CN108546887A - 一种具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板及其生产方法 - Google Patents

一种具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板及其生产方法，包括基板和镀层，基板含：C：≤0.0030％；Si：≤0.030％；0.06％≤Mn≤0.20％；P：≤0.015％；S：≤0.010％；Als：0.020％～0.055％；N：≤0.0040％；Nb：≤0.10％；Ti：≤0.10％；余量为Fe和不可避免的杂质。镀层含：Si 7％～11％，Fe 1％～3％，La 0.05％～0.2％、Mg 0.05％～0.2％，余量为Al和少量不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明生产的具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板，8mm杯突实验及0T折弯实验未出现镀层脱落。

Description

一种具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于热浸镀钢板加工技术领域，具体涉及一种具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板及其生产方法。
背景技术
由于热浸镀铝硅钢板具有优良的耐腐蚀性能、抗高温氧化性能和外观装饰性能等，现已获得广泛的应用，并已为美、日、英等许多工业发达国家的应用实践所证实。
但是由于铁铝合金层的脆性使镀铝硅钢板的二次加工很困难，尤其是对那些需要进行深拉伸和冲压的零部件，在加工时往往会带来镀层龟裂甚至脱落。为解决这一问题，人们在铝液中添加了铁、镁、钠、铜等元素来控制合金层厚度，但发现最有效并在工业生产上得到应用的却是添加硅。
中国专利号为201110179923.4的《一种热压成型用镀铝硅钢板及其制造方法》，阐述了通过热成型钢板先采用NOF炉进行预氧化处理，随后在还原炉内通过高氢气气氛(H2:20％～50％，余量为N 2)及低露点(炉内露点控制在-20℃～-60℃)进行还原，生产出热压成型用镀铝硅钢板。其化学成分要求是(按质量数)：C:0.08％～0.3％，Si:0.10％～1.5％，Mn:0.2％～3.0％，P:≤0.010％，S:≤0.004％，Al:0.016％～0.040％，Cr:0.1％～0.9％，Ti:0.01％～0.2％，B:0.0001％～0.005％,N:≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。该专利热浸镀铝硅钢板基板为热成型用钢，其退火炉还原段氢气含量较高，在工业生产中存在较大的安全隐患。并且铝锅中Si含量较低，不能明显的降低镀层中合金层的厚度，在后续加工过程中易造成镀层开裂及脱落。并且其专利中钢板从铝锅引出后到铝硅合金凝固点之间以≥120℃/s进行快速冷以控制合金层的生长，冷却速率较快，在实际生产中没有可行性。
中国专利号为201110399806.9的《一种连续热浸镀铝硅钛硼合金钢板的生产方法》和中国专利号为200910231746.2的《一种连续热浸镀铝硅铜镁合金钢板的生产方法》，其镀铝锅温度达到680～700℃，铝含量为90～92％，硅含量为8～10％，通过在铝硅镀液中添加微量的Ti、B及Cu、Mg，生产成本增加。并且Si含量过大，易使Fe-Al-Si抑制层过厚，影响后续的冲压加工性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板及其生产方法，通过改变连续热浸镀铝硅钢板及镀层成分，退火工艺浸镀工艺及镀后冷却工艺等，生产出一种具有优异加工成型性能的热浸镀铝硅钢板。
本发明具体技术方案如下：
一种具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板，包括基板和镀层，所述基板含有以下质量百分含量的化学成分：C：≤0.0030％；Si：≤0.030％；0.06％≤Mn≤0.20％；P：≤0.015％；S：≤0.010％；Als：0.020％～0.055％；N：≤0.0040％；Nb：≤0.10％；Ti：≤0.10％；余量为Fe和不可避免的杂质。
所述镀层含有以下质量百分含量的化学成分：Si 7％～11％，Fe 1％～3％，La0.05％～0.2％、Mg 0.05％～0.2％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
进一步的，镀层重量控制在单面≤100g/m2，合金层厚度控制在2-5μm。
本发明提供的上述具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板的生产方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理；
2)转炉冶炼；
3)合金微调站；
4)RH炉精炼；
5)连铸；
6)铸坯出炉；
7)热轧；
8)终轧；
9)卷取；
10)冷轧和清洗；
11)连续退火；
12)热浸镀铝硅，然后冷却；
13)光整及拉矫。
进一步的，步骤1)铁水预处理具体为：要求前扒渣和后扒渣。
步骤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。
步骤3)合金微调站：进行钢包顶渣改质。
步骤4)RH炉精炼：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。
步骤5)连铸：中包目标温度控制在液相线温度以上20～40℃。
步骤6)铸坯出炉温度控制在1160℃～1260℃。
