CN103774043A - 汽车侧围外板用热镀锌钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车侧围外板用热镀锌钢板，其化学成分质量百分数为：0.0005≤C≤0.0015%，0.11%≤Mn≤0.13%，Si≤0.008%，P≤0.01%，S≤0.01%，0.02%≤Alt≤0.07%，0.03%≤Ti-4C-1.5S-3.42N≤0.05%，N≤0.004%，Cu≤0.015%，Nb≤0.005%，Ni≤0.01%，余量为Fe和其他微量元素。本发明还公开了一种生产上述汽车侧围外板用热镀锌钢板的方法。本发明提供的汽车侧围外板用热镀锌钢板及其生产方法，通过成分配比，及对热轧、冷轧、连续退火、热镀锌和光整等工艺进行优化，使得生产处的连续退火热镀锌钢板具有屈服强度低、延伸率较高、表面滤波中心线波纹度W_CA值较低的特点，在普通产线上就能够实现，降低了生产难度，可以满足汽车外板的冲压成形和涂装的要求。

Description

汽车侧围外板用热镀锌钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，具体涉及一种汽车侧围外板用热镀锌钢板及其生产方法。

背景技术

无间隙原子热镀锌钢板（如DX56D+Z），现大量采用连续退火工艺生产，其多用于汽车工业，包括多种对成形性能有较高要求的外板零件，如汽车侧围外板等。按CB/T2518-2008对同类钢种的要求，其成分为：C≤0.12%，Mn≤0.60%，Si≤0.50%，P≤0.10%，S≤0.045%，Ti≤0.30%，余量为Fe。国标CB/T2518-2008对DX56D+Z的力学性能要求为：屈服强度要求120MPa≤Rel≤180MPa，抗拉强度要求260MPa≤Rm≤350MPa，断后伸长率要求A80≥39%，n90≥0.21，r90≥1.9。欧标EN10346-2009中对其成分要求为C≤0.12%，Mn≤0.60%，S≤0.50%，P≤0.10%，Ti≤0.30%，其性能要求为屈服强度120MPa≤Rel≤180MPa，抗拉强度260MPa≤Rm≤350MPa，断后伸长率要求A80≥39%，n90≥0.21，r90≥1.9。对于该钢种，通常生产获得的Rel在140-180MPa范围内，Rm在270-300MPa范围内，A80≥42%，n90在0.22-0.24范围内，r90在2.2-2.7范围内，而汽车侧围外板成形时要求140MPa≤Rel≤160MPa，A80≥44%，n90≥0.22，r90≥2.0。因此目前该钢种的屈服强度偏高，延伸率偏低，较难满足零件的冲压成形要求。

CN102605250A公开了一种汽车用钢板及其生产方法，用于生产汽车用连续退火钢板。由于热镀锌钢板表面有一层4～12微米厚的纯锌镀层，导致其屈服强度明显高于连续退火钢板，而延伸率又明显偏低，难以满足实际冲压生产的需要。

为了获得较低的屈服强度，一种生产方法是降低光整处理的光整延伸率，例如将厚度为0.8mm的热镀锌钢板的光整延伸率设定到≤0.8%，可以获得屈服强度≤160MPa的热镀锌钢板。但是单纯降低光整延伸率，难以获得满足汽车外板对表面质量的要求，无法完全消除热镀锌钢板表面锌花等不均匀微观组织对涂装的影响。

此外，为了获得良好的冲压成形性，一般需要在钢板表面进行涂油处理。为了提高钢板的表面存油能力，减小冲压时的滑动摩擦力，有利于保护冲压模具和利于冲压成形，钢板表面的平均粗糙度Ra不能太低，如PSA在其B533059中就明确要求，用于生产汽车外板的钢板表面平均粗糙度要在0.8-1.4微米之间。由于热镀锌钢板表面的微观粗糙形貌是光整机工作辊表面粗糙度在光整处理时复制到钢板表面的，因此为了获得一定的表面粗糙度，要求光整处理的光整延伸率和光整机工作辊的表面平均粗糙度不能太低。

对于汽车外板而言，涂装性能也是一项重要的指标，其目的是为了获得鲜艳的涂装表面。如果仅仅考虑提高涂镀后的鲜艳程度，可以将钢板表面加工成光滑表面，但是这与提高钢板的冲压成形性能产生了矛盾。

由于涂装用的涂料对钢板表面微观凹凸形貌的覆盖作用，短周期的微观凹凸形貌被涂膜覆盖住，不影响涂镀后的钢板表面鲜艳程度，而周期超过100微米的长周期凹凸形貌则无法被涂膜覆盖住，会恶化涂镀后的钢板表面鲜艳程度。因此，对涂镀后表面鲜艳程度有影响的是波长较长的微观凹凸形貌，而短周期的微观凹凸形貌即平均粗糙度Ra的影响很小。

