CN114262836A

CN114262836A - 一种镀层双相钢板的生产方法

Info

Publication number: CN114262836A
Application number: CN202111420225.9A
Authority: CN
Inventors: 熊自柳; 齐建军; 孙力; 邝霜; 刘靖宝; 宋帅; 杨婷; 赵轶哲; 孙晓冉; 石帅
Original assignee: HBIS Co Ltd
Current assignee: HBIS Co Ltd
Priority date: 2021-11-26
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2022-04-01

Abstract

本发明一种镀层双相钢板的生产方法，热轧工序：连铸板坯加热温度为1180‑1260℃，在炉时间0.6‑3.5小时；连续退火工序：预氧化段，气氛为氮气和空气的混合气体，其中氧含量20‑2000ppm，加热温度500‑800℃，预氧化时间8‑65s；均热段，气氛为N₂和H₂混合气体，其中H₂含量3.5vol%‑25vol%，露点‑47～‑8℃，加热温度720‑850℃，均热时间25～135s；通过本发明获得的980MPa热镀锌双相钢板力学性能和表面质量俱佳，抗拉强度≥980MPa，伸长率A₈₀≥7.0%，表面无针孔漏镀缺陷，表面粗糙度Ra 0.5‑1.0μm。

Description

一种镀层双相钢板的生产方法

技术领域

本发明属于镀层双相钢板技术领域，具体涉及一种镀层双相钢板的生产方法。

背景技术

双相钢主要由软相铁素体和硬相马氏体组成，具有良好的强度和伸长率匹配、初始加工硬化性能、成形性能和抗碰撞性能等，强度范围450-1310MPa，广泛应用于制造汽车防撞梁、门槛、A柱、B柱等安全件和结构件，可实现零部件降重10%以上，是汽车轻量化最主要的选材之一。双相钢主要包括热轧、冷轧、热镀锌三个产品类别。其中，热轧双相钢生产流程短，成本低，但规格较厚，表面质量难以保证，应用领域受限，主要用于商用车或乘用车下车体零部件制造；冷轧双相钢力学性能优良，板形好，表面质量好，但不能保证耐腐蚀性能，主要用于中低端车型；热镀锌双相钢除了具备优异的力学性能、良好的表面质量外，还能够保证钢板具有优异的耐蚀性和穿孔腐蚀性能，因此在汽车上应用越来越广泛，尤其在中高端车身应用上，市场占有率逐渐提升。

与连续退火产线相比，热镀锌双相钢产线热处理段长度短，且增加了热浸镀段，工艺可控性难度加大，因此为了保证高强度、高塑性等性能，良好的涂镀性和表面质量，通常采用较多的C、Si、Mn等元素提升综合力学性能，添加Cr、Mo、Ti、Nb等元素提高淬透性。专利CN 111748745 A，CN 108486501 A等通过添加较多的C、Si、Mn，在组织中获得一定的残余奥氏体获得较高的综合力学性能，但较难保证涂镀性能和表面质量；专利CN104561812A通过Al代Si的方式降低Si元素对涂覆性能的不利影响，一定程度上提升了涂覆性能等，但Al元素仍然会造成涂覆性能降低；专利CN 111945061 A通过预镀镍提高表面质量，但生产成本增加。

发明内容

针对热镀锌双相钢在获得高强度、高塑性等性能的同时，难以获得良好涂镀性和表面质量的问题，本发明专利实现了高表面质量控制与高力学性能控制的有机统一。既利用Si、Al、Mn等元素促进残余奥氏体形成的思路提升双相钢的强度和伸长率，又通过含量的控制、钢卷表面形貌控制和工艺的控制抑制Mn、Si、Al等元素在热镀锌前钢卷表面的富集，实现高表面质量热镀锌板的控制。

本发明所述钢板化学成分含量均为质量百分含量。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种镀层双相钢板的生产方法，生产过程包括热轧、酸轧、连续退火、涂镀工序，

热轧工序：连铸板坯加热温度为1180-1260℃，在炉时间0.6-3.5小时；

连续退火工序：预氧化段，气氛为氮气和空气的混合气体，其中氧含量20-2000ppm，加热温度500-800℃，预氧化时间8-65s；均热段，气氛为N₂和H₂混合气体，其中H₂含量3.5vol%-25vol%，露点-47～-8℃，加热温度720-850℃，均热时间25～135s；

