CN113930599B - 一种改善镀锌hsla组织均匀性的制造方法 - Google Patents

一种改善镀锌hsla组织均匀性的制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及汽车用钢技术领域，尤其涉及一种提高镀锌HSLA组织均匀性的制造方法。所述制造方法包括：对所述热轧卷依次进行冷却、酸洗和冷轧；根据目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述冷轧的压下率；对所述冷硬卷依次进行退火和热镀锌；在所述退火中，根据所述目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述退火中的钢带的运行速度和所述退火的均热温度；所述热镀锌的温度为450‑460℃。控制所述冷轧的压下率使带钢获得高的再结晶分数，改善横纵向性能差异，保证其强度；控制所述退火中的钢带的运行速度和均热温度，使钢在均热过程中获得高的再结晶分数，改善横纵向性能差异。

Description

一种改善镀锌HSLA组织均匀性的制造方法
技术领域
本申请涉及汽车用钢技术领域，尤其涉及一种提高镀锌HSLA组织均匀性的制造方法。
背景技术
随着汽车工业“节能、减排、安全化”的发展目标，兼具高强度和良好成型能力的高强钢在汽车中的使用越来越普遍。相比传统的相变类镀锌高强钢(包括DP、CP、TRIP、MS和PH钢)而言，镀锌HSLA的基体组织相对简单，主要由铁素体和少量碳化物组成，因此其具有良好的扩孔和折弯性能，适合应用于一些对局部成型性能有较高要求的零部件上。
一般而言，420MPa以下级别的镀锌HSLA中，基体组织的再结晶程度较高，带钢横向和纵向的力学性能相差不大。但在460MPa以上级别的镀锌HSLA中，组织的再结晶程度较低，大部分晶粒都呈拉长状。这样的组织导致带钢纵向和横向的屈服和抗拉强度差值较大。比如对550MPa级的550LA而言，常规工艺下，横向的屈服强度比纵向的高60MPa以上。过高的横纵向性能差会导致带钢的成型性能降低。要降低成品卷的横纵向性能差异，就需要提高基体组织的均匀性，也就是提高铁素体晶粒的再结晶程度。但仅仅通过提高退火的均热温度来提高基体再结晶分数的话容易导致基体的强度降低。所以问题的关键在于提高基体再结晶程度的同时，尽量保证不降低或少降低基体的强度。
发明内容
本申请提供了种提高镀锌HSLA组织均匀性的制造方法，以解决保持镀锌HSLA强度的同时提保持钢组织均匀性的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种提高镀锌HSLA组织均匀性的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
获得目标镀锌HSLA的铸坯；
对所述铸坯依次进行加热、热轧和卷取，获得热轧卷；
对所述热轧卷依次进行冷却、酸洗和冷轧，获得冷硬卷；
根据目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述冷轧的压下率；
对所述冷硬卷依次进行退火和热镀锌，获得所述目标镀锌HSLA；
在所述退火中，根据所述目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述退火中的钢带的运行速度和所述退火的均热温度，以控制钢组织结晶；
可选的，所述热轧的终轧温度≤900℃。
可选的，所述卷取温度≤550℃。
可选的，所述根据目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述冷轧的压下率包括：
若所述目标镀锌HSLA的钢带厚度>1.5mm，所述冷轧压下率≤30%；
若所述目标镀锌HSLA的钢带厚度≤1.5mm，所述冷轧压下率≥70%。
可选的，所述在所述退火中，根据所述目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述退火中的钢带的运行速度和所述退火的均热温度，以控制钢组织结晶包括：
在所述退火中，
