CN107475625A - 一种屈服强度≥350MPa的电镀锌用冷轧钢板及生产方法 - Google Patents

一种屈服强度≥350MPa的电镀锌用冷轧钢板及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了屈服强度≥350MPa的电镀锌用冷轧钢板及生产方法，所述冷轧钢板包括以下化学成分及重量百分比为：C：0.10％～0.16％、Si≤0.030％、Mn：0.9％～1.1％、P≤0.015％、S≤0.010％、Al：0.020％～0.060％、Ti：0.025％～0.045％、N≤0.0050％，余量为铁及不可避免的杂质。其生产方法为：铁水预处理‑‑转炉冶炼‑‑合金微调站‑‑RH炉精炼‑‑连铸‑‑热轧‑‑酸洗‑‑冷轧‑‑电解脱脂‑‑罩式退火‑‑平整。按此方法生产的冷轧钢板，力学性能的屈服强度屈服强度≥350MPa、抗拉强度≥450MPa、A50延伸率≥30％，有良好的板型和表面质量，表面质量的级别为FC以上，能够满足电镀锌及后续钝化耐指纹处理要求。

Description

一种屈服强度≥350MPa的电镀锌用冷轧钢板及生产方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，具体涉及一种屈服强度≥350MPa的电镀锌用冷轧钢板及生产方法。
背景技术
电镀锌用冷轧钢板主要用于生产电镀锌钢板，电镀锌钢板具有良好的耐腐蚀性、加工性、可焊性和涂漆性，主要用于汽车、家电、电子、轻工业等行业。随着我国汽车、家电、电子行业的迅速发展，我国电镀锌钢板市场呈现供不应求的情况。由于质量因素和制造工艺水平的制约，我国电镀锌钢板产品仍需要大量进口。
由于电镀锌工艺的特殊性，要求基板有良好的板型和表面质量。此外，电镀锌产品的镀层薄，对原料表面质量要求比热镀锌产品更高，表面质量需FC表面以上，原材料性能均匀，强度和塑形有很好的匹配，利于冲压成型。
发明内容
基于以上背景，本发明提供了一种屈服强度≥350MPa的电镀锌用冷轧钢板及生产方法。通过合理的化学成分设计，配合热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧机冷轧、电解脱脂及罩式退火工艺，从电镀锌钢板基础环节控制表面质量和板型，获得性能稳定、板形良好、表面质量良好(FC以上)且屈服强度≥350MPa、抗拉强度≥450MPa、A50延伸率≥30％的电镀锌用冷轧钢板，能够满足电镀锌及后续钝化耐指纹处理的要求。同时本产品能够提高电镀锌钢板的表面质量，保证电镀锌钢板具有良好板型。
本发明采取的技术方案为：
一种屈服强度≥250MPa的电镀锌用冷轧钢板，包括以下化学成分及重量百分比为：C：0.10％～0.16％、Si≤0.030％、Mn：0.9％～1.1％、P≤0.015％、S≤0.010％、Al：0.020％～0.060％、Ti：0.025％～0.045％、N≤0.0050％，余量为铁及不可避免的杂质。
进一步地，所述化学成分及重量百分比优选为C：0.12％～0.15％、Si：0.005～0.015％、Mn：0.96％～1.08％、P≤0.012％、S≤0.009％、Al：0.032％～0.050％、Ti：0.030％～0.040％、N≤0.0045％，余量为铁及不可避免的杂质。
各化学元素的作用如下：
碳(C)：C是提高强度最经济且最有效的固溶强化元素，C含量增加，强度增加，但钢的塑性和成形性降低。因此从经济性和综合性能考虑，本发明中C百分含量控制范围为0.10％～0.16％。
硅(Si)：Si含量过高，钢板表面氧化铁皮不易去除，表面容易形成由于氧化物压入而产生的微裂纹，同时硅的氧化物阻碍电镀锌反应的发生，影响电镀锌钢板表面质量，因此本发明中Si百分含量控制范围为≤0.030％。
锰(Mn)：Mn能降低奥氏体转变成铁素体的相变温度，有利于细化铁素体晶粒；但Mn含量过高，铸坯在连铸过程中Mn偏析程度增大，钢板厚度中心部位易形成珠光体或贝氏体带状组织，对于高强度钢这种带状组织易导致分层缺陷；同时也是疲劳破坏的裂纹起源点，对塑性、焊接性能、疲劳性能和电镀锌表面质量都不利，综合考虑，本发明中Mn百分含量控制范围为0.9％～1.1％。