所述钢板化学成分含有C：0.08%～0.16%，Mn：1.51%～2.32%，Si：0.03%～0.21%，Al：0.21%～1.22%， Cr：0.11%～0.62%，S：0.001%～0.006%，P：0.012%～0.22%。

进一步的，钢板化学成分为C 0.08%-0.16%，Mn 1.51%-1.95%，Si 0.03%-0.21%，Al0.21%-1.22%，Cr 0.11%-0.62%，S 0.001%-0.006%，P 0.012%-0.22%, B 0.0001%-0.005%，其余为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，钢板化学成分为C 0.08%-0.16%，Mn 1.80%-2.32%，Si 0.03%-0.04%，Al0.30%-1.22%，Cr 0.11%-0.30%，Mo 0.001%-0.30%，S 0.001%-0.006%，P 0.012%-0.22%, 其余为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，钢板化学成分为C 0.08%-0.14%，Mn 1.51%-1.95%，Si 0.03%-0.21%，Al0.21%-1.22%，Cr 0.11%-0.30%，S 0.001%-0.006%，P 0.012%-0.22%, 其余为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，钢板化学成分为C 0.08%-0.14%，Mn 1.80%-2.32%，Si 0.03%-0.04%，Al0.30%-1.22%，Cr 0.11%-0.62%，Mo 0.001%-0.30%，S 0.001%-0.006%，P 0.012%-0.22%, B0.0001%-0.005%，Nb、Ti的含量之和Nb+Ti 0.001%-0.30%，其余为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，钢板化学成分中还含有B：0.0001％～0.005％，Nb、Ti、Mo的含量之和Nb+Ti+Mo：0.001％～0.30％。

进一步的，所述热轧工序热轧终轧温度860-900℃，卷取温度≤650℃。

进一步的，所述热轧工序，板坯加热温度1200-1250℃；所述连续退火工序，预氧化段氧含量为100-2000ppm。

进一步的，所述热轧工序，板坯加热温度1180-1200℃，在炉时间0.6-2.0h；所述连续退火工序，预氧化段氧含量为20-500ppm。

进一步的，

所述热轧工序，热轧卷表面氧化铁皮厚度5-15μm，氧化铁皮连续分布，氧化铁皮与基板界面波动≤5μm，热轧板表面粗糙度Ra为1.5-2.0μm；

所述酸轧工序，冷轧压下率35%-85%，冷轧粗糙度Ra为0.8-1.2μm，残铁控制≤120mg/m²，残油≤280mg/m²。

本发明所述氧化铁皮与基板界面波动范围，是指氧化铁皮与基板结合界面的起伏范围，与氧化铁皮厚度波动、表面粗糙度等指标来联合评价氧化铁皮连续分布和均匀性特性。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过本发明获得的980MPa热镀锌双相钢板力学性能和表面质量俱佳，抗拉强度≥980MPa，伸长率A₈₀≥7.0%，表面无针孔漏镀缺陷，表面粗糙度Ra 0.5-1.0μm。

附图说明

图1本发明热镀锌钢板产品表面扫描形貌；

图2本发明热镀锌钢板产品锌层Al元素分布图，图中黄色的深浅代表铝含量的高低。

具体实施方式

本发明钢板中化学成分的作用及成分含量设计理由：

C元素是实现双相钢马氏体固溶强化的主要元素，其含量控制在 0.08-0.16wt%，与Al、Si、Mn共同起作用控制钢中的残余奥氏体含量，从而控制钢的韧性；较低的碳含量在退火过程中的预氧化阶段（由于气氛中氧含量20-2000ppm）发生轻度脱碳，与锌液浸润性提高而提升涂镀性能，并且由于锌层与基板界面碳含量降低也提高了焊接时的液态金属脆性敏感性；

Al元素抑制珠光体，促进了F+M两相组织，以及形成少量残余奥氏体残留而提高韧性，其含量控制在0.21-1.22wt%不会造成热轧氧化铁皮的大量生成而造成的表面质量难以控制的问题；便于在酸洗、冷轧等工序控制钢板表面状态及粗糙度的稳定性；在连续退火阶段通过控制预热段气氛（氧含量20-2000ppm，500-800℃，预氧化时间8-65s）实现Al元素在基板表面15μm以下位置发生选择性氧化，表面不发生颗粒状的Al₂O₃聚集；