若所述目标镀锌HSLA的钢带厚度 ≥1.5mm，所述退火中的钢带的运行速度为60~90m/min，所述退火的均热温度为730~770℃；
若所述目标镀锌HSLA的钢带厚度≤1.5mm，所述退火中的钢带的运行速度为80~120m/min，所述退火的均热温度为750~790℃；以控制钢组织结晶。
可选的，所述退火的冷却温度为450-460℃。
可选的，所述目标镀锌HSLA的横纵向屈服强度差≤60MPa，横纵向抗拉强度差≤40MPa。
可选的，所述目标镀锌HSLA的强度包括：420MPa、460MPa和550MPa中任意一种。
可选的，所述目标镀锌HSLA的化学成分以质量分数计包括：C：0.06-0.09%，Si：0.02-0.5%，Mn: 1.0-1.6%，Al：0.02-0.05%，Nb：0.02-0.08%；Ti：0.05-0.14%；S: 0.001-0.003%；P：0.005-0.02%；余量为Fe和不可避免的杂质。
第二方面，本申请提供了一种上述的制造方法在镀锌HSLA中的应用。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的该方法，根据目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述冷轧的压下率，使带钢获得较高的再结晶分数且晶粒不容易变大，使目标镀锌HSLA组织均匀，晶粒大小均匀，改善横纵向性能差异的同时也没有明显降低基体的强度；在所述退火中，根据所述目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述退火中的钢带的运行速度和所述退火的均热温度，可以使钢在均热温度中获得较高的再结晶分数，可以控制组织再结晶程度和改善横纵向性能差异，控制所述热镀锌的温度为450-460℃，使退火的终点温度与热镀锌的温度接近，便于节约热能，保证再结晶比例且晶粒大小不易变大。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种提高镀锌HSLA组织均匀性的制造方法的流程示意图；
图2为实施例2目标镀锌HSLA的显微组织图；
图3为对比例1目标镀锌HSLA的显微组织图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供了一种提高镀锌HSLA组织均匀性的制造方法，如图1所示，所述制造方法包括以下步骤：
S1.获得目标镀锌HSLA的铸坯；
S2.对所述铸坯依次进行加热、热轧和卷取，获得热轧卷；
作为一种可选的实施方式，所述热轧的终轧温度≤900℃。
作为一种可选的实施方式，所述卷取温度≤550℃。
本申请实施例中，终轧温度≤900℃和卷取温度450-460℃可使热轧卷的显微组织呈变形拉长状，这样能有更多储存能保存于基体中。
S3.对所述热轧卷依次进行冷却、酸洗和冷轧，获得冷硬卷；其中，根据目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述冷轧的压下率；
S4.对所述冷硬卷依次进行退火和热镀锌，获得所述目标镀锌HSLA；
在所述退火中，根据所述目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述退火中的钢带的运行速度和所述退火的均热温度，以控制钢组织结晶；
所述热镀锌的温度为450-460℃。
本申请实施例中，HSLA组织为低合金高强度钢组织。
本申请实施例中，钢卷冷轧后在镀锌线进行退火处理，控制热镀锌的温度为450-460℃的原因是锌锅温度介于450~460℃。带钢的均热温度和带速应控制在合理范围。
作为一种可选的实施方式，所述根据目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述冷轧的压下率包括：
若所述目标镀锌HSLA的钢带厚度>1.5mm，所述冷轧压下率≤30%；
若所述目标镀锌HSLA的钢带厚度≤1.5mm，所述冷轧压下率≥70%。
