CN104988389A - 一种抗拉强度340MPa级的汽车用合金化热镀锌钢及生产方法 - Google Patents

Abstract

一种抗拉强度340MPa级的汽车用热镀锌钢，其组分及wt%为：C：0.06~0.10%，Si：≤0.03%，Mn：0.40~0.55%，P：0.010~0.025%，S≤0.008%，Als：0.020~0.070%；生产步骤：对铁水预处理；转炉冶炼及RH炉处理；连铸；对铸坯加热；热轧；卷取；酸洗；冷轧；连续退火；热镀锌；合金化；光整。本发明既能保证力学性能，即屈服强度为250~280MPa，抗拉强度为340~390MPa，延伸率A≥40%，粗糙度0.6~1.5μm，PC值≥90个/cm，且粉化性能级别不超过2级，成分及工艺简单，还兼有较好的塑性，同时抗粉化性能优良，可冲压复杂的汽车内板和结构件。

Description

一种抗拉强度340MPa级的汽车用合金化热镀锌钢及生产方法

技术领域

本发明涉及一种汽车用镀锌钢及其生产方法，具体地属于一种抗拉强度340MPa级的汽车用合金化热镀锌钢及其生产方法。

背景技术

合金化热浸镀锌钢板(GA板)在冲压成形性、耐蚀性、涂装性和焊接性方面等具有优良表现，适应了汽车轻量化且安全性强的发展要求，因而日益引起汽车工业的注意。这是因为要满足汽车车身的防腐要求，就必须将镀层的质量控制在40g/m²以上，而电镀锌板的生产成本随着镀层厚度的增加而激增。因此，如何在不过多增加生产成本的条件下保证钢材表面的防腐性就成为一个重要课题。

有研究表明，如果将钢板在连续镀锌线热镀锌后立即放入合金化退火炉中进行合金化退火，可得到含铁量为10％的铁-锌合金层。铁-锌合金层的电极电位仍低于基板的铁，但高于纯锌层，这样便使得镀层的侵蚀速度下降，寿命增加， 耐腐性能得到改善。此外，合金化镀锌钢板的焊接性能和涂装性能也优于一般镀锌钢板。

经检索，中国专利申请号为CN200680010440.9 的文献，其公开了一种合金化热镀锌钢板，钢板的组成为：包含C：0.05～0.25％、Si：0.5％以下、Mn：1～3％、P：0.1％以下、S：0.01％以下、Al：0.1～2％、N：不足0.005％，并且满足Si+Al≥0.6％、(0.0006×Al)％≤N≤(0.0058－0.0026×Al)％、Al≤(1.25×C0.5－0.57×Si+0.625×Mn)％，余量由Fe和不可避免的杂质构成。相比本发明，在达到相同的力学性能时，其Mn含量高，经济成本高，并且由于其Mn元素含量高，容易在表面富集并形成氧化物，导致镀层密着性不好，从而抗粉化性能较差。

中国专利申请号为CN200710036708.2的文献，介绍了一种合金化热镀锌烘烤硬化钢及其制造方法，其基板成分为C：0.0015～0.0025％、Si：0.03％以下、Mn：0.5～0.6％、P：0.05～0.06％、S：0.015％以下、N：不足0.003％、Als：0.030～0.055％、Nb：0.004～0.015％，O：0.0050％以下，其余为Fe和不可避免的杂质构成。其产品抗拉强度在340MPa左右，可以达到较好的镀层表面质量，但其添加了贵重金属Nb元素，并且其性能对P、S、O元素极为敏感，控制不当极易导致性能不合，从而导致冶炼控制难度增大，经济成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种既能保证力学性能：屈服强度为250~280MPa，抗拉强度为340~390MPa，延伸率≥40%，粗糙度0.6~1.5μm，PC值≥90个/cm，且粉化级别不超过2级，成分及工艺简单，成本相对较低的抗拉强度340MPa级的汽车用热镀锌钢及其生产方法。

实现上述目的的措施：

一种抗拉强度340MPa级的汽车用热镀锌钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.06~0.10%， Si：≤0.03%，Mn：0.40~0.55%，P：0.010~0.025%，S≤0.008%， Als：0.020~0.070%，其余为Fe和不可避免的杂质；并满足镀层中铁含量在9.5~10.5%。

