CN113817961B - 彩涂基料用热浸镀锌钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了彩涂基料用热浸镀锌钢板及其制造方法，属于金属材料领域。本发明的钢板，其化学成分按重量百分比计包括：C：0.160～0.200％，Si≤0.050％，Mn：1.10～1.30％、P≤0.020％，S≤0.012％，Als：0.020％～0.045％，Ti：0.015％～0.035％，N≤0.0080％，其余为铁和其他不可避免杂质。本发明克服目前800Mpa级镀锌钢板生产成本较高的现状，拟提供彩涂基料用热浸镀锌钢板及其制造方法，具体为一种薄规格抗拉强度800Mpa级的彩涂基料用热浸镀锌钢板及其制造方法，保障产品性能基础上，可以有效降低生产成本，提高生产效益。

Description

彩涂基料用热浸镀锌钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，更具体地说，涉及一种薄规格抗拉强度800Mpa级的彩涂基料用热浸镀锌钢板及其制造方法。
背景技术
随着社会发展，用户对于彩涂产品的品质要求日益提高，由于在加工过程中从用户使用角度既需要保证材料足够的强度，从降低成本和轻量化的角度希望材料能够减薄。因此，常规彩涂产品已无法满足上述的要求，需要开发高强级别的薄规格彩涂产品，由此对于作为彩涂基料的镀锌产品性能指标方面也提出了较苛刻的要求。
以下对国内现有已公开的抗拉强度800Mpa级别镀锌钢板的技术现状作简要分析：
申请号为2016108674923的申请案公开了一种抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢，其化学成分质量百分数为：C：0.08～0.12％，Si：0.10～0.18％，Mn：1.5～2.5％，Cr： 0.2～0.4％，Mo：0.12～0.20％，Als：0.03-0.06％，P≤0.015％，S≤0.04％，N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。所生产的800MPa级热镀锌双相钢，屈服强度为420MPa～ 550MPa，抗拉强度为≥780MPa，纯锌延伸率≥14％(锌铁合金延伸率≥12％)。
申请号为CN2018111263456的申请案公开了一种800MPa级冷轧热镀锌双相钢及其生产方法，其原料化学成分质量百分比为：C：0.05％-0.10％，Mn：1.60％-2.30％，Als：0.010-1.0％， Si：0.10％-0.60％，Nb：0.010-0.050％，Cr：0.05-0.30％，Mo：0.05-0.30％，P≤0.015％，S ≤0.010％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质，且贵重金属元素Cr和Mo满足关系式：0.05≤Cr+Mo≤0.30，且C+Si/30+Mn/20≤0.22。成品钢的力学性能可达到：抗拉强度≥ 800MPa，屈服强度≥450MPa，延伸率A80≥16％，n10～20％值≥0.12％，r值≥0.70，扩孔率≥30％。
以上技术均通过在成分中添加Cr、Mo、Nb等贵重合金元素，使得成品最终得到铁素体加马氏体的双相钢组织，以达到预期的性能强度。成本偏高且工艺控制也较为复杂，同时较高的Si元素含量也会对热镀锌钢板表面产生不利影响。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服目前800Mpa级镀锌钢板生产成本较高的现状，拟提供彩涂基料用热浸镀锌钢板及其制造方法，具体为一种薄规格抗拉强度800Mpa级的彩涂基料用热浸镀锌钢板及其制造方法，保障产品性能基础上，可以有效降低生产成本，提高生产效益。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的彩涂基料用热浸镀锌钢板，其化学成分按重量百分比计包括：C： 0.160～0.200％，Si≤0.050％，Mn：1.10～1.30％、P≤0.020％，S≤0.012％，Als：0.020％～0.045％，Ti：0.015％～0.035％，N≤0.0080％，其余为铁和其他不可避免杂质。
