CN115958059A - 一种锌基合金镀层热冲压成形钢的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及钢材冶炼领域，尤其涉及一种锌基合金镀层热冲压成形钢及其制备方法；所述方法包括：对钢材原料冶炼并连铸，得到板坯；对板坯进行薄板坯连铸连轧产线处理，得到带钢；对带钢进行酸洗，后进行连续退火和热浸镀锌，得到锌基合金镀层钢卷；对镀层钢卷进行热冲压成形，得到锌基合金镀层热冲压成形钢；所述锌基合金镀层热冲压成形钢包括热冲压成形基板和锌基合金镀层；基板的化学成分包括：C，Si，Al，Mn，Cr，Mo，B，S，P，N，O，第一添加元素，第二添加元素，其余为Fe和不可避免夹杂；镀层的化学成分包括：Al，Mg，Si，其余为Zn和不可避免的杂质；将薄板坯连铸连轧产线处理引入制备热冲压成形钢中，有效的缩短整个产线流程的长度。

Description

一种锌基合金镀层热冲压成形钢的制备方法

技术领域

本申请涉及钢材冶炼领域，尤其涉及一种锌基合金镀层热冲压成形钢及其制备方法。

背景技术

随着汽车行业的发展，国际国内对汽车的安全、节能和排放的要求日益严格，导致车身轻量化要求越来越高，从而使高强钢和超高强钢得到长足发展，但是高强钢和超高强钢需要经过热冲压成形技术进行加工，以保证其优异的力学性能；热冲压成形技术是利用钢板在高温条件下塑性增加和成形抗力下降的特点，将初始强度较低的板料经高温加热后，在具有冷却系统的模具内快速冲压成形和淬火冷却，从而获得超高强度零件，可很好的解决传统产线上冷成型易开裂、回弹严重等问题。

而目前大部分的热冲压成形钢是通过热浸镀的方式形成镀层的，其热浸镀的基板为酸轧带钢，目前传统的热冲压成形钢的生产流程包括：冶炼、精炼、铸坯、粗轧、精轧、卷取、平整、酸洗、冷轧、连续热浸镀退火和热冲压成形淬火，但是存在生产流程长、能耗高的缺点，因此如何缩短热冲压成形钢的生产制备过程，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种锌基合金镀层热成形钢及其制备方法，以解决现有技术中热冲压钢板生产流程过长的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种锌基合金镀层热冲压成形钢的制备方法，所述方法包括：

对钢材原料冶炼并连铸，得到板坯；

对所述板坯进行薄板坯连铸连轧产线处理，得到带钢；

对所述带钢进行酸洗，后进行连续退火和热浸镀锌，得到锌基合金镀层钢卷；

对所述镀层钢卷进行热冲压成形，得到锌基合金镀层热冲压成形钢；

其中，所述薄板坯连铸连轧产线处理包括加热处理、轧制、层流冷却、卷取和冷却；

所述轧制包括粗轧前除磷、粗轧、电磁感应加热、精轧前除磷和精轧。

可选的，所述薄板坯连铸连轧产线处理的轧制模式包括单坯轧制模式、半自动无头轧制模式和全自动无头轧制模式中的一种或两种以上；所述精轧前除磷包括双排精轧前除磷或单排精轧前除磷；

所述薄板坯连铸连轧产线处理和所述精轧前除磷满足：若所述薄板坯连铸连轧产线处理采用所述单坯轧制模式，则所述精轧前除磷采用双排精轧前除磷，所述双排精轧前除磷的压力≥30MPa；

若所述薄板坯连铸连轧产线处理采用所述半自动无头轧制模式或全自动无头轧制模式，则所述精轧前除磷采用单排精轧前除磷，所述单排精轧前除磷的压力≥35MPa。

可选的，所述加热处理包括以辊底式隧道均热炉进行加热处理，所述加热处理的终点温度为1100℃～1200℃。

可选的，所述卷取的温度为500℃～650℃；

所述粗轧前除磷包括双排粗轧前除磷或单排粗轧前除磷，所述粗轧前除磷的压力≥30MPa；

所述粗轧的入口温度≥1140℃，所述粗轧的终轧温度为950℃～980℃；

所述电磁感应加热的出口温度为1050℃～1250℃；

所述精轧的终轧温度为830℃～880℃，所述精轧的总压下率为65％～80％。

可选的，所述热冲压成形包括加热阶段；

所述加热阶段包括第一加热阶段、第一保温阶段、第二加热阶段和第二保温阶段，所述第一加热阶段的终点温度为600℃～850℃；

所述第一保温阶段包括以所述第一加热阶段的终点温度进行保温，所述第一保温阶段的时间为1min～2min；

所述第二加热阶段的终点温度为850℃～1000℃；

所述第二保温阶段包括以所述第二加热阶段的终点温度进行保温，所述第二保温阶段的时间为1min～9min。

可选的，所述热冲压成形还包括预冷和热冲压淬火，所述预冷包括以所述第二加热阶段的终点温度进行预冷，所述预冷的速度≥30℃/s，所述预冷的终点温度为550℃～650℃。

