張軍鋒，李建軍，張 維，劉 偉

（唐山鋼鐵集團(tuán)高強(qiáng)汽車板有限公司，河北 唐山 066000）

馬口鐵是兩面鍍有純錫的冷軋低碳鋼板或鋼帶，廣泛應(yīng)用于制罐、包裝材料、沖壓容器等行業(yè)，根據(jù)調(diào)制度等級(jí)的不同可劃分為MR T-1～MR T-5，根據(jù)退火工藝分為CA和BA。馬口鐵成品的厚度從0.2～0.5 mm不等，其所采用熱軋基料厚度一般在2.5～4.0 mm之間，冷軋壓下率最高達(dá)到90%以上，冷軋過(guò)程一般采取單機(jī)架或者連軋機(jī)組軋制。冷軋前需對(duì)熱軋?jiān)线M(jìn)行縱剪分條，由于冷軋壓下率大和縱剪分條的影響，熱軋?jiān)辖M織性能的均勻性將嚴(yán)重影響冷軋生產(chǎn)的穩(wěn)定性和退火后的硬度均勻性，進(jìn)而影響后續(xù)制罐成型工藝。針對(duì)熱軋產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)冷軋產(chǎn)品的遺傳性影響，本文分析了不同熱軋工藝下MR T-2.5CA的組織均勻性與冷軋退火板的硬度關(guān)系，為冷軋生產(chǎn)穩(wěn)定性和退火后產(chǎn)品硬度的均勻性提供了依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

MR T-2.5CA實(shí)驗(yàn)鋼成分見(jiàn)表1，成分設(shè)計(jì)主要采用低碳低硅成分，加少量的錳來(lái)保證產(chǎn)品的性能。產(chǎn)品主要生產(chǎn)工藝路線為：鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐→LF精煉→連鑄→熱軋→分條→酸洗→冷軋→連退→拉矯→鍍錫，熱軋?jiān)虾穸葹?.0～5.0 mm。熱軋工藝見(jiàn)圖1所示，鋼坯經(jīng)加熱爐加熱至1 180～1 220℃，經(jīng)兩架粗軋機(jī)軋制后進(jìn)入精軋，根據(jù)成品厚度一般中間坯厚度設(shè)定為35～55 mm之間，精軋入口溫度為1 010～1 050℃，精軋經(jīng)過(guò)7機(jī)架軋制，經(jīng)層流冷卻后鋼卷尾部切除8 m后進(jìn)行取樣分析。拉伸試樣沿軋制橫向，試樣的標(biāo)距，式中：S0為試樣平行長(zhǎng)度部分的原始橫截面積；采用Z330E型330 kN電子拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行室溫拉伸試驗(yàn)，拉伸應(yīng)變速率為0.006 7 s-1；沿軋向切取金相試樣尺寸為10 mm×10 mm，經(jīng)研磨、拋光后用4%硝酸酒精腐蝕，制備金相試樣，用光學(xué)顯微鏡（OM）觀察顯微組織構(gòu)成。

表1 MR T-2.5CA的化學(xué)成分 %

圖1 熱軋工藝示意圖

2 試驗(yàn)過(guò)程與分析

2.1 熱軋軋制工藝

本實(shí)驗(yàn)根據(jù)不同層冷模式和卷取溫度設(shè)計(jì)兩種實(shí)驗(yàn)方案，工藝參數(shù)見(jiàn)表2，其中1號(hào)方案采用001冷卻模式，該冷卻模式主要為UFC低壓開(kāi)啟該冷卻模式為前段冷卻；2號(hào)方案采用201冷卻模式，該冷卻模式為UFC關(guān)閉下的常規(guī)冷卻前段集中冷模式。熱軋產(chǎn)品規(guī)格為1 260 mm×3.5 mm。