更进一步地，钢板微观组织包括铁素体+渗碳体+少量细珠光体。。
更进一步地，钢板的化学成分配比还满足：0.9≤500*(C-0.14)/(T-570)≤1.1，其中T为镀锌阶段退火炉内加热段的加热温度。具体地，此处C-0.14是指C的百分比含量的数值与 0.14之间差值，T-570是指加热温度的数值与570之间差值；即当C含量为0.16％时，则满足 0.9≤500*(0.16-0.14)/(T-570)≤1.1，即0.9≤500*(0.16-0.14)/(T-570)≤1.1，即0.9≤10/(T-570)≤ 1.1。
本发明中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。在低温退火条件下C和Ti元素生成TiC粒子，产生析出强化效果，提高了钢板强度。本发明中C百分含量控制在0.16～0.20％。
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而产生的微裂纹，同时硅的氧化物阻碍电镀锌反应的发生，影响电镀锌钢板表面质量，本发明中Si 百分含量控制范围为≤0.050％。
锰Mn：Mn能降低奥氏体转变成铁素体的相变温度，有利于细化铁素体晶粒；但Mn含量过高，铸坯在连铸过程中Mn偏析程度增大，钢板厚度中心部位易形成珠光体或贝氏体带状组织，对于高强度钢这种带状组织易导致分层缺陷；同时也是疲劳破坏的裂纹起源点，对塑性、焊接性能、疲劳性能和电镀锌表面质量都不利，一定量的Mn元素还可以调整C、Ti 粒子的析出温度，析出温度越低，TiC粒子越细，析出强化效果越显著，综合考虑，本发明中Mn百分含量控制范围为1.10～1.30％。
磷P：P在γ-Fe和α-Fe中的扩散速度小，易形成偏析，对钢板成形性能、低温冲击韧性、焊接性能不利，本发明中P百分含量控制在≤0.020％。
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，影响电镀锌钢板表面质量，本发明中S百分含量控制在≤0.012％。
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百分含量控制范围为0.020～0.045％。
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0.015～0.035％。
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≤0.0080％。
本发明的彩涂基料用热浸镀锌钢板的制造方法，包括铁水预处理-转炉冶炼-合金微调站 -LF炉精炼-连铸-热轧-酸洗-冷轧-镀锌，其中铁水预处理中铁水接受条件Si≤0.90％，P≤0.150％， S≤0.070％，脱硫前铁水进行前扒渣处理，扒渣后要求亮面≥70％；前扒渣结束后加入脱硫剂，利用KR搅拌脱除铁水中的硫，脱硫后若硫含量大于0.0015％，加脱硫剂继续脱硫；若硫含量小于0.0015％，则进行后扒渣处理，扒渣结束后要求亮面≥80％。
更进一步地，转炉冶炼中强化转炉脱磷，终点控制C≤0.09％，P≤0.018％，S≤0.025％；出钢脱氧合金化，合金辅料加入顺序为：预脱氧碳粉→高碳锰铁→增碳剂→渣料→铝铁；加强挡渣操作，防止下渣回磷
更进一步地，合金微调站具体为：加入铝粒，开底吹强搅，初步还原顶渣。
更进一步地，LF炉精炼具体为：造白渣，保证钢包顶渣充分还原；控制终点S≤0.012％，调成分至目标值；钙处理对夹杂物进行变性，同时保证弱搅时间，使夹杂物充分上浮。
