CN112226674B - 一种家电用耐时效冷轧热镀锌钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种家电用耐时效冷轧热镀锌钢板及其生产方法,解决现有家电用冷轧热镀锌钢板的时效性能差和生产成本高的技术问题。本发明一种家电用耐时效冷轧热镀锌钢板,其基板的化学成分重量百分比为:C:0.018‑0.060%,Si≤0.03%,Mn:0.10‑0.40%,P≤0.018%,S≤0.015%,Alt:0.020‑0.060%,N≤0.0040%,其余为Fe和不可避免的杂质;冷轧热镀锌钢板的抗拉强度Rm为290~360Mpa,横向断后伸长率A80mm为33~38%,时效指数AI≤10MPa。本发明冷轧热镀锌钢板生产成本低。

Description

一种家电用耐时效冷轧热镀锌钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种冷轧热镀锌钢板,特别涉及一种家电用耐时效冷轧热镀锌钢板及其生产方法,属于铁基合金技术领域。
背景技术
冷轧热镀锌钢板广泛地应用于家电领域,家电行业对热镀锌钢板的成本非常敏感,这也对钢铁企业热镀锌钢板的生产成本控制提出新的挑战。与此同时家电用途零件大多具有成型要求,这就要求热镀锌钢板具有一定的耐时效性能,否则后续加工时容易发生开裂或起皱问题,导致工件报废。
申请公布号为CN103498101A的中国专利申请文件公开了低成本耐时效家电彩涂板及其生产方法,其组分及重量百分比(wt%)为:C:0.010%~0.030%、Si:≤0.040%、Mn:0.15%~0.35%,P:≤0.020%、S:≤0.020%、Als:0.020~0.060%、Ti:0.005~0.020%、N:≤0.0040%,余量为Fe和其他不可避免的杂质,此发明添加了一定量的合金元素Ti,生产成本高。
申请公布号为CN101956133A的中国专利申请文件公开了一种低屈服强度耐时效连退冷轧钢板及其生产方法,其组分及重量百分比(wt%)为:C:0.0030%~0.0060%、Si:≤0.030%、Mn:0.10%~0.30%,P:≤0.020%、S:≤0.015%、Al:0.020~0.070%、Ti:0.06~0.09%、N:≤0.0050%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。其冷轧钢板采用IF钢的成分设计,生产成本高。
现有冷轧热镀锌钢板不能同时满足低成本和耐时效的要求,不能满足家电行业对热镀锌钢板新要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种家电用耐时效冷轧热镀锌钢板及其生产方法,解决现有家电用冷轧热镀锌钢板的时效性能差和生产成本高的技术问题。
本发明热镀锌钢板采用低成本的工艺设计,通过材料组分的设计、热轧卷取后采用缓慢的冷却速率,辅以快速的再结晶退火工艺,生产的热镀锌钢板的碳、氮化物保留一部分未溶解,具有良好的耐时效性能,能够满足家电板的使用要求。同时,本发明的生产方法无需添加合金元素,生产成本低。
本发明采用的技术方案是,一种家电用耐时效冷轧热镀锌钢板,其基板的化学成分重量百分比为:C:0.018-0.060%,Si≤0.03%,Mn:0.10-0.40%,P≤0.018%,S≤0.015%,Alt:0.020-0.060%,N≤0.0040%,其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明冷轧热镀锌钢板的金相组织为铁素体+少量珠光体+游离渗碳体,金相组织晶粒度为I7.0~I8.0级,0.40~1.2mm厚冷轧热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为200~260MPa,抗拉强度Rm为290~360MPa,横向断后伸长率A80mm为33~38%,时效指数AI≤10MPa。
