定為0. 001%~0. 0014%。
[0012] 氮：在鋼中存在的大量C、N等間隙原子，由于這些原子產生"柯氏氣團"，釘扎位 錯，一旦變形超過釘扎力產生屈服蠕動，從而在鋼板上產生滑移線或起棱缺陷。因此，在本 發(fā)明中，N元素屬于有害元素，加入的A1元素，雖然能與N元素結合形成A1N，降低鋼中N間 隙原子，但若N含量增多，形成的細小A1N質點在退火時會對再結晶形核起阻礙作用，從而 阻止晶粒長大，而且自由N的存在會提高鋼的屈強比。對于LED引線框架用鋼，由于要兼顧 時效性能，N元素含量應盡量低，因此本發(fā)明的N含量設定為N < 0. 0035%。
[0013] -種LED引線框架用低碳冷軋鋼板的生產方法，按下述成分質量百分比冶煉：C : 0· 025% ~0· 05%，Si 彡（λ 03%，Mn :0· 15% ~（λ 25%，P 彡 0· 020%，S 彡 0· 010%，Alt :0· 025% ~ 0· 048%，B :0· 001%~0· 0014%，N彡0· 0035%，余量為Fe及不可避免的雜質元素；依次采用 鐵水脫硫、轉爐頂底復合吹煉、鋼包底吹氬、全程吹Ar保護澆鑄、板坯加熱爐加熱、粗軋、精 車U卷取獲得熱軋鋼卷，然后重新開卷、經酸洗、冷軋、立式連續(xù)退火爐退火、平整、卷取得到 厚度為〇· 4mm~0· 5mm成品，其特征是： 1、連鑄板坯加熱溫度設定 由于LED引線框架用鋼有嚴格的硬度上限控制要求，因此除了從化學成分設計方面控 制晶粒尺寸外，還進一步優(yōu)化熱軋工藝，減少C、N元素固溶，促進晶粒長大，減少時效的產 生。BN在1280°C開始析出，在980°C析出已達到平衡，因此可適當降低出爐溫度，不僅可以 減少A1N的分解固溶，還可以促進粗大的BN析出，增大了熱軋板的晶粒尺寸。連鑄板坯出 加熱爐溫度過高，板坯表面氧化嚴重，影響鋼板表面質量，且耗費能源，不利于節(jié)能環(huán)保。連 鑄板坯加熱溫度設定為1170~1230°C。
[0014] 2、精軋結束溫度設定 精軋結束溫度過低，當溫度低于Ar3相變點時，易進入鐵素體區(qū)，形成鐵素體和奧氏體 兩相區(qū)軋制，熱軋板易產生混晶，尤其是熱軋板上下表面混晶較嚴重。精軋結束溫度過高， 鋼中的A1N等第二相粒子發(fā)生溶解后在熱軋卷取過程重新析出更加細小、彌散的析出物， 從而影響鋼板的退火溫度，同時，也增加了能耗。因此本發(fā)明設定精軋結束溫度為860°C~ 900。。。
[0015] 3、熱軋卷取溫度設定 熱軋卷取溫度主要影響材料的組織、性能及冷軋后的連退再結晶溫度。相對高的卷取 溫度，可以有效地促進Fe3C析出，隨著析出物量的增加和析出物尺寸增大，材料的C、N及析 出物釘扎作用減弱，從而有利于晶粒充分長大。但卷取溫度過高，表面氧化鐵皮嚴重，不利 于后續(xù)酸洗，影響鋼板表面質量。因此為更好地控制卷取溫度，本發(fā)明采用層流后段冷卻方 式，冷卻速度為3°C /S~10°C /S，本發(fā)明設定卷取溫度為620°C~660°C。
[0016] 4、冷軋壓下率設定 為更好地控制冷軋板表面粗糙度，冷軋采用光輥軋制。在冷軋過程中，晶粒被拉長的同 時，各晶粒取向也發(fā)生變化。冷軋變形量主要影響冷軋及退火過程中的變形織構的形成、種 類和百分含量等，而這是影響冷軋板加工性能的關鍵因素。冷軋變形量越大產生的形變能 越大、組織的不穩(wěn)定性也越高，所以再結晶溫度就越低，再結晶之后的晶粒就越細小均勻， 鋼板的強度和塑性均可提高。通過合適的冷軋變形量，可使退火再結晶晶粒尺寸均勻，晶粒 "餅形"程度加大，從而獲得板形較好、加工性能優(yōu)良、屈服強度符合要求的板卷。本發(fā)明設 定冷軋壓下率為75%~85%。
[0017] 5、退火工藝設定 本發(fā)明采用立式連續(xù)退火爐退火，隨著退火溫度的升高，鋼板中固溶C的含量也逐漸 增加，而固溶C含量多少對鋼板時效性能有直接影響，固溶C含量增多，由于C間隙原子產 生"柯氏氣團"，釘扎位錯，一旦變形超過釘扎力產生屈服蠕動，從而在鋼板上產生滑移線或 起棱缺陷，發(fā)生時效。同時，退火溫度過高，靠輥時易產生邊浪等問題。為了保證板形質量， 同時獲得較大的冷軋板晶