CN105821199B - 用于对在长度方向具有不同厚度的钢带进行退火的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于对在其长度方向具有不同厚度的钢带进行退火的方法，该钢带至少具有较厚区域和较薄区域，其中该钢带已经冷轧形成较厚区域和较薄区域，一个较厚区域和一个较薄区域具有最多几米的长度。根据本发明，通过连续退火进行退火。

Description

用于对在长度方向具有不同厚度的钢带进行退火的方法
本申请是名称为“用于对在长度方向具有不同厚度的钢带进行退火的方法”、国际申请日为2008年3月19日、国际申请号为PCT/EP2008/053324、国家申请号为200880025298.4的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于对在其长度方向具有不同厚度的钢带进行退火的方法，该钢带至少具有较厚区域和较薄区域，其中该钢带已经冷轧形成较厚区域和较薄区域，一个较厚区域和一个较薄区域具有最多几米的长度。
背景技术
在其长度方向具有不同厚度的钢带通常制作使得，该钢带具有重复的厚度变化，其中该钢带的较厚区域之后具有较薄区域，然后该较薄区域之后是较厚区域，这样在整个钢带的长度上重复。通常所有较薄区域都具有大致相同长度，较厚区域也同样。一个较厚区域和一个较薄区域具有最多几米的长度。一个钢带能够具有至少几百个较厚区域和较薄区域。该较厚区域和较薄区域具有在几十毫米和几毫米之间的厚度。出于特殊目的，该钢带轧成沿这钢带的长度重复的三个或多个不同厚度。由于钢带已经冷轧的事实，所以在较厚区域和较薄区域之间将形成过渡区域，其中钢带的厚度从一个区域的厚度逐渐改变到下一区域的厚度。该过渡区域的长度由两区域之间的厚度变化、轧制速度速和冷轧机能够改变轧辊之间的距离的速度决定，这些是最重要的参数。通常，该过渡区域的长度与较厚区域和较薄区域的长度处于相同数量级，或者甚至更短。钢带的宽度可以是从几分米到大约两米。该钢带可分成具有减小宽度的两个或更多钢带，但是这不是经常需要的。这种钢带切成称为连续变截面板(tailor rolled blank)(TRB)的条，例如用于汽车工业。从而，根据目的需要和应用场合的需要，该坯料在它们的长度上具有至少两种不同厚度。
在钢带的轧制期间，厚度在较薄区域中显著减小。这导致了钢的硬化，从而轧制的钢带无法直接使用。该钢带必须退火，以释放钢带中的应力和/或将该钢带再结晶。
可以通过罩式退火(batch annealing)或者通过连续退火对没有厚度变化的钢带进行退火。然而，在其长度方向具有不同厚度的钢带的退火只能通过罩式退火进行，从而对较薄区域和较厚区域提供相同温度。尽管罩式退火比连续退火成本更高，但是通常对钢的强度有些不利影响。由于在罩式退火情况下经历的缓慢加热和冷却速度，所以并不是对所有钢类型都适用，尤其是具有较高强度的钢类型。
发明内容
本发明的目的是，提供对在其长度方向上具有不同厚度的钢带的改进退火方法。
本发明的另一目的是，提供在其长度方向上具有不同厚度的钢带提供退火方法，该方法比罩式退火更加成本有效。
本发明的再一目的是，提供钢带的退火方法，该方法可用于很多钢类型(如果不是所有类型的话)。
本发明的另一目的是，提供钢带的退火方法，它与罩式退火相比提供更高强度。
本发明的又一目的是，提供钢带的退火方法，它与罩式退火相比改善了钢的质量。
根据本发明，使用一种方法达到这些目的中的至少一个，该方法用于对在其长度方向上具有不同厚度的钢带进行退火，该钢带具有至少较厚区域和较薄区域，其中该钢带已经冷轧形成较厚区域和较薄区域，一个较厚区域和较薄区域具有最多几米的长度，其中通过连续退火进行退火。
