CN109252093A - 一种热镀锌汽车轮罩用钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热镀锌汽车轮罩用钢，其原料化学成分质量百分比(％)为：C 0.001％～0.004％、Si≤0.05％、Mn 0.07％～0.15％、P 0.01％～0.02％、S≤0.01％、Alt 0.04～0.06％、Ti 0.02～0.05％，N≤0.003％，其余为铁和不可避免的杂质元素。所述热镀锌汽车轮罩用钢的生产方法包括炼钢—热轧—冷轧—热镀锌—光整。根据本发明得到的热镀锌汽车轮罩用钢具有较高的强度、超深冲性能，高延伸率和r值，是具有良好表面的汽车用钢。

Description

一种热镀锌汽车轮罩用钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种热镀锌汽车轮罩用钢及其生产方法，属于热镀锌超深冲用钢技术领域。
背景技术
IF钢(Interstitial free steel)的特点是含碳量很低，加入Ti和Nb之后，形成Ti和Nb的C、N化合物，由于钢中无间隙原子，而使其具有优越的深冲性能。自1949年由Comstock等人提出来之后，由于受当时冶炼水平的限制，钢中C、N含量较高，需加入的Ti较多，而且Ti价格昂贵，因此，在生产中受到了限制。
自1986年以来，IF钢产量出现成倍增长的趋势，1994年世界IF钢产量超过1000万吨，1997年仅日本的IF钢产量就已经达到1000万吨。IF钢取得了如此重大和迅速的发展，使其应用不再仅限于少数难冲零件。这一发展关键在于两大重要突破：
(一)生产成本降低：IF钢的发展历史与其成本密切相关。现代IF钢成本降低的主要原因是：(1)现代IF钢C、N大幅度降低，因而Ti、Nb的加入量大大减少；(2)随着冶炼技术的进步，特别是顶底复吹转炉和改进RH处理，使得RH处理时间大大缩短；(3)对于Ti处理的IF钢，热轧采用低温加热有利于提高深冲性能，且低温加热能耗降低；(4)IF钢热轧可以采用低温卷曲，从而避免高温卷曲造成的酸洗效率下降；(5)由于IF钢的非时效性，所以连续退火中可以省去过时效处理；(6)利用IF钢在连续热镀锌生产线上可以生产廉价的镀锌板；(7)对于汽车上的难冲件，用IF钢来生产比用铝镇静钢来生产的成品率高。
(二)市场需求增加。
深冲钢的技术特性主要反映在优良的成型性上，即高塑性应变比(r值)，高均匀延伸率、低屈服强度、低时效指数AI、较高应变强化指数n值。只有具备这些性能的钢材才能用于深冲复杂的汽车外壳以及支撑筋板等零部件。低合金高强钢具有较高的强度、良好的焊接性能和冷冲压成形性能，多用于汽车结构件及其加强件。
首钢采用Nb的微合金化以及适量的Si、Mn等固溶强化元素来提高强度，在提高强度的同时保持良好的成型性能，以赋予车身更高的安全性能。然而，首钢热镀锌生产某德系品牌车型轮罩外板产品普遍存在屈服强度和抗拉强度偏低，成形指标延伸率和r值不高等一系列问题，如图1所示开裂零件。
基于以上现状，亟需找寻一种钢的配方，在新配方体系下，确定与之相匹配的合理工艺，使得产品具有较高的强度、超深冲性能，高延伸率和r值，是具有良好表面的汽车用钢。
发明内容
本发明旨在提供一种热镀锌汽车轮罩用钢及其生产方法，解决现有技术中汽车轮罩用钢普遍存在的屈服强度和抗拉强度偏低，成形指标延伸率和r值不高的技术问题。
本发明涉及一种热镀锌汽车轮罩用钢，其原料化学成分质量百分比(％)为：C0.001％～0.004％、Si≤0.05％、Mn 0.07％～0.15％、P 0.01％～0.02％、S≤0.01％、Alt0.04～0.06％、Ti 0.02～0.05％，N≤0.003％，其余为铁和不可避免的杂质元素。
