DE69404338T2 - Alloyed hot-dipped galvanized steel strip - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein legiertes heiß-getauchtes galvanisiertes Stahlband bzw. Stahlblech, welches als äußeres Fahrzeugkarosserieblech verwendet wird und das eine herausragende Pressverarbeitbarkeit und einen herausragenden Widerstand gegenüber dem Ablösen einer Beschichtung aufweist.The present invention relates to an alloyed hot-dipped galvanized steel strip or steel sheet which is used as an external vehicle body panel and which has excellent press workability and excellent resistance to peeling off of a coating.
In jüngster Zeit sind verbesserte antikorrosive Eigenschaften für Fahrzeugkarosserien gefordert worden. Die Industrie hat sich dementsprechend bemüht, geeignete galvanisierte oberflächenbehandelte Stahlbänder zu entwickeln, die diesen Anforderungen genügen. Eine Entwicklung stellen heiß-getauchte galvanisierte Stahlbänder dar, die aus ökonomischer Sicht herausragen. Darüber hinaus ist es möglich geworden, die Schweißbarkeit und den Korrosionswiderstand nach dem Beschichten der Stahlbänder zu verbessern, indem eine Beschichtungsschicht aus Fe-Zn (legiertes heiß-getauchtes galvanisiertes Stahlband) zusammengestellt wird und diese einer Wärmebehandlung unterzogen wird.Recently, improved anti-corrosive properties have been required for vehicle bodies. The industry has therefore made efforts to develop suitable galvanized surface-treated steel strips that meet these requirements. One development is hot-dipped galvanized steel strips, which are outstanding from an economic point of view. In addition, it has become possible to improve the weldability and corrosion resistance after coating the steel strips by composing a coating layer of Fe-Zn (alloyed hot-dipped galvanized steel strip) and subjecting it to heat treatment.
Höhere Duktilitäten (Dehnung ε) und höhere Ziehbarkeit (Lankford Wert, r-Wert) wurden gleichfalls gefordert, da legierte heißgetauchte galvanisierte Stahlbleche zur Verwendung als äußere Fahrzeugkarosseriebleche (im folgenden gelegentlich als "GA" bezeichnet) zur Verbesserung ihrer Gestaltungseigenschaften einer starken Pressbearbeitung unterzogen werden. Um die mit der Verwirklichung einer hohen Duktilität und hohen Ziehbarkeit einhergehenden Probleme zu lösen, sind eine Vielzahl von Verfahren zur Verringerung der Menge an C, N, P, S und dergleichen, die in den Stahlbändern enthalten sind, im Hiriblick auf die Eigenschaften des Stahlblechs als Material entwickelt worden. Bestmögliche Warmwalz- und Kaltwalzverfahren sind gleichfalls entwickelt worden.Higher ductility (elongation ε) and higher drawability (Lankford value, r value) have also been required since alloy hot-dipped galvanized steel sheets for use as vehicle exterior panels (hereinafter sometimes referred to as "GA") are subjected to severe press processing to improve their design properties. In order to solve the problems involved in realizing high ductility and high drawability, a variety of methods for reducing the amount of C, N, P, S and the like contained in the steel strips have been developed in view of the properties of the steel sheet as a material. The best possible hot rolling and cold rolling processes have also been developed.
In Verbindung mit den Anforderungen bezüglich des Stahlbandes muß das Verhalten, das für die Beschichtungsschicht von GA- Stahlbändern gefordert wird, derart beschaffen sein, daß die Beschichtungsschicht nicht aufweisen darf 1) "Pulverisieren" ("powdering"), bei dem ihre Struktur pulverisiert und getrennt wird, da sie nicht der Verformung des Stahlbandes während der Verarbeitung folgen kann, und 2) "Abblättern" ("flaking"), bei dem die Struktur in Form von Schuppen bzw. Zunder getrennt wird, wenn sie durch Pressformen streckgezogen wird. Sofern ein derartiges Verhalten auftritt, sammeln sich abgelöste galvanisch behandelte Partikel in den Pressformen, was wiederum zu sehr unerwünschten Eindrückungen an der Oberfläche der Stahlbänder bzw. Stahlbleche führt. Darüber hinaus kann die Korrosionsbeständigkeit der Galvanisierung bzw. der Auflage verlorengehen.In connection with the requirements regarding the steel strip, the behavior required for the coating layer of GA steel strips must be such that the coating layer must not exhibit 1) "powdering", where its structure is pulverized and separated because it cannot follow the deformation of the steel strip during processing, and 2) "flaking", where the structure is separated in the form of scale when it is stretched by press forming. If such behavior occurs, detached galvanized particles collect in the press forms, which in turn leads to very undesirable indentations on the surface of the steel strips or steel sheets. In addition, the corrosion resistance of the galvanization or the coating may be lost.
