CN116987847A - 一种热镀锌钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及热镀锌和汽车板制造技术领域，尤其涉及一种热镀锌钢及其制备方法。所述方法包括：对具有设定化学成分的带钢进行退火，并控制所述带钢的运行速度，后进行热镀锌，得到第一热镀锌钢；其中，所述退火包括：对所述带钢进行均热，并控制所述均热的温度，后进行冷却，对冷却后的所述带钢进行感应加热，并根据季度以控制所述感应加热的温度；对所述第一热镀锌钢进行分阶段冷却，并根据季度以控制所述分阶段冷却的工艺参数，得到目标热镀锌钢。本申请内容解决了现有热镀锌钢的横纵向强度差较大的技术问题，横纵向强度差缩小到40MPa以内，镀层组织均匀性及钢基体组织均匀性良好。

Description

一种热镀锌钢及其制备方法
技术领域
本申请涉及热镀锌和汽车板制造技术领域，尤其涉及一种热镀锌钢及其制备方法。
背景技术
目前，为保证成形性，超高强钢中添加的Si元素一般较高，这导致在镀锌时表面锌层的均匀性较差，使得钢板的横纵向强度差变大。在镀后的冷却过程中，不合适的冷速造成带钢不同位置锌层硬度不同，后续平整过程锌层的厚度不均更加明显，并且不同季节这种厚度差异很大。Mn元素的添加带钢表面选择性氧化加剧，这同样会造成局部位置浸润性差，锌层厚度的严重，使得钢板的横纵向强度差变大。此外，过添加微合金获得高强度冷轧微合金钢，同样也存在着各向异性问题，而且随着强度提升，面内异性也会不同程度增加，钢板的横纵向强度差较大。
因此，亟需制备出一种横纵向强度差较小的超高强钢。
发明内容
本申请提供了一种热镀锌钢及其制备方法，以解决现有热镀锌钢的横纵向强度差较大的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种热镀锌钢的制备方法，所述方法包括：
对具有设定化学成分的带钢进行退火，并控制所述带钢的运行速度，后进行热镀锌，得到第一热镀锌钢；其中，所述退火包括：
对所述带钢进行均热，并控制所述均热的温度，后进行冷却，
对冷却后的所述带钢进行感应加热，并根据季度以控制所述感应加热的温度；
对所述第一热镀锌钢进行分阶段冷却，并根据季度以控制所述分阶段冷却的工艺参数，得到目标热镀锌钢。
可选的，所述所述带钢的运行速度为60-80m/min。
可选的，所述均热的温度为860-880℃。
可选的，所述冷却的终点温度为200-300℃。
可选的，所述根据季度以控制所述感应加热的温度，包括：
若季度为第一季度或第四季度，则所述感应加热的温度为360-380℃。
可选的，所述根据季度以控制所述感应加热的温度，包括：
若季度为第二季度或第三季度，则所述感应加热的温度为320-350℃。
可选的，所述对所述第一热镀锌钢进行分阶段冷却，并根据季度以控制所述分阶段冷却的工艺参数，得到目标热镀锌钢，包括：
若季度为第一季度或第四季度，则对所述第一热镀锌钢进行第一冷却，后进行第二冷却；其中，
所述第一冷却的速度为20-25℃/s，所述第二冷却的速度为10-15℃/s，
所述第一冷却的终点温度为350-400℃，所述第二冷却的终点温度为160-200℃。
可选的，所述对所述第一热镀锌钢进行分阶段冷却，并根据季度以控制所述分阶段冷却的工艺参数，得到目标热镀锌钢，包括：
若季度为第二季度或第三季度，则对所述第一热镀锌钢进行第三冷却，后进行第四冷却；其中，
所述第三冷却的速度为15-20℃/s，所述第四冷却的速度为10-15℃/s，
所述第三冷却的终点温度为320-360℃，所述第四冷却的终点温度为180-220℃。
可选的，所述设定化学成分包括：
C、Mn、Si、Cr以及Al；其中，以质量分数计，
C的含量为0.20～0.25％，Mn的含量为1.9～2.3％，Si的含量为0.3～0.5％，Cr的含量为≤0.3％，Al的含量为0.6～0.8％。
第二方面，本申请提供了一种热镀锌钢，所述热镀锌钢由所述权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。
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该热镀锌钢的制备方法，不大幅增加合金的基础上，通过根据不同季度的特点，退火及镀后冷却工艺等控制，改善980MPa级以上热镀锌高强钢的镀层组织均匀性及钢基体组织均匀性，使得微合金带钢的横纵向强度差缩小到40MPa以内，该方法不增加合金和设备成本，仅调整工艺及设备参数，方法简单，适用性强，而且效果显著。
