CN114737037B

CN114737037B - 一种基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板及其生产方法

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Publication number: CN114737037B
Application number: CN202210329563.XA
Authority: CN
Inventors: 陈忠; 靳立
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2042-03-30
Also published as: CN114737037A

Abstract

本发明提供的一种基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板及其生产方法，将Mn元素含量控制在超低水平，完全消除带状组织，大幅度提高钢的组织及性能均匀性；添加Si元素，净化、细化、强化铁素体；添加适量的Als、Ce元素，进行有效脱氧、脱硫，降低夹杂物数量，减小夹杂物尺寸，对夹杂物进行变质改性；添加微量的Ti、V、Nb元素，有效固氮，提高B元素的有效固溶量，充分发挥B元素的增韧效果；对影响钢铁材料塑韧性的化学元素含量进行严格控制至最低水平；综合提高钢的塑韧性，实现强度与塑韧性的优良匹配。热镀锌工序连续退火炉露点控制在(‑15)‑(‑5)℃，降低B元素在带钢表面析出，保证热镀锌带钢表面质量。

Description

一种基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于热镀锌技术领域，具体涉及一种基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板及其生产方法。

背景技术

热镀锌成品以其优良的耐腐蚀性能、低成本优势，广泛应用于家电行业、汽车制造业、建筑行业。随着热镀锌成品强度的提升，其塑韧性会降低。传统热镀锌钢板通过C-Mn强化提高强度，且对影响钢铁材料塑韧性的化学元素含量无严格控制，但是，C元素含量增多，钢铁材料塑韧性及焊接性能明显受影响；Mn元素含量增多，钢铁材料带状组织倾向增大，影响钢铁材料组织均匀性，对钢铁材料塑韧性不利；对影响钢铁材料塑韧性的化学元素含量无严格控制，钢铁材料塑韧性无法显著提高。

2017年12月1日公开的公开号为CN 107419180 A的中国专利公开了“一种屈服强度≥250MPa的电镀锌用冷轧钢板及生产方法”，钢板化学元素组成及质量百分比为：C0.05-0.10％、Si≤0.030％、Mn 0.45-0.65％、P≤0.015％、S≤0.010％、Al 0.020-0.060％、N≤0.0050％，余量为Fe及不可避免的杂质。该专利工艺流程为铁水预处理、转炉冶炼、合金微调站、RH炉精炼、连铸、热轧、酸洗、冷轧、电解脱脂、罩式退火、平整。强塑积范围为12.5-16.5GPa·％。

2019年12月10日公开的公开号为CN 110551939 A的中国专利公开了“一种屈服强度320MPa级热镀锌钢板及其生产方法”，钢板化学元素组成及质量百分比为：C 0.071-0.090％、Si 0-0.05％、Mn 0.20-0.40％、P 0.03-0.05％、S 0-0.02％、Alt 0.020-0.080％，余量为Fe及不可避免的杂质。该专利工艺流程为连铸、热轧、酸洗、冷轧、脱脂、连续退火、热镀锌、平整。该发明专利热镀锌钢板适用于家电行业，厚度为0.25-0.35mm，组织晶粒度为7-9级，表面质量好(无色差)，强塑积范围为12.5-14.5GPa·％。

2017年12月15日公开的公开号为CN 107475625 A的中国专利公开了“一种屈服强度≥350MPa的电镀锌用冷轧钢板及生产方法”，钢板化学元素组成及质量百分比为：C0.10-0.16％、Si≤0.030％、Mn 0.9-1.1％、P≤0.015％、S≤0.010％、Al 0.020-0.060％、Ti 0.025-0.045％，N≤0.0050％，余量为Fe及不可避免的杂质。该专利工艺流程为铁水预处理、转炉冶炼、合金微调站、RH炉精炼、连铸、热轧、酸洗、冷轧、电解脱脂、罩式退火、平整。强塑积范围为13.5-17.5GPa·％。

2019年12月10日公开的公开号为CN 110551946 A的中国专利公开了“一种经济型350MPa级高韧性结构钢的生产方法”，钢板化学元素组成及质量百分比为：C 0.150-0.230％、Si≤0.050％、Mn 0.800-1.400％、P 0.030-0.045％、S≤0.020％、Al 0.015-0.055％、B 0.0005-0.0020％、N≤0.0020％，余量为Fe及不可避免的杂质。该专利工艺流程为铁水预处理、转炉炼钢、吹氩站搅拌、LF炉精炼、CSP连铸、热轧、冷轧、连续退火、热浸镀锌、光整。该发明专利热镀锌成品C元素含量过高，钢板韧性会降低，焊接性能受影响，同时，Mn元素含量过高，易形成带状组织。P元素含量过高，易在晶界偏析，显著影响钢板韧性。B元素含量范围过宽，连续退火炉内露点范围过宽，因为：当B元素含量为0.0015-0.0020％，连续退火炉内露点为-35--50℃，此时，B元素会在带钢表面明显析出，降低带钢表面浸润性，影响热镀锌成品表面涂镀质量。N≤0.0020％，不能保证含量为0.0005-0.0020％的化学活性强的B元素全部以固溶形式存在，B元素的有益效果没有得到全部发挥。总的来讲，该发明专利采用C-Mn-P强化的传统方法，同时尝试添加B元素提高钢板韧性，但是，钢板塑韧性提高的效果并不明显，强塑积范围为8.0-12.9GPa·％。