Üblicherweise wird davon ausgegangen, daß im Hinblick auf einen niedrigen prozentualen Anteil des Fe die Galvanisierungsschicht auf GA-Stahlblechen aus drei Zn-Fe-Legierungsphasen ( , δ&sub1;, Γ) zusammengesetzt ist. Es wird angenommen, daß das Pulverisieren durch die Γ-Phase verursacht wird und daß das Abblättern durch die -Phase verursacht wird. Sofern ein GA-Stahlblech durch Heißtauch-Galvanisieren des C, N, P, S reduzierten Materials hergestellt wird, ergibt sich eine zufriedenstellende Duktilität und ein zufriedenstellender r-Wert. Sofern jedoch eine derartige Behandlung durchgeführt wird, ergibt sich ein stark beschleunigtes Auflegieren in den Korngrenzen des Stahlbandes und der Gehalt an der Γ-Phasen-Ausbildung steigt an, wodurch der Widerstand gegenüber Pulverisieren verringert wird. Um einen hinreichenden Widerstand gegenüber Pulverisieren sicherzustellen, ist es notwendig, den Legierungsgrad auf ein Maß (Konzentration an Fe) zu beschränken, bei dem im wesentlichen keine Γ-Phase erzeugt wird. Wenn jedoch in diesem Fall lediglich der prozentuale Gehalt an Fe zur Vermeidung einer Γ-Phase beschränkt wird, wie dies in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2-11745 offenbart ist, kann sich die -Phase abhängig von den Herstellungsbedingungen als dicke Schicht auf der Oberfläche der Legierungsschicht ausbilden, so daß ein Abblättern mit höherer Wahrscheinlichkeit dann auftritt, wenn die Schicht während der Verarbeitung stark geglättet wird.It is usually considered that, in view of a low percentage of Fe, the galvanic layer on GA steel sheets is composed of three Zn-Fe alloy phases ( , δ₁, Γ). It is considered that the powdering is caused by the Γ phase and the flaking is caused by the Γ phase. When a GA steel sheet is produced by hot-dip galvanizing the C, N, P, S reduced material, a satisfactory ductility and r value are obtained. However, when such a treatment is carried out, a greatly accelerated alloying occurs in the grain boundaries of the steel strip and the content of the Γ phase formation increases, thereby reducing the resistance to powdering. In order to ensure sufficient resistance to pulverization, it is necessary to limit the alloying level to a level (concentration of Fe) at which essentially no Γ phase is generated. However, in this case, if only the percentage of Fe is adjusted to avoid a Γ phase as disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-11745, the phase may form as a thick layer on the surface of the alloy layer depending on the manufacturing conditions, so that flaking is more likely to occur when the layer is greatly smoothed during processing.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Verwendung eines Stahlbandes, das durch Reduzieren des Gehaltes an in dem Stahlband enthaltenem C, N, P, S erzielt wird, ein legiertes heiß-getauchtes verzinktes Stahlblech zu schaffen, das gleichzeitig sowohl dem Widerstand gegenüber Pulverisieren als auch dem Widerstand gegenüber Abblättern den Anforderungen genügt.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an alloyed hot-dipped galvanized steel sheet that simultaneously satisfies both the resistance to pulverization and the resistance to flaking using a steel strip obtained by reducing the content of C, N, P, S contained in the steel strip.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein legiertes heiß-getauchtes verzinktes Stahlblech mit herausragender Pressbearbeitbarkeit und herausragendem Widerstand gegenüber dem Ablösen einer Beschichtung bereitgestellt, bei dem eine legierte heißgetauchte Zink-Basis-Schicht mit ungefähr 9 Gew.% oder mehr und ungefähr 12 Gew.% oder weniger an Fe, ungefähr 0,3 Gew.% oder mehr und ungefähr 1,5 Gew.% oder weniger an Al, und ungefähr 0,1 Gew.% oder weniger an Pb auf der Oberfläche eines Stahlbandes ausgebildet ist, das ungefähr 0,0015 Gew.% oder weniger an C, ungefähr 0,1 Gew.% oder weniger an Si, ungefähr 0,03 Gew.% oder mehr und ungefähr 0,3 Gew.% oder weniger an Mn, ungefähr 0,01 Gew.% oder mehr und ungefähr 0,1 Gew.% oder weniger an Al, ungefähr 0,01 Gew.% oder weniger an P, ungefähr 0,005 Gew.% oder weniger an 5, ungefähr 0,005 Gew.% oder weniger an ungefähr 0, 0,005 Gew.% oder weniger an N enthält und außerdem wenigstens einen der folgenden ungefähr 0,03 Gew.% oder weniger an Ti, bzw. ungefähr 0,03 Gew.% oder weniger an Nb in einem Bereich C/12 ≤ Ti*/48 + Nb/93 ≤ C/2 enthält, wobei die Schicht eine Dicke von ungefähr 25 g/m² oder mehr und ungefähr 70g/m² oder weniger aufweist.According to the present invention, there is provided an alloyed hot-dipped galvanized steel sheet having excellent press workability and excellent resistance to coating peeling, in which an alloyed hot-dipped zinc base layer containing about 9 wt.% or more and about 12 wt.% or less of Fe, about 0.3 wt.% or more and about 1.5 wt.% or less of Al, and about 0.1 wt.% or less of Pb is formed on the surface of a steel strip containing about 0.0015 wt.% or less of C, about 0.1 wt.% or less of Si, about 0.03 wt.% or more and about 0.3 wt.% or less of Mn, about 0.01 wt.% or more and about 0.1 wt.% or less of Al, about 0.01 wt.% or less of P, about 0.005 wt.% or less of less of 5, about 0.005 wt.% or less of about 0, 0.005 wt.% or less of N and further contains at least one of the following about 0.03 wt.% or less of Ti, or about 0.03 wt.% or less of Nb in a range C/12 ≤ Ti*/48 + Nb/93 ≤ C/2, the layer having a thickness of about 25 g/m² or more and about 70 g/m² or less.