本申请实施例中，冷轧压下率较小时(小于30%)，带钢在比较低的退火温度下就能获得较高的再结晶分数且晶粒不容易长大，这样改善横纵向性能差异的同时也没有明显降低基体的强度。但由于热轧产线的能力限制，高强度级别冷轧HSLA的热轧原料卷厚度最小为2.2mm左右，因此该方法只能在成品厚度大于1.5mm的钢卷上使用。3、镀锌HSLA常规冷轧压下率介于45~65%，对于厚度小于1.5mm的成品卷，冷轧压下率需保证在70%以上，这样才能保证改善横纵向性能差异的同时不明显降低基体的强度。
作为一种可选的实施方式，所述在所述退火中，根据所述目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述退火中的钢带的运行速度和所述退火的均热温度，以控制钢组织结晶包括：
在所述退火中，
若所述目标镀锌HSLA的钢带厚度 ≥1.5mm，所述退火中的钢带的运行速度为60~90m/min，所述退火的均热温度为730~770℃；本申请实施例中，控制运行速度为60~90m/min，所述退火的均热温度为730~770℃的原因是带速越慢，退火时间越长，铁素体晶粒容易长大，故退火温度要适当降低。若速度大于90m/min且均热温度小于730℃，会造成组织再结晶程度不高的不利效果；若速度小于60m/min，均热温度大于770℃，会造成材料强度偏低的不利效果。
若所述目标镀锌HSLA的钢带厚度≤1.5mm，所述退火中的钢带的运行速度为80~120m/min，所述退火的均热温度为750~790℃；以控制钢组织结晶。本申请实施例中，控制行速度为80~120m/min，所述退火的均热温度为750~790℃的原因是带速越快，退火时间越短，铁素体再结晶程度容易偏低，故退火温度要适当提高。若速度大于120m/min且均热温度小于750℃，会造成组织再结晶程度偏低的不利效果；若速度小于80m/min，均热温度大于790℃，会造成强度偏低的不利效果。
作为一种可选的实施方式，所述退火的冷却的温度为450-460℃。
本申请实施例中，所述冷却的方式为快冷。
作为一种可选的实施方式，所述目标镀锌HSLA的横纵向屈服强度差≤60MPa，横纵向抗拉强度差≤40MPa。
本申请实施例中，横向和纵向的性能差异在额定范围之内，证实了镀锌HSLA的组织均匀性得到很大提高和改善。
作为一种可选的实施方式，所述目标镀锌HSLA的强度包括：420MPa、460MPa和550MPa中任意一种。
作为一种可选的实施方式，所述目标镀锌HSLA的化学成分以质量分数计包括：C：0.06-0.09%，Si：0.02-0.5%，Mn: 1.0-1.6%，Al：0.02-0.05%，Nb：0.02-0.08%；Ti：0.05-0.14%；S: 0.001-0.003%；P：0.005-0.02%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本申请提供了一种上述的制造方法在镀锌HSLA中的应用。
下面结合具体实施例和对比例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
实施例1的化学成分550MPa的550LA。化学成分为：C：0.07%，Si：0.1%，Mn：1.3%，Al：0.03%，Nb：0.03%；Ti：0.06%；S:0.003%；P：0.011%；余量为Fe和不可避免的杂质。本实施例包括以下步骤：
(1) 550LA的钢水经过转炉冶炼后采用连铸方式获得铸坯。
(2)板坯在蓄热式加热炉进行加热，加热温度为1230℃；出加热炉后进行除鳞、粗轧、精轧；精轧终轧温度为890℃，出精轧后在层冷辊道上冷却，卷取温度为550℃；带钢卷取后入置于钢卷库内自然冷却；热轧卷厚度为4.2mm。
(3) 550LA的热轧卷酸洗后进行冷轧，冷轧压下率为67%；冷轧卷厚度为1.4mm。
(4)550LA冷轧后入退火炉退火，带速为80m/min，均热温度为783℃。
本实施例的力学性能如表1所示。可以看到提高均热温度后虽然显著改善了横纵向性能差，但带钢的强度也明显降低，导致屈服强度低于标准要求的550MPa。
实施例2
实施例2的化学成分与实施例1相同。本实施例包括以下步骤：
(1)550LA的钢水经过转炉冶炼后采用连铸方式获得铸坯。
(2)板坯在蓄热式加热炉进行加热，加热温度为1230℃；出加热炉后进行除鳞、粗轧、精轧；精轧终轧温度为890℃，出精轧后在层冷辊道上冷却，卷取温度为550℃；带钢卷取后入置于钢卷库内自然冷却；热轧卷厚度为7mm。