2012年11月28日公开的公开号为CN 102796949 A的中国专利公开了“一种屈服强度≥550MPa级热镀锌钢板及其制造方法”，钢板化学元素组成及质量百分比为：C 0.05-0.12％、Si≤0.08％、Mn 0.30-0.90％、Als 0.02-0.06％、P≤0.03％、S≤0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质。该专利工艺流程为铁水预处理、转炉冶炼、氩站、精炼炉冶炼、CSP连铸连轧、酸洗冷轧、连续镀锌。该发明专利退火炉内氢气含量为20-45％，氢气含量很高，对退火炉气密性及安全性能要求极高。连续退火温度为520-580℃，属于低温不完全退火，酸洗冷轧工序产生的纤维组织在热镀锌连续退火工序没有真正完成回复再结晶，钢板塑韧性低，强塑积范围为5.0-14.5GPa·％。

2020年9月11日公开的公开号为CN 111647821 A的中国专利公开了“一种屈服强度550MPa级热镀锌钢板及其生产方法”，钢板化学元素组成及质量百分比为：C 0.006-0.010％、Si≤0.01％、Mn 0.10-0.30％、P≤0.015％、S≤0.040％、Als 0.005-0.070％、Ti0.001-0.080％、Cr 0.010-0.040％、Cu 0.030-0.060％、Nb 0.001-0.060％、N≤0.0030％、O≤0.0020％，余量为铁及其它杂质。该专利工艺流程为铁水预处理、转炉冶炼并微调合金、RH炉精炼、连铸、热轧、冷轧、镀锌。该发明专利钢板化学元素Ti、Als、Nb含量范围过宽，连续退火温度为600-630℃，属于低温不完全退火，冷轧工序产生的纤维组织在热镀锌连续退火工序没有真正完成回复再结晶。该发明专利热镀锌钢板屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥680MPa，但冷轧总压下率控制在80-95％，对设备能力要求极高。强塑积范围为14.5-16.5GPa·％。

2016年4月20日公开的公开号为CN 105506507 A的中国专利公开了一种“经济型低屈强比结构钢及其制造方法”，钢板化学元素组成及质量百分比为：C 0.005-0.020％、Si0.30-0.50％、Mn 1.50-1.80％、Ti 0.005-0.030％、Cr0.10-0.30％、Nb 0.020-0.040％、Ni0.10-0.20％、Als 0.010-0.070％，余量为Fe及不可避免的杂质。该发明专利属于热轧技术领域，Si、Mn含量过高，屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥600MPa，19≤延伸率＜25，强塑积范围为12.5-18.6GPa·％。

现有技术，都没有实现强度与塑韧性的优良匹配，存在提升了强度，降低了塑韧性的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板及其生产方法，将Mn元素含量控制在超低水平，完全消除带状组织，大幅度提高钢的组织及性能均匀性；添加适量的Si元素，净化、细化、强化铁素体；添加适量的Als、Ce元素，进行有效脱氧、脱硫，降低夹杂物数量，减小夹杂物尺寸，对夹杂物进行变质改性；添加微量的Ti、V、Nb元素，进行有效固氮，提高B元素的有效固溶量，充分发挥B元素的增韧效果；对影响钢铁材料塑韧性的化学元素含量进行严格控制至最低水平；综合提高钢的塑韧性，实现强度与塑韧性的优良匹配。热镀锌工序连续退火炉露点控制在(-15)-(-5)℃，降低B元素在带钢表面析出，保证热镀锌带钢表面质量；碳当量Ceq＜0.26，焊接性能良好。

本发明具体技术方案如下：

一种基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板，所述基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板包括以下质量百分比化学成分：

C 0.05-0.09％、Si 0.25-0.35％、Mn 0-0.10％、Als 0.15-0.29％、Cr 0.10-0.25％、Mo 0.05-0.25％、0.029≤Ti+V+Nb≤0.065％、B 0.0002-0.0009％、Ce 0.01-0.15％、0.50％≤Cu+Ni≤1.00％、Ca 0.0005-0.0035％、P+S≤0.009％、As≤0.005％、0.0005≤N≤0.0015％、O≤0.0025％，余量为Fe及不可避免的杂质。