Si元素抑制珠光体，促进了F+M两相组织，以及形成少量残余奥氏体残留而提高韧性，本专利控制在极低含量0.03~0.21wt%，不会造成热轧阶段产生大量氧化铁皮的问题，少量的Si通过后续的预氧化、均热工序发生内氧化；

Mn元素是固溶强化元素，可以提高奥氏体稳定性，含量控制1.51-2.32wt%保证获得足够的固溶强化和塑性，与Al、Si元素配合使用；本发明中含量较高，容易发生外氧化造成漏镀，通过控制在预氧化、均热阶段Mn发生内氧化，保证获得良好的涂镀性能。

Cr、Mo是提高淬透性元素，其中Cr 0.11-0.62wt%，Mo 0.001-0.30wt%，能够提升马氏体析出开始温度，控制钢卷在460℃热镀锌之前获得F+M组织；

B是淬透性元素，含量控制0.0001-0.005wt%，能够在27℃/s低冷却条件下获得马氏体组织；对表面质量没有恶化的风险。

Nb、Ti具有较强的析出强化、细晶强化的作用，元素控制Nb+Ti 0.001-0.30wt%，对钢板的屈强比有较强的调节作用；对表面质量和涂镀性能没有影响。

P元素有较强的固溶强化作用，但是过高的含量会恶化钢的韧性和成形性能，含量控制在0.012-0.22wt%，保证一定的固溶强化作用，又不损坏钢的韧性。

S元素在本设计中属于有害元素，易于与Mn元素形成夹杂分布在表层恶化涂镀性能，严格控制含量≤0.006wt%；

本发明化学成分设计与工艺匹配性体现在：Si、Al、Mn用于调控钢中残余奥氏体的形成和分布，同时为了抑制这三种元素对热轧、酸洗、冷轧以及连续退火过程中表面质量的影响，形成了0.03wt%~0.21wt%Si+0.21wt%~0.60wt%Al+1.51wt%~1.95wt%Mn（第一类：低Si+中Al），0.03wt%~0.04wt%Si+0.21wt%~1.22wt%Al+1.80wt%~2.32wt%Mn（第二类：无Si+中高Al）两种方案。对于第一类成分设计（低Si+中Al），热轧工序控制加热温度1180-1200℃，在炉时间0.6-2.0h，相对较低加热温度和较短在炉时间，低Si含量使得氧化铁皮厚度和连续性易于控制在5-15μm和氧化铁皮/基板界面波动不超过5μm，从而避免了酸洗、冷轧工序表面坑坑洼洼和粗糙度波动过大，热轧表面形貌遗传至酸洗、冷轧和热镀锌前各道工序，利于表面较少残油、残碳、残铁的富集，有利于提高涂镀性，另外关键在于Si、Al、Mn元素在连续退火预氧化、均热段、热浸镀等各工艺段实现钢板表面的选择性氧化，在预氧化段控制高氧化性气氛，Si、Al、Mn发生内氧化，表面Fe发生氧化生成FeO；在均热段工艺和气氛控制为H₂含量3.5-25vol%，露点-47~-8℃；加热温度720-850℃，均热时间25~135s，对表面FeO进行还原，同时继续保证Si、Al、Mn处于内氧化状态。对于第二类成分设计，控制钢中不含Si元素，热轧工序控制加热温度1200-1250℃，在炉时间0.6-3.5h，相对较高加热温度和较长的在炉时间不会造成在热轧阶段就有较厚和不连续的氧化铁皮，同样也能保证酸洗、冷轧和热镀锌前各道工序表面较少残油、残碳、残铁的富集，有利于提高涂镀性。Al、Mn元素在连续退火预氧化、均热等各工艺段也需要进行选择性氧化，所需的工艺条件稍作调整，预氧化段氧含量低于第一类成分设计，均热工艺相同。

热轧、酸洗、冷轧等工序钢板表面形貌、粗糙度、残留等进行严格控制，提高热浸镀表面涂覆性能。热轧阶段较厚的氧化铁皮经常会形成氧化铁皮压入，影响表面质量；氧化铁皮厚度不均匀或者氧化铁皮与基板界面不平直会造成酸洗和冷轧表面不同部位的粗糙控制不稳定；残油、残铁超标在退火过程中形成较多的积碳层和小颗粒，影响涂镀效果，一般退火的脱脂段只能脱掉80%以上残油和残铁，因此应该严格控制冷轧后钢板表面的残留。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1－10

