CN103469071B - 一种单面电镀锌汽车油箱用钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种单面电镀锌汽车油箱用钢，其组分及重量百分比含量为：C≤0.0015%,Si≤0.018%,？Mn？0.05~0.20%,P≤0.015%,S≤0.010%,Ti？0.05~0.07%,Als？0.02～0.06%,N≤0.003%，其余为铁及不可避免的杂质；其步骤：1）冶炼并连铸成坯；常规加热后热轧；常规水冷至卷取温度并卷取；冷轧；连续退火；光整；常规酸洗、刷洗电解脱脂、漂洗；对带钢进行重力法单面镀锌工艺。本发明在保证其力学性能屈服强度在120~170MPa，抗拉强度在270~330MPa，塑性应变比r90≥2.1，加工硬化指数n90≥0.22，延伸率A80mm≥42%下，直接接触汽油的镀层面，防腐蚀性能优良且表面质量高，非镀层面的有着良好的焊接性能，利于冲压后的油箱上下壳体进行密封焊接工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种油箱用钢及其生产方法，具体地属于一种镀锌油箱用钢及其生产方法，确切地为一种单面电镀锌汽车油箱用钢及其生产方法。
背景技术
单面电镀锌汽车油箱用深冲钢，采用连退超深冲板为基板，在电镀锌工序采用单面电镀工艺，是目前冷轧产品中最优良的深冲性能，并具有性能稳定、无时效、成型性能优良等特点。如牌号为DC06+ZE超深冲，虽然，关于电镀锌钢板及生产方法的研究，国内外都查阅到相应的文献与专利，但其主要侧重于普通双面电镀锌的工艺及电镀锌板表面后处理等问题，但其存在的不足是：汽车油箱零件由于装载汽油，零件变性大，需要冲压性能良好的超深冲电镀锌板，普通电镀锌板无法满足冲压要求。并且由于装载汽油需要密闭性好，及是钢板有着优良的焊接性能，而锌的熔点低于钢板，加热时先熔化的锌层使两板间的接触面扩大，电流密度减小，所以双面电镀锌的焊接性能较差。
经检索，在所检索的文献中，关于电镀锌钢板及生产方法的研究，其主要侧重于对电镀锌板的磷化、无铬钝化等后处理的描述，鲜有涉及油箱用超深冲单面电镀锌的生产工艺。本项目涉及的油箱用超深冲单面电镀锌钢，不仅可以满足油箱零件冲压变形要求，而且由于在焊接工序在非镀层面，焊接性能也优于普通双面电镀锌板。
发明内容
本发明针的目的在于针对现有技存在的防腐蚀和焊接性能不容易兼得的不足，提供一种不仅冲压成形性优良，而且防腐蚀性能和焊接性能也都优良的单面电镀锌汽车油箱用钢及其生产方法。
实现上述目的的措施：
一种单面电镀锌汽车油箱用钢，其组分及重量百分比含量为：C≤0.0015%,Si≤0.018%,Mn0.05~0.20%,P≤0.015%,S≤0.010%,Ti0.05~0.07%,Als0.02～0.06%,N≤0.003%，其余为铁及不可避免的杂质。
生产一种单面电镀锌汽车油箱用钢的方法，其步骤：
1）冶炼并连铸成坯；
2）经常规加热后进行热轧，控制终轧温度在910~950℃；
3）常规水冷至卷取温度并进行卷取，控制卷取温度在710~740℃；
4）进行冷轧，控制冷轧总压下率80~83%；
5）进行连续退火，控制器退火均热温度在820~840℃，控制带钢运行速度在120~150米/分钟中的一固定值，并快速冷却至440~470℃；