可选的，所述连续退火的终点温度为720℃～800℃，所述热浸镀锌的温度为450℃～600℃；所述热浸镀锌包括镀锌加热段、镀锌均热段和合金化处理，所述镀锌加热段以预氧化的方式进行，所述镀锌加热段的露点温度为-30℃～10℃，所述镀锌均热段的H₂含量为3％～15％，所述合金化处理的温度为500℃～680℃，所述合金化处理的时间为10s～100s。

第二方面，本申请提供了一种锌基合金镀层热冲压成形钢，所述锌基合金镀层热冲压成形钢由第一方面所述的方法制备得到，所述锌基合金镀层热冲压成形钢包括热冲压成形基板和锌基合金镀层；

以质量分数计，所述热冲压成形基板的化学成分包括：

C:0.18％～0.45％，Si≤0.4％，Al≤0.1％，Mn:1.0％～5.0％，Cr:0.01％～0.7％，Mo:0.01％～0.7％，B:0.001％～0.005％，S≤0.005％，P≤0.01％，N≤0.008％，O≤0.003％，第一添加元素:0.01％～0.10％，第二添加元素≤0.5％，其余为Fe和不可避免夹杂；

所述锌基合金镀层的化学成分包括：Al:1％～20％，Mg:0.01％～3％，Si:2％～5％，其余为Zn和不可避免的杂质；

其中，所述第一添加元素包括Ti、Nb和V中一种及以上，所述第二添加元素包括Ni和/或Cu。

可选的，所述第一添加元素包括Ti、Nb和V；所述第二添加元素包括Ni和Cu；

所述热冲压成形基板的化学成分满足：

0.025％≤[Ti]+[Nb]+[V]≤0.25％；

和/或[Ni]+[Cu]≤0.5％；

式中，[Ti]为所述Ti的质量分数，[Nb]为所述Nb的质量分数，[V]为所述V的质量分数，[Ni]为所述N的质量分数，[Cu]为所述Cu的质量分数。

可选的，所述热冲压成形基板的化学成分满足：

0.15％≤[Cr]+[Mo]≤1.0％,

式中，[Cr]为Cr的质量分数，Mo为Mo的质量分数。

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一种锌基合金镀层热冲压成形钢的制备方法，通过将薄板坯连铸连轧产线处理引入到锌基合金镀层热冲压成形钢中，利用薄板坯连铸连轧产线对连铸后的板坯进行处理，依次进行加热处理、粗轧前除磷、粗轧、电磁感应加热、精轧前除磷、精轧、层流冷却、卷取和冷却，区别于传统的粗轧、精轧、卷取和平整的工艺次序，通过引入电磁感应加热，同时将除磷置于粗轧或精轧之前，能避免常规粗轧和精轧之间较为繁琐的除磷和保温处理，再者在卷取前采用层流冷却和卷取后采用冷却，能缩短后续酸洗工艺，从而能有效的缩短整个产线流程的长度。

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方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的方法的详细流程示意图；

图3为本申请实施例提供的锌基合金镀层钢卷的金相组织示意图；

图4为本申请实施例提供的锌基合金镀层热冲压成形钢的金相组织示意图。

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。

本申请的创造性思维为：随着钢铁工业的发展，薄板坯连铸连轧短流程工艺得到了发展，采用薄板坯连铸连轧短流程工艺对热成形钢进行制备，相比传统生产流程，其基料更具成本优势。

目前关于热冲压成形钢的镀层主要包括Al-Si镀层、GI镀层、GA镀层、X-TEC镀层和Zn-Ni镀层，其中，锌基镀层的热冲压钢板，不仅可以防止加热过程中的表面氧化和脱碳，后续无需喷丸工序，还能提供牺牲阳极保护作用，提高漆装后的防腐蚀性能，因此具有广泛的应用前景。

但是由于锌基镀层的热冲压成形钢板在900℃的高温下会存在液化的锌，将导致钢板脆化，即LME(Liquid Metal Embrittlement，液体金属脆化)，并且由锌基镀层的热冲压成形钢板的零件，在700℃以上冲压成形过程因锌的液化，易产生表面裂纹并扩展至基体，将导致钢板的强度低等问题，影响钢板使用，并且为了防止镀层中的Zn被蒸发，还需要控制较窄的奥氏体化窗口，进一步限定了钢板的性能。