优选的，C 0.05-0.09％、Si 0.25-0.35％、Mn0-0.10％、Als 0.15-0.29％、Cr0.10-0.25％、Mo 0.05-0.25％、Ti0.01-0.015％、V0.005-0.020％、Nb0.015-0.035％、B0.0002-0.0009％、Ce 0.01-0.15％、0.25％≤Cu≤0.50％、0.25％≤Ni≤0.50％、Ca0.0005-0.0035％、P+S≤0.009％、As≤0.005％、0.0005≤N≤0.0015％、O≤0.0025％，余量为Fe及不可避免的杂质。

所述基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板的碳当量Ceq＜0.26；

Ceq＝wt(C)％+wt(Mn)％/6+[wt(Cr)％+wt(Mo)％+wt(V)％]/5+[wt(Cu)％+wt(Ni)％]/15＜0.26，焊接性能良好；

进一步的，所述化学成分含量满足：0.89≤Mo/(Ti+V+Nb)＜4.50,保证Mo元素细晶强化作用对钢板强度及塑韧性的贡献值，同时控制生产成本。

进一步的，所述化学成分含量满足：0.60＜(Als+Ce)/(Ti+Si)＜1.50,保证Als元素及Ce元素能有效脱氧，降低TiO夹杂物数量，提高热镀锌工序带钢表面涂镀质量。

进一步的，所述基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板的金相组织为铁素体及下贝氏体，平均晶粒度评级为11.5-13.5，夹杂物评级D1.0及D1.0以下，无带状组织，其中，铁素体体积百分比为80.0-82.0％，下贝氏体体积百分比为18.0-20.0％。

所述基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板的厚度为0.35-2.50mm。

所述基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板的屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥550MPa，延伸率≥35.5％，强塑积≥21.9GPa·％，扩孔率达到80％以上，最高可达到99％；表面质量等级达到FC及FC以上。

本发明提供的基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板的生产方法，包括以下步骤：

1)铁水预处理；

2)转炉冶炼；

3)合金微调站；

4)LF炉精炼；

5)RH炉精炼；

6)CSP连铸；

7)热轧；

8)酸洗冷连轧；

9)连续退火；

10)热镀锌；

11)光整；

12)拉矫。

步骤1)中，铁水预处理工序具体为：前扒渣亮面≥80％，后扒渣亮面≥80％，要求扒渣干净，铁水脱硫目标[S]≤0.005％。

步骤2)中，转炉冶炼工序具体为：脱氧合金化，加强出钢挡渣操作；

步骤3)中，合金微调站工序具体为：吹氩强搅，加铝粒对钢包顶渣进行初步还原。

步骤4)中，LF炉精炼工序具体为：造白渣，保证顶渣充分还原，喂钙线前弱搅时间≥5.0min，喂钙线量保证出站Ca含量5-35ppm，喂钙线后弱搅时间≥8.0min，单开温度1590-1615℃，连浇温度1580-1605℃，严格控制炉渣碱度在2.5-3.5范围内，若碱度高于3.5，采用SiC脱氧，若碱度低于2.5，采用CaC脱氧。

步骤5)中，RH炉精炼工序具体为：采用本处理工艺，添加化学元素Ce至目标值，同时，微调其它化学元素含量至目标值。值得强调的是，化学元素Ce只能在RH炉精炼工序添加，若在其它炼钢工序添加，化学元素Ce会发生氧化，从而无法起到本发明的有益效果。

步骤6)中，CSP连铸工序具体为：采用动态轻压下，投用电磁搅拌辊，以减轻化学元素偏析及带状组织，显著提高钢的组织及性能均匀性；中包温度按照单开温度1555-1575℃、连浇温度1545-1565℃进行控制，炼钢中包温度控制在液相线温度以上15-25℃，拉速为2.5-5.0m/min，严格做好保护浇注，降低二次氧化。

步骤7)中，热轧工序具体为：铸坯出炉温度控制在1150-1280℃，在炉保温时间3.5-5.5h，加热炉出口采用高压水除磷，高压水压力控制在210bar-290bar，去除板坯表面氧化铁皮，有利于热镀锌工序成品表面质量控制；出口侧安装侧喷装置，除去板坯表面的除磷水。采用六机架热连轧，在粗轧、精轧出入口采用高压水除磷，高压水压力控制在250bar-390bar。采用延时轨道保温罩，保证各温度控制精度，精轧入口温度控制在950-1090℃，终轧温度控制在845-920℃。采用后段层流冷却边部遮挡技术，降低钢板边部与其中部的强度差，提高钢板宽度方向性能均匀性，有利于提高热镀锌成品翻边扩孔成型性能均匀性，冷却速度设定为35-50℃/s，然后进行卷取，卷取温度控制在460-525℃，钢卷塔形≤50mm。

