CN107747078A - 一种制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法 - Google Patents

一种制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法，属于钢铁冶金领域。本发明要解决的技术问题是提供一种成本低廉、工艺简单、镀锌效果优异的制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法。一种制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法，该方法包括热镀锌退火工艺：700℃以下加热过程中露点为‑15～‑25℃，700℃及以上加热和保温过程中露点为‑30～‑40℃，入锌锅温度根据带钢厚度控制。本发明采用预氧化还原工艺控制镀锌表面质量，预氧化在表面形成一层氧化铁复合物，使Si、Mn原子处于次表层；还原工艺在高温均热过程中将氧化铁还原为海绵铁，Si、Mn原子形成的氧化物处于海绵铁的覆盖层以下，明显改善镀锌表面质量，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

一种制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法。
背景技术
随着汽车轻量化技术的发展，汽车用钢朝着高强钢方向发展已成为必然趋势。双相钢、相变诱导塑性钢等先进高强钢具有低屈服强度、高抗拉强度和优良塑性等特点，其用量预计在汽车用高强钢中将超过70％。然而双相钢等高强钢具有较高Si、Mn等微合金元素，使镀锌表面质量恶化。在热镀锌退火过程中，易向表面富集形成硅锰氧化物，与锌液不润湿导致漏镀等缺陷。
专利(CN 102876967A)公开了一种600MPa级铝系热镀锌双相钢钢板及其制备方法，其化学成分百分比为：C：0.08～0.13％，Si≤0.04％，Mn：1.40～1.80％，Mo：0.10～0.30％，Al：0.80～1.3％，P≤0.015％，S≤0.010％，余量为Fe及不可避免杂质；通过780-820℃保温、8～20℃/s快冷、460℃热镀锌、≥15℃/s终冷的方法获得了抗拉强度为640-690MPa的热镀锌双相钢。该方法制备的热镀锌双相钢具有优良的成形性能和镀锌性能，但Al含量较高，使得生产难度和成本显著提高，尤其是高Al含量堵水口的问题很难得到解决。
专利(CN 101942603A)公开了一种600MPa级超低硅热镀锌双相钢及制备工艺，其化学成分百分比为：C：0.03～0.16％，Si≤0.02％，Mn：1.20～2.20％，Cr：0.20～0.60％，Al：0.01～0.08％，P≤0.020％，S≤0.015％，余量为Fe及不可避免杂质；通过720-820℃保温、15～35℃/s快冷、460℃热镀锌、≥15℃/s终冷的方法获得了抗拉强度为610-670MPa的热镀锌双相钢。该发明主要是通过以Mn替代高成本Mo的方法提高热镀锌双相钢的淬透性和稳定性，从而获得了优良综合力学性能的双相钢。然而，热镀锌双相钢中Mn含量增加，必然导致镀锌表面质量和焊接性能下降，从而影响后续涂装和焊接等工艺。
因此，现有技术均通过优化化学成分的方式改善高强钢的镀锌表面质量，但需要额外添加昂贵的微合金元素，不仅使得生产成本面明显增加，同时使生产工艺难度提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低廉、工艺简单的制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法，该方法无需额外添加昂贵的微合金元素，并且镀锌表面质量优良，无漏镀、锌粒等缺陷。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供了一种制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法，该方法包括热镀锌退火工艺；所述热镀锌退火工艺的操作为：
A、将冷轧后的带钢加热至退火温度，并在退火温度保温30～90s，控制加热至700℃的过程中露点为-15～-25℃，控制700℃～退火温度的加热过程和退火温度的保温过程中露点为-30～-40℃；