因此在采用薄板坯连铸连轧短流程工艺的基础上，需要进一步探索如何避免钢板脆化。

在本申请一个实施例中，提供一种锌基合金镀层热冲压成形钢的制备方法，所述方法包括：

S1.对钢材原料冶炼并连铸，得到板坯；

S2.对所述板坯进行薄板坯连铸连轧产线处理，得到带钢；

S3.对所述带钢进行酸洗，后进行连续退火和热浸镀锌，得到锌基合金镀层钢卷；

S4.对所述镀层钢卷进行热冲压成形，得到低开裂风险的锌基合金镀层热冲压成形钢；

其中，所述薄板坯连铸连轧产线处理包括加热处理、轧制、层流冷却、卷取和冷却；

所述轧制包括粗轧前除磷、粗轧、电磁感应加热、精轧前除磷和精轧。

本申请实施例中，通过采用包括粗轧前除磷、粗轧、电磁感应加热、精轧前除磷和精轧的轧制方式，还能进一步细化板坯的晶粒，从而能一定程度上保证板坯晶界的分布均匀，进而降低钢板脆化的可能。

在一些可选的实施方式中，所述薄板坯连铸连轧产线处理的轧制模式包括单坯轧制模式、半自动无头轧制模式和全自动无头轧制模式中的一种或两种以上；所述精轧前除磷包括双排精轧前除磷或单排精轧前除磷；

所述薄板坯连铸连轧产线处理和所述精轧前除磷满足：若所述薄板坯连铸连轧产线处理采用所述单坯轧制模式，则所述精轧前除磷采用双排精轧前除磷，所述双排精轧前除磷的压力≥30MPa；

若所述薄板坯连铸连轧产线处理采用所述半自动无头轧制模式或全自动无头轧制模式，则所述精轧前除磷采用单排精轧前除磷，所述单排精轧前除磷的压力≥35MPa。

本申请实施例中，通过对薄板坯连铸连轧产线处理的轧制模式和精轧前除磷模式进行对应，所产生的积极效果是促使在连铸连轧产线过程，使得精轧前的薄板坯上的杂质和析出物去除完毕，促使薄板坯经过连铸连轧后的表面无缺陷。

在一些可选的实施方式中，所述加热处理包括以辊底式隧道均热炉进行加热处理，所述加热处理的终点温度为1100℃～1200℃。

限定加热处理采用辊底式隧道均热炉进行，一方面能改善钢板的边角温度，提高钢板在宽度方向上温度的均匀性，有利于对钢板板型的控制，提升钢板性能的均匀性，消除钢板的边部缺陷，另一方面能有利于在加热过程中为更换辊组提供缓冲时间，再一方面，能够实现多模式的轧制，从而能有效的拓展产品的厚度范围至0.9mm～2.0mm。