(3) 550LA的热轧卷酸洗后进行冷轧，冷轧压下率为80%；冷轧卷厚度为1.4mm。
(4)550LA冷轧后入退火炉退火，带速为80m/min，均热温度为762℃。
图2所示为本实施例步骤(4)后的组织，可以看到提高冷轧压下率后，即使在与实施例相近的退火温度下基体的再结晶程度也明显提高，横纵向性能差明显改善，同时基体的力学性能也没有明显降低。
实施例3
实施例3的化学成分与实施例1相同。本实施例包括以下步骤：
(1) 550LA的钢水经过转炉冶炼后采用连铸方式获得铸坯。
(2)板坯在蓄热式加热炉进行加热，加热温度为1230℃；出加热炉后进行除鳞、粗轧、精轧；精轧终轧温度为920℃，出精轧后在层冷辊道上冷却，卷取温度为650℃；带钢卷取后入置于钢卷库内自然冷却；热轧卷厚度为7mm。
(3) 550LA的热轧卷酸洗后进行冷轧，冷轧压下率为80%；冷轧卷厚度为1.4mm。
(4)550LA冷轧后入退火炉退火，带速为80m/min，均热温度为760℃。
本实施例的力学性能如表1所示。虽然本实施例的冷轧压下率较高，但热轧终轧温度和卷取温度的提高降低了冷轧压下率提高的影响，导致成品卷的横纵向性能差比实施例2略高。
实施例4
实施例4的化学成分与实施例1相同。本实施例包括以下步骤：
(1) 550LA的钢水经过转炉冶炼后采用连铸方式获得铸坯。
(2)板坯在蓄热式加热炉进行加热，加热温度为1230℃；出加热炉后进行除鳞、粗轧、精轧；精轧终轧温度为890℃，出精轧后在层冷辊道上冷却，卷取温度为550℃；带钢卷取后入置于钢卷库内自然冷却；热轧卷厚度为7mm。
(3) 550LA的热轧卷酸洗后进行冷轧，冷轧压下率为80%；冷轧卷厚度为1.4mm。
(4)550LA冷轧后入退火炉退火，带速为50m/min，均热温度为760℃。
本实施例的力学性能如表1所示。作为实施例3的对比，本实施例虽然冷轧压下率较高，但带速只有50m/min。虽然成品卷的横纵向性能差比实施例3更小，但强度不满足标准要求。
实施例5
实施例5的化学成分与实施例1相同。本实施例包括以下步骤：
(1) 550LA的钢水经过转炉冶炼后采用连铸方式获得铸坯。
(2)板坯在蓄热式加热炉进行加热，加热温度为1230℃；出加热炉后进行除鳞、粗轧、精轧；精轧终轧温度为890℃，出精轧后在层冷辊道上冷却，卷取温度为550℃；带钢卷取后入置于钢卷库内自然冷却；热轧卷厚度为2.3mm。
(3) 550LA的热轧卷酸洗后进行冷轧，冷轧压下率为20%；冷轧卷厚度为1.84mm。
(4)550LA冷轧后入连退炉退火，带速为65m/min，均热温度为752℃。
本实施例的力学性能如表1所示。由于冷轧压下率较小，本实施例的带钢厚度为1.84mm。采用小压下率且均热温度降至750℃附近后，实测横纵向性能差得到了明显改善。
对比例1
本对比例针对550MPa的550LA。化学成分为：C：0.07%，Si：0.1%，Mn：1.3%，Al：0.03%，Nb：0.03%；Ti：0.06%；S:0.003%；P：0.011%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例包括以下步骤：(1) 550LA的钢水经过转炉冶炼后采用连铸方式获得铸坯。
(2)板坯在蓄热式加热炉进行加热，加热温度为1230℃；出加热炉后进行除鳞、粗轧、精轧；精轧终轧温度为890℃，出精轧后在层冷辊道上冷却，卷取温度为550℃；带钢卷取后入置于钢卷库内自然冷却；热轧卷厚度为2.8mm。
(3) 550LA的热轧卷酸洗后进行冷轧，冷轧压下率为50%；冷轧卷厚度为1.4mm。
(4)550LA冷轧后入镀锌线退火，带速为80m/min，均热温度为760℃。
本实施例步骤(4)后的显微组织如图3所示。可以看到由于冷轧压下率偏低或者退火温度偏低，镀锌成品卷组织的再结晶程度很低，导致横纵向的屈服强度差大于60MPa，具体力学性能如表1所示。
对比例2
本对比例为实施例5的对比，本对比例的化学成分与对比例1相同。本对比例包括以下步骤：(1) 550LA的钢水经过转炉冶炼后采用连铸方式获得铸坯。