本发明的发明人已经观察到，与作为根据现有技术使用的唯一退火方法的现有罩式退火相反，可能对在长度方向具有不同厚度的钢带进行连续退火。连续退火具有的优点在于，它是个更快速的过程并提供新的和更好的TRB。使用连续退火生产的TRB具有比使用罩式退火生产的具有相同成分和轧制经过的TRB更好的机械性能，如更高的机械强度。
根据优选实施例，在其长度方向上具有不同厚度的钢带的形成期间，钢带的热轧之后的厚度压下量对于较厚区域不到15％，对于较薄区域超过15％，并且退火期间钢带的加热以一速度进行，该速度使得较厚区域的温度保持在较厚区域的再结晶温度之下并且较薄区域的温度升高到较薄区域的再结晶温度之上的温度。结果，在退火之后，较薄区域将再结晶并且较厚区也将不会再结晶，导致了钢带的更加一致的性能。
最好是，钢带的连续退火期间再结晶之后的冷却速度在5和150℃/s之间，从而产生如DP、TRIP和多相高强度钢之类的高强度钢。由于在连续退火过程中的通常在5和150℃/s之间的高冷却速度，所以马氏体、贝氏体、残留马氏体和其他形式的形变产物可由奥氏体形成，这些产物对于形成DP、TRIP和多相高强度钢式必需的，而这用罩式退火是不可能的，因为其冷却速度较慢。
为了提供特定TRB钢类型，必须采取某些措施使得，根据所使用的钢的类型，钢带的较厚区域和较薄区域的温度达到所要求的温度，但是根据本发明可以采取这些措施。
根据优选实施例，退火期间钢带的最高温度和/或保温温度(soakingtemperature)保持在100℃的宽度范围内，最好在50℃的宽度范围内，更佳的是在25℃的宽度范围内。至少对于钢带，在100℃的宽度范围内的最高温度和/或保温温度的退火提供可接受质量的钢带，钢带的质量在具有50℃的宽度范围时得到改进，并在范围具有25℃的宽度时得到进一步改进。
最好是，钢带的较厚区域和较薄区域进行选择性加热，对钢带进行退火。通过选择性加热，钢带的较厚区域和较薄区域接收不同的热量。
根据优选实施例，钢带的较薄区域在退火期间接受比钢带的较厚区域更少的热量。由于较厚区域每平方厘米具有更大的质量，所以钢带的较厚区域具有比较薄区域更高的热容量，因而较厚区域需要比较薄区域更多的热量达到大致相同温度。
最好是，在常规退火的加热阶段期间和/或之后进行钢带的选择性加热。在常规连续退火期间，钢带的每个长度都将通常在直接加热炉中获取大致相同的热能，从而较厚区域由于具有更高的热容量而达到比较薄区域低的温度。在常规退火之后选择性加热较厚区域非常有效，从而提高较厚区域的温度。然而，也可以在更早阶段进行该选择性加热，但是在那种情况下效果不显著。
根据优选实施例，使用感应加热进行该选择性加热。感应加热是非常快速并有效的加热，这使得可能尤其加热钢的较厚区域，而较薄区域仅仅略微加热。
最好是，该感应加热使用使得较厚区域加热到所选温度的频率。通过选择频率使得感应能量在较厚区域中吸收，并适合于进行退火的钢带的那些区域的特定厚度，几乎所有感应能量都由较厚区域吸收，并且较薄区域几乎不吸收感应能量。
最好是，该感应加热以1000kW/m2或更高的功率密度进行。采用该功率密度，可能以使得该方法经济可行的速度进行连续退火。
对于大多数钢类型和钢带厚度，感应加热最好以5至50kHz之间的频率进行，最好在10至30kHz之间。这些频率允许感应能量在较厚区域中良好吸收，并在较薄区域中较少吸收。
由于较厚区域和较薄区域必须快速加热，但是较薄区域不应当达到太高温度，所以上述方法适用于生产如DP、TRIP和多相高强度钢之类的高强度钢。
