CN115820991A - 一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法，方法包括涂镀和热冲压工序；所述涂镀工序，退火炉加热段和均热段温度为760～780℃，缓冷段温度为730～770℃，快冷段温度为700～740℃，入铝硅锅温度为690～730℃；所述热冲压工序，热冲压成型热处理温度为850～950℃，预热处理时间为5～10min。本发明通过涂镀过程中合理匹配带钢规格和退火速度，使带钢的涂镀层获得有效的铁元素梯度，在后续热冲压成型前的热处理过程中，有效的铁元素梯度促使Al‑Si镀层向Fe‑Al‑Si镀层迅速转化，转化后镀层颜色均匀，未出现脱落和划伤，无镀层粘辊现象。
Description
技术领域
本发明属于金属表面涂层技术领域，具体涉及一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法。
背景技术
汽车轻量化技术是实现汽车安全、节能、环保的主要手段，使用高强钢和先进高强钢可以降低车身重量，是目前实现汽车轻量化的主要途径。
随着钢材强度的不断提高，塑性会逐渐降低，导致加工性能恶化，因此高强钢和先进高强钢只适合于等截面汽车零部件的滚压成型和简单形状汽车零部件的冲压成型。而钢板热成型技术是在高温下进行冲压变形，利用高温下材料的高塑性完成冲压，成型后快速冷却使零件获得较高的强度。
热成型钢板需要在冲压之前加热到奥氏体化温度，而铝硅镀层解决了冲压后零件表面氧化问题，但在铝硅热成型过程中，需要使带钢基体奥氏体化同时也要让镀层表面实现Al-Si-Fe合金化。但镀层合金化时需要时间较长，奥氏体化需要时间较短，如果以镀层合金化时间为最佳，基板奥氏体化完成后晶粒还会长大，给成型零件力学性能造成影响，同时也会耽误生产进度，导致生产效率降低，因此基体奥氏体化后1-2min中就需要进行零件成型，但是镀层表面没有完成合金化，在热冲压成型前的热处理过程中会出现铝硅镀层软化脱落并粘附于热处理炉底辊，从而导致下列问题：
1、软化的铝硅镀层不断粘附到热处理炉陶瓷底辊，局部形成360°整体包裹，由于铝硅镀层和陶瓷的热胀冷缩系数不同导致陶瓷底辊开裂损坏；
2、铝硅镀层不断粘附到热处理炉陶瓷底辊导致料片（即带钢）在热处理炉内跑偏，机械手抓取料片后无法放置到热冲压模具中的既定部位，冲压失败；
3、热处理炉陶瓷底辊粘附的铝硅涂层也会对钢板表面造成擦划伤，导致最终热冲压零件表面不良。
4、目前生产铝硅镀层产品的Al-Si合金熔点在620℃左右，而铝硅镀层产品后续热冲压成型前的热处理温度一般在800℃以上，因此纯Al-Si镀层在后 热处理过程中的软化脱落甚至局部熔化是不可避免的。
目前国内外尚未成形的技术能够彻底解决镀层软化粘辊的问题，冲压厂对铝硅产品进行热冲压成型的热处理过程中，只能适当降低热处理温度或者缩短热处理时间从而减轻镀层软化脱落程度，延长热处理炉陶瓷底辊寿命，但是影响了热成型的效果。综上所述，开发一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法，提高热成型效率、降低废品率，具有重要的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法。本发明有效解决了铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的问题，降低了镀层表面合金化所需时间，大大提高了热成型效率，同时降低废品率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法，所述方法包括涂镀和热冲压工序；所述涂镀工序，退火炉加热段和均热段温度为760～780℃，缓冷段温度为730～770℃，快冷段温度为700～740℃，入铝硅锅温度为690～730℃；所述热冲压工序，热冲压成型热处理温度为850～950℃，预热处理时间为5～10min。
本发明所述涂镀工序，带钢厚度为t：0.8mm≤t＜1.2mm，带钢在退火炉的运行速度为90～130m/min。
本发明所述涂镀工序，带钢厚度为t：1.2mm≤t＜1.5mm，带钢在退火炉的运行速度为70～110m/min。
本发明所述涂镀工序，带钢厚度为t：1.5mm≤t＜2.0mm，带钢在退火炉的运行速度为60～100m/min。
本发明所述涂镀工序，带钢厚度为t：2.0mm≤t≤3.0mm，带钢在退火炉的运行速度为50～90m/min。
本发明所述铝硅镀层带钢厚度为0.8～3.0mm。
本发明所述铝硅镀层带钢产品化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.20～0.26%、Mn：1.15～1.45%、Si：0.16～0.38%、S≤0.008%、P≤0.022%、Al：0.03～0.05%、Ti：0.03～0.05%、B：0.002～0.005%、Cr：0.1～0.5%、N≤0.0060%，其余为铁和不可避免的杂质。