(2)板坯在蓄热式加热炉进行加热，加热温度为1230℃；出加热炉后进行除鳞、粗轧、精轧；精轧终轧温度为890℃，出精轧后在层冷辊道上冷却，卷取温度为550℃；带钢卷取后入置于钢卷库内自然冷却；热轧卷厚度为3mm。
(3) 550LA的热轧卷酸洗后进行冷轧，冷轧压下率为40%；冷轧卷厚度为1.8mm。
(4)550LA冷轧后入连退炉退火，带速为65m/min，均热温度为750℃。
对比例2的力学性能如表1所示。对比例2与实施例5的对比，对比例2均热温度为750℃且采用中等压下率后，横纵向性能差明显恶化。这表明较低退火温度下，提高压下率无益于组织均匀性和横纵向性能的改善。
表1实施例1至实施例5的力学性能数据。
Figure SMS_1
表1所示为实施例1~实施例5及对比例1-2的力学性能数据。由对比例1和实施例1，可知提高均热温度对组织均匀性和带钢横纵向性能差的改善都有好处，但会导致屈服强度不合。由对比例1和实施例2，可以看到提高冷轧压下率可明显改善组织的均匀性和横纵向性能差，同时带钢的强度无显著降低。由实施例2和实施例3，可以看到不能忽视热轧终轧温度和卷取温度对横纵向性能差的影响。由实施例2和实施例4，可以看到显著降低带速虽然有利于横纵向性能差的进一步改善，但带钢的强度容易不合。由对比例1和实施例5，可以看到将冷轧压下率降至较低水平(20%)且在较低均热温度(750℃)下退火时，带钢的横纵向性能差也能得到改善。由实施例2和对比例2，可以看到较低均热温度下退火时，冷轧压下率不能偏高，否则横纵向性能差会增加。
实施例组的目标镀锌HSLA的横纵向屈服强度差≤60MPa，横纵向抗拉强度差≤40MPa，而对比例组的纵向屈服强度差和横纵向抗拉强度差较大。
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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种提高镀锌HSLA组织均匀性的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
获得目标镀锌HSLA的铸坯，所述目标镀锌HSLA的强度为550MPa，所述目标镀锌HSLA的化学成分以质量分数计包括：C：0.06-0.09%，Si：0.02-0.5%，Mn: 1.0-1.6%，Al：0.02-0.05%，Nb：0.02-0.08%；Ti：0.05-0.14%；S: 0.001-0.003%；P：0.005-0.02%；余量为Fe和不可避免的杂质；
对所述铸坯依次进行加热、热轧和卷取，获得热轧卷，所述热轧的终轧温度≤900℃，所述卷取温度≤550℃；
对所述热轧卷依次进行冷却、酸洗和冷轧，获得冷硬卷；
根据目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述冷轧的压下率，若所述目标镀锌HSLA的钢带厚度>1.5mm，所述冷轧压下率≤30%；若所述目标镀锌HSLA的钢带厚度≤1.5mm，所述冷轧压下率≥70%；
对所述冷硬卷依次进行退火和热镀锌，获得所述目标镀锌HSLA；
在所述退火中，根据所述目标镀锌HSLA的钢带厚度控制所述退火中的钢带的运行速度和所述退火的均热温度，以控制钢组织结晶，若所述目标镀锌HSLA的钢带厚度 ≥1.5mm，所述退火中的钢带的运行速度为60~90m/min，所述退火的均热温度为730~770℃；若所述目标镀锌HSLA的钢带厚度<1.5mm，所述退火中的钢带的运行速度为80~120m/min，所述退火的均热温度为750~790℃；
所述热镀锌的温度为450-460℃。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述退火的冷却温度为450-460℃。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述目标镀锌HSLA的横纵向屈服强度差≤60MPa，横纵向抗拉强度差≤40MPa。
4.一种如权利要求1-3中任意一项所述的制造方法在镀锌HSLA中的应用。
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