将本发明冷轧热镀锌钢板按照《GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》拉伸试验中规定制备成拉伸试样;对拉伸试样进行8%的拉伸预变形;经过100℃烘烤60分钟后再次对拉伸试样进行拉伸,此时试样的屈服强度减去8%变形的规定总延伸强度为冷轧热镀锌钢板时效指数AI值。
本发明所述的家电用耐时效冷轧热镀锌钢板的化学成分限定在上述范围内的理由如下:
碳:C是间隙固溶强化元素,C含量超过0.060%,钢板的强度较高,成型性能下降,不能满足家电板的加工要求。同时,C含量低于0.018%,炼钢工序中需要进行RH工序脱碳处理,成本增加。本发明的C含量范围设定为0.018%~0.060%;
硅:Si是使钢材强度提高的元素,Si含量高容易在热轧时产生氧化铁皮,后道工序酸洗时容易有残留,影响锌层的结合力,不利用产品的加工。在本发明中Si≤0.030%。
锰:加入少量Mn可以和S结合生成MnS,减少表面热脆,避免表面质量问题;但加入过多会使晶粒细化,对加工性能不利,并且成本提高。本发明Mn含量范围设定为0.10%~0.40%;
磷:P元素高会产生偏析,材料脆化等问题,在本发明中作为杂质元素越低越好。本发明设定P≤0.018%;
硫:一般来说,在钢中S是有害杂质元素,通常是热脆性的根源所在,同时在钢中形成硫化物夹杂,使其延展性和韧性降低。钢在轧制时,由于MnS夹杂随着轧制方向延伸,使钢的各向异性加重,严重时导致钢板分层。本发明技术方案设定S≤0.015%;
铝:在铝镇静钢中,铝作为炼钢工序的脱氧剂添加,同时为了析出AlN,避免N引起的时效问题,所以铝的添加量要大于0.02%;添加量过大,会使钢中Al2O3夹杂增大,不利于后续的材料加工。本发明的Al含量为0.020%~0.060%。
氮:N元素与C元素类似,均为间隙固溶强化元素,随着钢中N含量的增加,将导致其冲压加工性能变差;同时,固溶游离态的N是热镀锌钢板发生时效的主要原因,因此要求尽量低。本发明的N≤0.0040%。
一种家电用耐时效冷轧热镀锌钢板的生产方法,该方法包括:
钢水经连铸得到连铸板坯,其中所述钢水化学成分的重量百分比为:C:0.018-0.060%,Si≤0.03%,Mn:0.10-0.40%,P≤0.018%,S≤0.015%,Alt:0.020-0.060%,N≤0.0040%,其余为Fe和不可避免的杂质;
将连铸板坯加热至1150~1200℃后进行热轧,所述的热轧为两段式轧制工艺,粗轧为5道次连轧,在奥氏体再结晶温度以上轧制,粗轧结束温度为1020~1070℃;精轧为7道次连轧,在奥氏体非再结晶温度区间轧制,精轧结束温度为870~910℃;精轧后,钢板成品厚度为2.3~4.0mm,层流冷却采用前段强冷,卷取温度为680~720℃;
卷取后的热轧钢卷缓慢冷却,冷却至150℃的时间≥36小时,冷却速率≤15℃/小时;
热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、卧式连续退火炉退火、热镀锌、平整,卷取得到厚度为0.40mm~1.20mm成品热镀锌钢板,所述冷轧压下率为70~82%,经过冷轧后的轧硬状态带钢在卧式连续退火炉退火的均热段温度为750~800℃,带钢从室温加热到退火温度的加热速率为40~50℃/s,带钢在均热段的退火时间为35~45s;平整延伸率为0.6~1.6%。
本发明采取的生产工艺的理由如下:
1、连铸板坯加热温度的设定
连铸板坯的加热过程使板坯完全奥氏体化,有利于轧制和组织控制。本发明加热温度设定在1150~1200℃。
2、精轧结束温度的设定
进行热轧时,材料是完全奥氏体再结晶轧制,为了避免材料进入两相区轧制导致混晶,冷轧轧制过程中又无法消除,终轧温度要高于Ar3相变点。本发明精轧结束温度设定为870℃~910℃。