作为应对方法，一般可以将汽车外板表面的滤波中心线波纹度W_CA控制到一定值以下，以获得涂镀后鲜艳的表面。对于汽车外板，一般要求将滤波中心线波纹度W_CA控制到0.7微米以下。

但是光整辊表面的平均粗糙度Ra和光整后钢板表面滤波中心线波纹度W_CA之间是正相关的关系。如果使用较大粗糙度的轧辊进行光整轧制以保证镀锌板表面的粗糙度，则很难获得较低的钢板表面滤波中心线波纹度W_CA。这就需要对现有的技术进行进一步的优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种既能克服现有无间隙原子热镀锌钢板屈服强度偏高、延伸率偏低的问题，同时又能获得较低的钢板表面滤波中心线波纹度W_CA，满足冲压成形和涂装的需要的汽车侧围外板用热镀锌钢板及其生产方法。

为解决上述技术问题，本发明的一个方面，提供了一种汽车侧围外板用热镀锌钢板，其化学成分质量百分数为：0.0005≤C≤0.0015%，0.11%≤Mn≤0.13%，Si≤0.008%，P≤0.01%，S≤0.01%，0.02%≤Alt≤0.07%，0.03%≤Ti-4C-1.5S-3.42N≤0.05%，N≤0.004%，Cu≤0.015%，Nb≤0.005%，Ni≤0.01%，余量为Fe和其他微量元素。

本发明的另一个方面，提供了一种生产上述汽车侧围外板用热镀锌钢板的方法，包括：将铁水通过冶炼获得板坯；

先将所述板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将热轧板进行冷却，冷却后卷取成热轧卷；

将所述热轧卷通过酸洗、冷连轧和卷取获得冷硬卷；

将所述冷硬卷经过连续退火和热镀锌，然后光整、卷取成成品；

所述光整所用的工作辊表面平均粗糙度Ra为1.8微米到2.5微米。

进一步地，所述先将板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将热轧板进行冷却，冷却后卷取成热轧卷，包括：

将所述板坯进行加热；

将所述板坯经过定宽压力机获得所需要的板坯宽度、再经过二辊粗轧、四辊粗轧获得中间坯；

将所述中间坯通过精轧获得热轧板；

在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性；

将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧卷。

进一步地，所述板坯加热温度为1250±30℃，热轧板的终轧温度为920±10℃，热轧板的卷取温度为740±10℃。

进一步地，所述将所述热轧卷通过酸洗、冷连轧和卷取获得冷硬卷，包括：

将所述热轧卷经拉矫破鳞；

将所述经拉矫破鳞后的热轧卷通过酸洗槽去除其表面氧化铁皮，然后放入冷连轧机组进行冷轧制成冷硬卷。

进一步地，所述热轧卷进行冷轧时，冷轧压下率为70-80%。

进一步地，所述将所述冷硬卷经过连续退火和热镀锌，然后光整卷取成成品，包括：

将所述冷硬卷进行清洗去除表面油污；

将所述清洗后的冷硬卷进行退火处理获得带钢；

将所述退火处理后的带钢经过锌锅进行热镀锌；

将所述热镀锌处理后的带钢经过气刀吹扫和冷却；

将所述经过冷却的带钢放入光整机进行光整，然后卷取为成品。

进一步地，所述退火温度为840℃～860℃；

进一步地，所述光整机光整延伸率根据钢板厚度规格变化控制在0.8～1.0%。

本发明提供的汽车侧围外板用热镀锌钢板及其生产方法，通过成分配比，及对热轧、冷轧、连续退火、热镀锌和光整等工艺进行优化，使得生产处的连续退火热镀锌钢板具有屈服强度低、延伸率较高、表面滤波中心线波纹度W_CA值较低的特点，在普通产线上就能够实现，降低了生产难度，可以满足汽车外板的冲压成形和涂装的要求。

附图说明

图1为本发明实施例中过剩钛含量与热轧晶粒尺寸的关系图；

图2为本发明实施例中冷轧压下率与r90的关系图；

图3为本发明实施例中退火温度与热镀锌钢板晶粒尺寸的关系图；

图4为本发明实施例中热镀锌钢板的光整延伸率与屈服强度和延伸率的关系图；

图5为本发明实施例中在1.0%光整延伸率下，光整机工作辊表面平均粗糙度Ra与热镀锌钢板表面平均粗糙度Ra的关系；

图6为在1.0%光整延伸率下，光整机工作辊表面平均粗糙度Ra与热镀锌钢板表面滤波中心线滤波纹度W_CA之间的关系图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种汽车侧围外板用热镀锌钢板，其化学成分质量百分数为：0.0005≤C≤0.0015%，0.11%≤Mn≤0.13%，Si≤0.008%，P≤0.01%，S≤0.01%，0.02%≤Alt≤0.07%，0.03%≤Ti-4C-1.5S-3.42N≤0.05%，N≤0.004%，Cu≤0.015%，Nb≤0.005%，Ni≤0.01%，余量为Fe和其他微量元素。

