CN104674113A - 热镀锌钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车用热镀锌钢板及其生产方法，热镀锌钢板是由基板与在所述基板上的镀锌层组成，基板的化学成分按质量计包括0.004～0.009％C、0-0.05％Si、0.80～1.4％Mn、0.06～0.10％P、0.005～0.020％S、0.05～0.10％Nb、0.020％～0.080％Als，其余为Fe和不可避免的杂质。基板组织结构为100％铁素体，其晶粒度是9.0～11.0，晶粒尺寸是10.5～18.0μm。生产方法是先将含有上述成分的铁水连铸成坯，然后在合适的温度下粗轧、精轧、冷轧，然后退火获得基板，再将基板镀锌即可。本发明获得的热镀锌钢板具有以下的性能：屈服强度360～410Mpa；抗拉强度440～490MPa；延伸率30.0～34.0％；r90：1.6～2.0；n90：0.15～0.19；该热镀锌钢板具有强度高、成形性能和耐腐蚀性能好的特点。

Description

热镀锌钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域，具体涉及一种热镀锌钢板及其生产方法。
背景技术
随着汽车行业的发展，在车身中要求高强度和高成形性的冷轧钢板，以适于汽车用钢板的需要。
CN102787271A公开了一种460MPa级高表面质量结构用热镀锌钢板的生产方法及其产品，该热镀锌钢板按照质量百分比，含有C：0.040～0.10％；Si：≤0.060％；Mn：0.60～0.80％；P：≤0.035％；S：≤0.035％；Als：0.020～0.060％；Nb+Ti≤0.080％，以及余量Fe。该热镀锌钢板的屈服强度390～480MPa、抗压强度为460～560MPa、延伸率20～30％，其实施例记载的数据中可以看出本申请的热镀锌钢板的延伸率为23～27％，该热镀锌钢板虽然具有较好的强度，但是成形性较差，该热镀锌钢板应用于汽车行业可加工性仍然不高。
CN102839322A公开了汽车用热镀锌钢板及其生产方法，该汽车用热镀锌钢板的化学成分质量百分比为：C：0.001～0.003％，Si：≤0.03％，Mn：0.05～0.15％，P：≤0.02％，S：0.008～0.015％，Als：0.02～0.07％，Ti：0.05～0.09％，B：0.0002～0.010％，余量为Fe和微量元素。该热镀锌钢板的屈服强度约为160MPa、抗压强度约为290MPa、延伸率为42～47.5％，n90为0.23～0.25，r90为2.23～2.87，该热镀锌钢板具有良好的可加工性，但是强度较差。同时该热镀锌钢板中Mn的含量较低，在生产过程中难以控制Mn的含量，工艺实施难度较大。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种热镀锌钢板及其生产方法，以期望获得一种具有一定强度且成形性要求较好的热镀锌钢板。
为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：
一种热镀锌钢板，它由基板与在所述基板上的镀锌层组成，所述基板的化学成分质量百分比如下：
所述基板组织结构为100％铁素体，其晶粒度是9.0～11.0，晶粒尺寸是10.5～18.0μm。
根据本发明的优选实施方式，本发明所述的热镀锌钢板，其基板的化学成分质量百分比如下：
根据本发明的实施方式，所述的热镀锌钢板具有下述性能：
根据本发明的优选实施方式，所述基板与所述镀锌层的厚度比是1：0.01～0.03。
本发明还提供了一种热镀锌钢板的生产方法，所述生产方法的步骤如下：
步骤A：铸成连铸坯
使用连铸机将含有下述化学成分质量百分比的铁水连铸成连铸坯：
步骤B：粗轧与精轧
使用步进式加热炉将步骤A得到的连铸坯加热至开轧温度1150～1180℃，接着使用二辊可逆粗轧机进行粗轧，终轧温度为1050～1100℃，得到厚度34mm～37mm的中间板坯，然后采用无芯移送热卷箱卷取；
接着使用六机架连轧机组对所述的中间板坯进行精轧，开轧温度为970～1010℃，终轧温度为890～930℃，得到精轧钢板，所述精轧钢板以降温速率75～90℃/s冷却至温度780～820℃，随后以降温速率10～20℃/s冷却至温度590～620℃，然后采用无芯移送热卷箱卷取成热轧板；
步骤C：冷轧：
使用四机架连轧机在室温下将步骤B得到的热轧板进行冷轧，得到冷轧压下率为60～70％的冷轧板；
步骤D：退火：
把步骤C得到的冷轧板送入连续退火炉中在退火温度840～870℃的条件下保温40～70s，得到一种基板；
步骤E：镀锌：