3、热轧卷取温度的设定及热卷冷却速率的控制
卷取温度及热卷冷却速率关系到钢卷组织中C、N化合物的析出数量,进而影响耐时效性能。钢卷必须在高温时间保持的时间足够长,C、N化合物析出的数量越多,析出的颗粒越大,钢板才有可能具有良好的耐时效性能。本发明卷取温度设定为680℃~720℃,热轧钢卷卷取后采用集中多层堆放或放入密闭的保温库区等形式,使钢卷缓慢冷却,冷却速率≤15℃/小时,直到冷却到150℃以下时不再控制,冷却至150℃的时间≥36小时。
4、冷轧压下率的设定
冷轧压下率由热轧板厚度和成品板的厚度所决定,成品镀锌板的厚度已限定为0.4-1.2mm,热轧板厚度受热轧装备的限制,不能太薄,否则轧材温降过快,终轧温度无法保证;不能太厚,否则超出冷轧轧机的最大负荷限制。本发明冷轧压下率为70%~82%。
5、退火工艺的设定
在热轧钢卷冷却过程中析出C、N化合物,在经历退火加热过程中,可能重新溶解,恶化材料的耐时效性能,所以在退火时采用快速加热的方式,尽可能地缩短加热时间,带钢在短时间内达到规定的退火温度,使已析出C、N化合物来不及溶解。关于退火温度,使材料发生完全再结晶即可,过低和过高都会使材料的加工性变差。本发明带钢从室温加热到退火温度的加热速率为40~50℃/s,退火温度设定为750℃~800℃,退火时间设定为35s~45s。
6、平整延伸率的设定
平整主要的目的是消除材料屈服平台,同时微量调整力学性能。本发明的平整延伸率为0.6%~1.6%。
本发明方法生产的冷轧热镀锌钢板的金相组织为铁素体+少量珠光体+游离渗碳体,金相组织晶粒度为I7.0~I8.0级,0.40~1.2mm厚冷轧热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为200~260MPa,抗拉强度Rm为290~360MPa,横向断后伸长率A80mm为33~38%,时效指数AI≤10MPa。
本发明相比现有技术具有如下积极效果:1、本发明通经过大量的试验,摸索出通过材料组分的设计、热轧卷取温度及冷却速率控制、退火加热速率、退火温度和退火时间、以及平整工艺的合理组合,生产的热镀锌钢板具有良好的耐时效性能,满足家电板的使用要求。2、本发明的生产方法无需添加合金元素,生产成本低,经济效益显著。
附图说明
附图1为本发明实施例1冷轧热镀锌钢板的金相组织照片。
具体实施方式
下面结合实施例1—4对本发明作进一步说明,如表1-4所示。
表1为本发明实施例冷轧热镀锌钢板的基板的化学成分(按重量百分比计),余量为Fe及不可避免杂质。
表1本发明实施例冷轧热镀锌钢板的基板的化学成分,单位:重量百分比
Figure GDA0003382696990000041
通过转炉熔炼,LF精炼炉精炼钢水,得到符合要求化学成分钢水,对钢水进行连铸得到连铸板坯,连铸板坯的厚度为210~230mm,宽度为800~1300mm,长度为5000~10000mm。
炼钢生产的定尺连铸板坯送至加热炉再加热,出炉除磷后送至连续热连轧轧机上轧制。连铸板坯通过粗轧轧机和精轧连轧机组控制轧制后,然后进行卷取,产出热轧钢卷,热轧钢板的厚度为2.3~4.0mm,热轧工艺控制见表2。
表2本发明实施例热轧工艺控制参数
Figure GDA0003382696990000051
将上述热轧钢卷重新开卷,经酸洗、冷轧、卧式连续退火炉退火、热镀锌、平整,卷取得到厚度为0.40mm~1.20mm成品热镀锌钢板,所述冷轧压下率为70%~82%,经过冷轧后的轧硬状态带钢退火,退火采用直燃段明火加热的卧式退火炉,退火的加热速率为40~50℃/s,退火温度为750~800℃,退火时间设定为35~45s,平整延伸率为0.6~1.6%。冷轧、退火及平整工艺控制参数见表3。
表3本发明实施例冷轧、退火、平整工艺控制参数
Figure GDA0003382696990000052