步骤8)中，酸洗冷连轧工序具体为：冷轧总压下率为50-95％，压下率对冷硬卷回复再结晶过程及热镀锌成品成型性能有较大影响，若压下率过低，会降低热镀锌成品延伸率，钢的塑韧性会变差。

步骤9)中，连续退火工序具体为：为有效除去冷硬卷表面轧制油、铁粉等杂质，使冷硬卷以清洁光亮表面进入退火炉。预清洗段碱洗槽内脱脂液电导率100-115μs/cm，加热温度为80-90℃；电解清洗段碱洗槽内脱脂液电导率105-125μs/cm，加热温度为90-95℃。退火炉内还原性气体H₂体积百分含量为10-15％，余量为N₂，炉内露点为(-15)-(-5)℃。采用预氧化-还原工艺，可以消除冷硬卷表面富集的Si元素，保证带钢表面涂镀质量良好。预退火温度为500-600℃，增加回复再结晶形核质点，预退火时间为10-25s。预退火后升高温度，进行回复再结晶退火：加热段退火温度为690-800℃，均热段退火温度为680-795℃，缓冷至600-620℃，缓冷速率为5-15℃/s，缓冷之后进行空气冷却5-15s，再快冷至490-510℃，快冷速率为21-29℃/s。带钢运行速度为65-125m/min。

步骤10)中，热镀锌工序具体为：带钢入锌锅温度为450-490℃，锌液温度为450-490℃。热镀锌所用浸镀液包括以下质量百分比成分：铝含量为0.19-0.29％，铁含量小于0.005％，铅含量小于0.005％，余量为锌。铝含量为0.19-0.29％提铝造渣，降低锌渣缺陷，此时铝含量会提高；铅含量小于0.005％降低带钢表面锌花的生成量。

步骤11)中，光整工序具体为:利用光整机对镀锌钢板进行光整，光整液电导率控制在800-1050μs/cm，光整延伸率控制在0.35％-1.8％，消除屈服平台，提高钢的屈服强度，控制钢板板形，赋予锌层表面粗糙度。

步骤12)中，拉矫工序具体为：拉矫延伸率为0.2％-1.0％，提高钢的屈服强度，控制钢板板形。

进一步的，拉矫参数具体根据冷硬卷厚度设置，具体如下：

0.35mm≤冷硬卷厚度<0.40mm，拉矫延伸率0.8％-1.0％，目标值为0.9％；

0.40mm≤冷硬卷厚度<0.50mm，拉矫延伸率0.6％-0.9％，目标值为0.8％；

0.50mm≤冷硬卷厚度<1.00mm，拉矫延伸率0.5％-0.8％，目标值为0.6％；

1.00mm≤冷硬卷厚度<1.50mm，拉矫延伸率0.3％-0.6％，目标值为0.5％；

1.50mm≤冷硬卷厚度≤2.00mm，拉矫延伸率0.2％-0.5％，目标值为0.3％；

2.00mm<冷硬卷厚度≤2.50mm，不投拉矫。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：将Mn元素含量控制在超低水平，完全消除带状组织，大幅度提高钢的组织及性能均匀性；添加适量的Si元素，净化、细化、强化铁素体；添加适量的Als、Ce元素，进行有效脱氧、脱硫，降低夹杂物数量，减小夹杂物尺寸，对夹杂物进行变质改性；添加微量的Ti、V、Nb元素，进行有效固氮，提高B元素的有效固溶量，充分发挥B元素的增韧效果；对影响钢铁材料塑韧性的化学元素含量进行严格控制至最低水平；综合提高钢的塑韧性，实现强度与塑韧性的优良匹配。热镀锌工序连续退火炉露点控制在(-15)-(-5)℃，降低B元素在带钢表面析出，保证热镀锌带钢表面质量；碳当量Ceq＜0.26，焊接性能良好。本发明提供的一种基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板板形良好、表面质量高、塑韧性高、焊接性能好。

