CN105063475A - 一种抗拉强度390MPa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390MPa级的汽车用合金化热镀锌钢，其组分及wt%为：C：0.07~0.10%，？Si：≤0.03%，Mn：0.7~1.0%，P：0.010~0.025%，S≤0.010%，？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；冷连轧；连续退火；热镀锌；合金化；光整；在线直接辊涂自润滑涂料；将自润滑合金化板烘干。本发明既能保证屈服强度为290~320MPa，抗拉强度为390~440MPa，延伸率≥36%，粗糙度0.4~1.0μm，PC值≥90，且成分及工艺简单，成本相对较低；还兼有较好的塑性，同时通过直接辊涂自润滑膜，使粉化级别升为1级，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390MPa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390MPa级的汽车用合金化热镀锌钢及其生产方法。

背景技术

随着人们对环保的愈加重视以及汽车轻量化的发展，汽车用高强钢的应用越来越多。据预测，高强度钢板在汽车上的使用比例，将由现在的每车14%～45%（100～294公斤）提高到将来的每车30%～70%，其中高强度钢板中约70%为镀锌钢板。相比热镀锌和电镀锌钢板，合金化热镀锌钢板具有更优越的耐腐蚀性能、焊接性能及涂装性能，广泛应用于汽车内板及外板的制造。

但是在工业应用中，合金化热镀锌钢板的合金化镀层容易出现粉化剥落的问题，降低镀层的使用质量并且造成模具的损伤。特别对于合金化热镀锌高强钢，由于其要达到高强度，会添加大量的Si、Mn元素，这些元素容易在表面富集、氧化，从而导致合金化镀层不致密，粉化较为严重。通过在合金化热镀锌钢板表面涂覆一层具有润滑功能的有机或无机皮膜，制造出自润滑合金化热镀锌钢板，能够显著提高合金化钢板的润滑性，从而显著改善合金化镀层的粉化和剥落问题。自润滑膜在保证后续焊接性能、磷化和涂装质量的基础上，能有效提高合金化热镀锌高强钢板的冲压润滑性，减少擦伤与划伤，改善成型能力和冲压后的外观。

经检索，专利CN200680010440.9公开了一种合金化热镀锌钢板，其抗拉强度可达到390MPa以上，并且具有较高的强塑积（TS×ELMPa%），可用作汽车板，广泛应用于工业生产；专利CN1286730A加工性、涉及一种加工性、镀性优良的高强度薄钢板及其制造方法，该强度薄钢板通过施加合金化热镀锌，可具有优良的加工性和高强度，同时获得优良的镀性、镀层密着性、耐蚀性。

上述文献虽然都提供了合金化热镀锌高强钢的生产方法，但其都添加了大量的合金元素，生产成本较高。另外未见有自润滑膜的应用，因此其粉化和剥落问题未得到有效解决，从而导致其加工时冲压润滑性较差，成形性能不良。

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290~320MPa，抗拉强度为390~440MPa，延伸率≥36%，粗糙度0.4~1.0μm，PC值≥90，且通过辊涂自润滑膜，使粉化级别升为1级，抗粉化性能优良，成分及工艺简单，成本相对较低的抗拉强度390MPa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390MPa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：0.07~0.10%，Si：≤0.03%，Mn：0.7~1.0%，P：0.010~0.025%，S≤0.010%，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390MPa级的汽车用合金化热镀锌高强钢的方法，其步骤：

一种抗拉强度390MPa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：0.07~0.10%，Si：≤0.03%，Mn：0.7~1.0%，P：0.010~0.025%，S≤0.010%，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390MPa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％；并将渣子净；

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180℃/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1060~1000℃，控制精轧终轧温度在840~860℃；

6）进行卷取，控制卷曲温度在590~620℃；

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）进行冷连轧，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790~810℃，控制退火带钢速度为90~100m/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≤0.015wt%，Pb≤0.003wt%；Sb≤0.003wt%；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9.5~10.5wt%；

12）进行光整，控制合金化后钢板表面粗糙度在0.4~1.0μm，表面PC值控制为≥90个/cm；光整率在0.8~1.0%；

13）进行在线直接辊涂自润滑涂料，自润滑涂料采用有机无机复合物，自润滑涂料涂覆量为0.2~0.5g/m²；

14）在烘干炉浆自润滑合金化板进行烘干，出口板温控制在100~150℃。

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0.07~0.10%。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0.07~0.10%。