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，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请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一种热镀锌钢的制备方法的流程示意图；
图2为本申请实施例1提供的一种热镀锌钢微观组织效果图；其中，(a)-横向微观组织和(b)-纵向的微观组织；
图3为本申请对比例1提供的一种热镀锌钢微观组织效果图；其中，(a)-横向微观组织和(b)-纵向的微观组织；
图4为本申请对比例2提供的一种热镀锌钢微观组织效果图；其中，(a)-横向微观组织和(b)-纵向的微观组织。
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。
本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。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。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
第一方面，本申请提供了一种热镀锌钢的制备方法，请参见图1，所述方法包括：
S1、对具有设定化学成分的带钢进行退火，并控制所述带钢的运行速度，后进行热镀锌，得到第一热镀锌钢；其中，所述退火包括：
对所述带钢进行均热，并控制所述均热的温度，后进行冷却，
对冷却后的所述带钢进行感应加热，并根据季度以控制所述感应加热的温度；
在一些实施方式中，所述设定化学成分包括：
C、Mn、Si、Cr以及Al；其中，以质量分数计，
C的含量为0.20～0.25％，Mn的含量为1.9～2.3％，Si的含量为0.3～0.5％，Cr的含量为≤0.3％，Al的含量为0.6～0.8％。
在本申请实施例中，控制C的含量为0.20～0.25％的积极效果：C元素形成马氏体提供强度的元素。然而，C元素易发生偏析，钢中C元素不宜过高，当钢中C元素含量过高时，易产生中心偏析聚集形成带状组织，增加带钢的面内各向异性，横纵向强度差较大，也对带钢的塑性和焊接性不利。具体地，该C的含量可以为0.20％、0.23％、0.25％等。
控制Mn的含量为1.9～2.3％的积极效果：Mn元素可以提升材料的整体强度，可以扩大奥氏体相区，在降低合金元素的情况下保证材料的强度，但Mn元素易发生偏析，钢中的Mn元素不宜过高。具体地，该Mn的含量可以为1.9％、2.1％、2.3％等。
控制Si的含量为0.3～0.5％的积极效果：Si可以净化铁素体，使得钢中的铁素体更加纯净，纯净的铁素体会提供钢更好的塑性，另外Si和C有相互抑制作用，Si的存在使得C更多的进入到马氏体中，从而保证钢获得更高的强度，因此钢中添加适量的Si元素不仅可以起到一定的强化作用，还可以提升钢的塑性，过多的Si对表面不利，导致在镀锌时表面锌层的均匀性较差，横纵向强度差较大。具体地，该Si的含量可以为0.3％、0.4％、0.5％等。
控制Cr的含量为≤0.3％的积极效果：Cr能提升材料的淬透性，提升材料的强度，但因为Cr元素过高易导致镀锌后表面变差。具体地，该Cr的含量可以为0.30％、0.28％、0.25％等。
控制Al的含量为0.6～0.8％的积极效果：Al元素可进一步改善钢的塑性，Al元素进入铁素体，使得退火时铁素体多边形更充分，使得钢的微观组织均匀，改善钢的面内各向异性，减轻钢的横纵向的力学性能。具体地，该Al的含量可以为0.6％、0.7％、0.8％等。
在一些实施方式中，所述所述带钢的运行速度为60-80m/min。
在一些实施方式中，所述均热的温度为860-880℃。
控制带钢的运行速度为60-80m/min，以保证合适的退火时间，以及控制均热的温度为860-880℃的积极效果：均热温度和退火时间对力学性能的影响最为显著，均热温度过高或退火时间过长，都导致带钢强度不足，反之则可能会导致带钢内铁碳化物或珠光体分解不充分和铁素体组织再结晶不充分，晶粒呈纤维状，对降低各向异性不利，横纵向强度差较大。具体地，该带钢的运行速度可以为60m/min、70m/min、80m/min等，该均热的温度可以为860℃、870℃、880℃等。