另一方面，本发明还涉及一种热镀锌汽车轮罩用钢的生产方法，其包括炼钢—热轧—冷轧—热镀锌—光整。
本发明详细说明
本发明提供一种热镀锌汽车轮罩用钢，其原料化学成分质量百分比(％)为：C0.001％～0.004％、Si≤0.05％、Mn 0.07％～0.15％、P 0.01％～0.02％、S≤0.01％、Alt0.04～0.06％、Ti 0.02～0.05％，N≤0.003％，其余为铁和不可避免的杂质元素。
以下是本发明所涉及的主要组分的作用及其限定说明：
碳：碳是奥氏体元素，固溶在铁素体基体中，起到固溶强化的作用。但对IF钢而言，由于C以间隙原子固溶在钢中，使再结晶织构中{111}组分急剧减少，损害IF钢的r值严重影响钢的深冲性能，必须尽可能去除。本发明将C元素含量限定在0.001％～0.004％。
氮：氮原子固溶在铁素体基体中，起到固溶强化的作用。对钢的有害作用与碳类似，但因炼钢一般能将N控制在40×10-6以下，而脱氧残留的Al能与N生产稳定的AlN，能将N完全固定，因此N对IF钢的有害作用基本上得到控制。
铝：铝在炼钢过程中作为脱氧剂加入来降低钢液中的氧含量，可以减少钢的时效硬化，并改善成品带钢的晶粒度和组织形态，提高带钢的冲压性能。当其含量少时，作用并不明显；含量多时，带钢的晶粒度提高，屈服强度上升。本发明铝含量限定为0.04～0.06％。
锰：锰以固溶态存在钢中，会提高材料的强度，降低材料的塑性，阻碍再结晶晶粒的长大，对r值不利，本发明将Mn元素含量控制在0.07％～0.15％。
硅：硅作为钢中的固溶强化元素但减少钢的延性，对钢的深冲性能有害；此外，Si还影响钢的镀锌性能。应尽可能减少钢中的Si含量，本发明的Si含量≤0.05％。
硫：硫在深冲钢中是有害元素，会增加钢的脆性，应尽可能的降低钢中硫的含量，本发明中S含量≤0.01％。
钛：钛是强碳化物和强氮化物形成元素，能减少钢中固溶碳和固溶氮的数量，但同时，过剩钛的增加会使钢板的再结晶温度提高，且钢板的力学性能的平面各向异性增大。因此，为了确保优先产生对深冲性有力的{111}织构，本发明Ti含量限定为0.02～0.05％。
本申请所述热镀锌汽车轮罩用钢的内部显微组织为铁素体+游离渗碳体，晶粒度达到9级，该组织类型可保证所述热镀锌汽车轮罩用钢具有较高的强度、超深冲性能，高的延伸率且r值可以达到2.7以上，是具有良好表面的汽车用钢。在提高汽车安全性能的同时为汽车企业带来可观的经济效益。
在本专利申请中，在超低碳钢的基础上，添加微合金元素Ti，通过减少钢中固溶碳和固溶氮的数量，使产品具有超深冲性能、较高的强度、高延伸率和r值。以上元素综合作用来保证材料的性能满足标准的要求
本发明还提供一种热镀锌汽车轮罩用钢的生产方法，包括炼钢—热轧—冷轧—热镀锌—光整。
下文中将详细介绍各工序的重要步骤：
炼钢：钢水经RH精炼真空脱气处理，并采用相应的控制夹杂物的措施，最后经常规连铸工艺生产连铸坯，然后进行热轧。
热轧：带钢加热温度控制在1140～1180℃之间；为避免低温两相区轧制时带钢出现混晶组织，采用较高的终轧温度，将终轧温度控制在870～910℃；为了促进AlN的析出和粗化，防止固溶氮对再结晶及晶粒长大的抑制作用，同时通过抑制粗大的碳化物在退火期间回溶，降低固溶碳含量，采用高温卷曲，将卷取温度控制在680～710℃之间。
酸洗和冷轧：采用酸轧联合机组，或者先酸洗，后进行冷连轧或者多次可逆冷轧。酸洗时根据机组酸洗能力，调整酸洗速度，保证酸洗效果。冷轧过程中，采用较大的冷轧累积压下量，同时辅以良好的润滑，可以促进强的有利织构的产生，为退火过程产生理想退火织构(高的rm值)的深冲板创造条件。本发明所述冷轧压下率控制在80～88％。
