CN112126881A - 一种短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法，涉及热浸镀层钢板技术领域。该短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法，所述原料化学成分重量百分比为：C≤0.002％，Si≤0.03％，Mn：0.08‑0.15％，P≤0.015％，S≤0.012％，Als：0.025‑0.045％，Ti：0.05‑0.07％，N≤0.004％。该短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法，通过合理的化学成分设计，热轧、冷轧工艺控制及热浸镀退火工艺优化。使采用卧式炉生产的热浸镀层钢板具有深冲级产品的性能，满足强度和成型性能的匹配及优异表面质量。

Description

一种短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及热浸镀层钢板技术领域，具体为一种短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法。
背景技术
随着国内家电行业产品结构设计的不断优化，越来越多的零配件表现为结构复杂，成型难度大，对原材料的冲压性能提出了更高的要求，要求材料低的屈服强度及优异的成型性能。
同时钢板的强度不能过低，屈服强度过低时，钢板的成型性能优异，但零件的翘曲变形及抗振动能力变差，在使用过程中易产生变形及噪音等问题，需满足强度与成型性能的匹配。
现有热浸镀层钢板的生产，主要为改良森吉米尔和美钢联法，退火炉分为卧式炉和立式炉，其主要差别是退火温度和退火时间差异较大，因立式炉退火段长，可实现较长时间的退火，较易得到深冲级别性能的产品。卧式炉为水平式，退火长度较短，生产深冲级产品需进行特别控制。
中国专利：200710048926.8，深冲光整热镀锌钢板的生产方法，公开了深冲光整热镀锌钢板的生产方法，其碳含量范围0.003-0.006％，Ti-3.4N-4C-1.5S含量范围0.02-0.04％，在780～880℃温度范围内退火，得到产品屈服强度185-190MPa，抗拉强度310-320MPa，伸长率A80：41-43％，成品晶粒度为10.5级，该专利效果达不到本发明目的，产品强度偏高，其工艺实施温度范围较大，实施效果不好确定。
中国专利：201210141737.6，一种Nb、Ti复合超深冲用镀锌板及生产方法，C≤0.0022％；Mn：0.08～0.16％；Ti：0.033～0.04％；Nb：0.012～0.017％；退火温度850-860℃，退火时间200-600秒，最终产品屈服强度≤155MPa，抗拉强度为260～330MPa，延伸率≥44％，该专利效果可达到深冲性能要求，其缺点是采用Nb-Ti复合设计，成本较高，Nb的加入造成材料退火难度加大，退火时间长达200-600秒，该技术在本发明方法上无法实施。
中国专利：201310221646.8，一种短时间退火生产超深冲热镀锌钢板及其生产方法，C：0.0009％～0.0018％，Si：≤0.03％，Mn：0.08％～0.13％，Ti：0.030％～0.062％，N≤0.0018～0.0036％，S≤0.004～0.008％，余量为Fe和不可避免的夹杂元素。其中Ti/(4C+3.4N+1.5S)比值1.3-2.0，Mn/S比值10-30，其钢板显微组织晶粒度级别为I6.0～I7.5级，最终产品屈服强度为130～165MPa，抗拉强度为280～310MPa，断后伸长率A80为40％～49％。钢带在卧式炉的退火直燃段温度700～750℃，均热段温度851～870℃，再结晶退火时间15～34秒，得到厚度为0.3～1.2mm的超深冲冷轧热镀锌钢板。该专利效果可达到深冲性能要求，其缺点为均热段温度较高，生产薄规格时易产生瓢曲等缺陷，且该专利需要均热段，该技术在本发明方法上无法实施。
中国专利：201811031862.5，一种超超深冲级IF钢的生产方法，涉及一种超超深冲级IF钢的生产方法，C≤0.004％；Si≤0.03％；Mn≤0.25％；P≤0.025％；S≤0.020wt％；0.05≤Ti≤0.09wt％；N≤0.0035wt％；退火温度为860～895℃，生产线速度≤120mpm。该专利为超深冲级IF钢板强度偏低，屈服强度<170Mpa。其缺点为均热段温度较高，生产薄规格时易产生瓢曲等缺陷，且产线速度偏慢，板面易产生镀锌云纹等缺陷，且该专利需要均热段，该技术在本发明方法上无法实施。
上述所描述的超(超)深冲级产品的生产，钢板的屈服强度过低时，钢板的成型性能优异，但零件的翘曲变形及抗振动能力变差，在使用过程中易产生变形及噪音的问题。且上述产品的生产均热段温度较高，生产薄规格时易产生瓢曲等缺陷，需要均热加热段，该技术在本发明方法上无法实施。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法，解决了现有技术中上述所描述的超(超)深冲级产品的生产，钢板的屈服强度过低时，钢板的成型性能优异，但零件的翘曲变形及抗振动能力变差，在使用过程中易产生变形及噪音，且生产均热段温度较高，生产薄规格时易产生瓢曲等缺陷，需要均热加热段，从而增加生产难度的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法，所述原料化学成分重量百分比为：C≤0.002％，Si≤0.03％，Mn：0.08-0.15％，P≤0.015％，S≤0.012％，Als：0.025-0.045％，Ti：0.05-0.07％，N≤0.004％，具体操作如下：
