CN113512679A

CN113512679A - 高延伸率高强度热镀锌钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN113512679A
Application number: CN202110426641.3A
Authority: CN
Inventors: 余灿生; 张达富; 郑之旺; 王敏莉; 郑昊青; 苏冠侨
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2021-04-20
Filing date: 2021-04-20
Publication date: 2021-10-19

Abstract

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别涉及高延伸率高强度热镀锌钢板及其生产方法。本发明所解决的技术问题是提供高延伸率高强度热镀锌钢板及其生产方法。本发明提供的高延伸率高强度热镀锌钢板的化学成分以重量百分比计包括：C：0.03～0.10％，Si：0.20～0.60％，Mn：1.20～2.00％，Als：0.015～0.070％，P≤0.020％，S≤0.010％，N≤0.006％，余量为Fe及不可避免杂质。生产方法包括冶炼、热轧、酸轧、退火、热镀锌工序。本发明制备的热镀锌钢具有高强度和高延伸率，具有显著的经济效益。

Description

高延伸率高强度热镀锌钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别涉及高延伸率高强度热镀锌钢板及其生产方法。

背景技术

随着汽车轻量化的不断发展及乘员安全性要求的不断提高，近年来高强钢在汽车车身中的比例及用量快速增加，双相钢因其具有高强度、低屈强比和良好的成形性，越来越受到汽车工业界的青睐，在汽车上应用比例不断提高。与冷轧双相钢相比，镀锌双相钢还具有优良的防腐性能，能保证汽车具有良好的耐锈蚀穿孔能力，目前主要应用于中高级轿车的结构件和加强件。

CN108754343A公开了一种450MPa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板及其制造方法，其按重量百分比计的化学成分为：C：0.05～0.08％、Si≤0.005％、Mn：0.70～1.00％、P≤0.005％、S≤0.003％、Als：0.010～0.050％、Cr：0.20～0.40％和Mo：0.05～0.20％，余量为Fe及不可避免杂质。其轧制工艺采用900～930℃终轧、620～660℃卷取、冷轧压下率为62～75％；镀锌采用760～800℃均热其中退火炉内气氛露点控制在-40℃以下，氧含量≤2ppm、锌锅温度为460～480℃锌液成分中Al含量为0.100～0.105wt％、控制其合金化温度为480～500℃，保温时间为10～25s，镀层铁含量为9～11wt％，光整率为0.4～0.6％，控制合金化后钢板表面粗糙度为0.5～1.2μm，表面PC值为100～150个/cm。但本发明含有较高的Cr、Mo含量，使得合金成本高；其均热完成后直接进入镀锌阶段，无缓冷过程不利于取向复生铁素体的形成，不利于性能稳定性控制。

CN105369135A公开了一种450MPa级轿车用镀锌双相钢及生产方法，其按重量百分比计的化学成分为：C：0.04～0.09％，Si≤0.01％，Mn：1.0～2.0％，P≤0.015％，S≤0.010％，Als：0.01～0.08％，Mo：0.01～0.30％，Cr：0.01～1.0％，Nb：0.001～0.03％，N≤0.005％，余量为Fe及不可避免杂质。轧制工艺为：890～920℃终轧、580～620℃精轧、冷轧压下率为45～75％；热镀锌工艺为：退火温度770～810℃，退火炉内露点控制在-40℃以下，氧含量≤3ppm；锌液温度控制在455～465℃，锌液中铝含量控制在0.18～0.23％，Fe≤0.009％、光整延伸率控制在0.7～1.1％。本发明含有较高的Nb、Cr、Mo含量，使得合金成本高；其均热完成后直接进入镀锌阶段，无缓冷过程不利于取向复生铁素体的形成，不利于性能稳定性控制。

CN106011644A公布了一种高伸长率冷轧高强度钢板及其制备方法，按重量百分比计的化学成分为：C：0.03～0.05％，Si：0.40～0.50％，Mn：1.35～1.50％，Als：0.030～0.050％，P≤0.015％，S≤0.010％，N≤0.005％，余量为Fe及不可避免杂质。热轧开轧温度为1000～1100℃、终轧温度为850～950℃、卷取温度为610～690℃。冷轧采用50～70％冷轧压下率，并采用780～820℃均热后依次缓慢冷却至640～680℃，其缓冷速率CR1为1～7℃/s，随即快速冷却至过时效温度240～345℃，其快冷速率CR2为10～50℃/s，最后冷却至室温，从而获得高伸长率冷轧高强度钢板。但是该专利针对的是连退(普冷)产品，其耐腐蚀性能较差。