在一些可选的实施方式中，所述辊底式隧道均热炉包括固定段和移动段，所述固定段的长度为50m～55m，所述移动段的长度为25m～30m。

本申请实施例中，通过分别限定辊底式隧道均热炉的固定段和移动段的长度，能有效的保证薄板坯连铸连轧产线处于短流程工艺阶段。

在一些可选的实施方式中，所述卷取的温度为500℃～650℃；

所述粗轧前除磷包括双排粗轧前除磷或单排粗轧前除磷，所述粗轧前除磷的压力≥30MPa；

所述粗轧的入口温度≥1140℃，所述粗轧的终轧温度为950℃～980℃；

所述电磁感应加热的出口温度为1050℃～1250℃；

所述精轧的终轧温度为830℃～880℃，所述精轧的总压下率为65％～80％。

本申请实施例中，卷取的温度为500℃～650℃的积极效果是在该温度范围内能保证轧制的钢带的金相组织变化完全，得到预期的金相组织的钢材产品。

粗轧前除磷的压力≥30MPa的积极效果是保证除鳞效果，从而避免最终钢材产品产生缺陷。

粗轧的终轧温度为950℃～980℃的积极效果是在该温度范围内，能保证经过粗轧后的钢板的金相组织初步轧制均匀，方便后续的精轧所得到的效果。

电磁感应加热的出口温度为1050℃～1250℃的积极效果是在该温度范围内，能进一步保证粗轧后的钢板完成金相组织的转变，从而得到预期力学性能的钢材产品。

精轧的终轧温度为830℃～880℃的积极效果是在该温度范围内，能保证精轧后的钢板符合预期力学性能的钢材产品。

精轧的总压下率为65％～80％的积极效果是使得钢材的金相组织分布均匀，保证钢材产品的性能。

在一些可选的实施方式中，所述加热阶段包括第一加热阶段、第一保温阶段、第二加热阶段和第二保温阶段，所述第一加热阶段的终点温度为600℃～850℃；

所述第一保温阶段包括以所述第一加热阶段的终点温度进行保温，所述第一保温阶段的时间为1min～2min；

所述第二加热阶段的终点温度为850℃～1000℃；

所述第二保温阶段包括以所述第二加热阶段的终点温度进行保温，所述第二保温阶段的时间为1min～9min。

申请实施例中，第一加热阶段的终点温度为600℃～850℃的积极效果是在该温度范围内，保证钢材和锌基镀层之间的组织之间初步融合并且进行相变，使得钢材和镀层之间初步结合牢固。

第一保温阶段的时间为1min～2min的积极效果是在该时间范围内，能保证钢材和锌基镀层的组织之间的初步融合，从而使得钢材和镀层之间的结合更加牢固。

第二加热阶段的终点温度为850℃～1000℃的积极效果是在该温度范围内，保证钢材和锌基镀层之间的组织之间进一步融合并且完成相变。

第二保温阶段的时间为1min～9min的积极效果是在该时间范围内，能保证钢材和锌基镀层的组织之间的融合完全，从而使得钢材和镀层之间的结合牢固。

在一些可选的实施方式中，所述热冲压成形还包括预冷和热冲压淬火，所述预冷包括以所述第二加热阶段的终点温度进行预冷，所述预冷的速度≥30℃/s，所述预冷的终点温度为550℃～650℃。

本申请实施例中，预冷的速度≥30℃/s的积极效果是在该冷却速度范围内，保证相变后的钢材和镀层之间的组织趋于稳定，使得钢材和镀层之间结合的更稳定。

预冷的终点温度为550℃～650℃的积极效果是在该温度范围内，能保证后续热冲压淬火的效果。

在一些可选的实施方式中，所述连续退火的终点温度为720℃～800℃，所述热浸镀锌的温度为450℃～600℃；所述热浸镀锌包括镀锌加热段、镀锌均热段和合金化处理，所述镀锌加热段以预氧化的方式进行，所述镀锌加热段的露点温度为-30℃～10℃，所述镀锌均热段的H₂含量为3％～15％，所述合金化处理的温度为500℃～680℃，所述合金化处理的时间为10s～100s。

在一些可选的实施方式中，如图2所示，所述对钢材原料冶炼并连铸，得到板坯，具体包括：

S101.对钢材原料依次进行KR脱硫处理、转炉冶炼、LF精炼、VD精炼和连铸，得到板坯；其中，所述连铸的钢材拉速为3m/min～6m/min，所述板坯的厚度为110mm～125mm。

本申请实施例中，连铸的钢材拉速为3m/min～6m/min的积极效果是保证得到均一的铸坯。

板坯的厚度为110mm～125mm的积极效果是保证后续轧制和热冲压的板材厚度需求。

在本申请一个实施例中，提供一种锌基合金镀层热冲压成形钢，所述锌基合金镀层热冲压成形钢由所述方法制备得到，所述锌基合金镀层热冲压成形钢包括热冲压成形基板和锌基合金镀层；

以质量分数计，所述热冲压成形基板的化学成分包括：

C:0.18％～0.45％，Si≤0.4％，Al≤0.1％，Mn:1.0％～5.0％，Cr:0.01％～0.7％，Mo:0.01％～0.7％，B:0.001％～0.005％，S≤0.005％，P≤0.01％，N≤0.008％，O≤0.003％，第一添加元素:0.01％～0.10％，第二添加元素≤0.5％，其余为Fe和不可避免夹杂；

所述锌基合金镀层的化学成分包括：Al:1％～20％，Mg:0.01％～3％，Si:2％～5％，其余为Zn和不可避免的杂质；

其中，所述第一添加元素包括Ti、Nb和V中一种及以上，所述第二添加元素包括Ni和/或Cu。

本申请实施例中，在热冲压成形基板中，C的质量分数为0.18％～0.45％的积极效果是在该质量分数的范围内，由于C是最有效和最便宜的固溶强化元素，能有效的保证热冲压成形钢的强度级别，同时C还是奥氏体稳定化元素，能有效的稳定奥氏体，从而保证热冲压成形钢的组织均匀，保证热冲压成型钢的强度。

Si≤0.4％的积极效果是在该质量分数的范围内，能有效的提高钢材的淬透性和抗回火性；当质量分数的取值大于该范围的端点值，将导致钢材的可镀性下降，影响镀层的均匀分布。