S1、铁水预处理：要求前扒渣和后扒渣；
S2、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；
S3、合金微调站：进行钢包顶渣改质；
S4、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；
S5、酸洗：酸洗过程中酸液温度控制在65-75℃；
S6、冷轧：冷轧总压下率控制70％-90％，压下率对产品后续的回复再结晶及成品的成型性能有较大影响，压下率低时，r值降低，成型性能变差；
S7、退火：通过退火过程控制回复、再结晶和晶粒长大过程。本专利退火段不需均热段，钢板加热至设置退火温度后进行直接进行冷却、镀锌工序；
S8、热浸镀：生产热浸镀锌产品时，控制镀液温度为450℃-465℃，带钢入锅温度为460℃-520℃。生产热浸镀锌铝镁产品时，控制镀液温度为420℃-460℃，带钢入锅温度为430℃-500℃；
S9、光整与拉矫：光整延伸率控制在0.5％-1.5％，板型不良时投入微拉矫。
优选的，为保证完全奥氏体化和热加工要求，铸坯出炉温度控制在1180℃-1250℃。
优选的，为避免材料进入两相区轧制导致混晶，终轧温度控制在880℃-930℃。
优选的，卷取温度的提高有利于析出物充分粗化，晶粒充分长大，卷取温度控制在680℃-750℃，710℃-730℃最佳。
优选的，在步骤S7中，连续退火分为四个部分：预加热段，无氧化段，辐射管加热段，喷气冷却段和热张紧段；在预热段，带钢被加热到约235～290℃。带钢进入NOF段，带钢被加热到约大于620℃，优选为680℃以上。然后在由氮气(约80-70％)和氢气(约20-30％)组成的保护气氛下通过辐射管间接加热，带钢逐步被加热到大于810℃，优选为830℃以上，在加热段的时间为30s-50s，无需均热保温段。然后带钢出加热段后进入喷气冷却段，将带钢冷却到规定的热浸镀入锅温度(430-520℃)，该段时间为13s-30s。
(三)有益效果
本发明提供了一种短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法。具备以下有益效果：该短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法，通过合理的化学成分设计，热轧、冷轧工艺控制及热浸镀退火工艺优化。使采用卧式炉生产的热浸镀层钢板具有深冲级产品的性能，满足强度和成型性能的匹配及优异表面质量。
附图说明
图1为本发明实施例化学成分表示意图；
图2为本发明实施例生产参数表示意图；
图3为本发明实施例镀液化学成分及工艺参数表示意图；
图4为本发明实施例产品力学性能表示意图；
图5为实施例1和实施例2金相组织示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法，所述原料化学成分重量百分比为：C≤0.002％，Si≤0.03％，Mn：0.08-0.15％，P≤0.015％，S≤0.012％，Als：0.025-0.045％，Ti：0.05-0.07％，N≤0.004％，具体操作如下：
S1、铁水预处理：要求前扒渣和后扒渣；
S2、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；
S3、合金微调站：进行钢包顶渣改质；
S4、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；
S5、酸洗：酸洗过程中酸液温度控制在65-75℃；
S6、冷轧：冷轧总压下率控制70％-90％，压下率对产品后续的回复再结晶及成品的成型性能有较大影响，压下率低时，r值降低，成型性能变差；
S7、退火：通过退火过程控制回复、再结晶和晶粒长大过程。本专利退火段不需均热段，钢板加热至设置退火温度后进行直接进行冷却、镀锌工序，其中连续退火分为四个部分：预加热段，无氧化段，辐射管加热段，喷气冷却段和热张紧段；在预热段，带钢被加热到约235～290℃。带钢进入NOF段，带钢被加热到约大于620℃，优选为680℃以上。然后在由氮气(约80-70％)和氢气(约20-30％)组成的保护气氛下通过辐射管间接加热，带钢逐步被加热到大于810℃，优选为830℃以上，在加热段的时间为30s-50s，无需均热保温段。然后带钢出加热段后进入喷气冷却段，将带钢冷却到规定的热浸镀入锅温度(430-520℃)，该段时间为13s-30s；
S8、热浸镀：生产热浸镀锌产品时，控制镀液温度为450℃-465℃，带钢入锅温度为460℃-520℃。生产热浸镀锌铝镁产品时，控制镀液温度为420℃-460℃，带钢入锅温度为430℃-500℃；
S9、光整与拉矫：光整延伸率控制在0.5％-1.5％，板型不良时投入微拉矫。
其中，为保证完全奥氏体化和热加工要求，铸坯出炉温度控制在1180℃-1250℃；
为避免材料进入两相区轧制导致混晶，终轧温度控制在880℃-930℃；
卷取温度的提高有利于析出物充分粗化，晶粒充分长大，卷取温度控制在680℃-750℃，710℃-730℃最佳。
本发明中的合金元素的作用主要基于以下原理：
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，且对焊接性不利。综合考虑，本发明中C百分含量控制范围为C≤0.002％。
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的微裂纹，进而作为裂纹源易导致钢板在冷成形过程中开裂。因此本发明中Si百分含量控制在0.030％以下，优选控制在0.008％以下。
