CN114480986B - 一种热镀锌双相钢带钢及其生产工艺 - Google Patents

一种热镀锌双相钢带钢及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热镀锌双相钢带钢及其生产工艺，具体涉及一种热镀锌双相钢带钢表面控制工艺，属于合金制备领域。一种热镀锌双相钢带钢，所述热镀锌双相钢带钢的合金组分为：所述热镀锌双相钢合金成分为：C：0.10～0.15％；Mn：1.5～2.5％；Si:0.4～0.8％；P不大于0.025％；S不大于0.010％；Cr：0.35～0.50％；Nb：0.025～0.045％；Al0.05～0.1％；O不大于0.0050％；N不大于0.0050％，余量为Fe及不可避免杂质。本发明在退火过程中加热区增设了密闭式腔体，通过调整腔体内气氛实现无Mo高Si、Mn的成分设计热镀锌DP980、DP780中Si、Mn元素的内氧化，保证了低成本热镀锌DP980、DP780的表面质量。

Description

一种热镀锌双相钢带钢及其生产工艺
技术领域
本发明涉及一种热镀锌双相钢带钢及其生产工艺，具体涉及一种热镀锌双相钢带钢表面控制工艺，属于合金制备领域。
背景技术
随着汽车安全性、防腐性及轻量化理念的不断深化，热镀锌双相钢以其低屈强比、良好的强度和延性的配合等优点，成为现在汽车用钢的重要组成部分。随着热镀锌双相钢使用量的不断增加，热镀锌双相钢的成本控制成为了大家关注的热点问题，热镀锌双相钢的生产需考虑两方面要求，一方面材料综合性能需满足客户使用要求，另一方面需保证材料的表面质量，传统热镀锌双相钢为了保证性能及表面质量均采用Mo元素的添加，而目前新开发的热镀锌双相钢采用了无Mo添加，采用高Si、Mn的设计，这就带来的材料的表面质量问题，材料在退火过程中的退火气氛对Fe基虽然是还原的，但对Mn、Si等合金元素是氧化的，这就会造成材料在退火过程中表面形成合金元素氧化物，而影响镀锌产品表面质量。目前解决这一问题的主要办法就是对带钢进行预氧化，提高加热区露点使氧原子向带钢内层扩散，对Si、Mn氧化物进行内氧化处理，而如何实现材料合金元素的内氧化，以及针对不同成分下预氧化的参数一致是各企业的核心技术，也是大家研究的热点问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热镀锌双相钢带钢及其生产工艺，具体提供一种无Mo添加的低成本热镀锌DP980、DP780表面质量控制工艺，随着热镀锌双相钢DP980、DP780使用量的不断增加，成本控制成为大家研究的重点方向，一些新开发的热镀锌DP980、DP780采用了无Mo元素的添加，通过高Si、Mn的成分设计实现材料的强度级别，但退火炉内的气氛对Fe具有还原性，但对Si、Mn是氧化的，无Mo高Si、Mn的成分设计虽然会较大幅度的降低成本，但也会带来材料的表面问题，Si、Mn会在退火过程中带钢表面形成大量氧化物，在随后的镀锌过程中无法与锌液良好的结合，造成材料的表面质量缺陷，该工艺在退火过程中加热区增设了密闭式腔体，通过调整腔体内气氛实现无Mo高Si、Mn的成分设计热镀锌DP980、DP780中Si、Mn元素的内氧化，保证了低成本热镀锌DP980、DP780的表面质量。
一种热镀锌双相钢带钢，所述热镀锌双相钢带钢的合金组分为：所述热镀锌双相钢合金成分为：C：0.10～0.15％；Mn：1.5～2.5％；Si:0.4～0.8％；P不大于0.025％；S不大于0.010％；Cr：0.35～0.50％；Nb：0.025～0.045％；Al0.05～0.1％；O不大于0.0050％；N不大于0.0050％，余量为Fe及不可避免杂质。
