CN101415856B - 加工性、粉化性、滑动性良好的合金化热浸镀锌钢板的制造方法 - Google Patents

加工性、粉化性、滑动性良好的合金化热浸镀锌钢板的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种与森氏带钢氮化浸渍镀锌法或无氧化炉方式相比，加工性良好、且粉化性或滑动性也良好的合金化热浸镀锌钢板的制造方法，其特征在于，在对以质量％计含有C：0.01～0.12％、Mn：0.05～0.6％、Si：0.002～0.1％、P：0.05％以下、S：0.03％以下、sol.Al：0.005～0.1％、N：0.01％以下、且剩余部分由Fe及不可避的杂质构成的钢坯进行热轧、酸洗、冷轧后，在650～900℃下退火，冷却到250～450℃，在保持120秒以上后冷却到室温，然后酸洗，不进行调质轧制，直接预镀Ni或Ni—Fe，在以5℃/秒以上的速度加热到430～500℃后，在镀锌浴中镀锌，在摩擦接触后以20℃/秒以上的升温速度加热到460～550℃，不花时间均热或在低于5秒的均热保持后，以3℃/秒以上的速度冷却，以0.4～2％的延伸率实施最终的调质轧制。

Description

加工性、粉化性、滑动性良好的合金化热浸镀锌钢板的制造方法
技术领域
本发明涉及加工性、粉化性、滑动性良好的合金化热浸镀锌钢板的制造方法。
背景技术
近年来，在汽车用途等中大量使以合金化热浸镀锌钢板。该合金化热浸镀锌钢板通常以森氏带钢氮化浸渍镀锌法(Sendzimir)或无氧化炉方式制造，但在冷轧后需要加热到800℃左右的高温，而且镀覆后不能进行连续退火作业线这样的过时效处理。因而，在是软质的低碳铝镇静钢或添加B的低碳铝镇静钢时，大量残存固溶C，与以冷轧-连续退火工艺制造的冷轧钢板相比，屈服强度高、容易产生屈服点延伸，不可避免地产生延伸率低等加工性的劣化。具体地讲，以延伸率计产生4％以上的劣化。
另一方面，在日本专利第2783452号公报中，公开了在预镀Ni后，急速加热到430～500℃，在镀锌后进行合金化处理的合金化热浸镀锌钢板的制造方法。在采以该方法时，最高也只需要将温度升高到合金化处理时的550℃左右，作为原板可使以通过冷轧-连续退火工艺制造而成的冷轧钢板。可是，在冷轧钢板中，为了防止发生所谓折痕(coil break)的条纹模样或为了矫正形状，通常以0.6～1.5％左右的延伸率施加调质轧制。在使施加了此等程度的调质轧制的低碳铝镇静钢的冷轧钢板经过利以上述预镀Ni法的镀锌工艺时，产生在升温时在可动位错上粘着固溶C从而使加工性劣化的应变时效现象。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可得到与森氏带钢氮化浸渍镀锌法或无氧化炉方式相比加工性良好、而且粉化性或滑动性也良好的合金化热浸镀锌钢板的镀覆钢板制造方法。
本发明人等对合金化热浸镀锌钢板的制造方法进行了深入研究，结果发现，通过完全不施加或以0.4％以下的延伸率施加冷轧-连续退火工艺和利以预镀Ni法的镀锌工艺之间的调质轧制，可制造加工性的劣化小的良好的合金化热浸镀锌钢板，此外，通过使合金化处理时的温度图案设定在某一条件内可确保粉化(也称作粉末化)性或滑动性，由此完成了本发明。本发明的要旨如下。
(1)一种加工性、粉化性、滑动性良好的合金化热浸镀锌钢板的制造方法，其特征在于，在对以质量％计含有C：0.01～0.12％、Mn：0.05～0.6％、Si：0.002～0.1％、P：0.05％以下、S：0.03％以下、sol.Al：0.005～0.1％、N：0.01％以下、且剩余部分由Fe及不可避的杂质构成的钢坯进行热轧、酸洗、冷轧后，在650～900℃下退火，冷却到250～450℃，在该温度域保持120秒以上后冷却到室温，然后酸洗，不实施中途调质轧制，直接预镀Ni或Ni—Fe，在以5℃/秒以上的速度加热到430～500℃后，在镀锌浴中镀锌，在摩擦接触后以20℃/秒以上的升温速度加热到460～550℃，不花时间均热或在低于5秒的均热保持后，以3℃/秒以上的速度冷却，以0.4～2％的延伸率实施最终的调质轧制。