In diesem Fall wird davon ausgegangen, daß Ti* gleich Ii(48N/14 + 485/32), wenn Ti-(48N/14 + 485/32)≥0 und Ti* gleich wenn Ti-(48N/14 + 485/32)< 0. Außerdem kann das Stahlband mit der voranstehend genannten Zusammensetzung ungefähr 0,001 Gew.% oder weniger an B aufweisen.In this case, Ti* is considered to be equal to Ii(48N/14 + 485/32) when Ti-(48N/14 + 485/32)≥0 and Ti* is equal to when Ti-(48N/14 + 485/32)<0. In addition, the steel strip having the above composition may contain about 0.001 wt% or less of B.
Figur 1 ist eine schematische, erklärende Zeichnung einer Vorrichtung für Sicken-Ziehversuche.Figure 1 is a schematic explanatory drawing of a device for bead pulling tests.
Ein legiertes heiß-getauchtes galvanisiertes Stahlband mit herausragender Pressbearbeitbarkeit und herausragendem Widerstand gegenüber dem Abblättern einer Beschichtung, welches das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, wird im folgenden beschrieben. Es soll jedoch betont werden, daß die folgende Beschreibung sich lediglich auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung bezieht, die zur Verdeutlichung der Zeichnung ausgewählt worden sind, wobei durch diese nicht der Schutzumfang der Erfindung beschränkt werden soll, der sich lediglich aus den beigefügten Ansprüchen ergibt.An alloyed hot-dipped galvanized steel strip having excellent press workability and excellent resistance to coating flaking, which is the object of the present invention, is described below. It should be emphasized, however, that the following description refers only to certain embodiments of the invention which have been selected to illustrate the drawings and are not intended to limit the scope of the invention which is defined solely by the appended claims.
Zunächst werden die Bestandteile, die in dem Stahlband, das als Material für das Beschichten verwendet werden soll, wie folgt bestimmt, um den erforderlichen Eigenschaften zu genügen und eine effiziente wirtschaftliche Herstellung zu ermöglichen.First, the components to be used in the steel strip as the material for coating are determined as follows in order to meet the required properties and enable efficient, economical production.
C: C ist ein Element, welches direkt die Festigkeit des Stahls bestimmt. Um eine sehr hohe Verformbarkeit (hohes ε(Dehnung), hoher r-Wert) zu erzielen, welches das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ist ein geringer Gehalt an C vorteilhafter. Der Gehalt sollte daher ungefähr 0,0015 Gew.% oder weniger sein.C: C is an element that directly determines the strength of the steel. In order to achieve very high formability (high ε(elongation), high r-value), which is the aim of the present invention, a low content of C is more advantageous. The content should therefore be about 0.0015 wt% or less.
N, P und S: N, P und S sind in dem Gefüge des Stahls, um die Dehnung und die r-Werte zu verringern. Wie im Fall von C ist ein geringer Gehalt an diesen Elementen vorteilbafter. Es wird angenommen, daß N, P und S mit ungefähr 0,005 Gew.% oder weniger, ungefähr 0,01 Gew.% oder weniger und ungefähr 0,005 Gew.% oder weniger in der entsprechenden Reihenfolge vorliegen müssen.N, P and S: N, P and S are in the structure of the steel to reduce the elongation and r-values. As in the case of C, a low content of these elements is more advantageous. It is believed that N, P and S are present at about 0.005 wt.% or less, about 0.01 wt.% or less and about 0.005 wt.% or less in the appropriate order.
O: Sofern O vermehrt im Stahl vorliegt, wird dieses in Form von Oxiden ausgeschieden, wodurch εund r-Werte verringert werden. Mithin darf dessen Gehalt maximal ungefähr 0,005 Gew.% sein.O: If O is present in excess in the steel, it is precipitated in the form of oxides, which reduces ε and r values. Its content may therefore be a maximum of approximately 0.005 wt.%.
Mn: Sofern Mn einen Stahl zugegeben wird, verbindet sich dieses mit dem S und wird dann ausgeschieden, um wirkungslos zu werden. Wenn eine geringe Menge Mn hinzugegeben wird, stellt sich mithin keine bemerkbare Wirkung im Hinblick auf das Material ein. Wenn jedoch dessen Gehalt 0,3 Gew.% übersteigt, verringern sich εund r-Werte stetig. Mithin muß der Gehalt an Mn ungefähr 0,03 Gew.% oder mehr und ungefähr 0,3 Gew.% oder weniger sein.Mn: When Mn is added to a steel, it combines with S and then precipitates to become ineffective. Therefore, if a small amount of Mn is added, no noticeable effect is produced on the material. However, if its content exceeds 0.3 wt.%, ε and r values decrease steadily. Therefore, the Mn content must be about 0.03 wt.% or more and about 0.3 wt.% or less.
Si: Wie in dem Fall von Mn verringert eine große Menge Si in dem Stahl die Dehnung und r-Werte und verhindert die Benetzbarkeit bei der galvanischen Behandlung bzw. Beschichtung. Mithin beträgt der maximale Gehalt an Si ungefähr 0,3 Gew.%.Si: As in the case of Mn, a large amount of Si in the steel reduces the elongation and r values and prevents the wettability during galvanic treatment or coating. Therefore, the maximum content of Si is about 0.3 wt.%.
