CN105256230B - 一种450MPa级厚规格热镀锌钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种450MPa级厚规格热镀锌钢，其组分及wt%为：C：0.10～0.13%，Si：≤0.025%，Mn：0.8～1.2%，P：0.008～0.016%，S：<0.010%，Al：0.040～0.060%，Nb：0.048～0.068%；生产步骤：铁水脱硫后转炉冶炼；氩站处理；氩封保护浇铸；对铸坯加热；热轧；卷取；风冷后冷轧；采用改良森吉米尔法进行热镀锌；自然冷却至室温后待用。本发明厚度在2.5~3.0mm，具有优异的弯曲成形性能、镀层重量在275g/m²的厚锌层表面质量，性能均匀，能满足市场对对高强度热镀锌钢板的需求。

Description

一种450MPa级厚规格热镀锌钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种镀锌钢及生产方法，具体地属于一种450MPa级厚规格热镀锌钢及生产方法，其钢板的厚度规格为2.5~3.0mm。

背景技术

为满足汽车轻量化和整车耐腐蚀性能的需求，以挂车为代表的商务车选材普遍采用高强度厚规格冷轧热镀锌板替代热轧板。同时，在钢结构、建筑等行业对刚度、美观与安全的要求日益提高，必然引领具备高刚度、高表面质量、优异耐腐蚀性能的高强度厚规格冷轧热镀锌钢的市场应用需求。

现有技术和产品大多采用高C、Si、Mn等固溶强化元素以实现高强度，必然带来表面质量和焊接性能的恶化；部分产品利用冷硬态加工硬化、控制回复再结晶程度实现高强度，但产品成型性能和性能均匀性恶化。同时，采用美钢联法立式退火炉生产2.5mm厚度规格以上存在通板风险。

经检索，中国专利申请号为CN 103146998A的文献，披露了一种400MPa级以上镀锌高强结构钢，其基板成分包括C：0.06-0.10%、Mn：0.4-1.0%、Si：0.10-0.30%、P：≤0.015%、S：≤0.015%、Als：0.02-0.05%、Nb：0.01-0.05%、其余为Fe，其采用Nb微合金化晶粒细化和析出强化机理，但其成分Si含量较高， 由于“Sandelin效应”恶化厚锌层表面质量，且由于采用美钢联法立式退火炉生产，导致生产2.5~3.0mm厚规格存在困难。

中国公布号为CN 102676759的专利文献，公开了控制退火温度生产390-500MPa结构级镀锌产品。其通过控制产品回复再结晶程度，以实现不同强度级别目的，退火温度在580-650℃范围内。其产品组织因为未完全再结晶状态，故不能保证组织、性能的均匀性，不适应于辊压成形用地板等零件的制造；且该专利提及的产品厚度规格上限为2.0mm，针对替代热轧板的高强度热镀锌板厚度规格在2.5-3.0mm范围，无法通过该专利生产方法实现退火温度的精准控制。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种厚度在2.5~3.0mm，具有优异的弯曲成形性能、镀层重量在275g/m²的厚锌层表面质量和性能均匀性的450MPa级厚规格热镀锌钢及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种450MPa级厚规格热镀锌钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.10～0.13%，Si：≤0.025%，Mn：0.8～1.2%，P：0.008～0.016%，S：<0.010%，Al：0.040～0.060%，Nb：0.048～0.068%，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产一种450MPa级厚规格热镀锌钢的方法，其步骤：

1）经铁水脱硫后进行转炉冶炼，并控制出钢温度不低于1680℃；

2）钢水利用RH真空炉进行炉外精炼处理，加铝脱氧，脱氧循环2～3min后加入合金调整成分，合金化完成后循环≥5min结束真空处理。

3）采用氩封保护浇铸，控制拉坯速度在0.9~1.1m/min；

4）对铸坯加热，加热温度控制为1200～1300℃；

5）进行热轧，其中：控制粗轧道次为5~12道次，精轧道次为7道次，终轧温度控制在850～900℃；

6）进行卷取，控制卷取温度在500～580℃；

7）经风冷冷却后进行冷轧，冷轧总压下量控制在不低于55%；

8）采用改良森吉米尔法进行热镀锌，其中：

在热镀锌加热炉的预热段及直燃段，控制空气与燃气的比例系数在0.95-0.98；在辐射管加热段、均热段及喷冷段是在保护气体的作用下进行退火和还原处理，其退火温度为：出直燃段温度为700～760℃，出辐射管加热段温度为730～780℃，均热段温度为730～780℃，入锌锅温度为460～500℃；并控制钢带运行速度在45-50m/min内任意一个值固定运行；同时控制气刀与锌锅液面间距在400～600mm，控制气刀与钢板间距在10-20mm，气刀压力控制在200～400 mbar；