(2)根据(1)所述的加工性、粉化性、滑动性良好的合金化热浸镀锌钢板的制造方法，其特征在于，钢坯以质量％计进一步含有B：0.005％以下。
(3)根据(1)或(2)所述的加工性、粉化性、滑动性良好的合金化热浸镀锌钢板的制造方法，其特征在于，在预镀前以0.4％以下的延伸率施加调质轧制。
附图说明
图1是除去中间的调质轧制的延伸率而在本发明范围内制造的各种镀覆钢板和在中途阶段的冷轧钢板测定延伸率的劣化量(冷轧钢板的延伸率-镀覆钢板的延伸率)，将其平均值相对于中间的调质轧制的延伸率进行绘图而得到的曲线图。此外，以△(发生轻微的折痕)、○(发生极轻微的折痕)、◎(未发生折痕)表示各中间调质轧制的延伸率下的镀覆钢板上的折痕的发生状态。
具体实施方式
首先，对本发明作为对象的钢板的成分及成分范围进行限定的理由进行说明。再有，以下将组成中的“质量％”简单记作“％”。
C是硬化元素，C量越少对加工性越有利，但如果低于0.01％，则时效劣化加大，因此不优选。此外，如果C量增多，则变得过于硬质，如果超过0.12％，则加工性劣化。因此，将C量规定为0.01～0.12％。
Mn是以于赋予韧性必需的元素，需要0.05％以上的量。此外，如果Mn量增多，则加工性劣化，因此将上限规定为0.6％。
Si是作为钢的脱氧剂而添加的，但如果增多，则使加工性或化学转化处理性劣化，因此将其范围规定为0.002～0.1％。
P作为杂质而不可避地含有，其对延伸性有不良影响，因此将其上限规定为0.05％。
对于S，如果增多，则成为热脆性的原因，此外还使加工性劣化，因此将其上限规定为0.03％。
Al是作为钢的脱氧剂而添加，从而包含在钢中，但对于Al，由于钢中的固溶N以AlN的形式析出，因此对于降低固溶N而言，其是重要元素，以sol.Al计必须在0.005％以上。另一方面，随着Al量增加，延伸性提高，但如果超过0.1％，则使加工性劣化，因此将Al规定为0.005～0.1％。
N作为不可避的杂质而含有，但如果以固溶N形态残留，则成为产生折痕的原因。可通过添加Al或B使其析出，但如果N量大，则导致加工性的劣化，因此将上限规定为0.01％。
对于B，由于钢中的N以BN的形式析出，因此对于降低固溶N而言，其是重要元素。可是，如果B量增加，则因固溶B的增加而导致材质劣化，因此也可以根据需要，以0.005％以下的范围添加。
接着，对本发明的合金化热浸镀锌钢板的制造方法进行详细说明。除了以通常的高炉法熔炼钢液以外，也可以如电炉法那样大量使以废铁。可以以通常的连续铸造工艺来制造板坯，也可以通过薄板坯铸造来进行制造板坯。板坯可以是暂且冷却后之后以热轧前的加热炉加热，也可以是在冷却中途保持高温状态装入加热炉中的所谓HCR或DR。
关于热轧，可按上述成分系的冷轧钢板的通常的制造条件实施。可以使以在粗轧后卷绕粗棒以进行保持的卷材箱。而且，也可以是与在对经过卷绕的粗棒进行开卷时先行的粗棒接合、轧制的所谓热轧连续化工艺。
关于酸洗、冷轧，也可按上述成分系的冷轧钢板中的通常的制造条件实施。对于采以冷轧后的连续退火工艺，首先在650～900℃下实施再结晶退火。如果低于650℃，则不能充分产生再结晶，招致加工性的劣化。此外，如果超过900℃，则因异常晶粒长大而导致表面性状劣化。此时的保持时间优选为30～200秒左右。