附图说明

图1实施例1的酸洗冷硬卷表面形貌场发射扫描显微形貌图；

图2实施例1的热镀锌成品金相组织图；

图3实施例1的热镀锌成品场发射扫描显微组织图；

图4实施例1的析出物显微形貌图；

图5实施例1的锌层与基体沿深度方向场发射扫描显微形貌图；

图6实施例1的界面处抑制层显微形貌图；

图7对比例1的热镀锌成品金相组织图；

图8对比例1的界面处抑制层显微形貌图；

图9对比例2镀层表面质量。

具体实施方式

本发明提供的基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板，其化学元素组成及重量百分比为：C 0.05-0.09％、Si 0.25-0.35％、Mn 0-0.10％、Als 0.15-0.29％、Cr0.10-0.25％、Mo 0.05-0.25％、0.029≤Ti+V+Nb≤0.065％、B 0.0002-0.0009％、Ce 0.01-0.15％、0.50％≤Cu+Ni≤1.00％、Ca 0.0005-0.0035％、P+S≤0.009％、As≤0.005％、0.0005≤N≤0.0015％、O≤0.0025％，余量为Fe及不可避免的杂质。

以上各化学元素作用及其含量控制思路如下：

C：C元素是钢铁材料中最基本且最有效的固溶强化元素，对获得足够的强度是必要的，但是碳含量过高，钢铁材料塑韧性会降低，同时会损害焊接性能，因此，本发明将C元素含量控制在0.05-0.09％。

Si：Si元素具有显著的固溶强化效果，且能提高铁素体的纯净度，细化、强化铁素体，有利于提高钢的塑韧性，但Si元素含量过高，热镀锌工序带钢表面可镀性会变差，本发明将Si元素含量控制在0.25-0.35％。

Mn：Mn元素含量过高，钢铁材料极易在连铸工序形成带状组织，这种带状组织不易消除，降低组织及性能均匀性，直接影响钢铁材料的塑韧性，本发明将Mn元素含量控制在0.10％以下(包含0值)。

Als：Al元素能提高铁素体的稳定性，细化晶粒，提高钢的塑韧性，Al元素能有效脱氧，降低Si元素在热镀锌工序连续退火炉内选择性氧化过程形成的SiO₂生成量，有利于提高带钢表面可镀性，同时降低TiO夹杂物的生成量，提高钢的塑韧性，但Al元素含量过高，会降低冶炼可浇性，热加工性能、焊接性能会变差，本发明将Al元素含量控制在0.15-0.29％。

Ti：Ti元素与C、N元素极易形成TiC、TiN，起到析出强化的作用，细化晶粒，综合提高钢板的强度及塑韧性。Ti元素能使化学活性极强的B元素避免与N元素反应，从而提高B元素的有效固溶量，但Ti元素含量过高，容易形成方形TiN夹杂物聚集而成的带状组织，会降低钢的塑韧性，本发明将Ti元素含量控制在0.01-0.015％，且满足0.029％≤Ti+V+Nb≤0.065％。

Cr：Cr元素是一种可显著提高钢板淬透性的强化元素，能提高钢板的强度及耐腐蚀性能，但Cr元素含量过高，显著影响铸坯表面质量，且易形成带状组织，降低组织均匀性，直接影响钢铁材料的塑韧性，本发明将Cr元素含量控制在0.10-0.25％。

Mo：Mo元素固溶于铁素体，显著提高钢的淬透性，细化晶粒，综合提高钢的强度及塑韧性，但Mo元素价格较高，综合考虑，本发明将Mo元素含量控制在0.05-0.25％，且满足0.89≤Mo/(Ti+V+Nb)＜4.50。

V：V元素是强碳氮化物形成元素，与C、N元素极易形成稳定的VC、VN，析出强化作用明显，细化晶粒，显著提高钢的强度及塑韧性。V元素能使化学活性极强的B元素避免与N元素反应，从而提高B元素的有效固溶量。V元素有效脱氧，降低Si元素在热镀锌工序连续退火炉内选择性氧化过程形成的SiO₂生成量，有利于提高带钢表面可镀性，本发明将V元素含量控制在0.005-0.020％，且满足0.029％≤Ti+V+Nb≤0.065％。

Nb：Nb元素极易与C、N元素形成稳定的碳氮化物Nb(C、N)，析出强化作用显著，碳氮化物析出相对位错的钉扎及对晶界迁移的阻止作用，从而细化晶粒，显著提高钢板的强度及塑韧性，但Nb元素价格昂贵，本发明将Nb元素含量控制在0.015-0.035％，且满足0.029％≤Ti+V+Nb≤0.065％。

Ce：Ce元素能显著提高钢的强度与塑韧性，细化晶粒，钢中添加适量的稀土元素Ce，可使大尺寸且位置不均匀的MnS、Al₂O₃等夹杂变质为小尺寸且位置均匀的塑性稀土夹杂，显著协同增强Cu元素的析出强化效果，显著减轻Cu元素偏析现象，对提高钢铁材料的塑韧性极为有利，同时能提高钢板的翻边扩孔成型性能。Ce元素能有效脱氧，降低Si元素在热镀锌工序连续退火炉内选择性氧化过程形成的SiO₂生成量，有利于提高带钢表面可镀性，同时降低TiO夹杂物的生成量，提高钢的塑韧性。抑制P元素在晶界处偏析，强化晶界，显著提高钢铁材料的塑韧性。若Ce元素含量过高，其作用不再明显，且生产成本增加，因此，综合考虑，本发明将Ce元素含量控制在0.01-0.15％。

