CN104342541A - 具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法，步骤如下：1)脱硫、转炉冶炼及合金化处理；2)连铸制备板坯；3)铸坯粗轧温度1060～1100℃，终轧温度890～920℃，卷曲温度680～730℃；4)冷轧；5)对冷轧板进行合金化连续热镀锌处理，机组速度90～100m/min，加热温度830～850℃，快冷段温度500～520℃，出锌锅后上行段对镀锌板进行冷却，冷却速度40～60℃/s，合金化后对钢板进行冷却，冷却速度30～50℃/s。本发明使特超深冲GA板表面镀层结构致密、无明显微裂纹缺陷、镀层表面锌铁合金晶粒细小且大小分布均匀、合金化镀层抗粉化性优异，可广泛应用于汽车用钢生产领域。
Description
技术领域
本发明涉及汽车用钢生产技术领域，具体地指一种具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法。
背景技术
锌铁合金镀层钢板(GA)具有优良的抗腐蚀性、涂装性、焊接性及抗石砾击打性能，广泛应用于汽车面板。然而，目前常规特超深冲GA板(要求延伸率在46％以上)表面镀层结构疏松、不致密、镀层表面组织粗大、晶粒尺寸大小分布不均且表面有明显的微裂纹，冲压成形时易出现镀层的脱落与粉化，从而给冲压零件表面质量和生产模具带来不利影响。
经初步检索，国外查阅到浦项研制的一种含有2.0％NH4H2PO4的水溶液以及在苛刻雾化条件下热镀锌钢板的快速冷却工艺，水岛钢铁公司开发的包括利用控制镀后冷却速度减少锌花和镀层脱落等工艺措施生产出汽车外板用热镀锌钢板及生产工艺，川崎制铁提供的冷却速度达到30℃/s以上的快速冷却工艺生产具有优异可加工性能的热镀锌钢板及生产方法，乌克兰提供的可保证热轧金属终轧后环形截面快速冷却的装置及加速冷却的方法等文献与专利。
国内查阅到首钢关于在连续退火中不同冷却速率对热镀锌双相钢DP780组织和屈服现象影响的研究，邯钢采用引进的连续热镀锌线及包括保护气体快速冷却和镀后空气喷射冷却等技术生产质量优异的冷轧镀锌板，马钢调整、优化辐射管加热设备及快速冷却设备确保镀锌板产品质量的实践，以及鞍钢提供的采用加热末段到均热段的微缓冷和快冷段两次快冷等方式生产一种高强度冷轧热镀锌双相钢板，宝钢提供的热镀锌机组镀后上行冷却段多段复合冷却方法及包括一镀后快冷装置和初冷装置的一种镀锌带钢冷却装置等文献与专利。
以上涉及冷却速度的专利与文献均涉及通过调整冷却速度控制基板组织与力学性能或热镀锌板(GI板)纯锌镀层工艺质量(如锌花)的技术，其共同特点是冷却速度慢(冷却速度均＜30℃/s)，而且冷却只涉及钢基材料强度的调整，而对于镀层并未涉及。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种使特超深冲GA板表面镀层结构致密、无明显微裂纹缺陷、镀层表面锌铁合金晶粒细小且大小分布均匀、合金化镀层抗粉化性优异的具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法。
为实现上述目的，本发明所设计的具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法，包括如下步骤：1)铁水脱硫、转炉冶炼并进行合金化处理；2)对成分达标的钢水进行连铸制备板坯；3)对铸坯进行粗轧，粗轧温度(RT2，Roughing Temperature)控制在1060～1100℃，终轧温度(FT7，Finishing Temperature)控制在890～920℃，卷曲温度控制在680～730℃；4)将热轧板冷轧至所需厚度规格；5)对冷轧板进行合金化连续热镀锌处理，其中机组速度控制在90～100m/min，加热温度(P2)控制在830～850℃，快冷段温度(P4)控制在500～520℃，镀锌出锌锅后上行段对镀锌板进行冷却，冷却速度控制在40～60℃/s，合金化后对锌铁合金镀层钢板进行冷却，冷却速度控制在30～50℃/s。
作为优选方案，所述步骤3)中，铸坯粗轧温度控制在1068～1092℃，终轧温度控制在897～913℃，卷曲温度控制在696～719℃；所述步骤5)中，对冷轧板进行合金化连续热镀锌处理中，机组速度控制在93～98m/min，加热温度控制在837～845℃，快冷段温度控制在506～514℃，镀锌出锌锅后上行段对镀锌板进行冷却，冷却速度控制在43～58℃/s，合金化后对锌铁合金镀层钢板进行冷却，冷却速度控制在39～48℃/s。
进一步地，所述步骤3)中，铸坯粗轧温度控制在1084℃，终轧温度控制在904℃，卷曲温度控制在707℃；所述步骤5)中，对冷轧板进行合金化连续热镀锌处理中，机组速度控制在96m/min，加热温度控制在841℃，快冷段温度控制在509℃，镀锌出锌锅后上行段对镀锌板进行冷却，冷却速度控制在52℃/s，合金化后对锌铁合金镀层钢板进行冷却，冷却速度控制在42℃/s。