本发明所述方法适用于冷轧连续热镀铝硅带钢产品。
本发明所述涂镀工序得到的带钢产品Fe-Al-Si合金化层厚度7.5-10μm。
本发明设计思路如下：
热成型用热浸镀铝硅带钢在热冲压成型前需要加热到850～950℃进行预热处理5～10min，热处理过程实现了基板的奥氏体化和Al-Si镀层向Fe-Al-Si镀层转变。
加热后3～4min基体已经开始奥氏体化，但是镀层转变还未完全扩散至表层，表面的纯Al-Si镀层（熔点610～630℃）软化，在炉内运输过程中接触炉底辊的部位容易脱落并粘附在陶瓷底辊上，日积月累炉辊镀层粘结严重导致带钢运输跑偏、陶瓷底辊开裂以及料片（即带钢）表面划伤。通过研究和试验发现，在一定程度上提高带钢入铝硅锅的温度，使带钢在涂镀过程中预合金化，加速后续热冲压成型前热处理过程Al-Si镀层向Fe-Al-Si镀层转变，减少因镀层软化带来的涂层脱落以及导致的一系列问题。
本发明带钢入铝硅锅温度较高，带钢表面颜色为深蓝色，表面Fe-Al-Si合金化程度较高，带钢镀层表面呈现典型的网格状排列，带钢镀层中的过渡层厚度为7.5-10μm左右。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过合理匹配带钢规格和退火速度，使带钢在涂镀过程中提供有效铁元素浓度梯度，增加过渡层即Fe-Al-Si镀层厚度，加速后续热处理过程的Fe-Al-Si镀层转化（即镀层表面合金化速度），促进表面Al-Si镀层向表面Fe-Al-Si合金化层快速转换。解决了在铝硅带钢后续热处理过程中基体奥氏体化与镀层表面合金化时间不一致问题。2、本发明热冲压成型热处理，使Al-Si镀层向Fe-Al-Si镀层迅速转化，有效防止了因镀层软化导致的镀层脱落粘辊及后续的一系列质量问题，转化后镀层颜色均匀，未出现脱落和划伤，无镀层粘辊现象。镀层合金化完成时间从基体完成奥氏体化后的3分钟缩短到1分钟。
附图说明
图1为实施例9涂镀工序得到的带钢产品镀层表面微观组织图；
图2为实施例9涂镀工序得到的带钢产品镀层截面微观组织图；
图3为原工艺涂镀工序得到的带钢产品镀层截面微观组织图；
图4为加热炉底辊涂层粘附导致断裂图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例铝硅镀层带钢产品规格为2.5mm*930mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1；防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊技术包括涂镀和热冲压工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）涂镀工序：退火炉加热段温度为766℃，均热段温度为771℃，缓冷段温度为746℃，快冷段温度为722℃，入铝硅锅温度为718℃，带钢在退火炉的运行速度为65.3m/min；
（2）热冲压工序：热冲压成型热处理温度为900℃，预热处理时间为6min。
本实施例热处理后实现了Al-Si镀层向Fe-Al-Si镀层的完全转变，转化后镀层颜色均匀，未出现脱落和划伤，无镀层粘辊现象。
实施例2
本实施例铝硅镀层带钢产品规格为2.0mm*925mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1；防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊技术包括涂镀和热冲压工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）涂镀工序：退火炉加热段温度为765℃，均热段温度为773℃，缓冷段温度为748℃，快冷段温度为722℃，入铝硅锅温度为715℃，带钢在退火炉的运行速度为90m/min；
（2）热冲压工序：热冲压成型热处理温度为930℃，预热处理时间为8min。
本实施例热处理后实现了Al-Si镀层向Fe-Al-Si镀层的完全转变，转化后镀层颜色均匀，未出现脱落和划伤，无镀层粘辊现象。
实施例3
本实施例铝硅镀层带钢产品规格为1.5mm*1230mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1；防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊技术包括涂镀和热冲压工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）涂镀工序：退火炉加热段温度为761℃，均热段温度为769℃，缓冷段温度为744℃，快冷段温度为720℃，入铝硅锅温度为711℃，带钢在退火炉的运行速度为100m/min；
（2）热冲压工序：热冲压成型热处理温度为920℃，预热处理时间为7min。