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含量控制在合适的范围内，优选地，Si含量控制在0.03%以下。

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，要求Mn含量不超过1.0%。但为了保证足够的强度，Mn含量不能低于0.7%。

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，优选地，P：0.010~0.025%。

S：本发明的S含量≤0.010%，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含量要小于0.010%。

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，优选地，Als：0.020~0.070%。

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0.120~0.135wt%。这是因为当锌锅铝含量低于0.120wt%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。

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。

本发明之所以选择采用直接辊涂法自润滑膜，是因为该方法生产工艺简单，生产效率高，避免了传统离线涂覆两步法工艺的繁琐；同时，与普通合金化热镀锌板相比，自润滑膜的使用，使合金化热镀锌板的V弯粉化级别得到了显著降低，同时深加工性能也得到了明显提高。

本发明之所以选择自润滑涂料涂覆量为0.2~0.5g/m²，这是因为自润滑涂料涂覆量小于0.2g/m²时，自润滑效果作用会变差；而当自润滑涂料涂覆量大于0.5g/m²时，其经济成本过高，且润滑作用增加不明显。为保证自润滑涂料涂覆量为0.2~0.5g/m²，将提料辊、涂覆辊的偏心度、圆柱度均控制在≤0.05mm，提料辊上辊、下辊转速比均控制在0.3%，涂覆辊上辊转速比控制在0.6%，下辊转速比控制在0.5%，机组速度控制在90m/min左右。

本发明之所以采用烘干炉对自润滑合金化板进行烘干，是为了保证涂料均匀地附着在合金化热镀锌板上。生产时，烘干炉一段温度控制在150~200℃，烘干炉二段温度控制在200~250℃。出口板温控制在100~150℃，若板温过高，涂料易挥发，将削弱自润滑效果；但若板温过低，自润滑膜不能均匀涂覆。

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290~320MPa，抗拉强度为390~440MPa，延伸率≥36%，粗糙度0.4~1.0μm，PC值≥90，且成分及工艺简单，成本相对较低；还兼有较好的塑性，同时通过直接辊涂自润滑膜，使粉化级别升为1级，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。

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180℃/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1060~1000℃，控制精轧终轧温度在840~860℃；

6）进行卷取，控制卷曲温度在590~620℃；

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）进行冷连轧，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790~810℃，控制退火带钢速度为90~100m/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≤0.015wt%，Pb≤0.003wt%；Sb≤0.003wt%；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9.5~10.5wt%；

12）进行光整，控制合金化后钢板表面粗糙度在0.4~1.0μm，表面PC值控制为≥90个/cm；光整率在0.8~1.0%；

13）进行在线直接辊涂自润滑涂料，自润滑涂料采用有机无机复合物，自润滑涂料涂覆量为0.2~0.5g/m²；

14）在烘干炉将自润滑合金化板进行烘干，出口板温控制在100~150℃。

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为290~320MPa，抗拉强度为390~440MPa，延伸率≥36%，粗糙度0.4~1.0μm，PC值≥90，还兼有较好的塑性；同时采用在线直接辊涂自润滑膜，工艺简单，生产效率高，可使粉化级别显著降低，抗粉化性能优良，可冲压复杂的汽车内板和结构件，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390MPa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：0.07~0.10%，Si：≤0.03%，Mn：0.7~1.0%，P：0.010~0.025%，S≤0.010%，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390MPa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180℃/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1060~1000℃，控制精轧终轧温度在840~860℃；

6）进行卷取，控制卷曲温度在590~620℃；

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）进行冷连轧，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790~810℃，控制退火带钢速度为90~100m/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≤0.015wt%，Pb≤0.003wt%；Sb≤0.003wt%；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9.5~10.5wt%；

12）进行光整，控制合金化后钢板表面粗糙度在0.4~1.0μm，表面PC值控制为≥90个/cm；光整率在0.8~1.0%；

13）进行在线辊涂自润滑涂料，自润滑涂料采用有机无机复合物，自润滑涂料涂覆量为0.2~0.5g/m²；

14）在烘干炉浆自润滑合金化板进行烘干，出口板温控制在100~150℃。