Al≤0.1％的积极效果是由于Al是。

Mn的质量分数为1.0％～5.0％的积极效果是在该质量分数的范围内，能增加奥氏体区并降低奥氏体化温度，同时提高钢材的淬透性。

Cr的质量分数为0.01％～0.7％积极效果是在该质量分数的范围内，Cr能显著增加钢材的淬透性，并减轻因高温而导致钢材表面出现的严重氧化；当质量分数的取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是Cr含量过大，将促进贝氏体形成，因此不宜过高。、

Mo的质量分数为0.01％～0.7％的积极效果是在该质量分数范围内，能保证Mo细化钢材的晶粒，从而提高钢材的淬透性。

B的质量分数为0.001％～0.005％的积极效果是在该质量分数范围内，能保证钢材具有足够的淬透性。

S≤0.005％的积极效果是在该质量分数范围内，由于S是有害元素，过量的S将同Mn形成MnS夹杂物，在晶界偏析会恶化钢的韧性，从而降低钢材的韧塑性，同时使氢致钢材的延迟断裂敏感性升高，导致钢材脆化，因此需将S控制在0.005％以下。

P≤0.01％的积极效果是在该质量分数范围内，由于P在钢液凝固时易形成微观偏析，并在奥氏体后温度加热阶段，将偏聚到晶界，导致钢材的脆性显著增加，进而使氢致钢材的延迟断裂敏感性升，因此需将P控制在0.01％以下。

N≤0.008％的积极效果是在该质量分数范围内，能与Al、Ti、Nb和V等结合形成化合物，从而细化晶粒和降低氢致钢材的延迟断裂敏感性；当质量分数的取值大于该范围的端点值，将导致形成的化合物在晶界发生偏聚，进而降低晶界强度。

O≤0.003％的积极效果是由于O为有害气体，并影响氢致钢材的延迟断裂敏感性，且能与Al形成粗大的氧化铝夹杂物，进而恶化钢材的韧性，因此需要控制O的含量在0.003％以下。

第一添加元素的质量分数为0.01％～0.10％的积极效果是在该质量分数的范围内，能保证同N或C结合形成化合物，进而利用化合物对晶粒进行细化，并降低氢致钢材的延迟断裂敏感性。

第二添加元素≤0.5％的积极效果是在在该质量分数的范围内，能保证有效的提高钢材的淬透性。

在锌基合金镀层中，Al的质量分数为1％～20％的积极效果是在该质量分数范围内，能提高镀层的熔点，并降低液态金属致脆的产生风险。

Mg的质量分数为0.01％～3％的积极效果是在该质量分数范围内，由于Mg不但可增加镀液流动性，而且热成形过程中将在镀层表面形成MgO膜层，形成的MgO膜层可阻止外界水蒸气与镀层中Al元素反应生成H，同时形成的MgO膜层还能提高热冲压成形钢材的耐腐蚀性能；当质量分数的取值大于该范围的端点最大值，将导致钢材在热浸镀锌阶段镀层活性急剧增大从而造成镀层外观变差，当质量分数的取值小于该范围的端点最小值，将导致钢材在热冲压成形过程中无法形成连续且致密的MgO膜层。

Si的质量分数为2％～5％的积极效果是在该质量分数范围内，能控制基板和镀层间的Al-Fe合金抑制层的厚度，从而提高镀层的韧性，避免脆化开裂。

在一些可选的实施方式中，所述第一添加元素包括Ti、Nb和V；所述第二添加元素包括Ni和Cu；

所述热冲压成形基板的化学成分满足：

0.025％≤[Ti]+[Nb]+[V]≤0.25％；

和/或[Ni]+[Cu]≤0.5％；

式中，[Ti]为所述Ti的质量分数，[Nb]为所述Nb的质量分数，[V]为所述V的质量分数，[Ni]为所述N的质量分数，[Cu]为所述Cu的质量分数。

本申请实施例中，0.025％≤[Ti]+[Nb]+[V]≤0.25％的积极效果是在该质量分数的范围内，由于Nb、Ti和V能分别与C、N结合形成析出物，用来细化奥氏体晶粒，可作为H陷阱，捕获H原子，从而提高钢材的韧性。

[Ni]+[Cu]≤0.5％的积极效果是在该质量分数的范围内，能保证对钢材的淬透性的提升。

在一些可选的实施方式中，所述热冲压成形基板的化学成分还满足：

0.15％≤[Cr]+[Mo]≤1.0％,

式中，[Cr]为所述Cr的质量分数，Mo为所述Mo的质量分数；

本申请实施例中，0.15％≤[Cr]+[Mo]≤1.0％的积极效果是进一步控制Cr和Mo之间的质量分数关系，不仅能保证热冲压成形基板的耐腐蚀性，还能提高热冲压成形基板的淬透性。