Ti und Nb: Ti und Nb verbinden sich mit C und werden in Form TiC und NbC ausgeschieden, wodurch die Bearbeitbarkeit verbessert wird. Mithin muß das atomare Verhältnis von Ti und Nb in bezug auf C mehr als ungefähr 1 sein. Jedoch führt eine erhebliche Beigabe dieser Elemente zu einem Anstieg der Kosten, wobei das maximale atomare Verhältnis ungefähr bei 6 liegt. Darüber hinaus ist es zu bevorzugen, daß der maximale Gehalt an jeder Komponente ungefähr 0,03 Gew.% beträgt. Jedoch sollte, da Ti sich wahrscheinlich eher mit dem N oder S verbindet als mit dem C, der Gehalt an Ti derart bestimmt werden, daß die N- und S-Äquivalente abgezogen werden. Genauer gesagt, wird angenommen, daß die Gehalte an Ti und Nb die nachfolgend angegebene Gleichung erfüllen.Ti and Nb: Ti and Nb combine with C and precipitate in the form of TiC and NbC, thereby improving machinability. Therefore, the atomic ratio of Ti and Nb with respect to C must be more than about 1. However, a significant addition of these elements leads to an increase in cost, with the maximum atomic ratio being about 6. In addition, it is preferable that the maximum content of each component be about 0.03 wt.%. However, since Ti is more likely to combine with N or S than with C, the Ti content should be determined by subtracting the N and S equivalents. More specifically, the Ti and Nb contents are assumed to satisfy the equation given below.
C/12 ≤ Ti*/48 + Nb/93 ≤ C/2,C/12 ≤ Ti*/48 + Nb/93 ≤ C/2,
(mit Ti* gleich Ti-(48N/14 + 48S/32), wenn Ti-(48N/14 + 48S/32)≥0 und Ti* gleich 0 wenn Ti-(48N/14 + 43S/32)< 0.)(with Ti* equal to Ti-(48N/14 + 48S/32) if Ti-(48N/14 + 48S/32)≥0 and Ti* equal to 0 if Ti-(48N/14 + 43S/32)< 0.)
Al: Der Gehalt an Al sollte ungefähr 0,01 Gew.% oder mehr betragen, um zu vermeiden, daß Ti und Nb oxidiert werden, wenn Ti und Nb hinzugegeben werden. Al verbindet sich mit dem in dem Stahl enthaltenen N und S, wodurch deren Wirkungen eliminiert werdeh. Wenn jedoch ein Gehalt an Al von mehr als ungefähr 0,1 Gew.% hinzugegeben wird, wird diese Wirkung abgesättigt, so daß eine darüber hinausgehende Beigabe von Al ökonomisch bedeutungslos ist.Al: The content of Al should be about 0.01 wt% or more to avoid Ti and Nb being oxidized when Ti and Nb are added. Al combines with the N and S contained in the steel, thereby eliminating their effects. However, if an Al content of more than about 0.1 wt% is added, this effect is saturated, so that adding more Al is economically meaningless.
B: In dem erfindungsgemäßen Stahl sollte neben der oben beschriebenen Mischung vorzugsweise der Gehalt an B weniger als ungefähr 0,001 Gew.% sein. Dies liegt darin begründet, daß B eine Verfestigung der Korngrenzen bewirkt und die Punktschweißbarkeit und die sekundäre Bearbeitungsversprödung (secondary processing brittleness) verbessert. Mithin beträgt sein maximaler Gehalt ungefähr 0,001 Gew.%.B: In the steel of the invention, in addition to the mixture described above, the content of B should preferably be less than about 0.001 wt.%. This is because B causes grain boundary strengthening and improves spot weldability and secondary processing brittleness. Therefore, its maximum content is about 0.001 wt.%.
Als nächstes werden nachfolgend die Gründe für die Bestandteile der Galvanisierungs- bzw. Beschichtungsschicht beschrieben. Das legierte heiß-getauchte verzinktes Stahlblech wird hergestellt, indem ein Stahlblech in ein geschmolzenes Zinkbad eingetaucht wird und dann das Stahlblech zur Diffusion von in dem Stahlblech enthaltenem Fe in die Beschichtungsschicht erhitzt wird, wodurch sich eine Zn-Fe-Legierungsschicht ausbildet.Next, the reasons for the components of the galvanizing or coating layer are described below. The alloyed hot-dipped galvanized steel sheet is manufactured by immersing a steel sheet in a molten zinc bath and then heating the steel sheet to diffuse Fe contained in the steel sheet into the coating layer, thereby forming a Zn-Fe alloy layer.