9）自然冷却至室温后待用。

本发明各元素的作用及机理

C：碳是最有效的间隙固溶强化元素，因此随着碳含量的增加，钢种强度明显增加，但其韧性、塑性性能恶化。钢种含碳量对热镀锌有显著的影响，含碳量越高，铁-锌反应就愈剧烈，铁的损失愈大，钢基参加反应愈剧烈，即铁-锌合金层变得愈厚而使镀锌层附着力变差。随着钢种碳含量的增加，其屈服强度和抗拉强度也相应增大，特别是碳在组织中以渗碳体（或珠光体）形式存在时能产生很大的相变强化作用。各种试验结果表明，钢中每增加0.1%碳含量，其屈服强度平均提高28MPa、抗拉强度平均提高70MPa。

Si：硅为置换固溶强化元素，但高硅含量易在表面被氧化生产SiO₂引起圣德林效应，形成灰色镀层使粘附性变差。与铁比较，往平衡氧分压低的钢中添加Si等元素时，由于退火时添加元素会通过选择氧化，富集在钢扳表面，这些在表面形成的氧化物会妨碍与锌液的粘着性。在粘着性差的情况下，就会发生所谓的“镀不上锌”(影响产品外观质量)，因此，作为Mn的替代元素，Si和Cr等元素不适合添加在热镀锌钢板中。因此，必须控制硅含量在较小的范围内。

Mn：锰是铁素体置换固溶元素，通过固溶强化提高钢的强度。

P：在传统观点中，磷在钢中是属于有害元素。它会降低钢的冲击韧性，提高钢的脆化温度，恶化钢的焊接性能。其实那是磷与碳共同作用的结果。如果除去碳的影响，磷还能使塑性、韧性有所增加，使脆化温度有所降低。

磷是非碳化物形成元素，它在钢中的存在形式主要是溶于铁素体。当它溶于铁素体时能够取代铁原子形成置换固溶体。在除了碳、氮元素以外的诸多固溶体形成元素中，磷的固溶强化能力最大。在低碳钢中，每增加0.01%的磷，其屈服强度可提高6.1～7.1MPa，磷的固溶强化能力是硅的7倍，是锰的10倍。

S：硫是钢种的有害元素，锰的添加可以与硫形成具有塑性的MnS夹杂，减轻硫的有害影响，但MnS会引起热轧钢板横向韧性差的问题。并且钢种采用低锰合金设计，必须严格限制硫含量

Al：铝的加入是低碳钢最有效的脱氧方式。铝与钢中氮形成AlN，弥散的AlN阻止奥氏体再结晶，细化了转变后的晶粒。但对于低碳铝镇静钢，随着Als的增加，钢中夹杂物数量增多，夹杂物尺寸也将变大，钢质变差，恶化钢的冲压加工性能和镀层附着性能。

Nb：Nb为微合金化元素，其作用机理主要是通过细化晶粒和沉淀析出强化来提高钢的强度，是强烈的碳、氮化合物形成元素，在钢中主要以Nb(C、N)形式存在，阻止奥氏体晶粒的长大，最终使铁素体晶粒尺寸变小，细化组织。

本发明之所以采用采用改良森吉米尔法进行热镀锌，改良森吉米尔法机组采用卧式布置，具备厚规格（大于2.5mm）钢板生产通板能力，该工艺方案采用明火加热方式可保证厚规格钢板热处理过程的温度均匀性。由于厚规格钢板自重大，采用美钢联法立式机组生产厚度大于2.5mm规格钢板在立式活套、张力负载等关键设备不具备通板条件，且辐射管加热方式无法保证钢板热处理温度的均匀性，进而导致钢板机械性能不均匀，影响钢板成型性能。