磷(P)：P在γ-Fe和α-Fe中的扩散速度小，易形成偏析，对钢板成形性能、低温冲击韧性、焊接性能不利，因此尽量将钢中P百分含量控制在0.015％以下。
硫(S)：S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，影响电镀锌冷轧板表面质量，要求S含量尽可能低，因此本发明尽量将钢种的S百分含量控制在0.010％以下。
铝(Al)：Al作为主要脱氧剂，同时铝对细化晶粒也有一定作用。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。本发明控制Al百分含量控制范围为0.020％～0.060％。
钛(Ti)：Ti是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力，提高钢的强度，改善焊接性能。本发明控制Ti百分含量控制在0.025～0.045％。
氮(N)：N能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。本发明将钢种的N百分含量控制在0.0050％以下。
本发明还提供了所述的冷轧钢板的生产方法，所述生产方法包括以下工艺步骤：铁水预处理--转炉冶炼--合金微调站--RH炉精炼--连铸--热轧--酸洗--冷轧--电解脱脂--罩式退火--平整。
所述铁水预处理工艺中，要求前扒渣和后扒渣，以降低硫含量，提高钢水纯净度。
所述转炉冶炼工艺中，不加生铁、渣钢；采用自循环废钢出钢，强化转炉脱磷，加强挡渣操作；出钢过程加石灰，不进行脱氧，进一步提高钢水洁净度。
所述合金微调站工艺中，进行钢包顶渣改质，减少钢中Al2O3夹杂。
所述RH炉精炼工艺中，RH采用轻处理工艺，如需吹氧，则根据温度和氧位在前中期吹入氧气；破空前保证净循环时间不小于6min，减少夹杂物生成。
所述连铸工艺中，中包目标温度控制在液相线温度以上20～40℃。钢水温度过高，①结晶器坯壳薄，容易漏钢；②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④中心偏析加重， 易产生中心线裂纹。钢水温度过低，①容易发生水口堵塞，浇铸中断；②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯质量。
所述热轧工艺中，铸坯出炉温度控制在1180℃～1200℃，在炉时间180min～240min，终轧温度控制在850℃～900℃，卷取温度控制在620℃～670℃，出炉温度过低，不能保证终轧温度，出炉温度过高，轧制时氧化铁皮压入严重，在炉时间过短，晶粒不均匀，在炉时间过长，表面氧化铁皮多，卷取温度过高或过低，会导致冷轧成品的力学性能难以保证。
进一步地，所述热轧工艺中，热轧粗轧出入口高压除鳞，热轧精轧入口投入边部加热器，精轧出入口高压除鳞水全开，减少热轧表面氧化铁压入，使成品的表面质量在FC，甚至FD以上。热轧卷凸度C40控制在0～0.060mm，楔形控制在0～0.030mm，减小成品的同板差。
所述酸洗工艺中，酸液温度控制在65～75℃，1#酸槽游离酸浓度控制在50～80g/L，2#酸槽游离酸浓度控制在80～120g/L，3#酸槽游离酸浓度控制在120～160g/L，酸洗速度80～220m/min。以上参数的设置可以防止欠酸洗和过酸洗。
所述冷轧工艺中，采用五机架全六辊冷连轧，冷轧总压下率控制在≥60％～75％，压下率过低，产品塑性应变比偏低，压下率过高，轧机轧制力大，轧辊有断裂风险。
所述电解脱脂工艺中，脱脂液温度控制在45～75℃，脱脂液pH≥9.5，脱脂液温度过低，清洗效率低，脱脂液温度过高，增加能源消耗，且存在安全隐患，脱脂液pH值过低，清洗效果差。
所述罩式退火工艺中，冷点温度控制在600～640℃，均热退火时间8～12h， 温度过高或过低，均会导致成品的力学性能难以保证。
所述平整工艺中，平整延伸率控制在0.6～1.0％，平整延伸率过低，产品板型差，平整延伸率过高，产品力学性能中延伸率偏低。