锰(Mn)：Mn能降低奥氏体转变成铁素体的相变温度，扩大热加工温度范围，有利于细化铁素体晶粒尺寸，但Mn含量过高，铸坯在连铸过程中Mn偏析程度增大，对塑性、焊接性能、疲劳性能都不利。综合考虑，本发明中Mn百分含量控制范围为0.08％-0.15％。
磷(P)：本发明钢中的P为杂质元素，过低的P含量会增加成本。综合考虑，本发明中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，影响镀锌钢板表面质量，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0.012％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。本发明中Als百分含量控制范围为0.025％-0.045％。
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百分含量控制范围为0.05％-0.07％。
氮(N)：N能提高钢的强度，但易增加时效敏感性，对钢板的冲压性能不利。本发明将钢种的N百分含量控制范围为N≤0.004％。
实施例：
本发明的目的是通过合理化学成分设计，热轧、冷轧工艺控制及热浸镀退火工艺优化。使采用卧式炉生产的热浸镀层钢板具有深冲级产品的性能，满足强度和成型性能的匹配及优异表面质量。
生产出厚度规格为0.3-1.2mm，屈服强度为145-180MPa，抗拉强度为260-310MPa，延伸率A80为大于40％，n值≥0.22，r值≥2.0，满足家电等零部件对强度和成型性能的匹配要求，具体参数见图1-5。
由实施例之间对比可知，本发明所生产的钢带，按此方法生产的深冲级热浸镀层钢板，组织主要为铁素体+碳化物，晶粒度级别为8.0-9.0，力学性能的力学性能的屈服强度145-180MPa，抗拉强度260-310MPa，A80延伸率≥40％，n值≥0.22，r值≥2.0，满足强度和成型性能的良好匹配。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
综上所述，该短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法，通过合理的化学成分设计，热轧、冷轧工艺控制及热浸镀退火工艺优化。使采用卧式炉生产的热浸镀层钢板具有深冲级产品的性能，满足强度和成型性能的匹配及优异表面质量。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法，其特征在于：所述原料化学成分重量百分比为：C≤0.002％，Si≤0.03％，Mn：0.08-0.15％，P≤0.015％，S≤0.012％，Als：0.025-0.045％，Ti：0.05-0.07％，N≤0.004％，具体操作如下：
S1、铁水预处理：要求前扒渣和后扒渣；
S2、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；
S3、合金微调站：进行钢包顶渣改质；
S4、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；
S5、酸洗：酸洗过程中酸液温度控制在65-75℃；
S6、冷轧：冷轧总压下率控制70％-90％，压下率对产品后续的回复再结晶及成品的成型性能有较大影响，压下率低时，r值降低，成型性能变差；
S7、退火：通过退火过程控制回复、再结晶和晶粒长大过程。本专利退火段不需均热段，钢板加热至设置退火温度后进行直接进行冷却、镀锌工序；
S8、热浸镀：生产热浸镀锌产品时，控制镀液温度为450℃-465℃，带钢入锅温度为460℃-520℃。生产热浸镀锌铝镁产品时，控制镀液温度为420℃-460℃，带钢入锅温度为430℃-500℃；
S9、光整与拉矫：光整延伸率控制在0.5％-1.5％，板型不良时投入微拉矫。
2.根据权利要求1所述的一种短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法，其特征在于：为保证完全奥氏体化和热加工要求，铸坯出炉温度控制在1180℃-1250℃。
3.根据权利要求1所述的一种短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法，其特征在于：为避免材料进入两相区轧制导致混晶，终轧温度控制在880℃-930℃。
4.根据权利要求1所述的一种短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法，其特征在于：卷取温度的提高有利于析出物充分粗化，晶粒充分长大，卷取温度控制在680℃-750℃，710℃-730℃最佳。
5.根据权利要求1所述的一种短时间退火生产深冲级热浸镀层钢板及其生产方法，其特征在于：在步骤S7中，连续退火分为四个部分：预加热段，无氧化段，辐射管加热段，喷气冷却段和热张紧段；在预热段，带钢被加热到约235～290℃。带钢进入NOF段，带钢被加热到约大于620℃，优选为680℃以上。然后在由氮气(约80-70％)和氢气(约20-30％)组成的保护气氛下通过辐射管间接加热，带钢逐步被加热到大于810℃，优选为830℃以上，在加热段的时间为30s-50s，无需均热保温段。然后带钢出加热段后进入喷气冷却段，将带钢冷却到规定的热浸镀入锅温度(430-520℃)，该段时间为13s-30s。
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