本发明所述热镀锌双相钢为DP980、DP780型号钢。
本发明所述热镀锌双相钢带钢的厚度为0.5～2.5mm，宽度为900～1700mm。
本发明的另一目的是提供上述热镀锌双相钢带钢的生产工艺。
一种热镀锌双相钢带钢的生产工艺，包括退火的步骤，在退火该过程中露点进行切换，具体为：使热镀锌双相钢带钢以45～120m/min的带速于退火炉中运行，依次经过第一加热区、第二加热区和第三加热区，其中，第二加热区的露点为+15℃～-30℃；第一加热区露点控制-25℃～-40℃，第三加热区的露点为-40℃～-45℃。
所述热镀锌双相钢合金成分为：C：0.10～0.15％；Mn：1.5～2.5％；Si:0.4～0.8％；P不大于0.025％；S不大于0.010％；Cr：0.35～0.50％；Nb：0.025～0.045％；Al0.05～0.1％；O不大于0.0050％；N不大于0.0050％，余量为Fe及不可避免杂质。
本发明所述退火工艺所述退火工艺于三段式退火炉中进行，退火炉分三段加热，命名为第一加热区、第二加热区和第三加热区，待处理带钢进入退火炉后依次经过第一加热区、第二加热区和第三加热区。
优选地，所述第一加热区控制温度为550℃～700℃、第二加热区控制温度为680℃～720℃和第三加热区控制温度为700℃～900℃
优选地，在退火炉第二加热区增设密闭腔体，同时在密闭腔体外侧加装水雾系统，实现密闭腔体中第二加热区的露点控制。
优选地，所述热镀锌双相钢带钢的厚度为0.5～2.5mm，宽度为900～1700mm。
优选地，第二加热区的露点为-8℃～-20℃，密封腔体内的氧含量为1.0～1.8％。
进一步地，所述热镀锌双相钢带钢的厚度为1.2～2.5mm，宽度为900～1700mm，带速为45～100m/min。
进一步地，所述热镀锌双相钢带钢的厚度为0.5～1.0mm，宽度为900～1700mm，带速为100～120m/min。
优选地，所述热镀锌双相钢按下述方法制得：转炉冶炼钢水后经过RH炉及LF炉对钢水进行脱硫脱碳，同时达到目标合金成分。
本发明的有益效果为：该专利主要创新在于：(1)成分设计上去除Mo元素，提高材料中Mn、Si元素的添加，并保证材料获得理想的力学性能；(2)密闭的腔体设计以及温度区间，在加热二区增设密闭腔体，并且确保加热二区带钢温度为680℃～720℃，密闭腔体外侧设计水蒸气系统，确保密闭腔体内可实现露点+15℃～-30℃控制；(3)关键参数的设定，主要为机组运行速度以及密闭腔体内露点值，从而实现材料中添加的Mn、Si、Cr等元素的内氧化。
附图说明
图1为未利用本发明工艺制得的热镀锌DP780小黑点缺陷电镜分析；
图2为利用本发明工艺制得的热镀锌DP980工程应力-应变曲线；
图3为利用本发明工艺制得的热镀锌DP980显微组织；
图4为实施例1所得热镀锌DP780表面微观照片；
图5为对比例1中高Mn含量热镀锌双相钢典型缺陷电镜分析；
图6为实施例1所得热镀锌DP980表面微观照片；
图7为不同情况下热镀锌双相钢DP980表面抑制层形貌，A为采用本发明所述工艺获得的热镀锌双相钢DP980；B为未采用本发明所述工艺的热镀锌双相钢DP980。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
一种热镀锌双相钢带钢的退火工艺，包括以下工艺步骤：
(1)转炉冶炼钢水后经过RH炉及LF炉对钢水进行脱硫脱碳，同时达到目标合金成分(C：0.10～0.15％；Mn：1.5～2.5％；Si:0.4～0.8％；P不大于0.025％；S不大于0.010％；Cr：0.35～0.50％；Nb：0.025～0.045％；Al0.05～0.1％；O不大于0.0050％；N不大于0.0050％，余量为Fe及不可避免杂质)。