本发明通过精确控制钢中的成分，并通过热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧、电解脱脂及罩式退火、平整工序生产电镀锌用冷轧钢板。在热轧精轧入口投入边部加热器使带钢宽度方向上组织更均匀，退火温度的准确控制使钢板表面及心部组织均匀，从而使钢板性能更稳定。炼钢控制夹杂物，加热炉温度与在炉时间配合，热轧轧机出入口高压水除磷减少热轧表面氧化铁压入，使成品的表面质量在FC，甚至FD以上。
按此方法生产的冷轧钢板，力学性能的屈服强度屈服强度≥350MPa、抗拉强度≥450MPa、A50延伸率≥30％，有良好的板型和表面质量，表面质量的级别为FC以上，能够满足电镀锌及后续钝化耐指纹处理要求。
附图说明
图1为实施例1得到的冷轧钢板电镀锌前的宏观图片；
图2为实施例1得到的冷轧钢板电镀锌后的宏观图片；
图3为实施例1得到的冷轧钢板的金相组织照片。
具体实施方式
一种屈服强度≥350MPa的电镀锌用冷轧钢板，包括以下化学成分及重量百分比为：C：0.10％～0.16％、Si≤0.030％、Mn：0.9％～1.1％、P≤0.015％、S≤0.010％、Al：0.020％～0.060％、Ti：0.025％～0.045％、N≤0.0050％，余量为铁及不可避免的杂质。
其制备方法为：
1)铁水预处理：要求前扒渣和后扒渣。
2)转炉冶炼：不加生铁、渣钢；采用自循环废钢出钢，强化转炉脱磷，加强挡渣操作；出钢过程加石灰，不进行脱氧。
3)合金微调站：进行钢包顶渣改质。
4)RH炉精炼：RH采用请处理工艺，如需吹氧，则根据温度和氧位在前中期吹入氧气；破空前保证净循环时间不小于6min。
5)连铸：中包目标温度控制在液相线温度以上20～40℃。
6)铸坯扒皮，铸坯出炉温度控制在1180℃～1200℃，在炉时间180min～240min。
7)热轧粗轧出入口高压除鳞，热轧精轧入口投入边部加热器，精轧出入口高压除鳞水全开。
8)终轧温度控制在850℃～900℃。
9)后段层流冷却，卷取温度控制在620℃～670℃。
10)热轧卷凸度C40控制在0～0.060mm，楔形控制在0～0.030mm。
11)酸洗过程中酸液温度控制在65～75℃，1#酸槽游离酸浓度控制在50～80g/L，2#酸槽游离酸浓度控制在80～120g/L，3#酸槽游离酸浓度控制在120～160g/L，酸洗速度80～220m/min；
12)冷轧总压下率控制在60％～75％。
13)电解脱脂：脱脂液温度控制在45～75℃，脱脂液pH≥9.5。
14)罩式退火：冷点温度控制在600～640℃。均热退火时间8～12h。
15)平整：平整延伸率控制在0.6～1.0％。
下面通过实施例1～3、比较例1～3及附图1～3对本发明进行详细说明。各实施例和比较例中冷轧钢板的化学成分件表1：
表1
C Si Mn P S Als Ti N
实施例1 0.107 0.015 1.04 0.012 0.009 0.025 0.044 0.0014
实施例2 0.158 0.007 0.92 0.010 0.004 0.058 0.032 0.0028
实施例3 0.121 0.005 1.08 0.003 0.008 0.049 0.027 0.0045
比较例1 0.80 0.040 0.82 0.020 0.015 0.015 0.018 0.005
比较例2 0.18 0.050 1.35 0.020 0.015 0.082 0.052 0.005
比较例3 0.107 0.015 1.04 0.012 0.009 0.025 0.044 0.0014
钢水连铸后，经过热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧机冷轧，再进行电解脱脂、罩式退火、平整，生产出屈服强度≥350MPa电镀锌用冷轧钢板，其主要工艺参数见表2。
表2各实施例及比较例中的生产工艺参数
表3各实施例及比较例中的产品力学性能
屈服强度MPa 抗拉强度MPa A50延伸率％ 表面质量
