TW201233812A - Method of producing Zn-Fe alloy steel having predetermined Γ -phase layer body thickness - Google Patents

Description

201233812 、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種生產鋅鐵合金鋼材的方法，特別 是指一種生產具有預定r相層體厚度之辞鐵合金鋼材的方 法。 【先前技術】 參閱圖1，現有辞鐵合金鋼材22包括一主含量為鐵的 底材221，以及一由鋅與鐵結合而成的鋅鐵合金層222。該

辞鐵合金層222主要是由Γ相層體223、占相層體224、Γ 相層體225二種組合而成，其中（相層體223最軟，厂相 層體225最脆、硬，而δ相層體224的硬度則界於：、厂 相層體223、225之間。根據研究，當合金化退火溫度較低 或合金化退火時間較短時，較容易產製出具有較厚（相層 體223的鋅鐵合金層222 ’而當（相層體223較厚時，衝壓 加工時Γ相層It 223容易隨著模具變形而擠出表面的潤滑 油’導致表面摩擦係數上升，造成材料流動性不佳，嚴重 時甚至會導致成型破裂。當合金化退火溫度較高或合金化 退火時間較久時，該辞鐵合金層222 W相㈣奶則會 較厚，《有利於加工成型，但是該辞鐵合金I 222較容 易產生粉化的現象，而不符出貨規格所允許。 參閱圖2’現有辞鐵合金鋼材的製造方法包含—鍵辞步 驟U、-退火步驟12、-檢測步驟13,以及—調整步驟“ 參閱圖2與圖3， 該鍍辞步驟11是將冷軋鋼材21 於鋅 201233812 槽31中彼覆主成分是鋅的鋅液後，再由氣刀32控制鋅液 於該冷札鋼材21表面形成預定厚度的鋅層，接著該退火步 驟丨2是以合金化爐33熱處理彼覆有預定厚度之鋅層的冷 幸鋼材21，在合金化爐33之後再送入一保溫區μ，使鋅 層與冷札鋼材21連接面產生突爆反應（Outburst),進而使 冷軋鋼材21中的鐵原子擴散至鋅層中而產製得到鋅鐵合金 鋼材22。接著再以該檢測步驟13評估該鋅鐵合金鋼材22 的脫粉性，如果脫粉情況較嚴重，再以該調整步驟14對該 退火步驟12的合金化退火溫度或合金化退火時間進行調整 ，以改善該辞鐵合金鋼材22的脫粉情形。 然而，在大量生產鋅鐵合金鋼材22時，並無法--以 微觀組織檢視該辞鐵合金層222各組成相的厚度，因此， 該檢測步驟13是以彎曲粉化試驗的方式評估該辞鐵合金層 222粉化特性—也就是先以膠帶黏貼彎曲成形後的辞鐵合金 鋼材22表面，膠帶會黏著該鋅鐵合金層222粉化脫落的粉 末’接著再將膠帶貼於白紙上以確認其粉化程度。藉由比 對膠帶上的脫粉數量以評估該辞鐵合金鋼材22的脫粉性， 如果脫粉性情況嚴重，再以該調整步驟14對該退火步驟12 的合金化退火k度或合金化退火時間進行調整，使該鋅鐵 合金層222形成較薄的Γ相層體225 ’以改善脫粉的情形。 綜上所述’具有較厚（相層體223的鋅鐵合金鋼材22 成形性較差，但是具有較厚Γ相層體225的鋅鐵合金鋼材 22較易產生脫粉的情況，而且（相層體223與Γ相層體 225的厚度是呈反比，因此當（相層體223越薄時，.Γ相層 201233812 體225就會越厚，因此要兼顧成形性與抗脫粉性相當因難 而:該檢測步驟13的判斷方式容易因個人主觀意識的不同 驟】3不=的却定結果’評估方式較不科學。而當在檢測步 發現辞鐵合金鋼材22脫粉情形嚴重時，才以該調整 1合4進行合金化退火參數的調整，因此在參數被改善之 持續地製造出整批特性不佳的辞鐵合金鋼材 成浪費。 尸/r以