(2)采用在热镀锌加热炉第二加热区增设密闭腔体，在第二加热区将带钢加热至680℃～720℃，并在密闭腔体外侧加装水雾系统，实现密闭腔体的露点控制，可将腔体内部气氛露点控制+15℃～-30℃；第一加热区露点控制-25℃～-40℃，第三加热区的露点为-40℃～-45℃。
(3)采用露点切换技术，通过增设的密闭腔体与退火炉内露点的不同实现露点切换，并使合金元素Mn、Si、Cr等实现内氧化，保证材料的表面质量，取消昂贵Mo合金元素的添加，具体控制参数要求包括两项，带钢在密闭腔体停留时间以及露点切换值，停留时间主要通过带钢在退火炉内速度进行控制，露点切换值主要控制在于密闭腔体，因为热镀锌生产退火炉内露点为定值，本发明适用于退火炉内露点为-40～-45℃，机组速度参数见下表1所示，密闭腔体中气氛露点值对应速度进行控制，具体参数见下表2。
表1热镀锌双相钢DP980、DP780机组运行速度矩阵
Figure BDA0003494622940000041
表2热镀锌双相钢DP980、DP780+Z材料露点配比矩阵
机组速度(m/min) 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-110 ＞110
预氧化腔露点 -8℃ -12℃ -14℃ -15℃ -16℃ -18℃ -20℃
腔内氧含量 1.8％ 1.6％ 1.6％ 1.5％ 1.4％ 1.2％ 1.0％
未实施本发明工艺前DP780材料表面出现Mn、Si、Cr等合金氧化物造成热镀锌DP780出现表面质量缺陷，材料表面宏观呈现弥散小黑点缺陷，对小黑点进行了取样分析，具体见下图1所示，其表面呈现弥散分布的凹陷状。进一步对凹坑处表面成分进行分析，其中Fe含量较高，并存在超过材料添加量的Mn元素及O元素，Zn含量明显低于凹坑外检测点。这说明小黑点缺陷为弥散分布的点状漏镀，因为高级别热镀锌钢中添加合金元素量较高，而Mn、Si等合金元素的亲氧性优于Fe基，造成材料在退火过程中，合金元素在表面形成氧化物，降低材料浸润性，造成点状漏镀缺陷。
利用本发明工艺获得的DP780、DP980材料在元素控制上可去除Mo元素的添加，并可以通过露点切换实现合金元素的内氧化，带钢表面在镀锌前无合金元素氧化物破坏材料抑制层，使材料获得优异的表面状态，并获得优良的力学性能，材料工程应力应变曲线见下图2；材料显微组织为铁素体+马氏体组织，马奥岛弥散分布，马氏体比例为57％，见图3。
实施例1
本实施例中热镀锌DP780合金成分为：C：0.12％；Mn：1.91％；Si：0.55％；Nb：0.035％，P不大于0.025％；S不大于0.010％；Cr：0.38％；Al：0.06％；O不大于0.0050％；N不大于0.0050％，余量为Fe及不可避免杂质。生产规格为1.6mm*1250mm，第一加热区温度为680℃，第二加热区温度为710℃，第三加热区温度为820～840℃，第二加热区密闭腔体露点控制为-15℃、氧含量1.5％，第一加热区露点为-34℃，第三加热区露点为-41℃。
本实施例中热镀锌DP980合金成分C：0.12％；Mn：2.1％；Si：0.49％；Nb：0.041％，P不大于0.025％；S不大于0.010％；Cr：0.55％；Al：0.05％；O不大于0.0050％；N不大于0.0050％，余量为Fe及不可避免杂质。生产规格为1.4mm*1250mm，第一加热区温度为650℃，第二加热区温度为700℃，第三加热区温度为800～820℃，第二加热区密闭腔体露点控制为-16℃、氧含量1.4％，第一加热区露点为-34℃，第三加热区露点为-41℃。