实施例1 375 472 36.5 FC
实施例2 406 494 35.0 FC
实施例3 392 493 35.5 FC
比较例1 300 395 28.0 FB
比较例2 283 382 30.5 FA
比较例3 293 365 27.0 FB
从图1～图2可以看出，电镀锌前后板面均质量良好。图3表明，经以上工艺步骤得到的电镀锌用冷轧钢板组织主要为铁素体+碳化物，晶粒度为10.5～11.5级，组织均匀。从表3可以看出，根据本发明公开的方法生产出的电镀锌用钢板，厚度规格为0.3-3.0mm，其屈服强度≥350MPa，抗拉强度≥450MPa、A50延 伸率≥30％，能够满足结构件对强度和成型性能的要求，有良好的板型和表面质量(FC以上)，可满足电镀锌及后续耐指纹处理要求。
上述参照实施例对一种屈服强度≥350MPa的电镀锌用冷轧钢板及生产方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种屈服强度≥350MPa的电镀锌用冷轧钢板，其特征在于，包括以下化学成分及重量百分比为：C：0.10％～0.16％、Si≤0.030％、Mn：0.9％～1.1％、P≤0.015％、S≤0.010％、Al：0.020％～0.060％、Ti：0.025％～0.045％、N≤0.0050％，余量为铁及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的冷轧钢板，其特征在于，包括以下化学成分及重量百分比为：C：0.12％～0.15％、Si：0.005～0.015％、Mn：0.96％～1.08％、P≤0.012％、S≤0.009％、Al：0.032％～0.050％、Ti：0.030％～0.040％、N≤0.0045％，余量为铁及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的冷轧钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下工艺步骤：铁水预处理--转炉冶炼--合金微调站--RH炉精炼--连铸--热轧--酸洗--冷轧--电解脱脂--罩式退火--平整。
4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述连铸工艺中，中包目标温度控制在液相线温度以上20～40℃。
5.根据权利要求3或4所述的生产方法，其特征在于，所述热轧工艺中，铸坯出炉温度控制在1180℃～1200℃，在炉时间180min～240min，终轧温度控制在850℃～900℃，卷取温度控制在620℃～670℃。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述酸洗工艺中，酸液温度控制在65～75℃，1#酸槽游离酸浓度控制在50～80g/L，2#酸槽游离酸浓度控制在80～120g/L，3#酸槽游离酸浓度控制在120～160g/L，酸洗速度80～220m/min。
7.根据权利要求3-6任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述冷轧工艺中，采用五机架全六辊冷连轧，冷轧总压下率控制在60％～75％。
8.根据权利要求3-7任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述电解脱脂工艺中，脱脂液温度控制在45～75℃，脱脂液pH≥9.5。
9.根据权利要求3-8任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述罩式退火工艺中，冷点温度控制在600～640℃，均热退火时间8～12h。
10.根据权利要求3-9任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述平整工艺中，平整延伸率控制在0.6～1.0％。
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