接着，冷却到250～450℃，通过在此温度区域保持120秒以上的过时效处理，使固溶C降低。如果偏离此温度区域或保持时间短，则难以析出渗碳体，固溶C的降低不充分。此外，关于从再结晶退火的冷却模式，没有特别规定，但采以在600℃以下、50℃/秒以上的冷却速度是优选的。关于过时效处理的温度模式，也没有特别规定，可以在冷却结束温度附近保温，也可以从该温度缓慢冷却。而且，在暂且冷却到250℃左右后、加热到450℃左右后缓慢冷却的模式在降低固溶C方面是优选的。此外，为了除去连续退火时生成的氧化铁皮，需要在连续退火后进行再次酸洗。
连续退火后的调质轧制在本发明是最重要的一点。如图1所示，调质轧制的延伸率为0，也就是说如果完全不实施，几乎没有延伸率的劣化。这是因为，由此可抑制其后的时效劣化。可是，在此种情况下，因镀锌工艺中以直到升温的轧辊的弯曲加工而发生轻微的折痕，在镀覆后也残存。如果是少许折痕不会造成问题的以途，则可以，但在汽车外板等严格要求外观的板材中，则成为问题。在此种情况下，优选以0.4％以下的延伸率实施调质轧制。延伸率越高镀覆钢板的加工性越劣化，但以延伸率计可以将劣化量抑制到2％左右。此外，可同时防止折痕。因而，关于此中间阶段的调质轧制的有无及延伸率，需要根据最终制品的以途，按加工性和表面品质的平衡来确定。
在镀锌工艺中，首先，为确保镀层密着性，预镀Ni或Ni-Fe合金。作为镀覆量，优选在0.2～2g/m2左右。预镀的方法可以是电镀、浸镀、喷镀中的任何一种。然后，为了镀覆，以5℃/秒以上的速度加热到430～500℃。如果升温速度低于5℃/秒，则固溶C容易移动，导致加工性的劣化。优选通过30℃/秒以上的速度升温，可以进一步抑制劣化。此外，如果该加热温度低于430℃，则在镀覆时容易发生镀不上，如果超过500℃，则加工部的耐红锈性劣化。接着，在镀锌浴中镀锌，在摩擦接触后以20℃/秒以上的升温速度加热到460～550℃，不花时间均热、或在低于5秒的均热保持后，以3℃/秒以上的速度冷却。如果升温速度低于20℃/秒，则滑动性恶化。如果加热温度低于460℃，则因未能充分产生合金化而使滑动性下降，如果超过550℃，则加工性的劣化加重。如果均热保持时间超过5秒、或冷却速度低于3℃/秒，则合金化过度发展，粉化性下降。
在镀锌工艺后，为了最终的形状矫正及屈服点延伸的消失，进行最终的调质轧制。在该调质轧制中，如果延伸率低于0.4％，则屈服点延伸不消失，如果延伸率超过2％，则硬质化，使延伸率的下降增大。因而，将延伸率规定为0.4～2％。
以上的热轧后的各工序、酸洗、冷轧、连续退火、调质轧制(中间)、预镀、镀锌工艺(包括合金化处理)、调质轧制(最终)可以是分别独立的工序，也可以是部分连续的工序。从生产效率方面考虑，全部连续化是理想的。
实施例
(实施例1)
在实物机器的连续热轧作业线中将具有表1所示的成分组成的250mm厚的连续铸造板坯再加热到1200℃后进行粗轧，在900℃下结束精轧，使板厚达到2.8mm，在600℃下卷绕，形成卷材。在直至酸洗-冷轧-连续退火-调质轧制连续的实物机器的作业线中将该热轧卷材制成冷轧钢板。冷轧到板厚0.8mm，在730℃下退火60秒后，以2℃/秒的速度冷却到650℃，从650℃到400℃以100℃/秒的速度冷却，以350～400℃保持240秒，然后在冷却到室温后进行酸洗，不实施调质轧制，直接采取试样。然后在实验室对该试样进行了处理。不实施调质轧制、或以1％以下的延伸率实施。然后，对每一钢板的单面进行0.5g/m2的预镀Ni，在以30℃/秒加热到470℃后，在镀锌浴中镀锌，在以30℃/秒的速度加热到500℃后，以5℃/秒以上的速度冷却到室温，以0.8％的延伸率实施最终的调质轧制。通过以JIS5号拉伸试验片的拉伸试验调查该钢板的材质。其材质及折痕的评价结果示于表2中。此外，为了比较，中间阶段的冷轧钢板及同一成分的以森氏带钢氮化浸渍镀锌法制造的合金化热浸镀锌钢板的材质及折痕的评价结果也示于表2中。