步骤7)热轧：六机架连轧，一次、二次出入口高压除鳞。
步骤8)终轧温度控制在850℃～950℃。
步骤9)卷取温度控制在700℃～760℃。
步骤10)冷轧总压下率控制在50％～80％；为有效除去冷轧钢板带钢表面轧制油和铁粉等杂质，以使带钢以清洁的表面进入立式退火炉。所述清洗具体为：带钢清洗段碱洗槽内脱脂液浓度为：1～2％，温度为70～90℃；电解清洗槽内脱脂液浓度为：3～8％，温度为70～90℃。
步骤11)连续退火：还原炉内气氛按体积百分含量为：H2：5％～10％，余量为N2；炉内露点控制在-20～-50℃，均热温度控制在800℃～850℃。
步骤12)所述热浸镀铝硅具体为：镀液含有以下质量百分含量的化学成分：Si 7％～11％，Fe1％～3％，稀土镧(La)0.05％～0.2％、Mg 0.05％～0.2％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
进一步的，步骤12)中镀液温度为640～720℃，钢板入锅温度为640～720℃，浸镀时间为2～5s，合金层厚度控制在2-5μm。铝硅镀层较脆，为保证优异的加工性，镀层重量不宜太高，一般控制在单面≤100g/m2。
热浸镀铝硅钢板的冷却制度对钢板的表面外观及其力学性能有重要的影响。为控制铝花的大小及抑制合金层的长大，步骤12)中所述冷却，具体为：带钢从铝锅引出后以≥50℃/s的冷却速度快速冷却至≤550℃，然后再以≥30℃/s的速度冷却至塔顶辊，温度≤300℃，水淬段进口温度≤150℃，水淬后带钢温度≤40℃。
步骤13)所述光整及拉矫具体为：光整延伸率控制在0.5～2.0％，拉矫延伸率控制在0.2～1.0％。
为保证本发明的镀铝硅钢板具有优异加工成形性主要基于以下原理：
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。碳钢中C含量的增加能够阻止合金层的生长降低合金层的厚度。本发明中C百分含量控制范围为C≤0.0030％。
锰(Mn)：锰属于能扩大γ相区范围的合金元素。固态下Fe-Mn系不形成连续固溶体。锰在α铁和γ铁中的扩散远比碳的扩散难于进行。随着钢基体中锰含量的增大，其在镀铝后合金层的厚度和硬度均减小。本发明中Mn百分含量控制范围为：0.06％≤Mn≤0.20％。
硅(Si)：钢中的硅能阻挡合金层的生长，可大幅度降低合金层的厚度，提高钢中的硅含量可降低合金层的硬度。但Si含量过高，钢板表面易生成氧化物，硅的氧化物会影响钢板的涂镀性能，造成镀层不良缺陷。本发明中Si百分含量控制范围为≤0.030％。
磷(P)：磷是对钢的强化有效的元素，但添加量超过0.050％时，由于热轧生成的表面氧化层(氧化皮)的剥离变得过多，镀覆后的表面性状变差。本发明中P百分含量控制范围为≤0.015％。
硫(S)：S在通常情况下是有害元素，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，一般要求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百分含量控制在0.020～0.055％。
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0.0040％以下。
钛(Ti)和铌(Nb)：钢中加入钛和铌的目的是固定钢中的间隙原子C和N，净化铁素体基体，从而使本发明钢种具有良好的深冲性能。同时，铌、钛的加入可起到析出析出强化和细化晶粒的作用，并且铌、钛的复合添加利于钢板表面的热镀锌。所以，将其含量限定在钛：≤0.10％，铌：≤0.10％。
在镀液中添加硅元素，可以抑制舌状组织Fe2Al5相的形成，减少合金层厚度。合金层为脆性相，在二次加工的过程中镀层易产生裂纹及镀层脱落。本专利镀液成分中Si含量选择为7％～11％。
通常铝中铁含量的存在对铝硅镀层外观有不利影响，当铁含量大于5％时将形成无光泽且厚度和疏松性都不均匀的镀层。由于热浸镀铝硅镀液温度较高，钢板在镀液中不可避免会溶解Fe，本专利镀液成分中Fe含量选择为1％～3％。
稀土为表面活性物质，能降低铝液表面张力提高铝液的流动性，改善铝液对钢基体的湿润性，从而获得表面质量良好的镀层。稀土含量0.05％～0.2％；铝液中添加微量的镁，可使降低合金层厚度，Mg含量0.05％～0.2％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明通过控制基板成分、退火工艺、连续热镀铝硅钢板的镀层成分及浸镀工艺等，生产出具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板，8mm杯突实验及0T折弯实验未出现镀层脱落。
附图说明
图1为本发明带钢从硅铝锅出锅冷却示意图；
图2为本发明水淬段示意图；
图3为本发明制备的镀铝硅钢8mm杯突宏观形貌；
图4为本发明制备的镀铝硅钢0T折弯宏观形貌；
图5为本发明制备的镀铝硅钢8mm杯突微观形貌；
图6为本发明制备的镀铝硅钢0T折弯微观形貌。
具体实施方式
实施例1-3
一种具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板，包括基板和镀层，所述基板含有以下质量百分含量的化学成分见下表1，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述镀层含有以下质量百分含量的化学成分：见下表2，余量为Al和少量不可避免的杂质。
表1 实施例1-3基板化学成分，wt％
C Si Mn P S Als N Nb Ti
实施例1 0.0013 0.0059 0.1144 0.0105 0.0066 0.040 0.0029 0.004 0.0581
实施例2 0.0018 0.0066 0.1399 0.0126 0.0035 0.036 0.0009 0.015 0.0627