更进一步地，连铸具体为：钢水镇静时间不小于20min，塞棒吹氩流量控制在4～6NL/min；中包目标温度控制在液相线温度以上20～30℃；投用动态轻压下，保持恒拉速浇铸，液面波动范围控制在±3mm；铸坯表面进行检查，必要时要清理。
更进一步地，热轧具体为：热轧粗轧出入口高压除鳞，热轧精轧入口投入边部加热器，以减少边部温降过快；精轧出入口高压除鳞水全开，减少热轧钢板表面氧化铁皮压入，提高表面质量；出炉温度范围1230℃±20℃，终轧温度范围880℃±20℃，卷取 温度范围580℃±20℃。
更进一步地，酸洗具体为三级酸洗，酸液温度控制在80～90℃，1#酸槽游离酸浓度控制在30～50g/L，2#酸槽游离酸浓度控制在110～140g/L，3#酸槽游离酸浓度控制在160～180g/L，酸洗速度为80～160mpm，抑制剂添加比例在0.8‰-1.5‰。游离酸浓度和酸洗速度的控制以及抑制剂的添加可以防止钢板表面过酸洗或欠酸洗。
更进一步地，冷轧中总压下率控制在75-85％，避免成品冲压性能不良。
更进一步地，镀锌具体为：带钢入锌锅温度为450-470℃，带钢在退火炉内分为加热、均热、冷却三个阶段，在退火炉内露点控制在-20℃～-50℃，保证炉内较低的氧化气氛；炉内氢含量5％～10％；其中加热段和均热段温度均控制在590℃±10℃，均热时间40S～80S，冷却段冷却速率≥3℃/S。
更进一步地，镀锌中光整机使用延伸率模式，光整延伸率范围为0.3％-0.8％，轧制力控制在600Mpa以上，拉矫采用微拉矫。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的彩涂基料用热浸镀锌钢板，不含有Cr、Mo、Nb等贵重合金元素，且性能达到薄规格抗拉强度800Mpa级，在保障性能的同时，实现了产品的轻量化和低成本，具有重大实践意义。
(2)本发明的彩涂基料用热浸镀锌钢板制造方法，通过合理设计钢的成分、按照高C、高Mn的设计思路，镀锌工艺走低温退火路线，从而达到显著提升钢板强度的效果，保证力学性能达到屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥800MPa，具有成本经济、加工设备简单、所得产品综合性能好的特点。
附图说明
图1为实施例1中产品100倍下金相组织照片示意图；
图2为实施例1中产品500倍下金相组织照片示意图；
图3为对比例1中产品200倍下金相组织照片示意图；
图4为对比例1中产品500倍下金相组织照片示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例
本实施例的彩涂基料用热浸镀锌钢板的制造方法，包括铁水预处理-转炉冶炼-合金微调站-LF炉精炼-连铸-热轧-酸洗-冷轧-镀锌，其中经冶炼连铸后，制备出如下表1所示化学成分的钢板铸坯。
表1钢板铸坯化学成分
Figure BDA0003230371060000041
Figure BDA0003230371060000051
然后将铸坯经加热、除鳞 、热轧后获得热轧卷，其中出炉温度为1210～1250℃，终轧温度为860～900℃，卷取温度为560～600℃；具体各实施例热轧工艺参数如下表2所示：
表2热轧主要工艺参数
出炉温度(℃) 终轧温度(℃) 卷取 温度(℃)
实施例1 1228 860 600
实施例2 1210 878 576
实施例3 1250 900 560
对比例1 1232 882 673
对比例2 1229 880 675
对比例3 1233 872 582
对比例4 1235 876 583
获得的热轧卷经酸洗冷轧过程，加工成轧硬卷，再将冷轧轧硬卷经过连续退火、热浸镀工艺处理，生产出合格的热镀锌钢卷，其中镀锌工序时带钢入锌锅温度为450-470℃；酸洗冷轧和镀锌阶段其余主要的工艺参数如下表3、表4所示，其中RTF段温度即是指退火炉内加热段的加热温度：
表3酸洗阶段主要工艺参数
Figure BDA0003230371060000061
表4冷轧和镀锌主要工艺参数
Figure BDA0003230371060000062