锌基合金镀层的厚度为3μm～33μm的积极效果是在该厚度范围内，能保证镀层厚度的分布均匀，同时保证镀层对钢板的耐蚀性的提高和对钢板氢脆问题的缓解。

在一些可选的实施方式中，以体积分数计，所述锌基合金镀层热冲压成形钢的金相组织包括：

马氏体≥90％，其余为铁素体。

本申请实施例中，马氏体≥90％的积极效果是在该体积分数范围内，能保证锌基合金镀层热冲压成形钢的强度和硬度。

各实施例和对比例的热冲压成形基板的化学成分如表1所示。

表1

各实施例和对比例的制备阶段的工艺参数如表2所示。

表2

各实施例和对比例的露点温度和镀层的化学成分如表3所示。

表3

各实施例和对比例进行的热冲压成形参数如表4所示。

表4

实施例1

一种锌基合金镀层热冲压成形钢的制备方法，包括：

S101.对钢材原料依次进行KR脱硫处理、转炉冶炼、LF精炼、VD精炼和连铸，得到板坯；其中，连铸的钢材拉速为3.9m/min，连铸采用动态轻压下和投用电磁搅拌辊，以减轻成分偏析和带状组织；

S2.对板坯进行薄板坯连铸连轧产线处理，得到带钢，其中，带钢厚度为1.6mm；

S3.对带钢进行酸洗，后进行连续退火和热浸镀锌，得到如图3所示的锌基合金镀层钢卷，其中，热浸镀锌的镀液成分如表3所示，得到的锌基合金镀层钢卷的表面微脱碳且脱碳层深度可控；

S4.对镀层钢卷进行热冲压成形，得到如图4所示的锌基合金镀层热冲压成形钢；

其中，薄板坯连铸连轧产线处理包括加热处理、轧制、层流冷却、卷取和冷却；

轧制包括粗轧前除磷、粗轧、电磁感应加热、精轧前除磷和精轧。

粗轧采用不可逆3道次轧制，所述精轧采用5道次轧制，粗轧后的板坯采用电磁感应加热设备对板坯进行加热，能补偿温降，以降低轧制难度；

粗轧前除磷包括双排粗轧前除磷或单排粗轧前除磷，粗轧前除磷的压力为38MPa；

粗轧的入口温度为1180℃，粗轧的终轧温度为960℃；

电磁感应加热的出口温度为1130℃；

精轧的终轧温度为830℃～880℃，轧制的总压下率为98.6％。

加热处理包括以辊底式隧道均热炉进行加热处理，加热处理的终点温度为1150℃。

热冲压成形包括加热阶段；加热阶段包括第一加热阶段、第一保温阶段、第二加热阶段和第二保温阶段，其中，通过第一保温阶段，能将部分Fe元素扩散至镀层，提高熔点，降低LME风险，当锌基合金镀层钢卷经过第二保温阶段处理后，再进行热冲压成形，转移时间控制在10s以内，热成形之后基板的金相组织为完全马氏体

热冲压成形还包括预冷和热冲压淬火，预冷包括以第二加热阶段的终点温度进行预冷，预冷的速度≥30℃/s，预冷的终点温度为600℃。

连续退火的终点温度为750℃，热浸镀锌的温度为500℃；热浸镀锌包括镀锌加热段、镀锌均热段和合金化处理，镀锌加热段以预氧化的方式进行，合金化处理的温度为600℃，合金化处理的时间为80s。

对比例1

将实施例1和对比例1进行对比，实施例1和对比例1的区别在于：

方法包括：对铸坯进行热轧，保证粗轧入口温度为1235℃，粗轧的终轧温度为900℃，卷取的温度为620℃，热轧的总压下率＞98％，得到热轧钢卷；

对热轧钢卷进行酸洗，以去除热轧过程中产生的氧化铁皮；

对酸洗后的钢卷进行冷轧，冷轧压下率为60％，控制冷轧后的基板的金相组织为铁素体和珠光体；

冷轧后的基板进行热浸镀锌，其中，热浸镀锌的加热段露点温度为-20℃～30℃；

热浸镀锌后的锌基合金镀层钢卷进行热冲压成形，具体包括：对热浸镀锌后的锌基合金镀层钢卷在930℃条件下加热5min，再快速转移至模具内进行热冲压成形，热成形之后基板的金相组织为完全马氏体。

