CN104120348A - 一种延伸率≥44%的电镀锌汽车外板用钢及生产方法 - Google Patents

Abstract

一种延伸率≥44%的电镀锌汽车外板用钢，其组分及wt%为：C≤0.0018%,Si≤0.015%,Mn0.05~0.18%,P≤0.015%,S≤0.010%,Ti0.02~0.03%,Nb0.03~0.05%,Als0.02～0.05%,N≤0.003%；生产步骤：冶炼并连铸成坯；热轧；卷取；冷轧；连续退火；冷却，方法为：先缓冷后快速冷却；光整；碱洗、刷洗、电解脱脂及漂洗；重力法电镀锌。本发明具有表面质量良好，性能稳定、无时效、成型性能优良、焊接性能优良等特点；成品的汽车外板用电镀锌特超深冲板DC07+ZE的实物性能（垂直于轧制方向）：屈服强度=100~150MPa，抗拉强度=250~310MPa，塑性应变比r90≥2.3，加工硬化指数n90≥0.25，延伸率A80mm≥44%。

Description

一种延伸率≥44%的电镀锌汽车外板用钢及生产方法

技术领域

本发明涉及一种冷轧深冲电镀锌汽车用钢及其生产方法，具体地属于一种延伸率≥44%的电镀锌汽车外板用钢及生产方法。

背景技术

由于汽车制造行业对外板要求非常高，需要钢板具有超高的冲压成型性能和优良的表面质量。

目前，国内外汽车厂家大部分使用热镀锌的深冲板，即连续退火后的钢板进入锌锅，利用气刀吹去表面多余的锌液。其存在表面质量较难稳定控制，汽车厂使用时钢板表面的突起的锌渣容易在冲压模具里形成结瘤影响后续冲压；在涂漆工序中，钢板表面的缺陷容易被放大而影响车身美观。

目前连续电镀锌生产主要有水平法电镀锌和重力法电镀锌两种方式，较多厂家使用水平法，水平式镀槽阳极呈水平布置，电镀时带钢运行于阳极之间。重力法镀槽呈垂直布置，通过沉没辊改变带钢走向，在每个镀槽分别有两对阳极分布在沉没辊前后的带钢两侧。重力法中镀液与钢板发生反应产生的H2气体容易溢出，同时带钢的走与重力方向在同一垂线上，带钢运行会更平稳，有利于带钢板型控制。

经检索，在已公开关于电镀锌钢板及生产方法的研究的文献中，鲜有涉及汽车外板用特超深冲电镀锌钢，如专利申请号CN200910013420.2，虽然也是超低碳成分设计，但主要侧重于钢板的烘烤硬化性能，如文献“高档次镀锌深冲钢产品开发和市场拓展” 涟钢科技与管理. 2013(4): 15-18，讲述的是热浸镀锌法生产深冲钢。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种具有性能稳定、无时效、焊接性能优良、延伸率≥44%的电镀锌汽车外板用钢及生产方法。

本申请为了实现上述目的，对实现本申请的目的的起影响或者关键作用的合金元素及工艺进行了深入的研究其结果，为了即使在保证屈服强度在100~150MPa，抗拉强度在250~310MPa，塑性应变比r₉₀≥2.5，加工硬化指数n₉₀≥0.23能的前提下，还能实现延伸率≥44%，及优良的表面质量的目的，因此提出了在成分方面，主要是采用了Ti和Nb元素。一方面Ti与N元素结合，形成稳定的TiN质点，从而清除钢中的间隙原子，达到无间隙原子状态，提高钢板的深冲性能；另一方面Ti与S有较强的亲和力，可以生成硬的硫钛化物，防止伸长的硫化锰的不良影响。Nb元素可以细化晶粒，降低延伸率和n值的各向异性，提高延伸率和n值的平均值。工艺成分的优化，为使得不仅应有较好的冲压成型性能，还需要有良好的表面耐腐蚀性能及外观质量，以满足汽车用外班的要求，因此，本发明主要采取了用重力法电镀锌的措施，其具体为控制电镀液中硫酸锌浓度为90~110 g/L，PH值在1.3～1.8，电镀液温度为50~58℃，在电镀锌槽中钢板的运行速度为80~120m/min，电镀液中杂质离子要严格控制在：Fe²⁺ ≤3000ppm，Fe³⁺ ≤1000ppm，Pb²⁺ ＜8ppm，Cu²⁺ ＜5ppm，以保证钢板表面质量优良。

实现上述目的的措施：

一种延伸率≥44%的电镀锌汽车外板用钢，其组分及重量百分比含量为：C≤0.0018%, Si≤0.015%, Mn 0.05~0.18%, P ≤0.015%, S≤0.010%, Ti 0.02~0.03%, Nb 0.03~0.05%, Als 0.02～0.05%, N≤0.003%，其余为铁及不可避免的杂质。

生产一种延伸率≥44%的电镀锌汽车外板用钢，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920~940℃；

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，控制退火温度在840～860℃，控制退火速度在180~240m/min；