对比例
对比例所采用的钢种成分控制同样见上表1所示，其加工工序与实施例相同，所不同在于加工工艺参数控制略有调整，具体见上表2和表3，将上述实施例和对比例所加工制得的钢板，经检验比对，各自所获得的钢板力学性能如下表4所示。
表4实施例和对比例产品力学性能
Figure BDA0003230371060000071
由以上对比可以看出，对比例1、2与实施例1、2、3成分控制较为接近，但由于热轧卷曲温度和镀锌RTF段温度要明显高于本方案要求，实际成品力学性能无法满足抗拉强度800Mpa级别的要求。
对比例3、4与实施例1、2、3相比，各项工艺参数均能满足本专利工艺规定范围，而成分体系中关键元素C和Mn的含量较低，导致实际成品的力学性能偏低，无法满足抗拉强度800Mpa级别的要求。
从上述实例可以看出，本发明所生产的钢带，厚度规格为≤0.5mm，力学性能的屈服强度高于700MPa，抗拉强度高于800MPa，组织为铁素体+渗碳体+少量细珠光体，产品具备良好的力学性能、表面质量、成形性能，具有成本经济、设备简单、产品综合性能好的特点。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.彩涂基料用热浸镀锌钢板的制造方法，其特征在于：该钢板化学成分按重量百分比计组成为：C ：0.160~0.200％，Si≤0.050%，Mn ：1 .10～1 .30％、P≤0 .020％，S≤0.012％，Als ：0 .020％～0 .045％，Ti： 0 .015％～0 .035％，N≤0 .0080％，其余为铁和其他不可避免杂质；且化学成分配比还满足：0 .9≤500*（C-0.14）/(T-570)≤ 1.1，其中T为镀锌阶段退火炉内加热段的加热温度，C-0.14是指C的百分比含量的数值与0.14之间差值，T-570是指加热温度的数值与570之间差值；钢板微观组织包括铁素体+渗碳体+少量细珠光体；其制造方法包括铁水预处理-转炉冶炼-合金微调站-LF炉精炼-连铸-热轧-酸洗-冷轧-镀锌，其中铁水预处理中铁水接受条件Si≤0.90%，P≤0.150%，S≤0.070%，脱硫前铁水进行前扒渣处理，扒渣后要求亮面≥70%；前扒渣结束后脱硫，脱硫后若硫含量大于0.0015%，继续脱硫；若硫含量小于0.0015%，则进行后扒渣处理，扒渣结束后要求亮面≥80%；镀锌具体为：带钢入锌锅温度为450-470℃，带钢在退火炉内分为加热、均热、冷却三个阶段，在退火炉内露点控制在-20℃~-50℃，炉内氢含量5%~10%；其中加热段和均热段温度均控制在590℃±10℃，均热时间40S~80S，冷却段冷却速率≥3℃/S。
2.根据权利要求1所述的彩涂基料用热浸镀锌钢板的制造方法，其特征在于：转炉冶炼中强化转炉脱磷，终点控制C≤0.09%，P≤0.018%，S≤0.025%；出钢脱氧合金化。
3.根据权利要求1所述的彩涂基料用热浸镀锌钢板的制造方法，其特征在于：热轧具体为：热轧粗轧出入口高压除鳞，热轧精轧入口投入边部加热器，精轧出入口高压除鳞水全开；出炉温度范围1230℃±20℃，终轧温度范围880℃±20℃，卷取温度范围580℃±20℃。
4.根据权利要求1所述的彩涂基料用热浸镀锌钢板的制造方法，其特征在于：酸洗具体为三级酸洗，酸液温度控制在80~90℃，1#酸槽游离酸浓度控制在30~50g/L，2#酸槽游离酸浓度控制在110~140g/L，3#酸槽游离酸浓度控制在160~180g/L，酸洗速度为80~160mpm，抑制剂添加比例在0.8‰-1.5‰。
5.根据权利要求1所述的彩涂基料用热浸镀锌钢板的制造方法，其特征在于：冷轧中总压下率控制在75-85%。
6.根据权利要求1所述的彩涂基料用热浸镀锌钢板的制造方法，其特征在于：镀锌中光整机使用延伸率模式，光整延伸率范围为0.3%-0.8%，轧制力控制在600MPa以上。
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