再进一步地，所述步骤5)中，镀锌出锌锅后上行段利用气雾对镀锌板进行冷却，合金化后利用气雾对锌铁合金镀层钢板进行冷却。
还进一步地，还包括步骤6)，对合金化板进行光整与涂油处理，其中光整延伸率控制在0.1～0.7％，涂油量上下表面均≤35g/m2。
更进一步地，所述步骤6)中，对合金化板进行光整与涂油处理，其中光整延伸率控制在0.2～0.5％，涂油量上下表面均为12～26g/m2。
更进一步地，所述步骤6)中，对合金化板进行光整与涂油处理，其中光整延伸率控制在0.3％，涂油量上下表面均为19g/m2。
更进一步地，还包括步骤7)，合金化镀锌板取样、性能测试、卷曲与打包。
本发明的工作原理是这样的：首先利用热镀锌机组热镀出锌锅后上行段的超快冷(冷却速度达到40～60℃/s)，实现钢板表面粘附锌液的快速凝固，通过增大形核率，从而获得晶粒尺寸足够细小、大小分布均匀、镀层结构致密且表面无明显微裂纹缺陷的理想初始纯锌镀层组织；
接下来在理想初始纯锌镀层组织的基础上，利用合金化后的超快速冷却(冷却速度达到30～50℃/s)，以防止合金镀层中各锌铁合金相在高温下的长大，得以最终获得合金化镀层表面组织细化、晶粒尺寸分布均匀、镀层结构致密且表面无明显微裂纹缺陷的理想锌铁合金镀层组织。
另：申请人将冷却速度大于30℃/s命名为超快速冷却。
综上所述，本发明的优点在于：与现有技术相比，本发明开发的延伸率在46％以上的特超深冲铁锌合金镀层钢板在力学性能达到相应要求(即屈服强度为120MPa～180MPa，抗拉强度为260MPa～350MPa，伸长率≥46％，r90≥2.0，n90≥0.21)的同时，其表面镀层结构致密、无明显微裂纹缺陷、表面锌铁合金晶粒细小且大小分布均匀，合金化镀层抗粉化性得到大幅提高。
附图说明
图1为本发明具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法的流程示意图；
图2为采用本发明生产的钢板的特超深冲铁锌合金镀层表面的金相组织示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
实施例1
参见图1，本发明具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法，包括如下步骤：
1)铁水脱硫、转炉冶炼并进行合金化处理；
2)对成分达标的钢水进行连铸制备板坯；
3)对铸坯进行粗轧，粗轧温度控制在1060℃，终轧温度控制在890℃，卷曲温度控制在680℃；
4)将热轧板冷轧至所需厚度规格；
5)对冷轧板进行合金化连续热镀锌处理，其中机组速度控制在90m/min，加热温度控制在830℃，快冷段温度控制在500℃，镀锌出锌锅后上行段利用气雾对镀锌板进行冷却，冷却速度控制在40℃/s，合金化后利用气雾对锌铁合金镀层钢板进行冷却，冷却速度控制在30℃/s；
6)对合金化板进行光整与涂油处理，其中光整延伸率控制在0.1％，涂油量上下表面均12g/m2；
7)合金化镀锌板取样、性能测试、卷曲与打包。
采用本实施例所述的技术方案后，特超深冲铁锌合金镀层组分及含量如下：C：0.0008％，Mn：0.097％，Si：0.006％，Als：0.0349％，P：0.01％，S：0.0036％，其余为铁锌合金。
该特超深冲铁锌合金镀层性能如下：厚度：1.2mm，Rp0.2：165MPa，Rm：276MPa，A50mm：48％，r90：2.8，n90：0.22，锌层重：62/57g/m2，60°V弯(评级)：1。
而与之对比的技术要求是Rp0.2：120～170MPa，Rm：260～350MPa，A50mm：≥46％，r90：≥2.0，n90：≥0.21，锌层重：≥36/36g/m2。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：
3)对铸坯进行粗轧，粗轧温度控制在1068℃，终轧温度控制在897℃，卷曲温度控制在696℃；
5)对冷轧板进行合金化连续热镀锌处理，其中机组速度控制在93m/min，加热温度控制在837℃，快冷段温度控制在506℃，镀锌出锌锅后上行段利用气雾对镀锌板进行冷却，冷却速度控制在43℃/s，合金化后利用气雾对锌铁合金镀层钢板进行冷却，冷却速度控制在39℃/s；
6)对合金化板进行光整与涂油处理，其中光整延伸率控制在0.2％，涂油量上下表面均17g/m2。
采用本实施例所述的技术方案后，特超深冲铁锌合金镀层组分及含量如下：C：0.0013％，Mn：0.087％，Si：0.008％，Als：0.036％，P：0.008％，S：0.0064％，其余为铁锌合金。