CN104233068A公布一种抗拉强度为440MPa的热镀锌钢板及其生产方法，按重量百分比计的化学成分为：C：0.0036～0.0049％，Si≤0.020％，Mn：1.55～1.75％，Al：0.015～0.030％，Nb：0.015～0.035％，P：0.078～0.095％，S≤0.00:3％，Ti：0.025～0.035％，B：0.0010～0.0014％，N≤0.003％，余量为Fe及不可避免杂质。热轧采用920～940℃终轧和580～600℃卷取后，热镀锌采用810～830℃均热。本发明采用超低碳(0.0036～0.0049％)需要真空脱碳，增加工序成本；采用了Nb+Ti+B复合微合金化，在增加成本的同时提高了设备负荷，采用较高P含量(0.078～0.095％)容易晶界偏聚而导致脆化。

综上所述，现有技术制备的双相钢还存在很多不足，在成形性、镀锌性、焊接性、耐腐蚀性、稳定性、强度等方面还需进一步提高，同时还需降低成本，以满足现有市场用钢需求。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供高延伸率高强度热镀锌钢板，化学成分以重量百分比计包括：C：0.03～0.10％，Si：0.20～0.60％，Mn：1.20～2.00％，Als：0.015～0.070％，P≤0.020％，S≤0.010％，N≤0.006％，余量为Fe及不可避免杂质。

优选地，本发明提供高延伸率高强度热镀锌钢板，化学成分以重量百分比计包括：C：0.04～0.08％，Si：0.40～0.55％，Mn：1.60～1.75％，Als：0.03～0.05％，P≤0.010％，S≤0.002％，N≤0.003％，余量为Fe及不可避免杂质。

本发明还提供了根据上述高延伸率高强度热镀锌钢板的生产方法，包括以下步骤：

((1)冶炼工序：根据设定的化学成分冶炼成铸坯；

(2)热轧工序：将铸坯经过加热、除磷、粗轧、精轧、层流冷却、卷取后获得热轧卷；其中，精轧开轧温度为1020～1070℃，终轧温度为850～950℃，卷取温度为560～620℃；

(3)酸轧工序：将热轧卷经过酸洗后，冷轧成薄带钢；

(4)退火、热镀锌工序：薄带钢经过退火、热镀锌后，制成热镀锌钢板。

其中，步骤(2)热轧工序中，加热至1230～1270℃，在炉时间200～300min，采用5道次粗轧，粗轧出口温度为1080～1120℃。

其中，步骤(2)热轧工序中，层流冷却方式为稀疏冷却，上下表面冷却速率分别为50％和75％。

其中，步骤(3)酸轧工序中，冷轧压下率为45％～67％。

其中，步骤(4)退火工序中，薄带钢分三段加热后保温50～120s，三段加热温度分别为290～310℃、690～710℃、740～780℃，加热速率分别对应为15～20℃/s、8～12℃/s、3～6℃/s。

其中，步骤(4)热镀锌工序中，退火结束后以1～5℃/s冷却至680～740℃，然后以10～25℃/s冷却至450～470℃后进入锌池进行镀锌处理，镀锌时间3～10s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。

有益效果：本发明热镀锌钢板采用低C含量有助于保证钢板的焊接及成形性能；适当增加Si含量抑制碳化物析出使奥氏体充分富碳以提高其稳定性；在保证良好的表面质量下取消了贵重合金元素Mo、Cr及Nb、Ti等微合金元素的添加，降低了合金成本。

本发明通过严格的控制钢水化学成分，再配合一定的制备工艺，制备的热镀锌钢具有优异的力学性能，屈服强度为310～355MPa，抗拉强度为480～530MPa，伸长率A₈₀为31.0～36.0％；其组织由约95％的铁素体(平均晶粒尺寸为8.0μm)和约5％呈岛状分布的马氏体构成；达到高强度和高延伸率，降低了成本，具有显著的经济效益。

附图说明

图1为实施例1所得的热镀锌钢板金相图。

具体实施方式

本发明提供高延伸率高强度热镀锌钢板，化学成分以重量百分比计包括：C：0.03～0.10％，Si：0.20～0.60％，Mn：1.20～2.00％，Als：0.015～0.070％，P≤0.020％，S≤0.010％，N≤0.006％，余量为Fe及不可避免杂质。