B：B元素提高钢板淬透性的能力极强，极少量B元素即能显著提高钢板淬透性，抑制P元素在晶界处偏析，强化晶界，显著提高钢铁材料的塑韧性。若B元素含量过多，会在热镀锌工序连续退火炉内带钢表面析出(-65--35℃低露点条件下)，本发明将B含量控制在0.0002-0.0009％。

Cu：Cu元素是析出强化元素，提高钢的屈服强度，提高钢板组织及性能的均匀性，降低韧脆转变温度，有利于提高钢板的塑韧性。Cu元素与Cr元素协同作用，显著提高钢的耐腐蚀性能，但Cu元素含量过高，连铸板坯在加热过程中容易出现Cu元素偏析现象，降低钢的热加工性能(铜脆现象)，钢表面形成很黏的氧化铁皮，直接影响热镀锌钢板表面质量，本发明Cu元素含量满足0.25％≤Cu≤0.50％。

Ni：Ni元素是形成且稳定奥氏体的重要合金元素，不溶于碳化物而全部进入奥氏体，扩大γ相区，降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。Ni元素与Cr元素协同作用，提高钢板淬透性的作用极强，细化、强化铁素体，综合提高钢板的强度及塑韧性。Ni元素有利于提高钢的高温抗氧化性能及耐腐蚀性能，本发明Ni含量满足0.25％≤Ni≤0.50％。

Ca：Ca元素是钢铁冶炼工序的净化剂，可使硫化物夹杂变质为塑性夹杂，但Ca元素添加量过高，反而会降低钢质纯净度，本发明将Ca元素含量控制在0.0005-0.0035％。

P：P元素是固溶在钢中的有害杂质元素，有明显的偏析倾向，不容易通过热处理工艺消除，显著降低钢的塑韧性，本发明P元素含量满足P+S≤0.009％。

S：S元素是钢中的有害杂质元素，使得钢材具有热脆性，显著降低钢的塑韧性、延展性，本发明S元素含量满足P+S≤0.009％。

N：N元素不利于钢中夹杂物的控制，且N元素易与化学活性极强的B元素反应，降低B元素的有效固溶量，影响钢的塑韧性，但N元素含量过低，V元素的(VN)析出强化作用不明显，本发明将N元素含量控制在0.0005-0.0015％。

As：As元素是钢中有害的杂质元素，降低钢的塑韧性及焊接性能，本发明将As元素含量控制在0.005％以下。

O：O元素是钢中有害的杂质元素，易形成非金属夹杂物，降低钢的塑韧性。若O元素含量过高，增加Si元素在热镀锌工序连续退火炉内选择性氧化过程形成的SiO₂生成量，降低带钢表面可镀性，本发明将O元素含量控制在0.0025％以下。

本发明各化学元素作用及其含量设计具有如下有益效果：

将Mn元素含量控制在超低水平，完全消除带状组织，大幅度提高钢的组织及性能均匀性；添加适量的Si元素，净化、细化、强化铁素体；添加适量的Als、Ce元素，进行有效脱氧、脱硫，降低夹杂物数量，减小夹杂物尺寸，对夹杂物进行变质改性；添加微量的Ti、V、Nb元素，进行有效固氮，提高B元素的有效固溶量，充分发挥B元素的增韧效果；对影响钢铁材料塑韧性的化学元素含量进行严格控制至最低水平；综合提高钢的塑韧性，实现强度与塑韧性的优良匹配。热镀锌工序连续退火炉露点控制在(-15)-(-5)℃，降低B元素在带钢表面析出，保证热镀锌带钢表面质量；碳当量Ceq＜0.26，焊接性能良好。

本发明具体实施例如下：

实施例1-实施例5

一种基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板，其化学元素组成及重量百分比为：如表1所示，表1没有显示的余量为Fe和不可避免的杂质。

表1各实施例和对比例的化学元素组成及重量百分比

续表1各实施例和对比例的化学元素组成及重量百分比

续表1各实施例和对比例的化学元素组成公式要求

上述各实施例和对比例的基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板的生产方法，包括以下工艺流程：

铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF炉精炼→RH炉精炼→CSP连铸→热轧→酸洗冷连轧→连续退火→热镀锌→光整→拉矫→涂油→卷取。具体工艺参数如下：