表2 熱軋軋制工藝

2.2 生產(chǎn)過(guò)程跟蹤

采用在線橫斷面溫度檢測(cè)儀對(duì)不同工藝下帶鋼橫向溫度進(jìn)行檢查，結(jié)果見(jiàn)下頁(yè)圖2，1號(hào)方案的實(shí)驗(yàn)鋼橫向和縱向均存在溫度不均的現(xiàn)象，如下頁(yè)圖2-1所示，通過(guò)線橫斷面溫度檢測(cè)儀溫度分析發(fā)現(xiàn)其中不同位置最大溫度波動(dòng)在80℃左右，如圖3-1所示，帶鋼經(jīng)過(guò)精軋后在高溫區(qū)快速進(jìn)入層流冷卻段，實(shí)現(xiàn)鋼帶表面的快速溫降；2號(hào)方案實(shí)驗(yàn)鋼橫向縱向溫度均勻，不同位置溫差較低，帶鋼熱成像云圖未出現(xiàn)大面積的藍(lán)色區(qū)域，2號(hào)實(shí)驗(yàn)方案主要通過(guò)降低高溫段溫度梯度，降低高溫度的冷卻強(qiáng)度，緩解了帶鋼局部冷卻強(qiáng)度，使得帶鋼表面溫度均勻如圖2-2所示，其不同位置溫度波動(dòng)在40℃以內(nèi)，如圖3-2所示。

圖2 試驗(yàn)鋼橫向溫度示意圖

圖3 試驗(yàn)鋼橫向溫度曲線

熱軋過(guò)程中，由于冷卻不均，熱軋供料沿橫向存在性能差異，實(shí)際測(cè)量上表現(xiàn)為硬度分布不均。在冷軋過(guò)程中，熱軋?jiān)系男阅懿町惐厝挥绊懤滠堒堉七^(guò)程，在相對(duì)較軟的部位，金屬延伸較容易，而高硬度區(qū)延伸困難。因此，為了精確研究冷軋過(guò)程及其規(guī)律，必須考慮軋件沿寬度方向的性能差異[1]。

2.3 熱軋帶鋼檢驗(yàn)與分析

對(duì)1號(hào)熱軋帶鋼進(jìn)行橫向力學(xué)性能和硬度檢查，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖4，1號(hào)鋼橫向不同位置抗拉強(qiáng)度波動(dòng)最大達(dá)到82 MPa，屈服強(qiáng)度波動(dòng)達(dá)到65 MPa，熱軋帶鋼表面硬度（HRB）波動(dòng)最大達(dá)到3.4，存在嚴(yán)重的力學(xué)性能和硬度波動(dòng)。通過(guò)對(duì)2號(hào)鋼進(jìn)行物理性能和硬度均勻性的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)2號(hào)鋼抗拉強(qiáng)度波動(dòng)為40 MPa，屈服強(qiáng)度波動(dòng)為37 MPa，硬度（HRB）波動(dòng)為1，力學(xué)性能和硬度相對(duì)均勻。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，橫向溫度波動(dòng)與力學(xué)性能和硬度波動(dòng)強(qiáng)相關(guān)，溫度低點(diǎn)則強(qiáng)度和硬度偏高，溫度高時(shí)強(qiáng)度和硬度偏低，說(shuō)明熱軋?jiān)侠鋮s不均是影響帶鋼力學(xué)性能不均的直接原因。

圖4 試驗(yàn)鋼橫向溫度對(duì)強(qiáng)度和硬度的影響（橫縱坐標(biāo)標(biāo)題）

對(duì)1號(hào)帶鋼橫向不同位置進(jìn)行金相分析：分別取1號(hào)試驗(yàn)鋼橫向3和4位置進(jìn)行金相觀察，如圖5所示，兩個(gè)位置的金相組織均為鐵素體+少量珠光體。對(duì)比觀察發(fā)現(xiàn)，3號(hào)位置組織中存在一定量的準(zhǔn)多邊形鐵素體，平均晶粒尺寸為6.3 μm，4號(hào)位置顯微組織主要為多邊形鐵素體，平均晶粒尺寸為6.7 μm，帶鋼不同位置組織差異與帶鋼強(qiáng)度差異相對(duì)應(yīng)，主要與帶鋼橫向溫度不均有關(guān)[2]。