改善以上述製造方法所產製的辞鐵合金鋼 續努力的重要目標。 彳 U本㈣領域者持 【發明内容】 因此，本發明之目的，即在提供一種生產具有預定厂 相層體厚度且成形性與抗脫粉性佳之辞鐵合金鋼材的方法 相層體厚度之鋅鐵合金 一製程參數取得步驟， 於是，本發明生產具有預定厂 鋼材的方法包含一參數建立步驟、 以及一生產步驟。 該參數建立步驟是用w & μ _ Λ θ 用乂，·，己錄石厌含罝小於〇 〇〇5〇%的極 碳鋼材先以熱浸鍵鋅再以人么 - 鲜再以合金化爐合金化退火產製鋅鐵合 金鋼材時’該合金化爐為 , &爐在不冋的母分鐘單位體積功率值下 合金化退火所得到的鋅鐵人今 〒鐵^金鋼材的F相層體厚度， 此建立一組二次回歸式。 丄稽 以 錢紅參數取传步驟是以預產製之鋅鐵合 相層體厚度代入該參數建立步驟所建立的二次迴歸式 201233812 計算出合金化爐在產製具有預〇相層體厚 鋼材時的每分鐘單位體積功率值。 a、辞鐵合金 該生產步驟是以該製程參數取得步驟 分鐘單位體積功率值設定合金化爐後，將碳：:,j的每 0.0050%的極低碳鋼材於辞槽中浸浴辞液 1小於 後的極低仙材送人已設定功率的合金化爐進j讀鋅 火’進而產製出具有預訂相層體厚度鋅鐵合金=金化退 本發明的功效在於：先以該參數建立步驟建立關於產 製過程中合金化爐的二次回歸式，再以該製程參數 :計算出合金化爐在產製具有預定Γ相層體厚人 金鋼材時的每分鐘單位體積功率值與職加熱時間，_ 该生產步驟就能產製出具有預定U層體並具有良 性與抗脫粉性的鋅鐵合金鋼材。 y 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之—個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的呈現。 參閱圖4’本發明生產具有狀r相層體厚度之辞鐵合 金鋼材的方法的一較佳實施例包含一參數建立步驟4、一製 程參數取得步驟5，以及-生產步驟6。特別說明的是，在 本較佳實施例中所使用的製程設備與圖3相同，因此不再 繪示說明。 該參數建立步驟4是用以紀錄碳含量小於〇〇〇5〇%的極 低碳鋼材以熱浸鍍鋅再以合金化爐合金化退火產製出鋅鐵 201233812 口金鋼材時’該合金化爐在不同的每分鐘單位體積功率值 下合金化退火所得到的鋅鐵合金鋼材的各種相層體的厚度 ，並將上述結果統計整理成如圖5的關係曲線圖，並進一 步藉由圖5中資料的分佈計算取得二次回歸式产13—2 289x+ 1.93 ’其中’ x是該合金化爐每分鐘單位體積功率 值：y是鋅鐵合金鋼材的Γ相層體厚度。特別說明的是該 二次回歸式能夠配合不同的實驗參數作調整不應以本較 佳實施例所揭露的内容為限。 該製程參數取得步驟5是以預產製之辞鐵合金鋼材的 Γ相層體厚度代人該參數建立㈣4所建立的二次迴歸式 ，以計算出合金化爐在產製具有預定Γ相層體厚度的辞鐵 合金鋼材時的每分鐘單位體積功率值。 該生產步驟6是先以該製程參數取得步驟5所計算得 到的每分鐘單位體積功率值設定合金化爐後，再將碳含量 小於的極低碳鋼㈣鋅射進行熱㈣鋅該辞浴 具有0.10%至0.16%的鋁、無法避免的雜質，以及平衡量的 鋅。接著以氣刀控制鍍辞量於該極低碳鋼材每面至 55g/m2。再將披覆有鋅層的極低碳鋼材送入已設定功率的合 金化爐並以高於460t的溫度進行合金化退火，退火時間至 少為15秒，並在該合金化爐之後送入保溫區，以產製出具 有預定Γ相層體厚度的辞鐵合金鋼材。 