6）进行光整，控制光整延伸率A在0.6~0.8%；
7）进行常规酸洗、刷洗电解脱脂、漂洗；
8）对带钢进行重力法单面镀锌工艺：在对带钢的一面进行电镀锌的同时，对带钢的非镀锌面按照1~3克/平方米镀锌，并对此非镀锌面采用稀酸洗干净；电镀锌面的镀锌液中的锌离子浓度为80~110克/升，PH值在1.2~1.8，镀锌温度为50~58℃，带钢通过镀锌槽的速度为80~120米/分钟。
其特征在于：电镀锌面的镀锌液中杂质离子控制在Fe2+≤3000ppm，Fe3+≤1000ppm，pb2+<5ppm，Cu2+<1.4ppm。
本发明中各元素及主要工序的作用
C：C是钢中的强化元素，C增加钢板强度，降低钢板塑性，随着钢中碳含量的降低，钢板的各项成形性能指标迅速提高，冲压成型对于单面电镀锌油箱用钢来说非常重要，所以需要的是低的屈服强度、高的延伸率，例如一般冲压钢板的碳含量为C≤0.08%（如我国的08Al钢），对本钢C设计生产控制范围C≤0.0015%。
Si：Si在钢中有置换固溶强化的作用，随着钢中Si含量的增加，抗拉强度近似呈线性升高，但升高的程度没有C的影响大。钢中硅含量高会导致热轧板酸洗时难于除去氧化铁皮，钢板表面质量变差，且添加Si使钢板韧性变差。因此设计要求硅含量≤0.0018%。
Mn：Mn在钢中是最常用的化学元素。Mn原子无限固溶于γ-Fe中，扩大γ相区。Mn元素也提高γ晶界表面自由能差，促进γ晶界移动，使γ晶粒长大。Mn元素在γ/α相中通常不进行重新分配，在局部平衡的条件下，Mn可以促进先共析铁素体的形核。钢中添加Mn元素，可以提高屈服强度。另一方面，一定量的Mn含量有利于消除钢中硫的不利影响，但Mn含量过高会恶化深冲性能，对于有深冲性能要求高的单面电镀锌油箱用钢，Mn含量添加量在0.05~0.20%较为适宜。
P：磷在一般情况下作为残余元素存在于钢中，当磷原子取代铁原子形成置换固溶体时，则钢得到强化，在诸多置换固溶体形成元素中，磷的强化能力最大，且磷对钢的强化使延性很少恶化，对塑性应变值r影响较小。但过多磷含量可能导致磷在晶界的偏析，特别是在有碳化物形成元素如钛和铌的存在时易偏聚在晶界处，从而引起钢的脆化，可焊性亦会变差。而本项目单面电镀锌油箱用钢首先要保证的深冲性能，且要求的是低的屈服应力，所以钢中的P含量应越低越好。
S：S在深冲钢中是有害元素，在钢中形成MnS、TiS等硫化物，一般应避免S含量过高。但在超纯净IF钢中适当提高S含量，十分有利于将微细的TiC以粗大的Ti4C2S2形式析出；保持适度的S/C比，不仅有利于固定间隙C原子，而且可显著促使钢板中的二次相粒子集聚、粗化，从而有利于成品镀锌板r值的提高。但总体上S在深冲钢中是有害元素，因此IF钢中应控制S含量≤0.010%甚至更低。
Ti：为提高钢板深冲性能，达到无间隙原子（IF）状态，须固定C、N间隙原子，本项目采用单加Ti的IF钢，同时由于减少固溶碳含量，从而减小了对镀层暴突结构生成的抑制作用。Ti在铸坯中能与N结合，形成稳定的TiN质点，从而清除钢中的间隙原子N，另一方面，由于钛与硫具有强的亲和力，可以生成硬的硫钛化物，防止伸长的硫化锰的不良影响。超低碳钢中Ti含量一般控制在0.10%以下，本项目设计Ti含量为0.05～0.07%.