生产一种抗拉强度340MPa级的汽车用合金化热镀锌钢的方法，其步骤：

1）对铁水进行预处理，经预脱硫处理后的铁水，控制S≤0.005％，Si：0.20~0.80%，Mn≤0.40％，P≤0.15％；并将渣扒净；

2）进行转炉冶炼及RH炉处理，控制精炼后的各元素含量在设定值范围内；

3）进行连铸：控制拉坯速度在1.1~1.3m/min，铸坯表面冷却速度控制不超过200℃/m；

4）对铸坯加热，控制加热温度在1220~1280℃；

    5）进行热轧，控制粗轧开轧温度在1060~1110℃，控制精轧终轧温度在860~880℃；

6）进行卷取，控制卷曲温度在620~640℃；

    7）进行酸洗，控制酸洗温度在80 ~ 90℃，钢板酸洗速度在70-80m/min；

8）进行冷轧，控制冷轧总压下率在57~70%；

9）进行连续退火：控制其均热温度在770~790℃，控制退火带钢速度为90~110m/min；

10）进行热镀锌：控制钢板入锌锅温度在为460~480℃；控制锌液成分中Al含量在0.120~0.135wt%，Fe含量≤0.015 wt %，Pb≤0.003 wt %；Sb≤0.003 wt %；控制单面镀层重量在30-60g/m²；

11）进行合金化：控制其合金化温度在500~540℃，保温时间在10~25s，镀层铁含量控制在9.5~10.5 wt %；

12）进行光整，控制合金化后钢板表面粗糙度在0.6~1.5μm，表面PC值控制为≥90个/cm；光整率在1.0~1.2%。

本发明中各元素及主要工艺的机理及作用

C：本发明的C含量选择在0.06~0.10%。由于C是最有效的固溶强化元素，钢板的强度随C含量的提高而显著提高，因此，为了提高强度需要添加一定量的C。但当C含量增高时，钢板的成形性能降低，其焊接性能也变差。因此，综合考虑，将C含量控制在0.06~0.093%。

Si：本发明的Si含量≤0.03%。Si是一种强化元素，可以提高产品的强度。但在热轧过程中Si会促进氧化铁皮的生成，恶化表面质量，并影响到后续酸洗工序的效果。同时，随着Si含量的提高，热镀锌过程中Si富集明显，钢板表面容易产生漏镀点缺陷，严重影响钢板表面质量。因此，必须将Si含量控制在≤0.03%范围内。

Mn：Mn是本发明的主要固溶强化元素，它对产品的性能有较大影响。添加Mn元素，能改善钢的强度-延伸平衡性。但是，随着Mn含量的提高，产品的强度过高，冲压加工性能下降。因此，为了保证产品的冲压性能，要求Mn含量不超过0.55%。但为了保证足够的强度，Mn含量不能低于0.40%。

P：P是钢中的有害元素，容易在晶界偏析，增加钢板脆性，导致钢板的冲压性能变差，可焊性变差。因此，P含量应尽可能降低。但考虑到P也是一种有效地固溶强化元素，故将限定在P：0.010~0.025%。

S：本发明的S含量≤0.008%，S是钢中的有害元素，当S含量过高时，容易形成MnS夹杂，损害钢板塑性，并造成性能的各向异性。并且随着S含量的提高，钢板的耐蚀性能将变差。因此，需要合理控制S含量，S含量要求不超过0.008%。

Al：本发明的Als含量为0.020~0.070%，Als可以脱氧，当Als含量不足0.02%时，不能发挥其效果。但是，随着Als的增加，钢中的夹杂物也会增多，夹杂物尺寸将会变大。因此，应该合理控制Als含量。

本发明之所以在热镀锌工序，严格控制钢板入锌锅温度在460~480℃，要求锌液成分中Al含量在0.120~0.135 wt %，Fe含量目标值≤0.015 wt %，Pb≤0.003 wt %；Sb≤0.003 wt %，这是因为当锌锅铝含量低于0.120 wt %时，基板与镀层直接形成的Fe₂Al₅抑制层不够均匀，镀层容易出现过合金化，并且容易导致合金化不均，影响产品表面质量；当锌锅铝含量高于0.135%时，Fe₂Al₅抑制层过厚，合金化过程较困难，此时需要提高合金化温度或降低带钢速度，这样容易导致合金化板粉化严重。单面镀层重量控制在30-60g/m²，镀层过薄抗腐蚀性能较差，但过厚就容易导致合金化镀锌层粉化严重。

本发明之所以在合金化中：控制合金化温度在500~540℃，保温时间10~25s，镀层铁含量要求控制在9.5~10.5%，这是因为当合金化温度低于500℃时，镀层较难合金化，镀层含铁量低，在镀层表面容易残留大量的ζ相，产品抗腐蚀性能、焊接性、涂装性能变差；当合金化温度高于540℃，容易形成大量的脆性相Γ，产品抗粉化性能变差。研究表明，当镀层铁含量控制在9.5~10.5%时，镀层主要以δ相为主，并伴有少量的ζ相，此时镀层的抗粉化性能最佳。