Demgemäß sind der Korrosionswiderstand, das chemische Umwandlungsbehandlungsverhalten und die Punktschweißbarkeit erheblich besser als bei üblichen galvanisierten Stahlbändern Diese Funktionsmerkmale werden vorzugsweise erzielt, indem der Gehalt an Fe auf ungefähr 9 Gew.% oder mehr angepaßt wird. Außerdem muß der Gehalt an Fe ungefähr 9 Gew.% oder mehr sein, um ein Wachstum der -Phase zu verhindern. Demgegenüber bildet sich eine harte, spröde Γ-Phasenschicht selbst dann aus, wenn der Gehalt an Al in der Beschichtungsschicht in einem nachfolgend zu beschreibenden Bereich gehalten wird, sofern der Gehalt an Fe ungefähr 12 Gew.% übersteigt, wodurch die pressbearbeitbarkeit gehemmt wird. Dementsprechend muß der Gehalt an Fe in der Beschichtungsschicht ungefähr 9-12 Gew.% oder weniger betragen.Accordingly, the corrosion resistance, chemical conversion treatment performance and spot weldability are significantly better than those of conventional galvanized steel strips. These performance characteristics are preferably achieved by adjusting the content of Fe to about 9 wt% or more. In addition, the content of Fe must be about 9 wt% or more to prevent growth of the -phase. On the other hand, even if the content of Al in the coating layer is kept within a range to be described below, if the content of Fe exceeds about 12 wt%, a hard, brittle Γ-phase layer is formed, thereby inhibiting press workability. Accordingly, the content of Fe in the coating layer must be about 9-12 wt% or less.
Der Gehalt an Al in der Beschichtungsschicht wirkt auf die Phasenzusarrimensetzung der Zn-Fe-Legierung, die beim Auflegieren ausgebildet wird. Sofern der Gehalt an Al weniger als ungefähr 0,3 Gew.% ist, bildet sich die Γ-Phasenschicht aus, so daß das unerwünschte Pulverisieren wahrscheinlich wird. Sofern der Gehalt an Al einen Wert von ungefähr 1,5 Gew.% übersteigt, wird ein unvollständiges Auflegieren erreicht. Mithin sollte der Gehalt an Al in der Beschichtungsschicht zwischen ungefähr 0,3 Gew.% und ungefähr 1,5 Gew.% liegen.The Al content in the coating layer affects the phase composition of the Zn-Fe alloy that is formed during alloying. If the Al content is less than about 0.3 wt.%, the Γ-phase layer is formed, so that undesirable powdering becomes likely. If the Al content exceeds a value of about 1.5 wt.%, incomplete alloying is achieved. Therefore, the Al content in the coating layer should be between about 0.3 wt.% and about 1.5 wt.%.
Das in der Beschichtungsschicht enthaltene Pb wird auf ungefähr 0,2 Gew.% oder weniger beschränkt, da dieses den Korrosionswiderstand der Beschichtungsschicht in negativer Weise beeinflußt.The Pb contained in the coating layer is limited to about 0.2 wt% or less because it negatively affects the corrosion resistance of the coating layer.
Im Hinblick auf den Korrosionswiderstand sollte die Beschichtungsschicht in einer Menge von ungefähr 25 g/m² aufgetragen werden. Wenn jedoch die Beschichtungsschicht zu dick wird, kann die Schicht der Verformung des Stahlbandes bein Pressen nicht mehr folgen, was zum Pulverisieren führt. Mithin wird die maximale Menge an auf das Stahlband aufgetragener Beschichtungsschicht auf einen Wert von ungefähr 70 g/cm² bestimmt.In view of corrosion resistance, the coating layer should be applied in an amount of about 25 g/m². However, if the coating layer becomes too thick, the layer cannot follow the deformation of the steel strip during pressing, resulting in powdering. Therefore, the maximum amount of the coating layer applied to the steel strip is determined to be about 70 g/cm².
Obwohl das Verfahren zur Herstellung des Stahlbandes gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf ein besonderes Herstellungsverfahren speziell beschränkt ist, wird eine bevorzugte Herstellung als Beispiel nachfolgend genannt.Although the method for producing the steel strip according to the present invention is not specifically limited to a particular production method, a preferred production method is given as an example below.
Geschmolzener Stahl, der auf die voranstehend genannte Zusammensetzung angepaßt ist, wird mittels einem Stranggußverfahren zu Tafeln verarbeitet. Die Tafeln werden dann durch Warmwalzen und Kaltwalzen zu kalt-fertigbearbeiteten Stahlplatten bzw. Stahltafeln verarbeitet. Beim Warmwalzen sollte vorzugsweise eine Endtemperatur von ungefähr 850ºC-920ºC, welche in der Nähe des Ar&sub3; Umformungspunktes liegt, eingestellt werden, um hohe Verarbeitungseigenschaften zu erzielen. Es ist zu bevorzugen, die Wickeltemperatur bei ungefähr 600ºC oder mehr einzustellen. Darüber hinaus sollte das Kaltwalzen vorzugsweise bei einer Höhenabnahme von ungefähr 50 % oder mehr durchgeführt werden. Beim Heißtauch-Galvanisieren wird die Oberfläche des Stahlbandes gereinigt, bevor die Glühreduktion durchgeführt wird. Entfetten, Beizen oder Brennen sind mögliche Verfahren. Das Stahlband wird dann einer Glühreduktion unterworfen. Die Verwendung einer H&sub2;-Atmosphäre, die zwischen einigen % und einigen 10 % N&sub2; enthält, ist angemessen. Es ist weiterhin zu bevorzugen, daß der Taupunkt 0ºC oder weniger beträgt. Obwohl die Glühreduktionstemperatur höher als die Rekristallisationstemperatur sein muß, um ein bevorzugtes Material zu erhalten, sollte eine Glühreduktionstemperatur bei ungefähr 780ºC oder mehr bevorzugt werden.Molten steel conformed to the above composition is processed into sheets by a continuous casting process. The sheets are then processed into cold-finished steel plates by hot rolling and cold rolling. In hot rolling, a finishing temperature of about 850ºC-920ºC, which is close to the Ar₃ deformation point, should preferably be set to obtain high workability. It is preferable to set the coiling temperature at about 600ºC or more. In addition, cold rolling should preferably be carried out at a height reduction of about 50% or more. In hot dip galvanizing, the surface of the steel strip is cleaned before the annealing reduction is carried out. Degreasing, pickling or burning are possible processes. The steel strip is then subjected to annealing reduction. The use of a H₂ atmosphere containing between a few % and a few 10 % N₂ is appropriate. It is further preferred that the dew point be 0ºC or less. Although the annealing reduction temperature must be higher than the recrystallization temperature to obtain a preferred material, an annealing reduction temperature of about 780ºC or more is preferred.