本发明成分设计原理如下：

C：由于碳在铁素体中以间隙原子和渗碳体形式存在，在钢中具有强烈的强化作用，不利于塑性变形。为了降低热镀锌钢板的屈服强度和提高延伸率，对碳含量必须严格控制。目前在炼钢过程中，一般通过炉后精炼的真空处理来控制钢中的碳含量，如果碳含量要求太低，真空处理的时间会大幅度延长，不利于提高生产效率。综合考虑，将碳含量控制在0.0005～0.015%之间。

Si：硅也是钢中的强化元素，一般固溶在铁素体中，对冲压性能不利，因此要尽量将Si控制在0.008%以下。

Mn：锰与硅一样属于钢中的强化元素，其含量也需要进行控制。但是不同的是锰对钢的抗拉强度影响较大，而对屈服强度的影响较小。由于碳和硅含量已经控制到极低的水平，因此为了保证抗拉强度达到国标CB/T2518-2008的要求，锰含量不能太低。综合考虑，将锰含量稍微提高一点，控制在0.11～0.13%之间。

P、S：这两种元素都是钢中的有害元素，容易造成钢的脆性断裂，因此含量要尽量的低。根据目前工业生产的技术水平，本发明中要求控制到P≤0.01%，S≤0.01%。

Alt：铝是炼钢中的脱氧剂，如果含量低于0.02%则无法完全除去钢中的氧化物，如SiO₂和MnO，导致加工性能大幅度降低。如果超过0.07%则基本饱和。

N：氮与碳的作用基本相同，具有强烈的强化作用，因此需要将其含量控制在目前技术水平能达到的极低水平，本发明中要求≤0.004%。

过剩钛Ti-4C-1.5S-3.42N：钛在无间隙原子钢中具有重要的作用，可以在炼钢和热轧过程中与钢中的碳、氮和硫结合形成第二相粒子如TiC并在晶粒中析出，彻底消除碳、氮和硫对钢板冲压性能的不利影响，因此一般要求过剩钛(Ti-4C-1.5S-3.42N)不能太低。同时，过剩钛（即Ti-4C-1.5S-3.42N）含量对热轧晶粒尺寸有较大的影响，如图1所示。当过剩钛含量在0.04%左右时，有最大的热轧晶粒尺寸，有利于降低热镀锌板的屈服强度。因此本发明中将过剩钛（Ti-4C-1.5S-3.42N）含量控制在0.03%-0.05%。

Ni、Cu、Nb：这三种元素都属于炼钢过程中原料带入的杂质元素，在一般生产中没有具体要求。通常固溶在铁素体中起到一定的强化作用。为了降低杂质元素对热镀锌钢板屈服强度的影响，需要对原料中的这三种元素含量上限做出规定，在本发明中要求Cu≤0.015%，Nb≤0.005%，Ni≤0.01%。

本发明提供了一种生产上述汽车侧围外板用热镀锌钢板的方法，包括：

步骤S1：将铁水通过冶炼获得板坯；

步骤S2：先将所述板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将热轧板进行冷却，冷却后卷取成热轧卷；

步骤S3：将所述热轧卷通过酸洗、冷连轧和卷取获得冷硬卷；

步骤S4：将所述冷硬卷经过连续退火和热镀锌，然后光整、卷取成成品，所述光整所用的工作辊表面平均粗糙度Ra为1.8微米到2.5微米。

其中，步骤S2先将板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将热轧板进行冷却，冷却后卷取成热轧卷，包括：

步骤S21：将所述板坯进行加热，本发明将热轧加热温度设定在1250±30℃，有利于Ti₄S₂C₂析出物的重新溶解，保障热轧过程中TiC的充分析出。

步骤S22：将所述板坯经过定宽压力机获得所需要的板坯宽度、再经过二辊粗轧、四辊粗轧获得中间坯。

步骤S23：将所述中间坯通过精轧获得热轧板，热轧终轧温度采用高于Ar₃的温度进行轧制，避开奥氏体-铁素体两相区，避免出现晶粒大小差别过大。同时加热温度又不能太高，否则板坯表面容易形成较厚的氧化皮，影响热轧卷的表面质量。在上述成分范围内时，无间隙原子钢的Ar3温度约为900℃，因此本发明将终轧温度设计为920±10℃。