6） 进行冷却，方法为：先缓冷到640～660℃，冷却速度为8～11℃/s；然后快速冷却至440～470℃，冷却速度为 37～50℃/s；最终冷却到160～180℃；

7）进行光整，控制光整延伸率为：0.6～0.7％；

8）进行常规碱洗、刷洗、电解脱脂及漂洗；

9）采用重力法电镀锌：电镀液为硫酸锌液，电镀液中硫酸锌浓度为90~110 g/L，PH值在1.3～1.8，电镀液温度为50~58℃，在电镀锌槽中钢板的运行速度为80~120m/min；电镀液中杂质离子控制在：Fe²⁺ ≤3000ppm，Fe³⁺ ≤1000ppm，Pb²⁺ ＜8ppm，Cu²⁺ ＜5ppm。

本发明中各元素及主要工序的作用

C：钢中的强化元素，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低。采用超低碳设计，对钢板成型性能有较好的作用。

Si：在钢中有置换强化的作用，在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度。

Mn：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，但锰含量过高，会减弱钢的抗腐蚀能力，恶化深冲性能并降低焊接性能。

P：磷是本钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。

S：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。

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，达到无间隙状态，提高钢板深冲性能。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。

Nb：强的碳、氮化物形成元素，形成Nb（C，N），同时加入Ti、Nb，消除钢中C、N间隙原子，有利钢在退火中形成（111）退火织构，提高钢板r值，降低r值的各向异性。

Als：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，抑制N在铁素体中的固溶，提高冲击韧性。

N：氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。

采用重力法电镀锌：之所以采用此方法，首先是镀液组成简单，其主要成分是硫酸锌，硫酸钠，硫酸等，特点是性能稳定，电流效率高，沉积速度快，可以使用较高的电流密度。镀槽的带钢与阳极之间间距小，间距可减小至8mm，可以较大节省电能；使用钛基+IrO₂阳极，可以提高阳极使用寿命，避免了其他铅合金阳极在使用过程中对镀液造成的铅污染，同时由于不再需要往镀液中加添加剂，使镀液清洁度大为提高，为提高镀层质量创造了良好条件。导电辊不与电镀液接触，导电辊表面的金属沉积(黏Zn、Ni等)明显减少，带钢表面由此引起的缺陷，如辊印、压痕等将明显减少。

本发明与现有技术相比，具有表面质量良好，性能稳定、无时效、成型性能优良、焊接性能优良等特点；成品的汽车外板用电镀锌特超深冲板DC07+ZE的实物性能（垂直于轧制方向）：屈服强度=100~150MPa，抗拉强度=250~310MPa，塑性应变比r90≥2.3，加工硬化指数n90≥0.25，延伸率A80mm≥44%。

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920~940℃；

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，控制退火温度在840～860℃，控制退火速度在180~240m/min；

6） 进行冷却，方法为：先缓冷到640～660℃，冷却速度为8～11℃/s；然后快速冷却至440～470℃，冷却速度为 37～50℃/s；最终冷却到160～180℃；

7）进行光整，控制光整延伸率为：0.6～0.7％；

8）进行常规碱洗、刷洗、电解脱脂及漂洗；

9）采用重力法电镀锌：电镀液为硫酸锌液，电镀液中硫酸锌浓度为90~110 g/L，PH值在1.3～1.8，电镀液温度为50~58℃，在电镀锌槽中钢板的运行速度为80~120m/min；电镀液中杂质离子控制在：Fe²⁺ ≤3000ppm，Fe³⁺ ≤1000ppm，Pb²⁺ ＜8ppm，Cu²⁺ ＜5ppm。

表1与表2的取值并非对应关系。

表1    本发明实施例与比较例的化学成分列表（wt%）

表2   本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表

表3   本发明各实施例及对比例的力学性能对比列表

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)

1.一种延伸率≥44%的电镀锌汽车外板用钢，其组分及重量百分比含量为：C≤0.0018%, Si≤0.015%, Mn 0.05~0.18%, P ≤0.015%, S≤0.010%, Ti 0.02~0.03%, Nb 0.03~0.05%, Als 0.02～0.05%, N≤0.003%，其余为铁及不可避免的杂质。

2.生产权利要求1所述的一种延伸率≥44%的电镀锌汽车外板用钢，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920~940℃；

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，控制退火温度在840～860℃，控制退火速度在180~240m/min；

6） 进行冷却，方法为：先缓冷到640～660℃，冷却速度为8～11℃/s；然后快速冷却至440～470℃，冷却速度为 37～50℃/s；最终冷却到160～180℃；

7）进行光整，控制光整延伸率为：0.6～0.7％；

8）进行常规碱洗、刷洗、电解脱脂及漂洗；

9）采用重力法电镀锌：电镀液为硫酸锌液，电镀液中硫酸锌浓度为90~110 g/L，PH值在1.3～1.8，电镀液温度为50~58℃，在电镀锌槽中钢板的运行速度为80~120m/min；电镀液中杂质离子控制在：Fe²⁺ ≤3000ppm，Fe³⁺ ≤1000ppm，Pb²⁺ ＜8ppm，Cu²⁺ ＜5ppm。