Nachdem die Glühreduktion durchgeführt worden ist, wird das Stahlband in einem reduzierenden Gas gekühlt und in ein Heißtauch-Galvanisierbad eingeführt. Die Bestandteile und die Temperatur des Bades bestimmen sich wie folgt.After the annealing reduction has been carried out, the steel strip is cooled in a reducing gas and introduced into a hot-dip galvanizing bath. The components and the temperature of the bath are determined as follows.
Konzentration an Al in dem Bad: Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Widerstand gegenüber Pulverisieren und den Widerstand gegenüber Abblättern aufrechtzuerhalten, indem die Menge der Al-Fe-Legierungsschicht, die in dem Galvanisierbad erzeugt wird, kontrolliert wird, um ein Legieren im wesentlichen der δ&sub1;-Phase zu erzielen. Die Menge der Al-Fe-Legierungsschicht sollte derart angepaßt sein, daß die Menge Al, die in der Legierungsschicht enthalten ist, im Hinblick auf diesen Zweck 0,15 g/m² oder mehr beträgt. Mithin sollte der Anteil an Al in dem Bad ungefähr 0,13 Gew.% oder mehr betragen. Zur wirkungsvollen Ausbildung der A1-Fe-Legierungsschicht ist es zu bevorzugen, daß die Menge Al ungefähr 0,145 Gew.% oder mehr beträgt. Demgegenüber wird das Auflegieren erheblich behindert, sofern die Menge der Al-Fe-Schicht derart ansteigt, daß die Menge Al einen Wert von ungefähr 0,5 g/m² übersteigt, so daß die Produktivität gehemmt wird. Im Anschluß an das Auflegieren sollte nämlich in der Beschichtungsschicht vorzugsweise die Menge Al einschließlich des Al, welches in anderen als der Al- Fe-Schicht enthalten ist, ungefähr 1,5 Gew.% maximal betragen.Concentration of Al in the bath: An object of the present invention is to maintain the resistance to pulverization and the resistance to flaking by controlling the amount of the Al-Fe alloy layer formed in the plating bath to achieve alloying substantially of the δ1 phase. The amount of the Al-Fe alloy layer should be adjusted so that the amount of Al contained in the alloy layer is 0.15 g/m2 or more in view of this purpose. Thus, the proportion of Al in the bath should be about 0.13 wt% or more. For effectively forming the Al-Fe alloy layer, it is preferable that the amount of Al is about 0.145 wt% or more. On the other hand, if the amount of the Al-Fe layer increases to such an extent that the amount of Al exceeds a value of approximately 0.5 g/m², the alloying is significantly hindered, so that productivity is inhibited. After alloying, the amount of Al in the coating layer, including the Al contained in layers other than the Al-Fe layer, should preferably be approximately 1.5 wt.% maximum.
Die maximale Konzentration des Al, das in dem Bad enthalten ist, ist ungefähr 0,2 Gew.%.The maximum concentration of Al contained in the bath is approximately 0.2 wt.%.
Konzentration an Pb in dem Bad: Im Gegensatz zu Al, konzentriert sich das in dem Bad enthaltene Pb nicht während des Heißtauch-Galvanisierens in der Beschichtung auf. Wenn jedoch die Konzentration des Pb in der Beschichtungsschicht ungefähr 0,1 Gew.% übersteigt, kann der Korrosionswiderstand abgesenkt werden. Mithin liegt der obere Grenzwert der Konzentration des Pb in dem Bad bei ungefähr 0,1 Gew.%.Concentration of Pb in the bath: Unlike Al, the Pb contained in the bath does not concentrate in the coating during hot-dip galvanizing. However, if the concentration of Pb in the coating layer exceeds about 0.1 wt%, the corrosion resistance may be lowered. Therefore, the upper limit of the concentration of Pb in the bath is about 0.1 wt%.
Die Stahlbleche gemäß der vorliegenden Erfindung können für verschiedene Anwendungen einschließlich Automobile, elektrische Haushaltsgeräte, Baumaterialien und dergleichen in blankem Zustand und/oder in einem Zustand, bei dem eine Vorbeschichtung, eine Nachbeschichtung, ein Laminat, eine Chromierbehandlung, eine Phosphatbehandlung oder dergleichen aufgebracht bzw. durchgeführt worden ist, verwendet werden. Außerdem kann der Korrosionswiderstand weiter verbessert werden, sofern die obere Schicht des legierten heiß-getauchten galvanisierten Stahlbandes zusätzlich mit einer Beschichtungsschicht, die wenigstens einen von Fe, Zn und Ni enthält, beschichtet wird.The steel sheets according to the present invention can be used for various applications including automobiles, household electric appliances, building materials and the like in a bare state and/or in a state where a pre-coating, a post-coating, a laminate, a chroming treatment, a phosphate treatment or the like has been applied. In addition, the corrosion resistance can be further improved if the upper layer of the alloyed hot-dipped galvanized steel strip is additionally coated with a coating layer containing at least one of Fe, Zn and Ni.