本实施例热处理后实现了Al-Si镀层向Fe-Al-Si镀层的完全转变，转化后镀层颜色均匀，未出现脱落和划伤，无镀层粘辊现象。
实施例4
本实施例铝硅镀层带钢产品规格为1.0mm*1150mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1；防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊技术包括涂镀和热冲压工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）涂镀工序：退火炉加热段温度为769℃，均热段温度为775℃，缓冷段温度为750℃，快冷段温度为728℃，入铝硅锅温度为719℃，带钢在退火炉的运行速度为90m/min；
（2）热冲压工序：热冲压成型热处理温度为910℃，预热处理时间为9min。
本实施例热处理后实现了Al-Si镀层向Fe-Al-Si镀层的完全转变，转化后镀层颜色均匀，未出现脱落和划伤，无镀层粘辊现象。
实施例5
本实施例铝硅镀层带钢产品规格为1.2mm*1200mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1；防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊技术包括涂镀和热冲压工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）涂镀工序：退火炉加热段温度为771℃，均热段温度为774℃，缓冷段温度为742℃，快冷段温度为718℃，入铝硅锅温度为699℃，带钢在退火炉的运行速度为90m/min；
（2）热冲压工序：热冲压成型热处理温度为895℃，预热处理时间为7.5min。
本实施例热处理后实现了Al-Si镀层向Fe-Al-Si镀层的完全转变，转化后镀层颜色均匀，未出现脱落和划伤，无镀层粘辊现象。
实施例6
本实施例铝硅镀层带钢产品规格为2.8mm*930mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1；防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊技术包括涂镀和热冲压工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）涂镀工序：退火炉加热段温度为772℃，均热段温度为772℃，缓冷段温度为760℃，快冷段温度为720℃，入铝硅锅温度为708℃，带钢在退火炉的运行速度为70m/min；
（2）热冲压工序：热冲压成型热处理温度为910℃，预热处理时间为7min。
本实施例热处理后实现了Al-Si镀层向Fe-Al-Si镀层的完全转变，转化后镀层颜色均匀，未出现脱落和划伤，无镀层粘辊现象。
实施例7
本实施例铝硅镀层带钢产品规格为1.8mm*940mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1；防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊技术包括涂镀和热冲压工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）涂镀工序：退火炉加热段温度为773℃，均热段温度为775℃，缓冷段温度为760℃，快冷段温度为732℃，入铝硅锅温度为705℃，带钢在退火炉的运行速度为80m/min；
（2）热冲压工序：热冲压成型热处理温度为890℃，预热处理时间为8min。
本实施例热处理后实现了Al-Si镀层向Fe-Al-Si镀层的完全转变，转化后镀层颜色均匀，未出现脱落和划伤，无镀层粘辊现象。
实施例8
本实施例铝硅镀层带钢产品规格为0.8mm*1500mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1；防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊技术包括涂镀和热冲压工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）涂镀工序：退火炉加热段温度为780℃，均热段温度为780℃，缓冷段温度为770℃，快冷段温度为740℃，入铝硅锅温度为730℃，带钢在退火炉的运行速度为110m/min；
（2）热冲压工序：热冲压成型热处理温度为950℃，预热处理时间为5min。
本实施例热处理后实现了Al-Si镀层向Fe-Al-Si镀层的完全转变，转化后镀层颜色均匀，未出现脱落和划伤，无镀层粘辊现象。
实施例9