各实施例和对比例所得的热冲压成形钢的力学性能如表5所示。

表5

表5的具体分析：

LME裂纹深度是指制备得到的钢板中液体金属脆化产生的裂纹深度，LME裂纹深度越低说明钢板的开裂风险越低。

抗拉强度是指制备得到的钢板在拉断前所能承受的最大应力值，抗拉强度越大，说明钢板在拉断前所能承受的最大应力值越大。

断后伸长率是指钢板在拉断后标距的伸长于原始标距的百分比，断后伸长率越高，说明钢板的韧性越好。

屈服强度是指制备得到的钢板发生屈服现象时的屈服极限，也就是抵抗微量塑性变形的应力，屈服强度越大，说明钢板的屈服极限越高。

从实施例1-7的数据可知：

当采用本申请的方法，通过将薄板坯连铸连轧产线处理引入到锌基合金镀层热冲压成形钢中，依次进行加热处理、粗轧前除磷、粗轧、电磁感应加热、精轧前除磷、精轧、层流冷却、卷取和冷却，从而能有效的缩短整个产线流程的长度。

从对比例1-2的数据可知：

若不采用本申请的薄板坯连铸连轧产线处理，或者不采用本申请所限定的参数，所得钢板的机械性能和LME裂纹深度都较低。

本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本申请实施例提供的方法，通过将薄板坯连铸连轧产线处理引入到锌基合金镀层热冲压成形钢中，依次进行加热处理、粗轧前除磷、粗轧、电磁感应加热、精轧前除磷、精轧、层流冷却、卷取和冷却，引入电磁感应加热，同时将除磷置于粗轧或精轧之前，能避免常规粗轧和精轧之间较为繁琐的除磷和保温处理，在卷取前采用层流冷却和卷取后采用冷却，能缩短后续酸洗工艺，从而能有效的缩短整个产线流程的长度。

(2)本申请实施例提供的方法，其薄板坯连铸连轧产线的总长度只有285m～288m，而现有技术中厚板坯热连轧产线的总长度为700m～1000m，即使是短流程CSP产线的总长度也为430m，因此可以看出薄板坯连铸连轧产线的总长度大幅度缩短，具有生产线简短，流程简短、节能、减排和降低成本的优势。

(3)本申请实施例提供的方法，由于采用多模式薄板坯连铸连轧产线，因此其每吨钢能耗相比于现有产线来说大幅降低，有利于降低钢铁生产企业温室气体排放。

(4)本申请实施例提供的热冲压成形钢，通过限定C的含量，能控制奥氏体含量，再限定Si含量，能有效的提高钢材的淬透性和抗回火性，再限定Mn和Cr含量，能提高钢材的淬透性，并减轻钢材因高温而出现的表面严重氧化，并且由于采用的薄板坯连铸连轧产线，使得Mn的所需含量较传统产线的Mn含量可以较低，能进一步降低生产成本，再限定Mo含量，能进一步提高钢材的淬透性，再限定第一添加元素包括Nb、Ti和V中的任一种及以上，能利用Nb、Ti和V同C和N形成析出物的特性，细化奥氏体晶粒，并作为H陷阱，捕获H原子，从而提高基板的韧性，最后限定第二添加元素包括Ni和/或Cu，能提高钢材的淬透性，避免氢至延迟断裂问题，再通过限定镀层中的Si含量，能有效的控制基板和镀层间的Al-Fe合金抑制层的厚度，从而提高镀层的韧性，再限定镀层中Mg含量，利用其在镀层表面形成的MgO膜，能避免水蒸气与镀层中的Al反应生成H，从而避免镀层的氢至延迟断裂，再通过限定镀层中的Al含量，不仅能提高镀层熔点，还能降低液态金属致脆的风险，通过对热冲压成形基板和锌基合金镀层化学成分进行控制，能有效的避免基板和镀层的脆化问题，从而能有效的避免锌基合金镀层热冲压成形钢的脆化开裂问题。

(5)本申请实施例提供的热冲压成形钢，其制备得到热成型部件的机械性能及耐蚀性良好，且耐腐蚀性能优良，镀层的附着力良好。

(6)本申请实施例提供的热冲压成形钢，由于在基板上涂覆Zn基的同时选加Al、Mg、Si等元素添加的合金镀液形成镀层，使得该镀层热成形后具有良好耐腐蚀性能，同时可较好地阻止氧化皮生产，另外能合理利用微合金化，降低氢脆开裂风险。

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。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

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 (10)