Nachdem das Stahlband in das Beschichtungsbad eingetaucht worden ist, wird dieses einer Legierungsbehandlung unterzogen, um ein GA-Stahlblech zu schaffen, in dem der Legierungsgrad (Fe) 9 bis 12 % ist.After the steel strip is immersed in the coating bath, it is subjected to alloying treatment to create a GA steel sheet in which the alloying degree (Fe) is 9 to 12%.
Mit dem oben beschriebenen Verfahren kann ein legiertes heißgetauchtes galvanisiertes Stahlband mit herausragender Pressbearbeitbarkeit und herausragendem Widerstand gegenüber dem Ablösen einer Beschichtung geschaffen werden.The process described above can produce an alloyed hot-dipped galvanized steel strip with excellent press workability and excellent resistance to coating stripping.
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf deren Beispiele beschrieben. Unter Verwendung einer vertikalen experimentellen Heißtauch-Galvanisiervorrichtung als Beschichtungsvorrichtung wurde ein Stahl von 70 mm x 200 mm in einer Atmosphäre, die ein Glühreduktionsgas aus 5 % Wasserstoff enthaltendem Stickstoff enthält, beschichtet. Ein Glühofen, bei dem die durch Widerstand erzeugte Wärmemenge durch direktes Zuführen von Leistung zu einem beschichteten Stahlband eingestellt wird, wurde für die Legierungsbehandlung der Beschichtung verwendet.Advantages of the present invention will be described with reference to examples thereof. Using a vertical Using the experimental hot-dip galvanizing apparatus as a coating device, a steel of 70 mm x 200 mm was coated in an atmosphere containing an annealing reducing gas of nitrogen containing 5% hydrogen. An annealing furnace in which the amount of heat generated by resistance is adjusted by directly supplying power to a coated steel strip was used for the alloying treatment of the coating.
Eine Probe des Stahlbandes wurde unter Verwendung eines Vakuumschmelzofens erweicht und warmgewalzt sowie kaltgewalzt, um die Dicke des Bandes auf einen Wert von 0,7 mm einzustellen. Das Band wurde einer elektrolytischen Entfettung und einem Beizen mit einer Chlorwasserstoffsäure unterzogen, bevor es in eine Beschichtungsvorrichtung eingesetzt wurde. Die Endtemperatur beim Warmwalzen betrug 900ºC. Nach einem zeitweiligem Kühlen wurde das Band gleichmäßig über die Dauer von einer Stunde auf 700ºC erwärmt gemäß dem Wärmeverlauf (heat history), der nach dem Aufwickeln des Stahlbandes erzielt werden konnte. Das Band wurde dann bei einer Höhenabnahme von 75 % gewalzt, nachdem es gekühlt und in Säure gebeizt worden war.A sample of the steel strip was softened using a vacuum melting furnace and hot rolled and cold rolled to adjust the thickness of the strip to 0.7 mm. The strip was subjected to electrolytic degreasing and pickling with a hydrochloric acid before being placed in a coating device. The final temperature of hot rolling was 900ºC. After temporary cooling, the strip was heated uniformly to 700ºC over a period of one hour according to the heat history that could be obtained after coiling the steel strip. The strip was then rolled at a height reduction of 75% after being cooled and pickled in acid.
Tabelle 1 zeigt die Bestandteile der Probe des Stahlbandes, die Bedingungen für das Beschichten und die Zusammensetzung der beschichteten Schicht, die vor der Legierungsbehandlung aufgebracht wurde. Tabelle 2 zeigt das Verhalten des beschichteten Stahlbandes nach der Durchführung der Legierungsbehandlung. Das Material des Stahlbandes wurde geschaffen durch eine wärmebehandlung gemäß CGL (kontinuierliche Galvanisierstraße [Continuous Galvanizing Line]) in einem legierten Heißtauch- Galvanisierschritt, dem ein Kaitwalzen folgte. Das Stahlband wurde dann bei einer Temperatur von 850ºC über die Dauer von 20 Sekunden geglüht und bei 500ºC über die Dauer von 30 Sekunden gekühlt. Tabelle 1 zeigt auch die Bestandteile des Stahlbandes.Table 1 shows the components of the steel strip sample, the conditions for coating and the composition of the coated layer applied before alloying treatment. Table 2 shows the behavior of the coated steel strip after alloying treatment was performed. The steel strip material was created by heat treating it in a CGL (Continuous Galvanizing Line) in an alloyed hot dip galvanizing step followed by quenching. The steel strip was then annealed at a temperature of 850ºC for 20 seconds and cooled at 500ºC for 30 seconds. Table 1 also shows the components of the steel strip.
Die Messung des Gehaltes an Al-Fe gemäß Tabelle 2 wurde durchgeführt, indem ein beschichtetes Stahlband vor der Legierungsbehandlung in rauchende Salpetersäure zur Entfernung der Zink(η) -Phase getaucht wurde, die im passiven Zustand ungelöst verbliebenen Al-Fe-Legierungsschicht in einer Chlorwasserstofflösung gelöst wurde und dann die Menge Al mit dem atomaren Absorptionsverfahren (atomic absorption method) . gemessen wurde.The measurement of the Al-Fe content according to Table 2 was carried out by immersing a coated steel strip in fuming nitric acid before alloying to remove the zinc (η) -phase, the Al-Fe alloy layer remaining undissolved in the passive state was dissolved in a hydrogen chloride solution and then the amount of Al was measured using the atomic absorption method.