连续退火：冷轧后钢卷经电解脱脂后采用立式连续退火炉进行再结晶退火，采用连续退火工艺较好保证了带钢头、中、尾性能的均匀性和稳定性，同时改善了带钢表面质量。将冷轧钢板在退火炉内退火，退火温度控制在800～830℃，缓冷温度为660～700℃，带钢入锌锅460-465℃。
光整：所述平整过程中，光整延伸率控制在1.0～1.2％，以满足产品硬度和强度设计要求。
本发明通过上述成分设计和工艺路线，得到了一种具有较高的强度、超深冲性能，高延伸率和r值，且同时具有良好表面的汽车用钢。
附图说明
图1为现有技术中热镀锌钢板的开裂零件示意图。
图2为本发明所述热镀锌汽车轮罩用钢的金相显微组织照片。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
以下是本发明生产热镀锌汽车轮罩用钢的实例说明：
实施例1-5：钢水经RH精炼，常规连铸工艺生产连铸坯，钢水化学成分如表1所示。连铸坯经热轧、卷取，常规酸洗后冷轧，带钢在立式连续退火炉中进行再结晶退火，快冷温度带钢入锌锅热镀锌后光整，具体工艺参数见表2。本发明实施例1-5生产的热镀锌汽车轮罩用钢检测成品力学性能，如表3所示。
表1.实施例1-5中钢水的化学成分，Wt％
序号 C，％ Si，％ Mn，％ Ti，％ Alt，％ N，％
实施例1 0.001 0.04 0.07 0.022 0.045 0.002
实施例2 0.002 0.05 0.11 0.041 0.043 0.001
实施例3 0.004 0.03 0.09 0.029 0.051 0.003
实施例4 0.003 0.02 0.12 0.028 0.058 0.002
实施例5 0.003 0.04 0.14 0.047 0.041 0.001
表2.实施例1-5中主要轧制工艺参数
表3实施例1-5中热镀锌后成品力学性能
序号 ReL，MPa Rm，MPa A80，％ r
实施例1 161 295 47.3 2.75
实施例2 152 297 48.7 3.15
实施例3 159 300 47.8 2.88
实施例4 160 302 50.5 2.93
实施例5 165 305 49.5 3.05
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种热镀锌汽车轮罩用钢，其原料化学成分质量百分比(％)为：C 0.001％～0.004％、Si≤0.05％、Mn 0.07％～0.15％、P 0.01％～0.02％、S≤0.01％、Alt 0.04～0.06％、Ti 0.02～0.05％，N≤0.003％，其余为铁和不可避免的杂质元素。
2.如权利要求1所述的热镀锌汽车轮罩用钢，其特征在于，所述热镀锌汽车轮罩用钢的内部显微组织由铁素体和游离渗碳体组成。
3.一种如权利要求1所述的热镀锌汽车轮罩用钢的生产方法，其包括炼钢—热轧—冷轧—热镀锌—光整。
4.如权利要求3所述的热镀锌汽车轮罩用钢生产方法，其特征在于，在热轧过程中，带钢加热温度为1140～1180℃；终轧温度控制在870～910℃；卷取温度为680～710℃。
5.如权利要求3所述的热镀锌汽车轮罩用钢生产方法，其特征在于，所述冷轧过程中，冷轧压下率控制在80～88％。
6.如权利要求3所述的热镀锌汽车轮罩用钢生产方法，其特征在于，所述退火工艺过程中，退火温度为800～830℃，缓冷温度为660～700℃，带钢入锌锅温度为460-465℃。
7.如权利要求3所述的热镀锌汽车轮罩用钢生产方法，其特征在于，所述光整过程中，光整延伸率控制在1.0～1.2％。
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