Als：Al在深冲钢中是作为脱氧剂加入的，目的主要是去除冶炼时溶在钢液中的氧。另外铝作为定氮剂，可抑制氮在铁素体中的固溶，消除应变时效，提高低温韧性。Ti-IF钢中存在脱氧的残留物Als，一定量的Als有助于保护钢中的钛，但Als过高则使钢水易氧化，钢中的夹杂物增加，控制Als范围为0.02～0.06%。
N：对于深冲用钢，氮的负面影响是造成钢板屈服效应和应变时效。另外，N含量增加，若冶金工艺控制不当，N易于和Ti、Al等形成带棱角的夹杂物，对于冲压性能极为不利，因此冲压用钢总是要尽可能地降低氮，武钢IF钢N元素控制水平为N≤0.003%。
本发明与现有技术相比，在保证其力学性能屈服强度在120~170MPa，抗拉强度在270~330MPa，塑性应变比r90≥2.1，加工硬化指数n90≥0.22，延伸率A80mm≥42%下，直接接触汽油的镀层面，防腐蚀性能优良且表面质量高，非镀层面的有着良好的焊接性能，利于冲压后的油箱上下壳体进行密封焊接工艺。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；
表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。
本发明各实施例按照以下步骤生产：
1）冶炼并连铸成坯；
2）经常规加热后进行热轧，控制终轧温度在910~950℃；
3）常规水冷至卷取温度并进行卷取，控制卷取温度在710~740℃；
4）进行冷轧，控制冷轧总压下率80~83%；
5）进行连续退火，控制器退火均热温度在820~840℃，控制带钢运行速度在120~150米/分钟中的一固定值，并快速冷却至440~470℃；
6）进行光整，控制光整延伸率A在0.6~0.8%；
7）进行常规酸洗、刷洗电解脱脂、漂洗；
8）对带钢进行重力法单面镀锌工艺：在对带钢的一面进行电镀锌的同时，对带钢的非镀锌面按照1~3克/平方米镀锌，并对此非镀锌面采用稀酸洗干净；电镀锌面的镀锌液中的锌离子浓度为80~110克/升，PH值在1.2~1.8，镀锌温度为50~58℃，带钢通过镀锌槽的速度为80~120米/分钟。
表1本发明各实施例及对比例的化学成分（wt％)
表2本发明各实施例及对比例工艺主要参数控制列表（一)
表2本发明各实施例及对比例工艺主要参数控制列表（二)
表3本发明各实施例及对比例性能检测情况列表
从表3可以看出，项目实施后的产品性能优于对比例，屈服强度更低，延伸率更高，以及镀层附着力更好。相比南京四方表面技术公司申请的一种在钢卷板连续生产过程中进行双层电镀锌的工艺方法专利，钢卷板除油、除锈、活化等前处理后，首先进入碱性镀锌槽进行电镀，然后再进入酸性镀锌槽进行电镀，即在碱性镀锌层上再沉积一层酸性镀锌层，从而达到一种双层镀锌层。该专利内容需要进行碱性和酸性两种镀液，本项目镀液仅为酸性锌溶液，设备结构更为简单易行，且单面镀层的焊接性能优于双面镀锌层。相比宝山钢铁公司申请的电镀锌钢板及钢板镀锌工艺专利，其主要涉及在电镀溶液中添加有1－500ppm的Sn2+，在电镀锌层中含有15－8000ppm的锡，可以提高镀锌层的硬度。本项目镀液中未添加其他元素，工艺简单，身产成品冲压成型性能优越，镀层附着力强，并且有良好的焊接性能。
上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。
Claims (2)
1.生产一种单面电镀锌汽车油箱用钢的方法，其步骤：
1）冶炼并连铸成坯；铸坯的组分及重量百分比含量为：C≤0.0009%,Si：0.008~0.014%,Mn0.05~0.096%或0.161~0.20%,P≤0.015%,S≤0.010%,Ti0.05~0.052%或0.059~0.07%,Als0.02～0.035%或0.037~0.06%,N≤0.003%，其余为铁及不可避免的杂质；
2）经常规加热后进行热轧，控制终轧温度在935~950℃；
3）常规水冷至卷取温度并进行卷取，控制卷取温度在710~718℃；
4）进行冷轧，控制冷轧总压下率80~83%；
5）进行连续退火，控制器退火均热温度在820~840℃，控制带钢运行速度在120~150米/分钟中的一固定值，并快速冷却至440~470℃；
6）进行光整，控制光整延伸率A在0.6~0.8%；
7）进行常规酸洗、刷洗电解脱脂、漂洗；
8）对带钢进行重力法单面镀锌工艺：在对带钢的一面进行电镀锌的同时，对带钢的非镀锌面按照1~3克/平方米镀锌，并对此非镀锌面采用稀酸洗干净；电镀锌面的镀锌液中的锌离子浓度为80~110克/升，pH值在1.2~1.8，镀锌温度为50~58℃，带钢通过镀锌槽的速度为80~120米/分钟。
2.如权利要求1所述的生产一种单面电镀锌汽车油箱用钢的方法，其特征在于：电镀锌面的镀锌液中杂质离子控制在Fe2+≤3000ppm，Fe3+≤1000ppm，Pb2+<5ppm，Cu2+<1.4ppm。
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