本实施例铝硅镀层带钢产品规格为3.0mm*1438mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1；防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊技术包括涂镀和热冲压工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）涂镀工序：退火炉加热段温度为760℃，均热段温度为760℃，缓冷段温度为730℃，快冷段温度为700℃，入铝硅锅温度为690℃，带钢在退火炉的运行速度为80m/min；
（2）热冲压工序：热冲压成型热处理温度为850℃，预热处理时间为10min。
本实施例热处理后实现了Al-Si镀层向Fe-Al-Si镀层的完全转变，图1为实施例9涂镀工序得到的带钢产品镀层表面微观组织图，热冲压工序转化后镀层颜色均匀，未出现脱落和划伤，无镀层粘辊现象。
图2为实施例9涂镀工序得到的带钢产品镀层截面微观组织图；其中标尺9.29μm、7.9μm、8.57μm表示Al-Si-Fe过渡层厚度，45.93μm、45.02μm、46.82μm表示实际镀层总厚度（实施例1-8中带钢产品出锌锅后表面颜色均为深蓝色，微观组织图与图1、图2类似，故省略）。
图3为原工艺入铝锅后铝硅镀层产品镀层截面微观组织图。其中标尺3.94μm、3.23μm、5.17μm表示Al-Si-Fe过渡层厚度，42.47μm；40.71μm； 42.73μm表示实际镀层总厚度。通过图2、3对比可知，本发明工艺获得的Al-Si-Fe过渡层厚度明显增加，为后快速续镀层合金化奠定了金相组织基础。
表1 铝硅镀层带钢产品化学成分组成及质量百分含量为（%）
工艺改进前后陶瓷辊断辊情况对比见表2，某热成型厂共计5条生产线，每条产线月产能约1000吨。图4为厂家热炉底辊涂层粘附导致断裂图，原形貌为白色陶瓷辊，粘附脱落镀层后局部发灰、发黑。
表2 工艺改进前后陶瓷辊断辊情况对比
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 (9)
1.一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法，其特征在于，所述方法包括涂镀和热冲压工序；所述涂镀工序，退火炉加热段和均热段温度为760～780℃，缓冷段温度为730～770℃，快冷段温度为700～740℃，入铝硅锅温度为690～730℃；所述热冲压工序，热冲压成型热处理温度为850～950℃，预热处理时间为5～10min。
2.根据权利要求1所述的一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法，其特征在于，所述涂镀工序，带钢厚度为t：0.8mm≤t＜1.2mm，带钢在退火炉的运行速度为90～130m/min。
3.根据权利要求1所述的一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法，其特征在于，所述涂镀工序，带钢厚度为t：1.2mm≤t＜1.5mm，带钢在退火炉的运行速度为70～110m/min。
4.根据权利要求1所述的一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法，其特征在于，所述涂镀工序，带钢厚度为t：1.5mm≤t＜2.0mm，带钢在退火炉的运行速度为60～100m/min。
5.根据权利要求1所述的一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法，其特征在于，所述涂镀工序，带钢厚度为t：2.0mm≤t≤3.0mm，带钢在退火炉的运行速度为50～90m/min。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法，其特征在于，所述铝硅镀层带钢厚度为0.8～3.0mm。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法，其特征在于，所述铝硅镀层带钢产品化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.20～0.26%、Mn：1.15～1.45%、Si：0.16～0.38%、S≤0.008%、P≤0.022%、Al：0.03～0.05%、Ti：0.03～0.05%、B：0.002～0.005%、Cr：0.1～0.5%、N≤0.0060%，其余为铁和不可避免的杂质。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法，其特征在于，所述方法适用于冷轧连续热镀铝硅带钢产品。
9.根据权利要求1-5任意一项所述的一种防止铝硅镀层产品热处理过程中镀层粘辊的方法，其特征在于，所述涂镀工序得到的带钢产品Fe-Al-Si合金化层厚度7.5-10μm。
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