本发明高延伸率高强度热镀锌钢板化学成分的设计思路如下：

C作为双相钢最重要的组分之一，决定了钢板的强度、塑性和成形性能。C是钢铁材料中固溶强化效果最明显的元素，钢中固溶C含量增加0.1％，其强度可提高450MPa。若C含量过低，奥氏体的稳定性和马氏体淬硬性下降，导致强度偏低，双相钢中一般不低于0.02％；若C含量过高，双相钢的塑性和焊接性能下降，双相钢中一般不高于0.15％。因此，本发明C含量为0.03～0.10％，优选为0.04～0.08％。

Si在钢中起显著的固溶强化作用，并在相变过程中，有效抑制碳化物的析出，推迟珠光体转变等，但Si含量过高，会显著增加薄规格轧制时的变形抗力，不利于薄规格钢轧制；Si还能提高碳元素的活度，促进碳在富锰区的偏聚；在两相区保温时，Si能加速碳向奥氏体扩散，对铁素体有显著的净化作用，提高了双相钢中铁素体纯净度，促进铁素体的形成，扩大铁素体形成的工艺窗口，从而得到较低的屈强比。另一方面，Si含量过高会提高马氏体的脆性，造成韧性变差，并在钢板表面形成高熔点氧化物而影响钢板表面质量。因此，本发明Si含量为0.20～0.60％，优选为0.40～0.55％。

Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，也是钢中常用的固溶强化元素，双相钢中一般不低于1.20％。Mn既可与C结合形成多种碳化物起到沉淀强化的作用，也可溶于基体中增强固溶强化效果。Mn易与S结合形成高熔点化合物MnS，从而消除或削弱由于FeS引起的热脆现象，改善钢的热加工性能。Mn可以提高奥氏体稳定性，使C曲线右移，从而显著降低马氏体的临界冷却速率。但Mn含量过高时，易在退火过程中向表面富集，形成大量锰化物，从而导致表面镀锌质量下降。因此，在本发明中Mn含量为1.20～2.00％，优选为1.60～1.75％。

Al是钢中常见的脱氧剂，同时可以形成AlN钉扎晶界，从而起到细化晶粒的作用；另外，Al与Si作用相似，可以抑制碳化物析出，从而使奥氏体充分富碳。因此，本发明中Al含量为0.015～0.070％，优选为0.03～0.05％。

本发明还提供了上述高延伸率高强度热镀锌钢板的生产方法，包括以下步骤：

(1)根据上述热镀锌钢板的化学成分进行冶炼成铸坯；铸坯厚度230mm；

(2)将铸坯经过加热、除磷、粗轧、精轧、层流冷却、卷取后获得热轧卷；其中，加热至1230～1270℃，在炉时间200～300min，采用5道次粗轧，粗轧出口温度为1080～1120℃，粗轧后中间板坯厚度为42mm；粗轧后精轧，精轧开轧温度控制为1020～1070℃，终轧温度为850～950℃；然后进行稀疏冷却，上下表面冷却速率分别为50％和75％，最后在560～620℃进行卷取后，得到厚度为3.0mm热轧板；

(3)将热轧卷经过酸洗后，冷轧成为薄带钢，其冷轧压下率为45～67％；

为了使加热过程中“再结晶”与“奥氏体化”过程尽量分开，使得组织增加均匀，本发明步骤(4)退火过程中，采用不同的加热速率，具体地，薄带钢分三段加热后保温50～120s，三段加热温度分别为290～310℃、690～710℃、740～780℃，加热速率分别对应为15～20℃/s、8～12℃/s、3～6℃/s。

本发明步骤(4)中热镀锌工序中，退火结束后依次以1～5℃/s缓冷至680～740℃，再以10～25℃/s快冷至450～470℃后进入锌池进行镀锌处理，镀锌时间3～10s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。在这一阶段，部分奥氏体分解成铁素体，为了区分于加热过程中形成的铁素体，缓冷过程中形成的铁素体被称为“取向附生铁素体”，由于取向附生铁素体中的碳含量较低，促使碳等元素向剩余奥氏体中富集，提高剩余奥氏体的稳定性。

以下通过实施例和对比例对本发明作进一步的解释和说明。

实施例1

(1)冶炼工序：经过冶炼工艺，制备如表1所示化学成分的热镀锌钢铸坯；铸坯厚度230mm；

(2)热轧工序：将铸坯加热至1233℃，在炉时间263min，采用5道次粗轧，粗轧后中间板坯厚度为42mm，粗轧后控制精轧开轧温度1048℃、终轧温度907℃，进行轧制，然后稀疏冷却，上下表面冷却速率分别为50％和75％，最后在607℃卷取，得到厚度为3.0mm热轧板；