圖5 1號(hào)試驗(yàn)鋼的顯微組織

2.4 冷軋帶鋼檢驗(yàn)與分析

1號(hào)鋼和2號(hào)鋼在經(jīng)過(guò)相同的酸洗、6機(jī)架冷軋和連續(xù)退火工藝后，軋制成厚度為0.30 mm的冷軋退火板。對(duì)MR T-2.5CA冷軋退火板橫向硬度進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖6。1號(hào)試驗(yàn)鋼硬度波動(dòng)較大，波動(dòng)范圍為58～65，最大波動(dòng)達(dá)到6，且61.5%的點(diǎn)超出冷軋板要求的最高硬度值60 HR30T，硬度波動(dòng)與前文所述的熱軋橫斷面溫度、性能和硬度（HR，30 t）波動(dòng)趨勢(shì)一致。2號(hào)試驗(yàn)鋼硬度（HR，30 t）波動(dòng)較小，波動(dòng)范圍在56～58，最大波動(dòng)為2，符合產(chǎn)品要求的硬度值，滿足后續(xù)的成型加工工藝。

圖6 冷軋板橫向硬度波動(dòng)情況

卷取溫度影響到氮化物及碳化物的析出過(guò)程，卷取溫度越低，鐵素體中固溶N越多，固溶的AlN就越多。由于冷軋后退火工序?yàn)檫B退，對(duì)于連退而言，固溶的AlN將限制再結(jié)晶鐵素體晶粒的長(zhǎng)大，因此不能形成所需的薄的圓餅狀晶粒，使得塑性得不到提高，硬度也較高[3]。由此可知，卷取溫度設(shè)計(jì)為680℃，更有利于后續(xù)冷軋產(chǎn)品硬度的降低。

由于熱軋馬口鐵帶鋼冷卻不均，造成了帶鋼沿橫向性能的差異，在經(jīng)過(guò)冷軋后，熱軋性能的差異遺傳到冷軋帶鋼中，而通過(guò)提高熱軋帶鋼的卷取溫度和層流冷卻模式的調(diào)整，能有效改善帶鋼性能不均勻的現(xiàn)象，從而提高冷軋生產(chǎn)穩(wěn)定性和降低帶鋼不同位置力學(xué)性能的波動(dòng)幅度，提高產(chǎn)品的整體使用性。同時(shí)卷取溫度提高后更利于冷軋退火的組織性能均勻性的提高。

3 結(jié)論

針對(duì)MR T-2.5CA一次冷軋板的硬度波動(dòng)問(wèn)題，系統(tǒng)分析了熱軋?jiān)蠈恿骼鋮s模式和卷取溫度等工藝對(duì)冷軋硬度的遺傳性，結(jié)論如下：

1）當(dāng)熱軋工序的冷卻制度采用高溫區(qū)快速冷卻時(shí)，鋼帶溫降過(guò)快，造成板寬方向上橫向溫度不均。通過(guò)調(diào)整層冷模式，將冷卻后移，降低高溫區(qū)溫度梯度，使板寬方向上溫度均勻。

2）熱軋過(guò)程中，由于冷卻不均，鋼帶沿橫向存在性能差異和硬度分布不均，根據(jù)熱軋?jiān)蠈?duì)冷軋硬度的遺傳性，在冷軋成品中也存在相應(yīng)的硬度不均問(wèn)題。

3）當(dāng)卷取溫度較低時(shí)，鋼中固溶的AlN較多，導(dǎo)致冷軋、連退后的產(chǎn)品硬度偏高。

通過(guò)提高終軋溫度杜絕兩相區(qū)軋制，提高卷取溫度，減少固溶的AlN數(shù)量，將層流冷卻后移，降低高溫區(qū)溫度梯度，使板寬方向上溫度均勻，有效地改善了MR T-2.5CA一次冷軋板硬度波動(dòng)大和硬度偏高的現(xiàn)象，使鋼板的硬度波動(dòng)范圍達(dá)到56～58 HRB，滿足即定的硬度要求。