CN103667649A - 一种Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板的制造方法，包括：板坯生产步骤：生产钢板坯，控制钢板坯中C的重量百分比为0.001～0.0025%，Nb的重量含量百分比为0.003～0.012%，并且，其中C相对于Nb的过剩含量范围为5～15ppm；热轧步骤：将所述钢板坯加热后经过粗轧和终轧，然后进行卷取；冷轧步骤：将热轧之后的板坯进行冷轧获得钢板，冷轧的下压率为75～85%；镀锌步骤：将冷轧后的钢板进行退火处理，退火处理中的均热温度范围为710～860℃，退火处理中的缓冷出口温度在630～730℃，退火之后对所述钢板进行热镀锌。根据本发明的另一个方面，还提供了一种Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板，其采用如权利要求上述的方法制造。

Description

一种Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板及其制造方法。 

背景技术

20世纪70年代，烘烤硬化钢开始应用于汽车工业，并以其具有较高的强度、良好的抗凹陷性和成形性得到了广泛的关注，很好的解决了高强度和良好的成形性的矛盾。烘烤硬化钢板的基本原理是应变时效，经过热轧和冷轧后的退火钢板中保持适量的固溶碳或/和氮原子，钢板经受变形后，再经涂漆烘烤，其强度明显增加。目前，烘烤硬化钢板已经广泛用于汽车内、外板的生产，主要有连退和镀锌产品。热镀锌烘烤硬化钢板不仅具有连退烘烤硬化钢板的良好成形性和抗凹陷性，而且具有良好的耐蚀性和优异的表面质量。 

国内外高校、研究院所及钢铁企业对烘烤硬化钢板的机理和工业开发应用进行了较为广泛的研究。当前，烘烤硬化钢板的工艺中主要包括Ti处理、Nb处理和Ti+Nb复合处理等处理方式。然而，在现有技术中通常通过添加Mo、V和B等合金元素来改善烘烤硬化钢板的综合力学性能，但是这些合金元素的添加造成的后果是工艺复杂，而且成本较高。 

此外，采用现有技术来生产钢板的性能受固溶C含量的影响较大，随着钢板中C含量的变化而呈现较大的波动。如何在C含量波动的条件下，通过调整制造工艺，而保证钢板具有优异和稳定的综合力学性能具有十分重要的意义。 

发明内容

本发明是为了至少部分克服现有技术中的缺点提出的，其要解决的技术问题是提出一种新的钢板制造方法和钢板，使得允许板坯中C含量有较大波动的 同情况下，生产具有良好的力学性能和稳定的BH值的Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板。本发明是通过如下技术方案来解决其技术问题的： 

本发明上述目的技术方案是：提供一种Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板的制造方法，包括：板坯生产步骤：生产钢板坯，控制钢板坯中C的重量百分比为0.001～0.0025%，Nb的重量含量百分比为0.003～0.012%，并且，其中C相对于Nb的过剩含量范围为5～15ppm；热轧步骤：将所述钢板坯加热后经过粗轧和终轧，然后进行卷取；冷轧步骤：将热轧之后的板坯进行冷轧获得钢板，冷轧的下压率为75～85%；镀锌步骤：将冷轧后的钢板进行退火处理，退火处理中的均热温度范围为710～860℃，退火处理中的缓冷出口温度在630～730℃，退火之后对所述钢板进行热镀锌。 

进一步地，所述热轧步骤中的加热是将板坯从室温加热到1200～1260℃并保温1小时。 

进一步地，所述粗轧中粗轧出口温度为1000～1120℃。 

进一步地，当C相对于Nb的过剩含量为5～7ppm时，退火均热温度和缓冷出口温度分别为790～860℃和630～730℃。 

进一步地，当C相对于Nb的过剩含量为8～12ppm时，退火均热温度和缓冷出口温度分别为750～810℃和630～720℃。 

进一步地，当过剩C含量为13～15ppm时，退火均热温度和缓冷出口温度分别为740～780℃和630～690℃。 

进一步地，超低碳烘烤硬化钢板的组分及重量百分比含量为0.001～0.0025%C，0.5～0.8%Mn，0.04～0.06%P，0.01～0.05%Alt，0.003～0.012%Nb，限制元素Si≤0.03%，S≤0.006%，N≤0.002%，其余为Fe，以上均为重量百分比。 

进一步地，其中所述终轧温度为890～930℃。 

进一步地，将终轧后的钢坯进行卷取，卷取温度为700～750℃。 

根据本发明的另一个方面，还提供了一种Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板，其采用如权利要求上述的方法制造。 