(3)酸轧工序：将热轧卷酸洗后，冷轧成薄带钢，冷轧压下率为62.5％；

(4)退火、热镀锌工序：薄带钢分别以17℃/s的加热速率加热至300℃、10℃/s的加热速率加热至700℃、4℃/s的加热速率加热至761℃后保温62s，然后依次以1.2℃/s缓慢冷却至697℃、18℃/s快速冷却至458℃进入锌池镀锌5s，出锌池后以6.5℃/s的速度冷却至室温。

实施例2

(1)冶炼工序：经过冶炼工艺，制备如表1所示化学成分的热镀锌钢铸坯；

(2)热轧工序：将铸坯加热至1233℃，在炉时间263min，采用5道次粗轧，粗轧后中间板坯厚度为42mm，粗轧后控制精轧开轧温度1068℃、终轧温度893℃，然后稀疏冷却，上下表面冷却速率分别为50％和75％，最后在587℃卷取，得到厚度为3.0mm热轧板；

(3)酸轧工序：将热轧卷酸洗后，冷轧成薄带钢；冷轧压下率为61.0％。

(4)退火、热镀锌工序：薄带钢分别以18.5℃/s的加热速率加热至300℃、11℃/s的加热速率加热至700℃、4.5℃/s的加热速率加热至768℃并在768℃保温58s，此后依次以1.3℃/s缓慢冷却至710℃、22℃/s快速冷却至451℃进入锌池镀锌4.5s，出锌池后以7.0℃/s的速度冷却至室温。

表1铸坯化学成分

实施例	C	Si	Mn	P	S	N	Als
								1	0.055	0.42	1.70	0.010	0.002	0.0024	0.045
2	0.060	0.44	1.75	0.012	0.001	0.0036	0.042

实施例1制备的热镀锌钢板的微观组织如图1金相图所示，按照GB/T228-2010《金属材料室温拉伸试验方法》测试实施例1和2热镀锌钢板性能，其力学性能如下表2所示。

表2热镀锌钢板力学性能

实施例	屈服强度/MPa	抗拉强度/MPa	延伸率A<sub>80</sub>％	屈强比/％
					1	328	509	33.5	64.4
2	303	512	35.0	59.2

Claims

1.高延伸率高强度热镀锌钢板，其特征在于：化学成分以重量百分比计包括：C：0.03～0.10％，Si：0.20～0.60％，Mn：1.20～2.00％，Als：0.015～0.070％，P≤0.020％，S≤0.010％，N≤0.006％，余量为Fe及不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的高延伸率高强度热镀锌钢板，其特征在于：化学成分以重量百分比计包括：C：0.04～0.08％，Si：0.40～0.55％，Mn：1.60～1.75％，Als：0.03～0.05％，P≤0.010％，S≤0.002％，N≤0.003％，余量为Fe及不可避免杂质。

3.权利要求1或2所述的高延伸率高强度热镀锌钢板的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)冶炼工序：根据设定的化学成分冶炼成铸坯；

(3)酸轧工序：将热轧卷经过酸洗后，冷轧成薄带钢；

4.根据权利要求3所述的高延伸率高强度热镀锌钢板的生产方法，其特征在于：步骤(2)热轧工序中，加热至1230～1270℃，在炉时间200～300min，采用5道次粗轧，粗轧出口温度为1080～1120℃。

5.根据权利要求3或4所述的高延伸率高强度热镀锌钢板的生产方法，其特征在于：步骤(2)热轧工序中，层流冷却方式为稀疏冷却，上下表面冷却速率分别为50％和75％。

6.根据权利要求3～5任一项所述的高延伸率高强度热镀锌钢板的生产方法，其特征在于：步骤(3)酸轧工序中，冷轧压下率为45％～67％。

7.根据权利要求3～6任一项所述的高延伸率高强度热镀锌钢板的生产方法，其特征在于：步骤(4)退火工序中，薄带钢分三段加热后保温50～120s，三段加热温度分别为290～310℃、690～710℃、740～780℃，加热速率分别对应为15～20℃/s、8～12℃/s、3～6℃/s。

8.根据权利要求3～7任一项所述的高延伸率高强度热镀锌钢板的生产方法，其特征在于：步骤(4)热镀锌工序中，退火结束后以1～5℃/s冷却至680～740℃，然后以10～25℃/s冷却至450～470℃后进入锌池进行镀锌处理，镀锌时间3～10s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。