利用上述方法得到的冷轧热镀锌钢板,参见图1,冷轧热镀锌钢板的金相组织为铁素体+少量珠光体+游离渗碳体,金相组织晶粒度为I7.0~I8.0级,冷轧热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为200~260MPa,抗拉强度Rm为290~360MPa,横向断后伸长率A80mm为33%~38%,时效指数AI≤10MPa。
将本发明得到的冷轧热镀锌钢板按照《GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》进行拉伸试验,并测定时效指数AI值,具体方法是:拉伸试样首先8%拉伸预变形,经过100℃烘烤60分钟再次拉伸,此时的屈服强度减去8%变形的规定总延伸强度,即AI值。钢板的力学性能和时效指数AI值见表4。
表4本发明实施例热镀锌钢板的力学性能和时效指数
Figure GDA0003382696990000053
Figure GDA0003382696990000061
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种厚度为0.4~1.2mm家电用耐时效冷轧热镀锌钢板,其基板的化学成分重量百分比为:C:0.018-0.060%,Si≤0.03%,Mn:0.10-0.40%,P≤0.018%,S≤0.015%,Alt:0.020-0.060%,N≤0.0040%,其余为Fe和不可避免的杂质;所述冷轧热镀锌钢板的金相组织为铁素体+少量珠光体+游离渗碳体,金相组织晶粒度为I7.0~I8.0级,0.40~1.2mm厚冷轧热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为200~260MPa,抗拉强度Rm为290~360MPa,横向断后伸长率A80mm为33~38%,时效指数AI≤10MPa。
2.如权利要求1所述的厚度为0.4~1.2mm家电用耐时效冷轧热镀锌钢板,其特征是,将所述冷轧热镀锌钢板按照《GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》拉伸试验中规定制备成拉伸试样;对拉伸试样进行8%的拉伸预变形;经过100℃烘烤60分钟后再次对拉伸试样进行拉伸,此时试样的屈服强度减去8%变形的规定总延伸强度为冷轧热镀锌钢板时效指数AI值。
3.一种家电用耐时效冷轧热镀锌钢板的生产方法,其特征是,所述的方法包括以下步骤:
钢水经连铸得到连铸板坯,其中所述钢水化学成分的重量百分比为:C:0.018-0.060%,Si≤0.03%,Mn:0.10-0.40%,P≤0.018%,S≤0.015%,Alt:0.020-0.060%,N≤0.0040%,其余为Fe和不可避免的杂质;
将连铸板坯加热至1150~1200℃后进行热轧,所述的热轧为两段式轧制工艺,粗轧为5道次连轧,在奥氏体再结晶温度以上轧制,粗轧结束温度为1020~1070℃;精轧为7道次连轧,在奥氏体非再结晶温度区间轧制,精轧结束温度为870~910℃;精轧后,层流冷却采用前段强冷,卷取温度为680~720℃;
卷取后的热轧钢卷缓慢冷却,冷却至150℃的时间≥36小时,冷却速率≤15℃/小时;
热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、卧式连续退火炉退火、热镀锌、平整,卷取得到厚度为0.40mm~1.20mm成品热镀锌钢板,所述冷轧压下率为70~82%,经过冷轧后的轧硬状态带钢在卧式连续退火炉退火的均热段温度为750~800℃,带钢从室温加热到退火温度的加热速率为40~50℃/s,带钢在均热段的退火时间为35~45s;平整延伸率为0.6~1.6%。
4.如权利要求3所述的家电用耐时效冷轧热镀锌钢板的生产方法,其特征是,热轧精轧后,控制热轧钢板厚度为2.3~4.0mm。
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