根据优选实施例，钢带在连续退火之后进行热浸镀锌。以锌层涂敷提供了良好的抗腐蚀性，特别是对钢带，并且热浸镀锌可以在连续退火之后直接在同一连续钢带上进行。
根据另一优选实施例，钢带在连续退火之后进行平整轧制。平整轧制使屈服现象减少、提供更好的表面粗糙度并且改善钢带的形状。
附图说明
将参照下面的附图和例子说明本发明所述的方法。
附图1示出了连续的退火时间－温度周期的示意图；
附图2示出了TRB的较薄区域和较厚区域之间温度、加热和冷却速度的差异的示意图；
附图3示出了使用选择性加热以调节TRB的较薄区域和较厚区域之间温度、加热和冷却速度差异的示意图；
附图4示出了罩式退火和连续退火的数种钢类型的屈服强度之间的比较。
具体实施方式
在附图1、2和3中，温度T沿竖轴示出，时间t沿水平轴示出。
在附图1中，示出了典型的连续退火时间－温度曲线。钢带的连续退火生产线中的过程通常包括一系列不同的加热和冷却区域。如附图1中示意性示出的那样，通常快速加热区域(H1)紧跟着慢速加热区域(H2)，此后钢带达到其最高温度。该最高温度通常高于再结晶温度，以确保钢的微结构的完整再结晶。在如DP、TRIP和多相高强度钢之类的高强度钢的情况下，该最高温度必须高于720℃，以使材料处于奥氏体和铁素体的两相区域中。在后续冷却中能够转换成马氏体、贝氏体和/或残余奥氏体的奥氏体的存在对生产如DP、TRIP和多相高强度钢之类的高强度钢是必要的。在实现最高温度之后，钢带可被冷却下来，这通常在几个冷却区域中进行。在附图1中，示出了慢速冷却区域(C1)、快速冷却区域(C2)和最终冷却区域(C3)。该钢带的冷却可以中断，用于进行金属涂敷过程(MC)，例如热浸镀锌。在钢带冷却之后，可在线地进行平整轧制和/或其他表面和/或形状修正。这整个过程通常花费不到1000秒完成。
在附图2中示出了在TRB上连续退火的效果。厚度不同的区域将示出在加热和冷却速度方面的差异，因而将遵循不同的时间－温度周期。线S1表示TRB的较薄区域的时间－温度周期，并且线S2表示TRB的较厚区域的时间－温度周期。显然，精确的时间－温度曲线图取决于多个参数，如钢带的厚度轮廓、线速度、钢带的宽度、连续退火线上各个区域的加热和冷却能力。值得注意的是，在附图2中，快速加热区域的终止处温度存在较大差异(ΔT1)。该差异ΔT1在某些情况下能够达到超过100℃的值。
最高温度处的温度差异(ΔT2)是成功产生连续退火TRB的重要参数。如果ΔT2变得太大，则较厚和/或较薄区域的机械性能变得不稳定。如果较厚区域的温度变的过低，则材料无法完全再结晶，并且机械性能，尤其是延伸率无法完全形成，并对最高温度的小波动极度敏感。另一方面，如果较薄区域的温度变的太高，高于800℃，则机械性能将退化，特别是高强度钢。该退化是由结晶粒度将随着最高温度而增大导致的，这是因为冷轧和再结晶之后微细结晶粒度将通过形变而消除。在720℃以上的更高温度下，形成更多奥氏体，并且在连续退火之后，更大部分的微结构将由形变的材料组成，而不是再结晶的材料。由于奥氏体部分的增多，所以该效果在800℃以上变得特别有害。在如DP、TRIP和多相高强度钢之类的高强度钢的情况下，由于机械性能直接与最高温度，也就是冷却之前的奥氏体的量相关，所以不希望有较大温度差异(ΔT2)。
冷却期间TRB的较厚区域和较薄区域之间的温度差(ΔT3和ΔT4)也是非常重要的。尤其是，在应用像热浸镀锌那样的金属涂敷工艺的情况下。当进入浸锌槽的钢带太冷时，锌将无法与钢带表面进行良好接触，并且将产生锌的附着和表面质量问题。锌只在420℃温度以下开始固化。当进入浸锌槽中的钢带的温度太高时，溶解在锌中的铁的量增大，从而浸锌槽中金属浮渣形成的量增大。这能导致材料的较差表面质量。较高的钢带温度能够导致锌层和基体之间的增强熔合。