本发明通过上述技术方案，在Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板的生产过程中通过对钢板坯的热轧、冷轧、镀锌步骤的具体工艺改进，使得在钢板坯生产中对C的含量相较于现有技术具有更高的宽容度，并且生产出的钢板性能保持稳定。 

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行说明，然而可以理解的是，这些具体的实施方法仅仅是对本发明优选方式的描述，其并不能理解为对本发明保护范围的限制。 

实施例1 

本发明的第一个实施例描述的是一种Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板的制造方法。所述方法的具体步骤如下： 

板坯生产步骤，所述步骤用于生产钢板坯，在300t的熔炼炉中冶炼出符合成分控制范围的钢水，本发明中优选的钢水含量（其中百分比为重量百分比）为0.001～0.0025%C，0.5～0.8%Mn，0.04～0.06%P，0.01～0.05%Alt（Alt为全铝含量），0.003～0.012%Nb，限制元素Si≤0.03%，S≤0.006%，N≤0.002%，其余为Fe；需要说明的是，本发明对钢板组分控制的另一个要求是保证C相对于Nb有足够的过剩含量，过剩含量的计算公式为C-(12/93)*Nb，此含量范围控制范围在5～15ppm。 

需要说明的是，钢板的性能受固溶C含量的影响较大，随着钢板中C含量 的变化而呈现较大的波动。为了保证钢板的性能，通常的Nb处理烘烤硬化钢板生产工艺中对于板坯中的Nb和C之间的含量关系有较大的限制，这个限制通常依靠C相对于Nb的过剩含量来衡量，现有技术中对于上述过剩含量的要求是控制在9-12ppm之间。而本发明中要求的上述过剩C含量是5～15ppm，其相对于现有技术的工艺要求更为宽松，是因为本发明中在随后的工艺步骤中采用了具有创造性的步骤来保证即便是过剩C含量具有较宽的范围也能够保证所生产的钢板具有较好的性能。由于本发明采用的工艺方法允许所述过剩含量需要较大的宽容度，因此对于板坯的生产的要求并不是十分严格，这降低了板坯生产过程中的控制难度，也降低了次品率。 

进一步需要说明的是，本发明中的板坯生产中不需要添加Mo、V和B等合金元素，虽然这些合金元素能够来改善烘烤硬化钢板的综合力学性能，但是通过本发明提出的上述含量限制以及随后的工艺方法，也能够改善烘烤硬化钢板的综合力学性能，并且相较于需要添加Mo、V和B等合金元素，采用本发明的方法成本更低。 

对于其中0.5～0.8%Mn，0.04～0.06%P，0.01～0.05%Alt，其是在钢材当中为了达到一定的性能而添加的元素，当然，如果为了其他性能的需要，也可以采用其它的元素含量和比例。然而这并不意味着本申请中的板坯中0.5～0.8%Mn，0.04～0.06%P，0.01～0.05%Alt就是公知常识，本申请通过添加0.5～0.8%Mn，0.04～0.06%P，0.01～0.05%Alt来提高钢材的曲服强度，抗拉强度，从而满足工艺需求。 

对于Si、S、N，通常是钢材中的杂质，所以需要尽量控制其含量，本申请将其控制在Si≤0.03%，S≤0.006%，N≤0.002%以保证钢材的性能。 

在获取了上述要求的板坯之后，进入热轧步骤。 

在热轧步骤中：先将所述板坯从室温加热到1200～1260℃并保温1小时，这个过程称之为加热，加热是为了后续的热轧做准备，当然本领域技术人员不采用上述工艺参数采用其它的工艺参数来进行加热也是可行的，但是采用本发明的“从室温加热到1200～1260℃并保温1小时”工艺采用上述温度加热是为了保证合金元素完全固溶，是本发明的优选发明之处。 

所述加热之后，还经过粗轧和终轧，粗轧出口温度为1000～1120℃，这样保证了终轧温度。其中所述终轧温度为890～930℃将上述温度控制在上述范围之内是为了控制碳元素的析出，进而控制钢材的的合金结构。将终轧后的钢坯进行卷取，卷取温度为700～750℃，采用上述温度来控制卷取除了控制钢材的合金结构之外，还能够提高钢材的形变畸变能，有利于形变后的后的恢复。 

热轧步骤之后进行冷轧步骤。 

在所述冷轧步骤中，将热轧之后的板坯进行冷轧，冷轧的压下率为75～85%，申请人预料不到地发现，控制上述压下率之后，能够提高钢材的断后伸长率和塑性应变比，冷轧后获得钢板。 