本实施例已全面应用于我司热镀锌DP980、DP780生产，目前已累计生产万余吨/年，材料性能合格率达99％以上，表面合格率达98.6％，本发明实施材料性能具体见下表3所示，材料性能均符合标准要求，
表3本发明所得热镀锌DP780、DP980力学性能情况
Figure BDA0003494622940000051
该成分体系下材料表面质量良好，宏观未发现小黑点、山水画等热镀锌高强钢缺陷，微观电镜下未发现露镀点以及结合不良现象，具体见图4所示。
对比例1
(1)利用本发明所述工艺制备的热镀锌双相钢成分与国内其他钢铁对比，采用了原创的低成本设计，去除Mo、减少Mn元素添加，节约了稀有的合金元素资源，通过全流程的技术集成实现了材料强度级别，具体情况见下表4，同时对材料合金成本进行了对比。
表4其他企业、本钢热镀锌双相钢成分对比
Figure BDA0003494622940000061
(2)热镀锌DP980、DP780材料中添加Mn含量超过1.8％会出现表面质量问题，具体见下图5所示，材料中出现露镀点，可以看出露点部位主要有Fe、O元素组成，主要因为Mn元素在镀锌前退火过程中形成氧化物造成。
而采用该本发明的成分体系并通过本发明中的工艺参数进行生产可获得优异的表面质量，具体见下图6所示，材料表面未出现微观缺陷。
通过腐蚀法采用稀盐酸+催化剂对材料表面镀层进行去除，并利用电镜对材料镀锌下抑制层进行观察，具体如图7所示，可以发现采用本发明所述工艺制得的材料抑制层相对致密并未出现明显空洞，而未采用该专利材料表面抑制层不致密，并存在明显空洞，主要因为通过该专利的实施实现了Mn、Si、Cr等元素的内氧化，从而未破坏镀锌过程中抑制层的形成，保证了材料的表面质量。

Claims (4)

1.一种热镀锌双相钢带钢的生产工艺，其特征在于：包括退火的步骤，在退火该过程中露点进行切换，具体为：使热镀锌双相钢带钢以45～120m/min的带速于退火炉中运行，依次经过第一加热区、第二加热区和第三加热区，在退火炉第二加热区增设密闭腔体，同时在密闭腔体外侧加装水雾系统，实现密闭腔体中第二加热区的露点控制；第二加热区的密闭腔体中露点为-15℃～-20℃，密封腔体内的氧含量为1.0～1.8％，其中，
第一加热区露点控制-25℃～-40℃，第三加热区的露点为-40℃～-45℃；所述第一加热区控制温度为550℃～700℃、第二加热区控制温度为680℃～720℃、第三加热区控制温度为700℃～900℃，
所述热镀锌双相钢带钢的合金组分为：所述热镀锌双相钢合金成分为：C：0.10～0.15％；Mn：1.5～2.5％；Si:0.4～0.8％；P不大于0.025％；S不大于0.010％；Cr：0.35～0.50％；Nb：0.025～0.045％；Al0.05～0.1％；O不大于0.0050％；N不大于0.0050％，余量为Fe及不可避免杂质；所述热镀锌双相钢带钢的厚度为0.5～2.5mm，宽度为900～1700mm。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述热镀锌双相钢按下述方法制得：转炉冶炼钢水后经过RH炉及LF炉对钢水进行脱硫脱碳，同时达到目标合金成分。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述热镀锌双相钢带钢的厚度为1.2～2.5mm，宽度为900～1700mm，带速为45～100m/min。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述热镀锌双相钢带钢的厚度为0.5～1.0mm，宽度为900～1700mm，带速为100～120m/min。
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