根据优选实施例，通过选择性加热可减小TRB的厚区域和薄区域之间的温度差异。这在附图3中示出。在钢带的加热期间的某些点处，较厚区域的温度升高(H3)。该较厚区域的温度可升高到或甚至超过较薄区域的温度水平。以此方式，可显著减小最高温度差异(ΔT2)。
下面给出了退火连续变截面板的四个例子。在表1中给出了这四个例子的化学成分。在表2中给出了罩式和连续退火之后的机械性能。
表1 化学成分＊
＊其余为铁和不可避免的杂质
例子1
钢带通过热轧形成。在热轧之后，通过将较厚区域和较薄区域以至少15％的压下量冷扎，形成在长度方向上具有不同厚度的钢带。结果，较厚区域和较薄区域都将在退火期间再结晶。
当进行连续退火时，TRB的强度将总是高于进行罩式退火时的强度。在连续退火之后，较厚区域中的屈服强度高于较薄区域。在例子1的情况下，不进行选择性加热。连续生产线中的线速度较低，因此在此情况下，较薄区域和较厚区域之间的温度差异较小。
例子2
钢带通过热轧形成。在热轧之后，通过将较厚区域以小于15％、通常大约5％的压下量冷轧，以及通过将较薄区域以至少15％、通常在20％和50％之间的压下量冷轧，形成在长度方向上具有不同厚度的钢带。
该轧制类型具有的优点在于，在较厚区域中，由于小的冷轧压下量热轧屈服强度增大，这改善了屈服强度，该屈服强度在随后的退火期间在很大程度上保持。另一优点在于，由于只有较薄区域必须被压下，所以较薄区域的冷轧更加容易。
连续退火的钢带在较薄区域中的屈服强度比罩式退火产品高73MPa。同样，在较厚区域中的屈服强度在连续退火之后也较高。通过仅对较薄区域应用较大压下量生产TRB是具有许多经济优势的生产方法。如果罩式退火，则较薄区域和较厚区域之间的机械性能的均匀性是个问题。如果罩式退火，则由于较薄区域中的屈服强度将总是很低，所以基于热轧条件下的机械性能的较厚区域中的高屈服强度的优点无法充分利用。如果连续退火，则较薄区域中的屈服强度将更加接近较厚区域中的屈服强度，导致TRB具有更好的和更均匀的机械性能。
表2 机械性能
同样，在例子2的情况下，未进行选择性加热。连续生产线中的线速度较低，因此在此情况下较薄区域和较厚区域之间的温度差异较小。
例子3
连续退火生产线中的线速度是重要的经济参数。如果线速度低于像气体喷嘴的冷却装置，则必须以正常工作方式之外的最小容量工作，使得在热浸镀锌之前更加难以控制钢带温度。以正常线速度生产TRB既出于经济原因也出于实践原因。选择性加热是使得生产者能够增加线速度同时提高TRB的机械性能的有效方法。
在例子3中，作为比较，高强度钢以50m/min的线速度处理。可以看出的是，较厚区域中的温度太低，无法确保完全再结晶。结果，机械性能不够，参见例如只有14％的低总延伸率。采用选择性加热，可能将较厚区域的温度提高到再结晶温度之上。以此方式，在不升高较薄区域的温度的情况下，可能提高较厚区域的机械性能。较薄区域的温度远远高于800℃，升高较薄区域的温度将导致强度退化，从而选择性加热是以合理线速度生产TRB的有效方法。
例子4
在例子4中，使用双相钢。生产双相类型的钢重要的是高的退火温度(在两相区域中)和较高的冷却速度，以促进从奥氏体到马氏体、贝氏体和/或残余奥氏体的形变。在双相钢的情况下，同样由于冷却速度将较低，所以低线速度也是不利的。