将步骤D得到的基板置于温度450～470℃的锌锅中镀锌，然后使用平整机将所述基板按照平整延伸率0.1～0.5％和拉矫延伸率0.1～0.5％进行平整和拉矫，得到所述的热镀锌钢板。
根据本发明的优选实施例，在步骤A中，所述连铸坯的厚度是190～200mm。
根据本发明的优选实施例，在步骤B中，所述热轧板的厚度是2～5mm。
根据本发明的优选实施例，在步骤C中，所述冷轧板的厚度是0.8～1.2.mm。
根据本发明的优选实施例，在步骤E中，所述的基板在锌锅中镀锌10～20s。
根据本发明的优选实施例，在步骤E中，所使用镀锌液的化学组成以质量百分数计为：91％Zn，6％Pb，3％Si。
下面对本发明作进一步的解释和说明。
本发明提供了一种热镀锌钢板，其化学成分质量百分比为：
所述基板组织结构为100％铁素体，其晶粒度是9.0～11.0，晶粒尺寸是10.5～18.0μm。
本发明中，考虑到产品的综合性能，所述的热镀锌钢板中的碳含量需要控制在上述的范围内，如果C含量超过0.009％，则C含量过高，Nb清除间隙原子，无法完全清除，游离态的C会提高强度，降低塑性。如果C含量低于0.004％，则炼钢过程需要深脱碳，增加成本；Si的含量需要控制在一个较低的范围内，例如为0.05％以下；Mn可以增加所述钢板的强度，并且可以与S结合成MnS，同时防止因FeS所造成的热裂纹，但是Mn含量过高，会影响钢的焊接性能，因此需将Mn的含量控制在上述范围内；Nb主要固定间隙C原子，如果Nb含量超过0.10％，则清除间隙原子后，会细化晶界，提高强度，降低塑性，若Nb含量低于0.05％，则间隙原子无法清除完全。本发明的钢板的化学成分中不包括Ti，是是由于需要较细的晶粒。
其中，所述的热镀锌钢板中各合金元素和杂质的含量是指按照国家标准测得的数值。为了获得含有上述合金元素和含量的热镀锌钢板，可以通过本领域常规的冶炼钢水和浇注钢坯所用的原料、设备和操作实现，例如，按照通常铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉Ca处理，RH脱碳，将钢水成分控制在上述范围内，经连铸成连铸坯。
为了进一步提高热镀锌钢板的强度和可加工性，优选的是，一种热镀锌钢板，其化学成分质量百分比为：
C：0.006～0.009％；Si：≤0.05％；Mn：0.10～1.4％；P：0.06～0.10％；S：0.005～0.020％；Nb：0.06～0.10％；Als：0.020％～0.080％；余量为Fe和不可避免杂质。
更优选的是，一种热镀锌钢板，其化学成分质量百分比为：
C：0.008％；Si：0.03％；Mn：1.07％；P：0.074％；S：0.009％；Nb：0.078％；Als：0.045％；余量为Fe和不可避免杂质。
在上述热镀锌钢板的制备方法中，热轧包括粗轧和精轧，所述的粗轧的开轧温度为1150～1180℃，优选为1170～1180℃，更优选为1170～1176℃，粗轧的具体操作为将连铸坯加热至粗轧所需要的开轧温度后再进行粗轧；粗轧的终轧温度为1050～1100℃，优选为1060～1090；粗轧后得到厚度为34mm～37mm的中间板坯，优选的是所述的中间板坯厚度为36～36.5mm。粗轧后采用无芯移送热卷箱卷取。接着进行精轧，精轧的开轧温度为970～1010℃，优选为980～1000℃，精轧的终轧温度为890～930℃，优选为915～930℃，更优选为920～928℃。精轧后的热轧板的厚度为2～5mm，优选为3～4mm。精轧后以降温速率75～90℃/s的冷却速度降温至780～820℃，随后以降温速率10～20℃/s的冷却速度降温至590～620℃，然后采用无芯移送热卷箱卷取成热轧板；优选的是，精轧后以降温速率80～90℃/s的冷却速度降温至800～820℃，随后以降温速率12～18℃/s的冷却速度降温至600～620℃。卷取后的热轧板可以自然冷却至室温。
在本发明中，冷轧的温度为室温，冷轧的压下率为60～70％，优选的是冷轧的压下率为65～70％，冷轧后的冷轧板的厚度可以为1.0mm～1.3mm。
在本发明中，冷轧后的冷轧板进入连续退火炉中进行退火处理，退火是于退火温度840～870℃下保温40～70s；优选的是，退火温度为850～870℃，保温时间为50～70s；更优选的是，退火温度为860～870℃，保温时间为65～70s。连续退火炉从室温升温至退火温度，升温速率可以为80～120℃/s。
退火后的基板冷却至热镀温度进行热镀，从退火温度降至热镀温度的降温速率可以为100～150℃/s。
在本发明中，热镀是将退火后的基板置于镀锌液中进行热镀。热镀的温度为450～470℃，时间为10～20s，镀锌液的化学组成是91％Zn，6％Pb和3％Si。