值得一提的是，在本較佳實施例中所使用的極低碳鋼 材當然還會含有有其它不可避免的雜質，然而鋼材内各種 添加物、雜質的組成與含量皆屬本技術領域者所熟知，因 201233812 此不多加贅述，且該極低碳鋼材為鋼帶的態樣，並是連續 地被送入鋅浴、合金化爐、保溫區以產製出該鋅鐵合金鋼 材，因此合金化退火時間至少15秒是指某一個區段經過該 合金化退火的總時間（包含經過保溫區的時間），而該合金 化爐的長度約為〇.5m，該保溫區的長度約為49 5m，然而 該保/mt區的設計為本技術領域者所熟知，所以不多加贅述 Ο 特別說明的是，該參數建立步驟4是採用與該生產步 驟6相同的極低碳鋼材、製程設備、基本製程參數，因此 藉由該參數建立步驟4所建立的二次回歸式可以應用於該 生產步驟6中，當然如果調整或改變製程參數與製程設備 ，一次回歸式中的各項數值也必須隨之調整，使其能夠達 到原本的目的，因此不以此為限。 表1是對產生大量脫粉的鋅鐵合金鋼材進行F相層體 厚度的測量，由測量結果可知，F相層體厚度大於！ 〇3 μιη 以上的辞鐵合金鋼材會有大量脫粉的情形產生，因此判定 Γ相層體厚度大於ΐ.〇〇μιη於衝壓後會造成大量脫粉，所以 將預疋Γ相層體厚度上限定為1 〇〇μηι。將y=1 〇〇帶入該二 二迴歸式中計算取得x=0.018，也就是當每分鐘單位體積功 率值小於0.018WW時’就可以有效地減少大量脫粉的情 形產生。 |Ai_：大量f粉的鋅鐵i金鋼材的r相層體厚度量測結果 鑛層重量（g/m2) Γ相層體厚度（μηι) 實驗例1 45.3 1.03 201233812 實驗例2 46.2 ----- 1.15 實驗例3 46.1 1.10 實驗例4 45.1 1.21 實驗例5 46.7 1.32 實驗例6 46.2 --- 1.07 參閱圖5,鋅鐵合金鋼材的鍍層可分為具有（相層體與 無Γ相層體兩種（如圖5所示，三角形▲為具有：相層體 ;菱形♦為無Γ相層體），由於（相層體較軟，容易在成形 時產生破裂，由圖5所示的實驗結果可知，當每分鐘單位 體積功率值大& G.G13W/mm3，就可以避免Γ相層體的形成 ，因此將G.G13WAW為合金化爐每分鐘單位體積功率值的 下限。 由以上所述可知，在進行合金化退火處理時，只要合 金化爐每刀鐘單位體積功率值介於〇 〇1至 〇.〇18w/mm3 產製出具有良好成形性與抗脫粉 性的鋅鐵合金鋼材，甚至可以藉此進—步產製出具有預定 Γ相層體的厚度的鋅鐵合金鋼材，因此該參數建立步驟4 所建立的二次回歸式能以較科學的方式準確地進行估算， 在該生產步驟6就能以斗曾ΒΪ7 k β十异取得的功率值設定合金化爐以 ，行合金化退火’並產製出具有預定r相層體且具有良好 成形性與抗脫粉性_鐵合金鋼材。 八 斤述本發明生產具有預定Γ相層體厚度之鋅鐵 的方法是在該參數建立步驟4中將合金化爐的 ’里早位體積功率值與在該功率下合金化退火所形成的 201233812 鋅鐵合金鋼材的各相層體厚度整理成如圖5所示的關係曲 線圖，再將所述資料進行計算以取得二次回歸式，並在該 製程參數取得步驟5將預計取得的r相層體厚度代入上述 的二次回歸式中，以計算取得合金化爐在產製預定Γ相層 體厚度的鋅鐵合金鋼材時所需的每分鐘單位體積功率值。 接著該生產步驟6就能以該功率值設定合金化爐以進行合 金化退火，並產製出具有預定Γ相層體且具有良好成形性 與抗脫粉性的辞鐵合金鋼材，故確實能達成本發明之目的 〇 惟以上所述者’僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是一局部剖視圖，說明現有鋅鐵合金鋼材； 圖2是一流程圖，說明現有辞鐵合金鋼材的製造方法 圖3是一剖視示意圖，輔助說明圖2 ; 圖4是一流程圖，說明本發明生產具有預定Γ相層體 厚度之辞鐵合金鋼材的方法的較佳實施例；以及 圖5是一關係曲線圖’輔助說明該較佳實施例。 10 201233812 生產步驟 【主要元件符號說明】 4……參數建立步驟 5……製程參數取得步驟