关于例子3，选择性加热是能够结合足够高的线速度生产这样的TRB的有效方法，在该TRB中较厚区域和较薄区域都能达到足够高的温度，而不过度加热较薄区域。表1和表2中给出了在连续退火之后的化学成分和机械性能。机械性能非常清楚根据双相标准，即抗拉强度和屈服强度之间的比大于2。
附图4示出了对于许多低碳钢类型，罩式退火和连续退火之间的比较，其成分在表3中给出。屈服强度(YS)在竖轴上给出，在水平轴上表示了不同钢类型。这些钢类型是生产和购买的普通钢类型。从附图4中非常清楚的是，连续退火钢的屈服强度明显高于罩式退火的同类型钢的屈服强度。当进行连续退火，而不是罩式退火时，在具有不同厚度的钢带的较薄区域中，也达到了这种提高的屈服强度，如上面各个例子中所述。
低于特定量的表3中所示的元素是不可避免的杂质。
表3 不同钢类型的典型成分(wt％)
钢类型 C Mn Si P Nb V
LC 0.045 0.22 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.002 ＜0.002
Nb1 0.045 0.25 ＜0.01 ＜0.01 0.009 ＜0.002
Nb2 0.06 0.25 ＜0.01 ＜0.01 0.017 ＜0.002
P 0.06 0.5 ＜0.01 0.085 ＜0.002 ＜0.002
V 0.045 0.8 ＜0.01 ＜0.01 0.013 0.04
Nb3 0.07 0.5 ＜0.01 ＜0.01 0.026 ＜0.002
Nb4 0.075 1 0.3 ＜0.01 0.03 ＜0.002

Claims (14)

1.用于对在长度方向具有不同厚度的钢带进行退火的方法，该钢带至少具有较厚区域和较薄区域，使得钢带具有重复的厚度变化，其中该钢带已经冷轧形成较厚区域和较薄区域，一个较厚区域和一个较薄区域具有最多几米的长度，该钢带将要被切割成称为连续变截面板的条，其特征在于，在长度方向上变化的厚度通过冷轧形成，其中在较薄区域中减小至少15％，并且使用感应加热通过连续退火进行该退火，其中感应加热以1000kW/m2或更高的功率密度进行，在钢带的连续退火期间再结晶之后的冷却速度在5至150℃/s之间，从而产生高强度钢。
2.如权利要求1所述的方法，其中钢带的热轧之后的厚度压下量对于较薄区域在20％和50％之间。
3.如权利要求1所述的方法，其中退火期间钢带的最高温度和/或保温温度保持在100℃宽度范围内。
4.如权利要求3所述的方法，其中钢带的较厚区域和较薄区域选择性地被加热，以对钢带进行退火。
5.如权利要求4所述的方法，其中钢带的较薄区域在退火期间接收到比钢带的较厚区域更少的热量。
6.如权利要求4或5所述的方法，其中在连续退火的加热阶段期间和/或之后进行钢带的选择性加热。
7.如权利要求4所述的方法，其中感应加热使用使得较厚区域加热到所选温度的频率。
8.如权利要求1所述的方法，其中感应加热以5至50kHz之间的频率进行。
9.如权利要求1所述的方法，其中钢带在连续退火之后进行热浸镀锌。
10.如权利要求1所述的方法，其中该钢带在连续退火之后进行平整轧制。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述高强度钢为DP、TRIP或多相高强度钢。
12.如权利要求3所述的方法，其中退火期间钢带的最高温度和/或保温温度保持在50℃宽度范围内。
13.如权利要求12所述的方法，其中退火期间钢带的最高温度和/或保温温度保持在25℃宽度范围内。
14.如权利要求8所述的方法，其中感应加热以10至30kHz之间的频率进行。
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