B、带钢经退火温度保温后，将带钢冷却至入锌锅温度，加入锌锅镀锌；其中，当带钢厚度＜1.0mm时，入锌锅温度为465±5℃；当带钢厚度1.0～2.0mm时，入锌锅温度为457±5℃；当带钢厚度＞2.0mm时，入锌锅温度为450±5℃。
其中，上述所述的制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法中，所述退火温度为770～830℃。
其中，上述所述的制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法中，所述加热至退火温度采用辐射管方式加热；所述退火温度保温采用辐射管方式保温。
其中，上述所述的制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法中，带钢入锌锅后，进行50～70mg/m2锌层镀锌。
其中，上述所述的制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法中，所述高强钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.03-0.20％，Si：0.1-1.5％，Mn：0.5-2.5％，P≤0.020％，S≤0.010％，Al：0.02-0.06％，Cr：0.1-0.7％，Mo：0.1-0.5％，N≤0.006％。
本发明的有益效果是：
本发明采用预氧化还原工艺控制镀锌表面质量，将带钢加热至退火温度，并在退火温度保温，700℃以下加热过程中露点为-10～-30℃使表面进行预氧化形成铁氧化物薄膜，在700℃及以上加热和保温过程中露点为-25～-60℃使表面还原为海绵铁，入锌锅温度根据带钢厚度控制，从而明显改善热镀锌高强钢的表面镀锌质量；采用预氧化和还原工艺后，预氧化在表面形成一层氧化铁复合物，使Si、Mn原子处于次表层；还原工艺在高温均热过程中将氧化铁还原为海绵铁，所以Si、Mn原子形成的氧化物处于海绵铁的覆盖层以下，明显改善镀锌表面质量；本发明方法无需额外添加昂贵的微合金元素，并且在制备汽车用热镀锌高强钢的热镀锌退火工艺中即可完成，无需增加额外工序，成本低廉、工艺简单，具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明热镀锌高强钢表面镀锌质量图。
具体实施方式
具体的，一种制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法，该方法包括热镀锌退火工艺；所述热镀锌退火工艺的操作为：
A、将冷轧后的带钢加热至退火温度，并在退火温度保温30～90s，控制加热至700℃的过程中露点为-15～-25℃，控制700℃～退火温度的加热过程和退火温度的保温过程中露点为-30～-40℃；
B、带钢经退火温度保温后，将带钢冷却至入锌锅温度，加入锌锅镀锌；入锌锅温度根据带钢厚度控制，当带钢厚度＜1.0mm时，入锌锅温度为465±5℃；当带钢厚度1.0～2.0mm时，入锌锅温度为457±5℃；当带钢厚度＞2.0mm时，入锌锅温度为450±5℃。
本发明方法采用预氧化还原工艺控制镀锌表面质量，冷轧成的带钢温度为室温(一般为10～30℃)，对带钢进行加热，加热至退火温度后，再在退火温度保温30～90s，在700℃以下加热过程中控制露点为-10～-30℃，使表面进行预氧化形成铁氧化物薄膜，在700℃及以上加热过程和退火温度的保温过程中控制露点为-25～-60℃，使表面还原为海绵铁，入锌锅温度根据带钢厚度控制，从而明显改善热镀锌高强钢的表面镀锌质量。采用预氧化和还原工艺后，预氧化在表面形成一层氧化铁复合物，使Si、Mn原子处于次表层；还原工艺在高温均热过程中将氧化铁还原为海绵铁，所以Si、Mn原子形成的氧化物处于海绵铁的覆盖层以下，明显改善镀锌表面质量。
本发明热镀锌退火工艺包括退火和热镀锌2个工艺，在退火工艺的冷却阶段进行热镀锌：带钢经退火温度保温后，将带钢冷却至入锌锅温度；入锌锅温度根据带钢厚度控制，当带钢厚度＜1.0mm时，入锌锅温度为465±5℃；当带钢厚度1.0～2.0mm时，入锌锅温度为457±5℃；当带钢厚度＞2.0mm时，入锌锅温度为450±5℃；退火工艺中冷却速率一般为5～50℃/s，对内部组织性能具有较大影响，对高强钢表面镀层质量影响不大。