按照国家标准GB/T 228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》测定热镀锌钢板的屈服强度、抗拉强度和拉伸率，其中，取样的方向为与轧制方向呈0°的方向，取样的位置在钢卷中部。
按照国家标准GB/T 5027-2007《金属材料薄板和薄带塑性应变比(r值)试验方法》规定的方法测定热镀锌钢板的r90和n90。
与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
本发明制造工艺实施难度小，产品表面质量和综合质量性能优良，可在连续热镀锌机组上实现批量生产且可实现连续退火，本发明的热镀锌钢板成品力学性能达到屈服强度360～410Mpa，抗拉强度440～490MPa，延伸率30.0～34.0％；r90：1.6～2.0，n90：0.15～0.19，因此该产品具有强度高、成形性能和耐腐蚀性能好的特点，适用于家电领域的成形零件和汽车领域。
附图说明
图1为实施例1制备的热镀锌钢板的金相组织的显微照片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
将钢水成分控制在下述范围：C：0.008％，Si：0.03％，Mn：1.07％，P：0.074％，S：0.009％，Nb：0.078％，Als：0.045，余量为Fe和不可避免杂质组成，采用连铸机将其连铸成连铸坯，厚度为195mm。
使用步进式加热炉将连铸坯加热至1176℃，接着使用二辊可逆粗轧机进行粗轧，终轧温度为1060℃,得到厚度36.4mm的中间板坯，然后采用无芯移送热卷箱卷取；接着使用六机架连轧机组对所述的中间板坯进行精轧，开轧温度为980℃，终轧温度为926℃；精轧后以降温速率82℃/s的冷却速度降温至801℃，随后以降温速率13℃/s的冷却速度降温至615℃，然后采用无芯移送热卷箱卷取成热轧板；热轧板厚度为3.25mm。
使用四机架连轧机在室温下将所述的热轧板进行冷轧得到厚度为1.0mm冷轧板，冷轧压下率为69.2％；
将冷轧板进入连续退火炉中于退火温度857℃下保温65s得到基板；
将基板置于温度470℃的锌锅(91％Zn，6％Pb，3％Si)中镀锌14s，镀锌厚度为12μm，然后使用平整机将所述基板以平整延伸率0.34％和拉矫延伸率0.32％进行平整和拉矫即得到所述的热镀锌钢板。
热镀锌钢板成品为铁素体100％组织，晶粒度9.0，晶粒尺寸11.5μm。
热镀锌钢板的性能如下：屈服强度376Mpa；抗拉强度458MPa；延伸率32％；r90：1.8；n90：0.18。
热镀锌钢板的金相组织结构如图1所示。
实施例2
将钢水成分控制在下述范围：C：0.006％，Si：0.02％，Mn：0.8％，P：0.061％，S：0.006％，Nb：0.063％，Als：0.032，余量为Fe和不可避免杂质组成，采用连铸机将其连铸成连铸坯，厚度为200mm。
使用步进式加热炉将连铸坯加热至1166℃，接着使用二辊可逆粗轧机进行粗轧，终轧温度为1092℃,得到厚度35.4mm的中间板坯，然后采用无芯移送热卷箱卷取；接着使用六机架连轧机组对所述的中间板坯进行精轧，开轧温度为978℃，终轧温度为911℃；精轧后以降温速率78℃/s的冷却速度降温至788℃，随后以降温速率15℃/s的冷却速度降温至603℃，然后采用无芯移送热卷箱卷取成热轧板；热轧板厚度为3.25mm。
使用四机架连轧机在室温下将所述的热轧板进行冷轧得到厚度为1.1mm冷轧板，冷轧压下率为66.2％；
将冷轧板进入连续退火炉中于退火温度845℃下保温60s得到基板；
将基板置于温度470℃的锌锅(91％Zn，6％Pb，3％Si)中镀锌20s，镀锌厚度为15μm，然后使用平整机将所述基板以平整延伸率0.39％和拉矫延伸率0.25％进行平整和拉矫即得到所述的热镀锌钢板。
热镀锌钢板成品为铁素体100％组织，晶粒度9.0，晶粒尺寸13.5μm。
热镀锌钢板的性能如下：屈服强度365Mpa；抗拉强度448MPa；延伸率34％；r90：2.0；n90：0.19。
实施例3
将钢水成分控制在下述范围：C：0.007％，Si：0.04％，Mn：1.32％，P：0.09％，S：0.013％，Nb：0.08％，Als：0.07，余量为Fe和不可避免杂质组成，采用连铸机将其连铸成连铸坯，厚度为190mm。
使用步进式加热炉将连铸坯加热至1156℃，接着使用二辊可逆粗轧机进行粗轧，终轧温度为1076℃,得到厚度34.8mm的中间板坯，然后采用无芯移送热卷箱卷取；接着使用六机架连轧机组对所述的中间板坯进行精轧，开轧温度为988℃，终轧温度为895℃；精轧后以降温速率88℃/s的冷却速度降温至815℃，随后以降温速率18℃/s的冷却速度降温至595℃，然后采用无芯移送热卷箱卷取成热轧板；热轧板厚度为3.25mm。