本发明与现有技术相比，通过添加合金元素Mn，利用固溶强化提高强度，同时通过工艺控制，使产品性能达到最佳匹配；其既能保证力学性能：屈服强度为250~280MPa，抗拉强度为340~390MPa，延伸率A≥40%，粗糙度0.6~1.5μm，PC值≥90个/cm，且粉化性能级别不超过2级，成分及工艺简单，成本相对较低；还兼有较好的塑性，同时抗粉化性能优良，可冲压复杂的汽车内板和结构件，广泛应用于汽车工业。

附图说明

 附图为本发明的金相组织图。

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）对铁水进行预处理，经预脱硫处理后的铁水，控制S≤0.005％，Si：0.20~0.80%，Mn≤0.40％，P≤0.15％；并将渣扒净；

2）进行转炉冶炼及RH处理，控制精炼后的各元素含量在设定值范围内；

3）进行连铸：控制拉坯速度在1.1~1.3m/min，铸坯表面冷却速度控制不超过200℃/m；

4）对铸坯加热，控制加热温度在1220~1280℃；

    5）进行热轧，控制粗轧开轧温度在1060~1110℃，控制精轧终轧温度在860~880℃；

6）进行卷取，控制卷曲温度在620~640℃；

    7）进行酸洗，控制酸洗温度在80 ~ 90℃，钢板酸洗速度在70m~80/min左右；  

8）进行冷轧，控制冷轧总压下率在57~70%；

9）进行连续退火：控制其均热温度在770~790℃，控制退火带钢速度为90~110m/min；

10）进行热镀锌：控制钢板入锌锅温度在为460~480℃；控制锌液成分中Al含量在0.120~0.135 wt %，Fe含量≤0.015 wt %，Pb≤0.003 wt %；Sb≤0.003 wt %；控制单面镀层重量在30-60g/m²；

11）进行合金化：控制其合金化温度在500~540℃，保温时间在10~25s，镀层铁含量控制在9.5~10.5 wt %；

12）进行光整，控制合金化后钢板表面粗糙度在0.6~1.5μm，表面PC值控制为≥90个/cm；光整率在1.0~1.2%。

表1本发明各实施例及对比例化学成分取值列表（wt%）

表2    本发明各实施例及对比例工艺参数列表

表3为本发明各实施例及对比例的性能检测列表

从表3可以看出，采用本发明的生产工艺，可以得到一种屈服强度250~280MPa，抗拉强度340-390MPa，延伸率A≥40%，粗糙度0.6~1.5μm，PC值≥90个/cm，且粉化级别不超过2级，具有优异的综合性能的合金化热镀锌钢板。

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)

1.一种抗拉强度340MPa级的汽车用合金化热镀锌钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.06~0.10%， Si：≤0.03%，Mn：0.40~0.55%，P：0.010~0.025%，S≤0.008%， Als：0.020~0.070%，其余为Fe和不可避免的杂质；并满足镀层中铁含量在9.5~10.5%。

2.生产一种抗拉强度340MPa级的汽车用热镀锌钢的方法，其步骤：

1）对铁水进行预处理，经预脱硫处理后的铁水，控制S≤0.005％，Si：0.20~0.80%，Mn≤0.40％，P≤0.15％；并将渣子扒净；

2）进行转炉冶炼及RH炉处理，控制精炼后的各元素含量在设定值范围内；

3）进行连铸：控制拉坯速度在1.1~1.3m/min，铸坯表面冷却速度控制不超过200℃/m；

4）对铸坯加热，控制加热温度在1220~1280℃；

    5）进行热轧，控制粗轧开轧温度在1060~1110℃，控制精轧终轧温度在860~880℃；

6）进行卷取，控制卷曲温度在620~640℃；

    7）进行酸洗，控制酸洗温度在80 ~ 90℃，钢板酸洗速度在70-80m/min；

8）进行冷轧，控制冷轧总压下率在57~70%；

9）进行连续退火：控制其均热温度在770~790℃，控制退火带钢速度为90~110m/min；

10）进行热镀锌：控制钢板入锌锅温度在为460~480℃；控制锌液成分中Al含量在0.120~0.135 wt %，Fe含量≤0.015 wt %，Pb≤0.003 wt %；Sb≤0.003 wt %；控制单面镀层重量在30-60g/m²；

11）进行合金化：控制其合金化温度在500~540℃，保温时间在10~25s，镀层铁含量控制在9.5~10.5 wt %；

12）进行光整，控制合金化后钢板表面粗糙度在0.6~1.5μm，表面PC值控制为≥90个/cm；光整率在1.0~1.2%。