本发明与现有技术相比，厚度在2.5~3.0mm，具有优异的弯曲成形性能、镀层重量在275g/m²的厚锌层表面质量，性能均匀，能满足市场对对高强度热镀锌钢板的需求。

附图说明

附图为本发明生产的产品金相组织图。

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组分取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表；

表3为本发明各实施例及对比例的性能检测情况列表。

本发明各实施例均按照以下步骤生产：

1）经铁水脱硫后进行转炉冶炼，并控制出钢温度不低于1680℃；

2）钢水利用RH真空炉进行炉外精炼处理，加铝脱氧，脱氧循环2～3min后加入合金调整成分，合金化完成后循环≥5min结束真空处理。

3）采用氩封保护浇铸，控制拉坯速度在0.9~1.1m/min；

4）对铸坯加热，加热温度控制为1200～1300℃；

5）进行热轧，其中：控制粗轧道次为5~12道次，精轧道次为7道次，终轧温度控制在850～900℃；

6）进行卷取，控制卷取温度在500～580℃；

7）经风冷冷却后进行冷轧，冷轧总压下量控制在不低于55%；

8）采用改良森吉米尔法进行热镀锌，其中：

在热镀锌加热炉的预热段及直燃段，控制空气与燃气的比例系数在0.95-0.98；在辐射管加热段、均热段及喷冷段是在保护气体的作用下进行退火和还原处理，其退火温度为：出直燃段温度为700～760℃，出辐射管加热段温度为730～780℃，均热段温度为730～780℃，入锌锅温度为460～500℃；并控制钢带运行速度在45-50m/min内任意一个值固定运行；同时控制气刀与锌锅液面间距在400～600mm，控制气刀与钢板间距在10-20mm，气刀压力控制在200～400 mbar；

9）自然冷却至室温后待用。

说明：一下表1及表2中的取值并非对应关系

表1 本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表（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性能检测结果列表

从表3可以看出，采用本发明技术方案的实施例产品符合450MPa级强度要求，且头中尾机械性能差异较小、具有较好的机械性能均匀性，有利于辊压成形。实施例产品之间的性能差异性来源于化学成分、生产工艺的不同，但相较于对比例的差异性较小。对比例采用较低的C、Mn、Nb等合金含量和较高的热轧、热处理生产工艺工艺温度，产品强度指标未达到450MPa级别。由此可知，本技术方案对化学成分、生产工艺的限定是必要的。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (1)

1.生产一种450MPa级厚规格热镀锌钢的方法，其步骤：

450MPa级厚规格热镀锌钢的组分及重量百分比含量为：C：0.10～0.13%，Si：≤0.025%，Mn：0.8～1.2%，P：0.008～0.016%，S：<0.010%，Al：0.040～0.060%，Nb：0.048～0.068%，其余为Fe及不可避免的杂质；

1）经铁水脱硫后进行转炉冶炼，并控制出钢温度不低于1680℃；

2）钢水利用RH真空炉进行炉外精炼处理，加铝脱氧，脱氧循环2～3min后加入合金调整成分，合金化完成后循环≥5min结束真空处理；

3）采用氩封保护浇铸，控制拉坯速度在0.9~1.1m/min；

4）对铸坯加热，加热温度控制为1200～1300℃；

5）进行热轧，其中：控制粗轧道次为5~12道次，精轧道次为7道次，终轧温度控制在850～900℃；

6）进行卷取，控制卷取温度在500～580℃；

7）经风冷冷却后进行冷轧，冷轧总压下量控制在不低于55%；

8）采用改良森吉米尔法进行热镀锌，其中：

在热镀锌加热炉的预热段及直燃段，控制空气与燃气的比例系数在0.95-0.98；在辐射管加热段、均热段及喷冷段是在保护气体的作用下进行退火和还原处理，其退火温度为：出直燃段温度为700～760℃，出辐射管加热段温度为730～780℃，均热段温度为730～780℃，入锌锅温度为460～500℃；并控制钢带运行速度在45-50m/min内任意一个值固定运行；同时控制气刀与锌锅液面间距在400～600mm，控制气刀与钢板间距在10-20mm，气刀压力控制在200～400 mbar；

9）自然冷却至室温后待用。