(1)铁水预处理，前扒渣亮面≥80％，后扒渣亮面≥80％，要求扒渣干净，铁水脱硫目标[S]≤0.005％。

(2)转炉冶炼，脱氧合金化，加强出钢挡渣操作。

(3)合金微调站，吹氩强搅，加铝粒对钢包顶渣进行初步还原。

(4)LF炉精炼，造白渣，保证顶渣充分还原，喂钙线前弱搅时间≥5.0min，喂钙线量保证出站Ca含量5-35ppm，喂钙线后弱搅时间≥8.0min，单开温度1590-1615℃，连浇温度1580-1605℃，严格控制炉渣碱度在2.5-3.5范围内，若碱度高于3.5，采用SiC脱氧，若碱度低于2.5，采用CaC脱氧。

(5)RH炉精炼，采用本处理工艺，添加化学元素Ce至目标值，同时，微调其它化学元素含量至目标值。值得强调的是，化学元素Ce只能在RH炉精炼工序添加，若在其它炼钢工序添加，化学元素Ce会发生氧化，从而无法起到本发明的有益效果。

(6)CSP连铸，采用动态轻压下，投用电磁搅拌辊，以减轻化学元素偏析及带状组织，显著提高钢的组织及性能均匀性；中包温度按照单开温度1555-1575℃、连浇温度1545-1565℃进行控制，炼钢中包温度控制在液相线温度以上15-25℃，拉速为2.5-5.0m/min，严格做好保护浇注，降低二次氧化。各实施例和对比例制备了如下表1化学元素组成及重量百分比的铸坯。

(7)热轧，铸坯出炉温度控制在1150-1280℃，在炉保温时间3.5-5.5h，加热炉出口采用高压水除磷，高压水压力控制在210bar-290bar，去除板坯表面氧化铁皮，有利于热镀锌工序成品表面质量控制；出口侧安装侧喷装置，除去板坯表面的除磷水。采用六机架热连轧，在粗轧、精轧出入口采用高压水除磷，高压水压力控制在250bar-390bar。采用延时轨道保温罩，保证各温度控制精度，精轧入口温度控制在950-1090℃，终轧温度控制在845-920℃。采用后段层流冷却边部遮挡技术，降低钢板边部与其中部的强度差，提高钢板宽度方向性能均匀性，有利于提高热镀锌成品翻边扩孔成型性能均匀性，冷却速度设定为35-50℃/s，然后进行卷取，卷取温度控制在460-525℃，钢卷塔形≤50mm。各实施例和对比例热轧工艺参数如表2所示。

(8)酸洗冷连轧，冷轧总压下率为50-95％，压下率对冷硬卷回复再结晶过程及热镀锌成品成型性能有较大影响，若压下率过低，会降低热镀锌成品延伸率，钢的塑韧性会变差。

(9)连续退火，为有效除去冷硬卷表面轧制油、铁粉等杂质，使冷硬卷以清洁光亮表面进入退火炉。预清洗段碱洗槽内脱脂液电导率100-115μs/cm，加热温度为80-90℃；电解清洗段碱洗槽内脱脂液电导率105-125μs/cm，加热温度为90-95℃。退火炉内还原性气体H₂体积百分含量为10-15％，余量为N₂，炉内露点为(-15)℃-(-5)℃。采用预氧化-还原工艺(可以消除冷硬卷表面富集的Si元素)，保证带钢表面涂镀质量良好。预退火温度为500-600℃，增加回复再结晶形核质点，预退火时间为10-25s。预退火后升高温度，进行回复再结晶退火：加热段退火温度为690-800℃，均热段退火温度为680-795℃，缓冷至600-620℃，缓冷速率为5-15℃/s，缓冷之后进行空气冷却5-15s，再快冷至490-510℃，快冷速率为21-29℃/s。带钢运行速度为65-125m/min。

各实施例和对比例连续退火工艺参数如表3所示。

(10)热镀锌，带钢入锌锅温度为450-490℃，锌液温度为450-490℃。热镀锌所用浸镀液包括以下质量百分比成分：铝含量为0.19-0.29％，铁含量小于0.005％，铅含量小于0.005％，余量为锌。

(11)光整，利用光整机对镀锌钢板进行光整，光整液电导率控制在800-1050μs/cm，光整延伸率控制在0.35％-1.8％，消除屈服平台，提高钢的屈服强度，控制钢板板形，赋予锌层表面粗糙度。