表1(质量％)
 
钢种 C Mn Si P S sol.Al N B
A 0.07 0.40 0.010 0.015 0.006 0.05 0.0050 —
B 0.04 0.15 0.005 0.012 0.004 0.03 0.0025 0.025
表2
注1：△EL为相对于冷轧钢板的延伸率的延伸率的劣化量
注2：折痕的评价，△(发生轻微的折痕)、○(发生极轻微的折痕)、◎(未发生折痕)
如表2所示，在本发明例中，可将相对于冷轧钢板的延伸率的劣化量(△EL)抑制在2％以内。与此相对，在比较例或森氏带钢氮化浸渍镀锌法中延伸率的劣化加重。
(实施例2)
对实施例1的钢种A的实物机器制造的冷轧钢板以0.4％的延伸率实施调质轧制，对每一钢板的单面进行0.5g/m2的预镀Ni。在以30℃/秒将该钢板加热到470℃后，当在保温于450℃的镀锌浴(浴中Al浓度为0.15％)中保持3秒，然后通过摩擦接触调整单位面积重量，在摩擦接触正上方的规定升温速度和温度下进行合金化。在此温度下不保持或在保持后，利以冷却气体进行15秒的一次冷却，通过水气喷雾冷却到室温。然后，以0.8％的延伸率实施最终的调质轧制。
关于性能评价，除与实施例1同样的拉伸试验以外，进行了以下的有关镀覆的评价。评价结果列于表3中。
(a)粉化性：利以涂布了防锈油的试样，以拉伸比2.0的条件，进行了直径40mm的圆筒压制(拉拔)，对其侧面进行粘胶带剥离，通过黑度进行评价。关于黑度，将低于0～10％的评价为“◎”、将低于10～20％的评价为“○”、将低于20～30％的评价为“△”、将30％以上的评价为“×”。
(b)滑动性：对涂布了防锈油的试样进行了平板连续滑动试验。以压接负荷500kgf进行5次连续滑动，以第5次的摩擦系数进行评价。关于摩擦系数，将低于0.13的评价为“◎”、将低于0.13～0.16的评价为“○”、将低于0.16～0.2的评价为“△”、将0.2以上的评价为“×”。
表3
Figure G2007800119574D00071
注1：△EL为相对于冷轧钢板的延伸率的延伸率的劣化量
如表3所示，在本发明例中，粉化性和滑动性非常良好，而且可将相对于冷轧钢板的延伸率的劣化量抑制在2％以内。与此相反，在比较例中，粉化性或滑动性恶化、或延伸率的劣化量增大。
根据本发明，可得到与森氏带钢氮化浸渍镀锌法或无氧化炉方式相比加工性良好、并且粉化性和滑动性也良好的合金化热浸镀锌钢板，而且工业上的优点突出。

Claims (2)

1.一种加工性、粉化性、滑动性良好的合金化热浸镀锌钢板的制造方法，其特征在于，在对以质量％计含有C：0.01～0.12％、Mn：0.05～0.6％、Si：0.002～0.1％、P：0.05％以下、S：0.03％以下、sol.Al：0.005～0.1％、N：0.01％以下、且剩余部分由Fe及不可避的杂质构成的钢坯进行热轧、酸洗、冷轧后，在650～900℃下退火，冷却到250～450℃，在该温度范围保持120秒以上后冷却到室温，然后酸洗，不实施中途调质轧制或者以0.4％以下的延伸率实施调质轧制后，预镀Ni或Ni-Fe，在以5℃/秒以上的速度加热到430～500℃后，在镀锌浴中镀锌，在摩擦接触后以20℃/秒以上的升温速度加热到460～550℃，不花时间均热或在低于5秒的均热保持后，以3℃/秒以上的速度冷却，以0.4～2％的延伸率实施最终的调质轧制。
2.根据权利要求1所述的加工性、粉化性、滑动性良好的合金化热浸镀锌钢板的制造方法，其特征在于，所述钢坯以质量％计进一步含有B：0.005％以下。
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