该特超深冲铁锌合金镀层性能如下：厚度：0.7mm，Rp0.2：159MPa，Rm：279MPa，A50mm：47.5％，r90：2.7，n90：0.21，锌层重：42/46g/m2。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：
3)对铸坯进行粗轧，粗轧温度控制在1084℃，终轧温度控制在904℃，卷曲温度控制在707℃；
5)对冷轧板进行合金化连续热镀锌处理，其中机组速度控制在96m/min，加热温度控制在841℃，快冷段温度控制在509℃，镀锌出锌锅后上行段利用气雾对镀锌板进行冷却，冷却速度控制在52℃/s，合金化后利用气雾对锌铁合金镀层钢板进行冷却，冷却速度控制在42℃/s；
6)对合金化板进行光整与涂油处理，其中光整延伸率控制在0.3％，涂油量上下表面均19g/m2。
采用本实施例所述的技术方案后，特超深冲铁锌合金镀层组分及含量如下：C：0.0012％，Mn：0.087％，Si：0.009％，Als：0.031％，P：0.01％，S：0.0063％，其余为铁锌合金。
该特超深冲铁锌合金镀层性能如下：厚度：1mm，Rm：281MPa，A50mm：47.5％，r90：2.5，n90：0.21，锌层重：49/56g/m2。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：
3)对铸坯进行粗轧，粗轧温度控制在1092℃，终轧温度控制在913℃，卷曲温度控制在719℃；
5)对冷轧板进行合金化连续热镀锌处理，其中机组速度控制在98m/min，加热温度控制在845℃，快冷段温度控制在514℃，镀锌出锌锅后上行段利用气雾对镀锌板进行冷却，冷却速度控制在58℃/s，合金化后利用气雾对锌铁合金镀层钢板进行冷却，冷却速度控制在48℃/s；
6)对合金化板进行光整与涂油处理，其中光整延伸率控制在0.5％，涂油量上下表面均26g/m2。
采用本实施例所述的技术方案后，特超深冲铁锌合金镀层组分及含量如下：C：0.0011％，Mn：0.098％，Si：0.005％，Als：0.035％，P：0.012％，S：0.0063％，其余为铁锌合金。
该特超深冲铁锌合金镀层性能如下：Rm：288MPa，A50mm：47.5％，r90：2.55，锌层重：60/56g/m2。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：
3)对铸坯进行粗轧，粗轧温度控制在1100℃，终轧温度控制在920℃，卷曲温度控制在730℃；
5)对冷轧板进行合金化连续热镀锌处理，其中机组速度控制在100m/min，加热温度控制在850℃，快冷段温度控制在520℃，镀锌出锌锅后上行段利用气雾对镀锌板进行冷却，冷却速度控制在60℃/s，合金化后利用气雾对锌铁合金镀层钢板进行冷却，冷却速度控制在50℃/s；
6)对合金化板进行光整与涂油处理，其中光整延伸率控制在0.7％，涂油量上下表面均35g/m2。
采用本实施例所述的技术方案后，特超深冲铁锌合金镀层组分及含量如下：C：0.001％，Mn：0.087％，Si：0.008％，Als：0.036％，P：0.009％，S：0.007％，其余为铁锌合金。
该特超深冲铁锌合金镀层性能如下：Rp0.2：160MPa，Rm：278MPa，A50mm：47.％，r90：2.5，锌层重：51/43g/m2。
实施例1～5中各自的特超深冲铁锌合金镀层化学组分和含量以及对应的性能见下表1和表2：
表1本发明各实施案例的化学成分(wt.％)
| 实施案例 | C | Mn | Si | Als | P | S |
| 1 | 0.0008 | 0.097 | 0.006 | 0.0349 | 0.01 | 0.0036 |
| 2 | 0.0013 | 0.087 | 0.008 | 0.036 | 0.008 | 0.0064 |
| 3 | 0.0012 | 0.087 | 0.009 | 0.031 | 0.01 | 0.0063 |
| 4 | 0.0011 | 0.098 | 0.005 | 0.035 | 0.012 | 0.0063 |
| 5 | 0.001 | 0.087 | 0.008 | 0.036 | 0.009 | 0.007 |
| 技术要求 | ≤0.004 | ≤0.15 | ≤0.03 | 0.015～0.05 | ≤0.015 | ≤0.01 |
表2本发明各实施案例的性能