使用四机架连轧机在室温下将所述的热轧板进行冷轧得到厚度为1.0mm冷轧板，冷轧压下率为69.2％；
将冷轧板进入连续退火炉中于退火温度868℃下保温48s得到基板；
将基板置于温度470℃的锌锅(91％Zn，6％Pb，3％Si)中镀锌10s，镀锌厚度为10μm，然后使用平整机将所述基板以平整延伸率0.40％和拉矫延伸率0.22％进行平整和拉矫即得到所述的热镀锌钢板。
热镀锌钢板成品为铁素体100％组织，晶粒度9.5，晶粒尺寸10.5μm。
热镀锌钢板的性能如下：屈服强度385Mpa；抗拉强度463MPa；延伸率31.5％；r90：1.7；n90：0.18。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种热镀锌钢板，其特征在于它由基板与在所述基板上的镀锌层组成，所述基板的化学成分质量百分比如下：
C：    0.004～0.009％；  Si：   ≤0.05％；
Mn：   0.80～1.4％；     P：    0.06～0.10％；
S：    0.005～0.020％；  Nb：   0.05～0.10％；
Als：  0.020％～0.080％；余量为Fe和不可避免杂质；
所述基板组织结构为100％铁素体，其晶粒度是9.0～11.0，晶粒尺寸是10.5～18.0μm。
2.根据权利要求1所述的热镀锌钢板，其特征在于所述基板的化学成分质量百分比如下：
C：    0.008％；  Si：  ≤0.03％；
Mn：   1.07％；   P：   0.074％；
S：    0.009％；  Nb：  0.078％；
Als：  0.045％；余量为Fe和不可避免杂质。
3.根据权利要求1所述的热镀锌钢板，其特征在于所述的热镀锌钢板具有下述性能：
4.根据权利要求1所述的热镀锌钢板，其特征在于所述基板与所述镀锌层的厚度比是1：0.01～0.03。
5.权利要求1～4中任一项权利要求所述热镀锌钢板的生产方法，其特征在于所述生产方法的步骤如下：
步骤A：铸成连铸坯
使用连铸机将含有下述化学成分质量百分比的铁水连铸成连铸坯：
C：   0.004～0.009％；  Si： ≤0.05％；
Mn：  0.80～1.4％；     P：  0.06～0.10％；
S：    0.005～0.020％；  Nb：  0.05～0.10％；
Als：  0.020％～0.080％；余量为Fe和不可避免杂质；
步骤B：粗轧与精轧
使用步进式加热炉将步骤A得到的连铸坯加热至开轧温度1150～1180℃，接着使用二辊可逆粗轧机进行粗轧，终轧温度为1050～1100℃，得到厚度34mm～37mm的中间板坯，然后采用无芯移送热卷箱卷取；
接着使用六机架连轧机组对所述的中间板坯进行精轧，开轧温度为970～1010℃，终轧温度为890～930℃，得到精轧钢板，所述精轧钢板以降温速率75～90℃/s冷却至温度780～820℃，随后以降温速率10～20℃/s冷却至温度590～620℃，然后采用无芯移送热卷箱卷取成热轧板；
步骤C：冷轧：
使用四机架连轧机在室温下将步骤B得到的热轧板进行冷轧，得到冷轧压下率为60～70％的冷轧板；
步骤D：退火：
把步骤C得到的冷轧板送入连续退火炉中在退火温度840～870℃的条件下保温40～70s，得到一种基板；
步骤E：镀锌：
将步骤D得到的基板置于温度450～470℃的锌锅中镀锌，然后使用平整机将所述基板按照平整延伸率0.1～0.5％和拉矫延伸率0.1～0.5％进行平整和拉矫，得到所述的热镀锌钢板。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于在步骤A中，所述连铸坯的厚度是190～200mm。
7.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于在步骤B中，所述热轧板的厚度是2～5mm。
8.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于在步骤C中，所述冷轧板的厚度是0.8～1.2.mm。
9.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于在步骤E中，所述的基板在锌锅中镀锌10～20s。
10.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于在步骤E中，所使用镀锌液的化学组成以质量百分数计为：91％Zn，6％Pb，3％Si。
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