在一些实施方式中，所述冷却的终点温度为200-300℃。
该冷却包括缓冷和高氢快冷，控制冷却的终点温度为200-300℃的积极效果：控制马氏体相变效果，同时较低的温度、较快的冷速，可以获得更为细化的晶粒组织。具体地，该冷却的终点温度可以为200℃、250℃、300℃等。
在一些实施方式中，所述根据季度以控制所述感应加热的温度，包括：
若季度为第一季度或第四季度，则所述感应加热的温度为360-380℃。
在一些实施方式中，所述根据季度以控制所述感应加热的温度，包括：
若季度为第二季度或第三季度，则所述感应加热的温度为320-350℃。
感应加热温度的选择很大程度上决定了钢中马氏体的形态和尺寸，不同季节的影响也十分显著，这是由于从热轧原料遗传至冷轧退火初始的微观组织受季节的影响，从而影响横纵向强度差；当环境温度低，也即第一季度或第四季度，感应加热温度要略高；当环境温度高，第二季度或第三季度感应加热温度略低。具体地，若季度为第一季度或第四季度，则所述感应加热的温度可以为360℃、370℃、380℃等，若季度为第二季度或第三季度，则所述感应加热的温度可以为320℃、330℃、340℃、350℃等。
S2、对所述第一热镀锌钢进行分阶段冷却，并根据季度以控制所述分阶段冷却的工艺参数，得到目标热镀锌钢。
在一些实施方式中，所述对所述第一热镀锌钢进行分阶段冷却，并根据季度以控制所述分阶段冷却的工艺参数，得到目标热镀锌钢，包括：
若季度为第一季度或第四季度，则对所述第一热镀锌钢进行第一冷却，后进行第二冷却；其中，
所述第一冷却的速度为20-25℃/s，所述第二冷却的速度为10-15℃/s，
所述第一冷却的终点温度为350-400℃，所述第二冷却的终点温度为160-200℃。
在一些实施方式中，所述对所述第一热镀锌钢进行分阶段冷却，并根据季度以控制所述分阶段冷却的工艺参数，得到目标热镀锌钢，包括：
若季度为第二季度或第三季度，则对所述第一热镀锌钢进行第三冷却，后进行第四冷却；其中，
所述第三冷却的速度为15-20℃/s，所述第四冷却的速度为10-15℃/s，
所述第三冷却的终点温度为320-360℃，所述第四冷却的终点温度为180-220℃。
镀后分阶段冷却的积极效果：可以精准的控制材料强度，并控制基体相变过程。镀后冷却决定了钢基体的强度，同时也决定了镀层的晶粒尺寸大小和镀层表面硬度，为了让不同季节的钢的强度波动控制在较低水平，即控制横纵向强度差，环境温度高低来设定了不同的冷却速度和冷却温度。具体地，对于第一冷却，其冷速可以为20℃/s、℃/23℃/s、25℃/s等，其终冷温度可以为350、370、400等；
对于第二冷却，其冷速可以为10℃/s、13℃/s、15℃/s等，其终冷温度可以为160℃、180℃、200℃等；
对于第三冷却，其冷速可以为17℃/s、20℃/s、15℃/s等，其终冷温度可以为360℃、320℃、340℃等；
对于第四冷却，其冷速可以为10℃/s、13℃/s、15℃/s等，其终冷温度可以为220℃、180℃、200℃等。
第二方面，本申请提供了一种热镀锌钢，所述热镀锌钢由所述权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。热镀锌钢为980MPa级以上热镀锌高强钢。
该热镀锌钢是基于上述热镀锌钢的制备方法来实现，该热镀锌钢的制备方法的具体步骤可参照上述实施例，由于该热镀锌钢采用了上述实施例的部分或全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
本申请提供了一种热镀锌钢的制备方法，所述方法包括：
S1、对具有设定化学成分的带钢进行退火，并控制所述带钢的运行速度，后进行热镀锌，得到第一热镀锌钢；其中，所述退火包括：
对所述带钢进行均热，并控制所述均热的温度，后进行冷却，
对冷却后的所述带钢进行感应加热，并根据季度以控制所述感应加热的温度；
S2、对所述第一热镀锌钢进行分阶段冷却，并根据季度以控制所述分阶段冷却的工艺参数，得到目标热镀锌钢。具体的工艺参数请参见表1-表2。
表1热镀锌钢的钢基体的化学成分(wt％)
序号 C Si Mn Cr Al
实施例1 0.24 0.38 2.3 0.29 0.6
实施例2 0.25 0.5 2.0 0.3 0.8
实施例3 0.20 0.3 1.9 0.28 0.7
对比例1 0.17 0.50 2.1 0.21 0.6
对比例2 0.27 0.42 2.0 0.28 0.7