1.一种锌基合金镀层热冲压成形钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

对钢材原料冶炼并连铸，得到板坯；

对所述板坯进行薄板坯连铸连轧产线处理，得到带钢；

对所述带钢进行酸洗，后进行连续退火和热浸镀锌，得到锌基合金镀层钢卷；

对所述镀层钢卷进行热冲压成形，得到锌基合金镀层热冲压成形钢；

其中，所述薄板坯连铸连轧产线处理包括加热处理、轧制、层流冷却、卷取和冷却；

所述轧制包括粗轧前除磷、粗轧、电磁感应加热、精轧前除磷和精轧。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄板坯连铸连轧产线处理的轧制模式包括单坯轧制模式、半自动无头轧制模式和全自动无头轧制模式中的一种或两种以上；所述精轧前除磷包括双排精轧前除磷或单排精轧前除磷；

所述薄板坯连铸连轧产线处理和所述精轧前除磷满足：若所述薄板坯连铸连轧产线处理采用所述单坯轧制模式，则所述精轧前除磷采用双排精轧前除磷，所述双排精轧前除磷的压力≥30MPa；

若所述薄板坯连铸连轧产线处理采用所述半自动无头轧制模式或全自动无头轧制模式，则所述精轧前除磷采用单排精轧前除磷，所述单排精轧前除磷的压力≥35MPa。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热处理包括以辊底式隧道均热炉进行加热处理，所述加热处理的终点温度为1100℃～1200℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卷取的温度为500℃～650℃；

所述粗轧前除磷包括双排粗轧前除磷或单排粗轧前除磷，所述粗轧前除磷的压力≥30MPa；

所述粗轧的入口温度≥1140℃，所述粗轧的终轧温度为950℃～980℃；

所述电磁感应加热的出口温度为1050℃～1250℃；

所述精轧的终轧温度为830℃～880℃，所述精轧的总压下率为65％～80％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热冲压成形包括加热阶段；

所述加热阶段包括第一加热阶段、第一保温阶段、第二加热阶段和第二保温阶段，所述第一加热阶段的终点温度为600℃～850℃；

所述第一保温阶段包括以所述第一加热阶段的终点温度进行保温，所述第一保温阶段的时间为1min～2min；

所述第二加热阶段的终点温度为850℃～1000℃；

所述第二保温阶段包括以所述第二加热阶段的终点温度进行保温，所述第二保温阶段的时间为1min～9min。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述热冲压成形还包括预冷和热冲压淬火，所述预冷包括以所述第二加热阶段的终点温度进行预冷，所述预冷的速度≥30℃/s，所述预冷的终点温度为550℃～650℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连续退火的终点温度为720℃～800℃，所述热浸镀锌的温度为450℃～600℃；所述热浸镀锌包括镀锌加热段、镀锌均热段和合金化处理，所述镀锌加热段以预氧化的方式进行，所述镀锌加热段的露点温度为-30℃～10℃，所述镀锌均热段的H₂含量为3％～15％，所述合金化处理的温度为500℃～680℃，所述合金化处理的时间为10s～100s。

8.一种锌基合金镀层热冲压成形钢，其特征在于，所述锌基合金镀层热冲压成形钢由如权利要求1-7任一项所述的方法制备得到，所述锌基合金镀层热冲压成形钢包括热冲压成形基板和锌基合金镀层；

以质量分数计，所述热冲压成形基板的化学成分包括：

C:0.18％～0.45％，Si≤0.4％，Al≤0.1％，Mn:1.0％～5.0％，Cr:0.01％～0.7％，Mo:0.01％～0.7％，B:0.001％～0.005％，S≤0.005％，P≤0.01％，N≤0.008％，O≤0.003％，第一添加元素:0.01％～0.10％，第二添加元素≤0.5％，其余为Fe和不可避免夹杂；

所述锌基合金镀层的化学成分包括：Al:1％～20％，Mg:0.01％～3％，Si:2％～5％，其余为Zn和不可避免的杂质；

其中，所述第一添加元素包括Ti、Nb和V中一种及以上，所述第二添加元素包括Ni和/或Cu。

9.根据权利要求8所述的热冲压成形钢，其特征在于，所述第一添加元素包括Ti、Nb和V；所述第二添加元素包括Ni和Cu；

所述热冲压成形基板的化学成分满足：

0.025％≤[Ti]+[Nb]+[V]≤0.25％；

和/或[Ni]+[Cu]≤0.5％；

式中，[Ti]为所述Ti的质量分数，[Nb]为所述Nb的质量分数，[V]为所述V的质量分数，[Ni]为所述N的质量分数，[Cu]为所述Cu的质量分数。

10.根据权利要求8所述的热冲压成形钢，其特征在于，所述热冲压成形基板的化学成分还满足：

0.15％≤[Cr]+[Mo]≤1.0％，

式中，[Cr]为Cr的质量分数，Mo为Mo的质量分数。

Images