冷轧步骤后进入镀锌步骤。 

镀锌工艺中首先对冷轧后的钢板进行退火处理，然后将退火后的钢板进入锌锅进行热镀锌。在所述镀锌步骤中，均热温度在710～860℃和缓冷出口温度在630～730℃，退火之后对所述钢板进行热镀锌。 

镀锌工艺是本发明钢板获得理想力学性能、BH值的关键环节，尤其是镀锌过程中退火工艺的控制。退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。本发明退火工艺的两个最关键参数是均热温度和缓冷出 口温度，本发明根据不同过剩C含量，调整退火工艺中的温度，以保证钢板力学性能和BH值的优越性和稳定性。根据不同过剩C含量对应的退火工艺见表1：表1不同过剩C含量对应的退火温度 

过剩C含量，ppm	均热温度，℃	缓冷出口温度，℃
			5～7	790～860	630～730
8～12	740～810	630～690
			13～15	710～780	640～660

本发明的上述方法通过控制Nb处理的热镀锌超低碳烘烤硬化过剩C含量，以及之后采取了特定的退火工艺，相对于现有技术相比，在保证了钢板力学性能、BH值的优越性和稳定性的同时其要求的过剩C含量相对于现有技术具有较大的宽容度；并且不需要添加Mo、V和B等合金元素。从而解决了本发明所提出的技术问题并取得了较好的技术效果，使得本发明具备了新颖性与创造性。同时本发明的其他具体工艺步骤也为本发明进一步带来更加优异的效果，其具体作用也呈现于上述具体实施方式中。 

实施例2 

根据本发明的第二个方面，提出了一种Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板，其采用上述工艺生产而来，由于采用了上述工艺，在板坯生产中不需要添加Mo、V和B等合金元素。这简化了所述钢板的处理工艺，节省了成本，并且能保证钢板力学性能和BH值的优越性和稳定性。 

依据本发明的方法在不同过剩C含量的情况下生产的热镀锌超低碳烘烤硬化钢板在不同退火制度下的力学性能特点，结果见表2。 

表2不同过剩C含量和退火制度下的超低碳烘烤硬化钢板性能 

其中：Rp0.2－屈服强度；Rm－抗拉强度；A80-断后延伸率；n－加工硬化率；r值—塑性应变比……；BH值－烘烤硬化强度，其均是本领域常用测试参数。 

可见，按照本发明所述的要求，可以生产出烘烤硬化值稳定在40～50MPa，综合力学性能优异的热镀锌超低碳烘烤硬化钢板。其中需要说明的是，本发明产出的钢材在过剩C含量为6.2ppm，均热温度为830℃，缓冷出口温度为688℃时产出的钢材性能尤其优异，具有进一步的突出的实质性特点和显著的进步。 

上述具体实施方式仅仅是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板的制造方法，包括：

板坯生产步骤：生产钢板坯，控制钢板坯中C的重量百分比为0.001～0.0025%，Nb的重量含量百分比为0.003～0.012%，并且，其中C相对于Nb的过剩含量范围为5～15ppm；

热轧步骤：将所述钢板坯加热后经过粗轧和终轧，然后进行卷取；

冷轧步骤：将热轧之后的板坯进行冷轧获得钢板，冷轧的下压率为75～85%；

镀锌步骤：将冷轧后的钢板进行退火处理，退火处理中的均热温度范围为710～860℃，退火处理中的缓冷出口温度在630～730℃，退火之后对所述钢板进行热镀锌。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述热轧步骤中的加热是将板坯从室温加热到1200～1260℃并保温1小时。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗轧中粗轧出口温度为1000～1120℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当C相对于Nb的过剩含量为5～7ppm时，退火均热温度和缓冷出口温度分别为790～860℃和630～730℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当C相对于Nb的过剩含量为8～12ppm时，退火均热温度和缓冷出口温度分别为750～810℃和630～720℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当过剩C含量为13～15ppm时，退火均热温度和缓冷出口温度分别为740～780℃和630～690℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:超低碳烘烤硬化钢板的组分及重量百分比含量为0.001～0.0025%C，0.5～0.8%Mn，0.04～0.06%P，0.01～0.05%Alt，0.003～0.012%Nb，限制元素Si≤0.03%，S≤0.006%，N≤0.002%，其余为Fe，以上均为重量百分比。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于:其中所述终轧温度为890～930℃。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其特征在于:将终轧后的钢坯进行卷取，卷取温度为700～750℃。

10.一种Nb处理热镀锌超低碳烘烤硬化钢板，其特征在于，采用如权利要求1-9中任意一项所述的方法制造。