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Claims (1)

1. 201233812 七、申請專利範圍：

   一種生產具有預定Γ ，包含： 相層體厚度之鋅鐵合金鋼材的方法 ^&步驟’紀錄碳含量小於0.0050%的極低 石厌鋼材先以熱浸鑛鋅再以人么儿味人人 " * . . ^ α金化爐合金化退火產製鋅鐵 δ金鋼材時’該合金化爐在Μ的每分鐘單位體積功率 值下口金化退火所得到的鋅鐵合金鋼材的F相層體厚度 ，並藉此建立一組二次回歸式；

   -製程參數取得步驟’以預產製之鋅鐵合金鋼材的 Γ相層體厚度代人該參數建立步驟所建立的二次迴歸式 ，以计算出合金化爐在產製具有預定厂相層體厚度的鋅 鐵合金鋼材時的每分鐘單位體積功率值；以及 一生產步驟，以該製程參數取得步驟所計算得到的 每分鐘單位體積功率值設定合金化爐後，將碳含量小於 0.0050%的極低碳鋼材於鋅槽中浸浴鋅液，再將該熱浸 鑛鋅後的極低碳鋼材送入已設定功率的合金化爐進行合

   金化退火’進而產製出具有預定Γ相層體厚度鋅鐵合金 鋼材。 2.根據申請專利範圍第1項所述生產具有預定Γ相層體厚 度之鋅鐵合金鋼材的方法，在該參數建立步驟中，該二 次回歸式為： y= 13 222x2 — 289x + 1.93 其中，y是鋅鐵合金鋼材的Γ相層體厚度，χ是該合 金化爐每分鐘單位體積功率值。 12 201233812 3 _根據申請專利範圍第2 度之鋅鐵合金鋼材的方 合金化爐的每分鐘單位 4. 項所述生產具有預定！^相層體厚 法，其中，該生產步驟中設定該 體積功率值不大於0.018W/mm3 根據申請專利範圍第 度之鋅鐵合金鋼材的 合金化爐的每分鐘單 項所述生產具有預定Γ相層體厚 方法，其中，該生產步驟中設定該 位體積功率值不小於0.013 W/mm3 5.:據申請專利範圍第2項所述生產 度之鋅鐵合金鋼材的方法，相層體厚 合金化M — π 、中3玄生產步驟是設定該 口金化爐以於偏。c的溫度進行合金化退火。 .根據申請專利範圍第2項 度之辞鐵合金鋼材的^ ^ 預定^目層體厚 化退火時間至少為15秒中，該生產步驟中的合金 槽的鋅液具有〇地至016;C步驟中控制鋅 、. ϋ· 1 G /的紹、盔法避Φ ίΛ *4你 以及平衡量的鋅。 .，、、沄避免的雜質， 專利範圍第…項中任一項所 層體厚度之鋅鐵合金鋼材的方法，其中，；= …氣刀裝置控制鑛辞量於每面35g/m2jL5w產 13