实施例3 0.0025 0.0076 0.1413 0.012 0.0042 0.039 0.0020 0.042 0.0841
表2实施例1-3镀层化学成分，wt％
Si Fe 稀土 Mg
实施例1 8.0 1.5 0.15 0.10
实施例2 7.8 1.2 0.05 0.15
实施例3 9.8 1.8 0.10 0.10
上述具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板的生产方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理具体为：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。
5)连铸：中包目标温度控制在液相线温度以上20～40℃。
6)铸坯出炉温度控制在1200℃。
7)热轧：六机架连轧，一次、二次出入口高压除鳞。
8)终轧温度控制见下表3。
9)卷取温度控制见下表3。
10)冷轧总压下率控制在78％；为有效除去冷轧钢板带钢表面轧制油和铁粉等杂质，以使带钢以清洁的表面进入立式退火炉。所述清洗具体为：碱洗槽内脱脂液浓度为：1.4％，温度为80℃；电解清洗槽内脱脂液浓度为：5％，温度为80℃。
11)连续退火：还原炉内气氛按体积百分含量为：H2：5％，余量为N2；炉内露点控制在-50℃，均热温度控制在见下表3。
12)所述热浸镀铝硅具体为：镀液温度为680℃，钢板入锅温度为690℃，浸镀时间为4s，通过气刀控制镀层厚度在16μm左右，其中合金层厚度在3μm左右。铝硅镀层较脆，为保证优异的加工性，镀层重量不宜太高，一般控制在单面≤100g/m2。
热浸镀铝硅钢板的冷却制度对钢板的表面外观及其力学性能有重要的影响。为控制铝花的大小及抑制合金层的长大，步骤12)中带钢从铝锅引出后以60℃/s的冷却速度快速冷却至500℃，然后再以40℃/s的速度冷却至塔顶辊，温度300℃，水淬段进口温度120℃，水淬后带钢温度35℃。
步骤13)所述光整及拉矫具体为：光整延伸率控制在1.0％-1.2％，拉矫延伸率控制在0.2％-0.4％。
表3实施例1-3生产工艺与产品力学性能
采用该生产工艺生产的镀铝硅钢板在后续加工过程中镀层结合力较好，8mm杯突实验及0T折弯实验未出现镀层开裂及脱落现象，加工成型性能优异。
上述说明仅对本发明进行了具体的示例性描述，需要说明的是本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的技术构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板，包括基板和镀层，其特征在于，所述基板含有以下质量百分含量的化学成分C：≤0.0030％；Si：≤0.030％；0.06％≤Mn≤0.20％；P：≤0.015％；S：≤0.010％；Als：0.020％～0.055％；N：≤0.0040％；Nb：≤0.10％；Ti：≤0.10％；余量为Fe和不可避免的杂质；所述镀层含有以下质量百分含量的化学成分：Si 7％～11％，Fe 1％～3％，La 0.05％～0.2％、Mg 0.05％～0.2％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板，其特征在于，镀层重量控制在单面≤100g/m2，合金层厚度控制在2-5μm。
3.一种权利要求1或2所述的具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
1)铁水预处理；
2)转炉冶炼；
3)合金微调站；
4)RH炉精炼；
5)连铸；
6)铸坯出炉；
7)热轧；
8)终轧；
9)卷取；
10)冷轧和清洗；
11)连续退火；
12)热浸镀铝硅，然后冷却；
13)光整及拉矫。
4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤8)终轧温度控制在850℃～950℃。
5.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤9)卷取温度控制在700℃～760℃。
6.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤10)所述冷轧，总压下率控制在50％～80％；所述清洗具体为：带钢清洗段碱洗槽内脱脂液浓度为：1～2％，温度为70～90℃；电解清洗槽内脱脂液浓度为：3～8％，温度为70～90℃。
7.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤11)连续退火：还原炉内气氛按体积百分含量为：H2：5％～10％，余量为N2；炉内露点控制在-20～-50℃，均热温度控制在800℃～850℃。
8.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤12)中所述热浸镀铝硅，镀液温度为640～720℃，钢板入锅温度为640～720℃，浸镀时间为2～5s。
9.根据权利要求3或8所述的生产方法，其特征在于，步骤12)中所述冷却具体为：带钢从铝锅引出后以≥50℃/s的冷却速度快速冷却至≤550℃，然后再以≥30℃/s的速度冷却至塔顶辊，温度≤300℃，水淬段进口温度≤150℃，水淬后带钢温度≤40℃。
10.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤13)所述光整及拉矫具体为：光整延伸率控制在0.5～2.0％，拉矫延伸率控制在0.2～1.0％。
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