(12)拉矫，拉矫延伸率为0.2％-1.0％，提高钢的屈服强度，控制钢板板形。

2.00mm<冷硬卷厚度≤2.50mm，不投拉矫。

各实施例和对比例连续光整和拉矫工艺参数如表3所示。

表2各实施例及对比例的热轧工艺参数

表3各实施例和对比例连续热镀锌工艺参数

上述各实施例和对比例生产的基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板成品力学性能如表4所示。

表4各实施例和对比例成品力学性能

注：力学性能(屈服强度、抗拉强度、延伸率)的测定方法采用国标GB/T228.1-2010，试验类型编号为P6，试样方向为横向。表征翻边扩孔成型性能的关键性技术指标扩孔率的测定方法严格采用国标GB/T 15825.4-2008。结果表明，本发明技术方案适应性好，6个实施例热镀锌钢板强塑积大于等于21.9GPa·％，强度与塑韧性匹配优良，优于对比例1、对比例2、中国专利CN 102796949 A及CN 111647821 A的强塑积性能指标。

如图2、图3所示，所述基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板的金相组织为铁素体及下贝氏体，晶粒度评级为12.5，夹杂物评级为D0.5，其中，铁素体体积百分比为80.9％，下贝氏体体积百分比为19.1％。图7为对比例1的热镀锌成品金相组织图，金相组织为铁素体及珠光体，晶粒度评级为9.0，夹杂物评级为D2.5。通过对比图5、图6、图8可知，对比例1相比较于实施例1，界面处抑制层晶粒粗大，致密度小，锌层与基体的附着力较差。如图4所示，细小(Ti,V,Nb)(C,N)析出物均匀析出，实施例1产品实现了强度与塑韧性的良好匹配。如图9所示，当炉内露点温度为-65℃时，对比例2镀层表面质量会变差，表面质量等级为FA。

上述参照实施例对一种基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板及其生产方法进行的仔细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此，在属于本发明总体构思下的技术变化及修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板，其特征在于，所述基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板包括以下质量百分比化学成分：

C 0.05-0.09%、Si 0.25-0.35%、Mn 0-0.10%、Als 0.15-0.29%、Cr 0.10-0.25%、Mo0.05-0.25%、0.029≤Ti+V+Nb≤0.065%、B 0.0002-0.0009%、Ce 0.01-0.15%、0.50%≤Cu+Ni≤1.00%、Ca 0.0005-0.0035%、P+S≤0.009%、As≤0.005%、0.0005≤N≤0.0015%、O≤0.0025%，余量为Fe及不可避免的杂质；

所述化学成分含量满足：0.89≤Mo/(Ti+V+Nb)＜4.50；

所述化学成分含量满足：0.60＜(Als+Ce)/(Ti+Si)＜1.50；

所述基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板的金相组织为铁素体及下贝氏体，平均晶粒度评级为11.5-13.5，夹杂物评级D1.0以下，无带状组织，其中，铁素体体积百分比为80.0-82.0%，下贝氏体体积百分比为18.0-20.0%；

所述基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板的屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥550MPa，延伸率≥35.5%，强塑积≥21.9GPa·%，扩孔率达到80%以上，表面质量等级达到FC以上。

2.一种权利要求1所述基于CSP工艺的550MPa级高塑韧性热镀锌钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：

1）铁水预处理；

2）转炉冶炼；

3）合金微调站；

4）LF炉精炼；

5）RH炉精炼；

6）CSP连铸；

7）热轧；

8）酸洗冷连轧；

9）连续退火；

10）热镀锌；

11）光整；

12）拉矫。

3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤7）中所述热轧具体为：铸坯出炉温度控制在1150-1280℃，在炉保温时间3.5-5.5h；精轧入口温度控制在950-1090℃，终轧温度控制在845-920℃；卷取温度控制在460-525℃，钢卷塔形≤50mm。

4.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤8）具体为酸洗冷连轧，冷轧总压下率为50-95%。

5.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤9）中所述连续退火具体为：退火炉内还原性气体H₂体积百分含量为10-15%，余量为N₂，炉内露点为（-15）-（-5）℃。

6.根据权利要求2或5所述的生产方法，其特征在于，步骤9）中所述连续退火具体为：预退火温度为500-600℃，预退火时间为10-25s；预退火后升高温度，进行回复再结晶退火：加热段退火温度为690-800℃，均热段退火温度为680-790℃，缓冷至600-620℃，缓冷速率为5-15℃/s，缓冷之后进行空气冷却5-15s，再快冷至490-510℃，快冷速率为21-29℃/s；带钢运行速度为65-125m/min。

7.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤10）中所述热镀锌具体为：带钢入锌锅温度为450-490℃，锌液温度为450-490℃。

8.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤11）所述光整具体为:光整延伸率控制在0.35%-1.8%。

9.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤12）所述拉矫具体为：拉矫延伸率为0.2%-1.0%。