Die prozentuale Dehnung (ε) und r-Werte des Stahlbandes wurden in einem Zugversuch ermittelt, um das Verhalten des beschichteten Stahlbandes zu beurteilen. Der Pulverisierungswiderstand und der Widerstand gegenüber dem Abblättern wurden ermittelt, um das Verhalten der beschichteten Schicht zu untersuchen. Der Pulverisierungswiderstand wurde in einem fünfschrittigen Bewertungssystem beurteilt, indem ein beschichtetes Stahlband, welches einer Legierungsbehandlung unterzogen worden war, um 90º gebogen wurde und dann zurückgestellt wurde und die abgetrennten Beschichtungspartikel unter Verwendung eines zuvor angebrachten Zellophanbandes gesammelt wurden, um deren Menge festzustellen. "1" bezeichnet akzeptable und "5" bezeichnet nicht akzeptable Versuche.The percent elongation (ε) and r values of the steel strip were determined in a tensile test to evaluate the behavior of the coated steel strip. The pulverization resistance and the resistance to flaking were determined to investigate the behavior of the coated layer. The pulverization resistance was evaluated in a five-step evaluation system by bending a coated steel strip that had undergone alloying treatment to 90º and then resting it and collecting the separated coating particles using a previously applied cellophane tape to determine their quantity. "1" indicates acceptable and "5" indicates unacceptable tests.
Der Widerstand gegenüber dem Abblättern wurde mittels einer Versuchsvorrichtung für Sicken-Ziehversuche gemäß Figur 1 unter Verwendung von 10 mm breit geschnittenen Stücken des Stahlbandes, welches einer Legierungsbehandlung unterzogen worden war, gemessen. Bei der Vorrichtung für Sicken-Ziehversuche wurde ein Probestück 2 durch einen Biegegang zwischen einem ausgenommenen Teil 1 und einem vorstehenden Teil 3 hindurchgezogen. Das nicht mit Öl beschichtete Probestück wurde unter Bedingungen hindurchgezogen, bei denen die Pressbeanspruchung 100 kgf betrug und die Ziehgeschwindigkeit 500 mm/min. Abgetrennte Beschichtungspartikel wurden unter Verwendung eines Zellophanbandes gesammelt, um festzustellen, ob ein Abblättern gemäß einem zweistufigen (ja/nein) Bewertungssystems stattgefunden hatte.The resistance to peeling was measured by means of a bead-pulling test apparatus as shown in Figure 1 using 10 mm wide cut pieces of the steel strip which had been subjected to alloying treatment. In the bead-pulling test apparatus, a test piece 2 was pulled through a bending pass between a recessed part 1 and a protruding part 3. The non-oil-coated test piece was pulled through under conditions where the pressing load was 100 kgf and the pulling speed was 500 mm/min. Separating coating particles were collected using a cellophane tape to determine whether peeling had occurred according to a two-stage (yes/no) evaluation system.
Wie sich aus den Tabellen 1 und 2 ergibt, kann mit der vorliegenden Erfindung erfolgreich ein legiertes heiß-getauchtes galvanisiertes Stahlblech mit herausragender pressbearbeitbarkeit und eineri herausragenden Widerstand gegenüber dem Ablösen einer Beschichtung hergestellt werden. Dementsprechend ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, ein legiertes heiß-getauchtes galvanisiertes Stahlband mit einer hohen Bearbeitbarkeit und einem hervorragenden Widerstand gegenüber dem Ablösen einer Beschichtung herzustellen. Tabelle 1 As is clear from Tables 1 and 2, the present invention can successfully produce an alloyed hot-dipped galvanized steel sheet having excellent press workability and excellent resistance to peeling of a coating. Accordingly, it is The present invention makes it possible to produce an alloyed hot-dipped galvanized steel strip having high workability and excellent resistance to coating peeling. Table 1
*1: X = (Ti*/48 + Nb/93)/(C/12), Diese Ansprüche werden erfüllt, wenn 1≤X≤6*1: X = (Ti*/48 + Nb/93)/(C/12), These requirements are met if 1≤X≤6
*2: Die Materialseigenschaft wurde ermittelt gemäß CGL nach Wärmbehandlung, bei der ein Kaltgewalztes Band bei 850ºC für 20 Sekunden geglüht und bei 500ºC für 30 Sekunden gekühlt wurde. Tabelle 2 *2: The material property was determined according to CGL after heat treatment in which a cold-rolled strip was annealed at 850ºC for 20 seconds and cooled at 500ºC for 30 seconds. Table 2
*1: Gehalt an Al in Al-Fe-Legierungsschicht*1: Al content in Al-Fe alloy layer
*2: Gemäß Potential-Zeit-Kurven während einem anodischen Auflösungsversuch (20 mmA/cm²) und Röntgenspektrographie*2: According to potential-time curves during an anodic dissolution test (20 mmA/cm²) and X-ray spectrography
*3: o (akzeptapel) / x (nicht akzeptabel)*3: o (acceptable) / x (not acceptable)
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