将表1化学成分的钢液通过连铸得到板坯，板坯依次经过热轧、酸轧、连续退火、涂镀工序，得到热镀锌钢板。热轧工序将板坯加热后进行轧制，加热温度、在炉时间、终轧温度、卷取温度见表2，同时热轧板氧化铁皮厚度、氧化铁皮与与基板界面波动范围、表面粗糙度Ra见表2。酸轧工序将热轧得到的钢板进行酸洗、冷轧，冷轧压下率见表3，冷轧钢板粗糙度Ra、残铁量、残油量见表3。连续退火工序包括预氧化段、均热段、缓冷段、快冷段，预氧化段气氛为氮气和空气的混合气体，气体氧含量、加热温度、预氧化时间见表4，均热段气氛为N₂和H₂混合气体，其中H₂含量、露点、加热温度、均热时间见表4。

表1

表2

表3

表4

对实施例1－10镀锌后的成品钢板力学性能和表面质量进行检验，检验结果列于表5。

表5

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种镀层双相钢板的生产方法，生产过程包括热轧、酸轧、连续退火、涂镀工序，其特征在于，

热轧工序：连铸板坯加热温度为1180-1260℃，在炉时间0.6～3.5小时；

连续退火工序：预氧化段，气氛为氮气和空气的混合气体，其中氧含量20-2000ppm，加热温度500-800℃，预氧化时间8～65s；均热段，气氛为N₂和H₂混合气体，其中H₂含量3.5vol%～25vol%，露点-47～-8℃，加热温度720～850℃，均热时间25～135s；

2.根据权利要求1所述的一种镀层双相钢板的生产方法，其特征在于，钢板化学成分为C 0.08%-0.16%，Mn 1.51%-1.95%，Si 0.03%-0.21%，Al 0.21%-1.22%，Cr 0.11%-0.62%，S0.001%-0.006%，P 0.012%-0.22%, B 0.0001%-0.005%，其余为Fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的一种镀层双相钢板的生产方法，其特征在于，钢板化学成分为C 0.08%-0.16%，Mn 1.80%-2.32%，Si 0.03%-0.04 %，Al 0.30%-1.22%，Cr 0.11%-0.30%，Mo0.001%-0.30%，S 0.001%-0.006%，P 0.012%-0.22%, 其余为Fe及不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的一种镀层双相钢板的生产方法，其特征在于，钢板化学成分为C 0.08%-0.14%，Mn 1.51%-1.95%，Si 0.03%-0.21%，Al 0.21%-1.22%，Cr 0.11%-0.30%，S0.001%-0.006%，P 0.012%-0.22%, 其余为Fe及不可避免的杂质。

5.根据权利要求1所述的一种镀层双相钢板的生产方法，其特征在于，钢板化学成分为C 0.08%-0.14%，Mn 1.80%-2.32%，Si 0.03%-0.04%，Al 0.30%-1.22%，Cr 0.11%-0.62%，Mo0.001%-0.30%， S 0.001%-0.006%，P 0.012%-0.22%, B 0.0001%-0.005%，Nb、Ti的含量之和Nb+Ti 0.001%-0.30%，其余为Fe及不可避免的杂质。

6.根据权利要求1所述的一种镀层双相钢板的生产方法，其特征在于，钢板化学成分中还含有B：0.0001％～0.005％，Nb、Ti、Mo的含量之和Nb+Ti+Mo：0.001％～0.30％。

7.根据权利要求1所述的一种镀层双相钢板的生产方法，其特征在于，所述热轧工序热轧终轧温度860-900℃，卷取温度≤650℃。

8.根据权利要求1、2、4、6任一项所述的一种镀层双相钢板的生产方法，其特征在于，所述热轧工序，板坯加热温度1200-1260℃；所述连续退火工序，预氧化段氧含量为100-2000ppm。

9.根据权利要求3、5任一项所述的一种镀层双相钢板的生产方法，其特征在于，所述热轧工序，板坯加热温度1180-1200℃，在炉时间0.6-2.0h；所述连续退火工序，预氧化段氧含量为20-500ppm。

10.根据权利要求1－7任一项所述的一种镀层双相钢板的生产方法，其特征在于，