表2热镀锌钢的制备工艺参数
将上述实施例与对比例中的热镀锌钢进行力学性能测试，其结果请参见表3。
表3热镀锌钢的测试力学性能测试结果
采用本申请实施例的方法，实施例1-3制备得到的热镀锌高强钢的镀层组织均匀性及钢基体组织均匀性良好，横纵向强度差缩小到40MPa以内。实施例1钢的微观组织见图2所示，(a)和(b)代表横向和纵向的微观组织，横向和纵向的组织均匀性良好。
对比例1中，该热镀锌钢的微观组织见图3所示，横向和纵向的组织均匀性较差。相比本实施方案，C元素含量略低，以及制备工艺中感应加热温度和镀后冷却工艺参数有所改变，导致图3a性能低于下限，横向和纵向的抗拉强度差值较大。
对比例2中，该热镀锌钢的微观组织见图4所示，横向和纵向的组织均匀性较差。相比本实施方案，C元素含量略高，以及制备工艺中感应加热温度和镀后冷却工艺参数有所改变，横向和纵向的抗拉强度差值较大。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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)

1.一种热镀锌钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
对具有设定化学成分的带钢进行退火，并控制所述带钢的运行速度，后进行热镀锌，得到第一热镀锌钢；其中，所述退火包括：
对所述带钢进行均热，并控制所述均热的温度，后进行冷却，
对冷却后的所述带钢进行感应加热，并根据季度以控制所述感应加热的温度；
对所述第一热镀锌钢进行分阶段冷却，并根据季度以控制所述分阶段冷却的工艺参数，得到目标热镀锌钢。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所述带钢的运行速度为60-80m/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述均热的温度为860-880℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却的终点温度为200-300℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据季度以控制所述感应加热的温度，包括：
若季度为第一季度或第四季度，则所述感应加热的温度为360-380℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据季度以控制所述感应加热的温度，包括：
若季度为第二季度或第三季度，则所述感应加热的温度为320-350℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一热镀锌钢进行分阶段冷却，并根据季度以控制所述分阶段冷却的工艺参数，得到目标热镀锌钢，包括：
若季度为第一季度或第四季度，则对所述第一热镀锌钢进行第一冷却，后进行第二冷却；其中，
所述第一冷却的速度为20-25℃/s，所述第二冷却的速度为10-15℃/s，
所述第一冷却的终点温度为350-400℃，所述第二冷却的终点温度为160-200℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一热镀锌钢进行分阶段冷却，并根据季度以控制所述分阶段冷却的工艺参数，得到目标热镀锌钢，包括：
若季度为第二季度或第三季度，则对所述第一热镀锌钢进行第三冷却，后进行第四冷却；其中，
所述第三冷却的速度为15-20℃/s，所述第四冷却的速度为10-15℃/s，
所述第三冷却的终点温度为320-360℃，所述第四冷却的终点温度为180-220℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定化学成分包括：
C、Mn、Si、Cr以及Al；其中，以质量分数计，
C的含量为0.20～0.25％，Mn的含量为1.9～2.3％，Si的含量为0.3～0.5％，Cr的含量为≤0.3％，Al的含量为0.6～0.8％。
10.一种热镀锌钢，其特征在于，所述热镀锌钢由所述权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。
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