从表2可以看出，所实施案例力学性能优异，屈服强度、抗拉强度与延伸率均满足相应要求。并从图2可以看出，该超快速冷却工艺生产的延伸率在46％以上，使用该超快速冷却工艺生产出的特超深冲锌铁合金镀层钢板镀层表面组织得到了充分的细化，且晶粒尺寸大小分布均匀，镀层结构致密，孔洞所占面积比≤5％，表面无明显的微裂纹缺陷。基于此，生产的该延伸率在46％以上的特超深冲锌铁合金镀层钢板的抗粉化性能良好，如表2所示，所实施五个案例60°V弯测试结果均为1级，产品在相应零件的冲压成形过程中未出现明显的粉化与脱落现象。
Claims (8)
1.一种具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)铁水脱硫、转炉冶炼并进行合金化处理；
2)对成分达标的钢水进行连铸制备板坯；
3)对铸坯进行粗轧，粗轧温度控制在1060～1100℃，终轧温度控制在890～920℃，卷曲温度控制在680～730℃；
4)将热轧板冷轧至所需厚度规格；
5)对冷轧板进行合金化连续热镀锌处理，其中机组速度控制在90～100m/min，加热温度控制在830～850℃，快冷段温度控制在500～520℃，镀锌出锌锅后上行段对镀锌板进行冷却，冷却速度控制在40～60℃/s，合金化后对锌铁合金镀层钢板进行冷却，冷却速度控制在30～50℃/s。
2.根据权利要求1所述的具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法，其特征在于：所述步骤3)中，铸坯粗轧温度控制在1068～1092℃，终轧温度控制在897～913℃，卷曲温度控制在696～719℃；所述步骤5)中，对冷轧板进行合金化连续热镀锌处理中，机组速度控制在93～98m/min，加热温度控制在837～845℃，快冷段温度控制在506～514℃，镀锌出锌锅后上行段对镀锌板进行冷却，冷却速度控制在43～58℃/s，合金化后对锌铁合金镀层钢板进行冷却，冷却速度控制在39～48℃/s。
3.根据权利要求2所述的具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法，其特征在于：所述步骤3)中，铸坯粗轧温度控制在1084℃，终轧温度控制在904℃，卷曲温度控制在707℃；所述步骤5)中，对冷轧板进行合金化连续热镀锌处理中，机组速度控制在96m/min，加热温度控制在841℃，快冷段温度控制在509℃，镀锌出锌锅后上行段对镀锌板进行冷却，冷却速度控制在52℃/s，合金化后对锌铁合金镀层钢板进行冷却，冷却速度控制在42℃/s。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法，其特征在于：所述步骤5)中，镀锌出锌锅后上行段利用气雾对镀锌板进行冷却，合金化后利用气雾对锌铁合金镀层钢板进行冷却。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法，其特征在于：还包括步骤6)，对合金化板进行光整与涂油处理，其中光整延伸率控制在0.1～0.7％，涂油量上下表面均≤35g/m2。
6.根据权利要求5所述的具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法，其特征在于：所述步骤6)中，对合金化板进行光整与涂油处理，其中光整延伸率控制在0.2～0.5％，涂油量上下表面均为12～26g/m2。
7.根据权利要求6所述的具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法，其特征在于：所述步骤6)中，对合金化板进行光整与涂油处理，其中光整延伸率控制在0.3％，涂油量上下表面均为19g/m2。
8.根据权利要求5所述的具有特超深冲铁锌合金镀层的钢板生产方法，其特征在于：还包括步骤7)，合金化镀锌板取样、性能测试、卷曲与打包。
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| CN104328262B (zh) * | 2014-11-25 | 2016-08-24 | 武汉钢铁(集团)公司 | 具有延伸率大于42%的铁锌合金镀层的钢板生产方法 |
| CN105177409A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-12-23 | 武汉钢铁(集团)公司 | 延伸率高于38%且镀层结构致密的深冲锌铁合金镀层钢板生产方法 |
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| CN115216607B (zh) * | 2022-06-30 | 2023-11-10 | 武汉钢铁有限公司 | 一种热镀锌铁合金外板合金化斑迹缺陷的控制方法 |
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