本发明热镀锌退火工艺中，退火温度一般为770～830℃。
本发明方法热镀锌退火工艺中，从室温加热至退火温度的过程中可采用辐射管方式加热；退火温度保温过程中可采用辐射管方式保温。
带钢入锌锅后，根据实际需求，进行50～70mg/m2锌层镀锌。
本发明方法适合各种化学成分的高强钢，而且对强度越高的高强钢效果越好；因此，优选的，当高强钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.03-0.20％，Si：0.1-1.5％，Mn：0.5-2.5％，P≤0.020％，S≤0.010％，Al：0.02-0.06％，Cr：0.1-0.7％，Mo：0.1-0.5％，N≤0.006％时，采用本发明方法，能够获得镀锌表面质量优良的镀层。
在制备高强钢时，还涉及冶炼、加热、除磷、热轧、层流冷却、酸洗、冷轧等工序，对镀层质量无明显影响，一般按如下进行控制：加热温度1200-1260℃，除鳞为采用高压水将表面氧化铁皮去掉即可，热轧中终轧温度850-950℃、卷取温度550-650℃，冷轧中冷轧压下率一般为50.0-70.0％。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供的制备热镀锌高强钢及其过程中镀层的方法，具有工艺如下：
(1)经过冶炼工艺，制备了如下表1所示化学成分的高强钢板坯：
表1高强钢主要化学成分(wt.％)
C Si Mn P S Als
0.08 0.40 1.50 0.01 0.008 0.050
(2)将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷，其中精轧开轧温度为1100℃，终轧温度为950℃，卷取温度为650℃；将热轧卷酸洗后，冷轧成薄带钢，其中冷轧压下率分别为55.6％。
(3)将冷轧薄带钢经热镀锌退火工艺处理后制成所需产品，其中热镀锌退火工艺的操作为：
A、将冷轧后的带钢加热至退火温度(800℃)，并在退火温度保温60s，控制从室温加热至700℃的过程中露点为-15～-25℃，使表面进行预氧化形成铁氧化物薄膜，控制700℃～退火温度的加热过程和退火温度的保温过程中露点为-30～-40℃，使表面还原为海绵铁；
B、带钢厚度为1.5mm，带钢经退火温度保温后，将带钢冷却至460℃，入锌锅，入锌锅温度为460℃；
C、从锌锅中取出带钢，吹氮气冷却至室温，得热镀锌高强钢。
上述工艺制备的热镀锌高强钢表面镀锌质量如图1所示，经观察，镀锌表面质量优良，无漏镀、锌粒等缺陷。

Claims (4)

1.制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法，其特征在于：包括热镀锌退火工艺；所述热镀锌退火工艺的操作为：
A、将冷轧后的带钢加热至退火温度，并在退火温度保温30～90s，控制加热至700℃的过程中露点为-15～-25℃，控制700℃～退火温度的加热过程和退火温度的保温过程中露点为-30～-40℃；
B、带钢经退火温度保温后，将带钢冷却至入锌锅温度，加入锌锅镀锌；其中，当带钢厚度＜1.0mm时，入锌锅温度为465±5℃；当带钢厚度1.0～2.0mm时，入锌锅温度为457±5℃；当带钢厚度＞2.0mm时，入锌锅温度为450±5℃。
2.根据权利要求1所述的制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法，其特征在于：所述退火温度为770～830℃。
3.根据权利要求1或2所述的制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法，其特征在于：所述加热至退火温度采用辐射管方式加热；所述退火温度保温采用辐射管方式保温。
4.根据权利要求1～3任一项所述的制备热镀锌高强钢过程中镀层的方法，其特征在于：所述热镀锌高强钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.03-0.20％，Si：0.1-1.5％，Mn：0.5-2.5％，P≤0.020％，S≤0.010％，Al：0.02-0.06％，Cr：0.1-0.7％，Mo：0.1-0.5％，N≤0.006％。
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