步骤S24：在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性；

步骤S25：将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧卷。热轧卷取温度如果太低，不利于钢中的TiC粒子充分析出，加入的钛就没有完全发挥作用，造成铁素体中还有部分残留的碳原子，对降低钢的屈服强度不利。如果卷取温度太高，超过了Ar1温度，一方面容易产生表面氧化铁皮，另一方面则会进入奥氏体-铁素体两相区，造成晶粒尺寸差别太大。在上述成分范围内时，无间隙原子钢的Ar1温度约为800℃，因此本发明将卷取温度设计为740±10℃。

步骤S3将所述热轧卷通过酸洗、冷连轧和卷取获得冷硬卷，包括：

步骤S31：将所述热轧卷经拉矫破鳞；

步骤S32：将所述经拉矫破鳞后的热轧卷通过酸洗槽去除其表面氧化铁皮，然后放入冷连轧机组进行冷轧制成冷硬卷。所述热轧卷进行冷轧时，冷轧压下率为70-80%。冷轧压下率控制在75%左右时，可以获得最佳的无间隙原子钢的织构组织，具有最高的r90值，如图2所示。因此本发明中将冷轧压下率控制在70～80%

步骤S4将所述冷硬卷经过连续退火和热镀锌，然后光整卷取成成品包括：

步骤S41：将所述冷硬卷进行清洗去除表面油污。

步骤S42：将所述清洗后的冷硬卷进行退火处理获得带钢，所述退火温度为840℃～860℃。退火温度对热镀锌钢板的冲压成形性能影响很大，较高的退火温度有利于铁素体晶粒长大，如图3所示，消除冷轧过程中产生的位错强化效应，并且能够同时粗化析出粒子，减少析出粒子对晶界的钉轧作用，有利于降低屈服强度。但是退火温度太高，在工业生产中难以实现。因此本发明中将退火温度要求为840～860℃。

步骤S43：将所述退火处理后的带钢经过锌锅进行热镀锌。

步骤S44：将所述热镀锌处理后的带钢经过气刀吹扫和冷却。

步骤S45：将所述经过冷却的带钢放入光整机进行光整，然后卷取为成品。

所述光整机光整延伸率根据钢板厚度规格变化控制在0.8～1.0%。为了消除热镀锌钢板表面锌花对涂装性能的影响，光整延伸率一般不能低于0.8%，但是较高的光整延伸率会明显提高屈服强度和降低延伸率，如图4所示，因此本发明中将光整延伸率严格控制在0.8～1.0%。

所述光整所用的工作辊表面平均粗糙度Ra为1.8微米到2.5微米，根据图5可知，为了获得超过0.9微米的平均粗糙度Ra，光整机工作辊的粗糙度一般应该在1.8微米以上。然而随着工作辊表面平均粗糙度Ra的增加，钢板表面的中心线滤波波纹度W_CA也将随之增大，如图6所示，当工作辊表面平均粗糙度Ra超过2.5微米后，中心线滤波波纹度W_CA≥0.7微米，不能满足汽车外板的涂装需要。因此本发明中将光整机工作辊粗糙度Ra控制在1.8微米到2.5微米之间。

本发明提供的汽车侧围外板用热镀锌钢板及其生产方法，通过成分配比，及对热轧、冷轧、连续退火、热镀锌和光整等工艺进行优化，使得生产处的连续退火热镀锌钢板具有屈服强度低、延伸率较高、表面滤波中心线波纹度W_CA值较低的特点，在普通产线上就能够实现，降低了生产难度，可以满足汽车外板的冲压成形和涂装的要求。

下面通过具体实施例对本发明进行进一步说明。

本发明的4个实施例和2个对比实施例见下表1，表1中的力学性能采用GB/T228测试，粗糙度和波纹度采用GB/T2523测试。

表1

其中，实施例1的工艺控制为：加热温度1230℃，终轧温度910℃，卷取温度730℃，冷轧压下率70%，退火温度840℃，光整延伸率1.0%，光整辊表面平均粗糙度2.5微米。

实施例2的工艺控制为：加热温度1280℃，终轧温度930℃，卷取温度750℃，冷轧压下率75%，退火温度860℃，光整延伸率0.8%，光整辊表面平均粗糙度1.8微米。

实施例3的工艺控制为：光整延伸率0.9%，光整辊表面平均粗糙度2.2微米，其他与实施例2相同。

实施例4的工艺控制为：加热温度1250℃，冷轧压下率80%，退火温度850℃，光整辊表面平均粗糙度2.4微米，其他与实施例2相同。

对比实施例1的工艺控制为：加热温度1230℃，终轧温度910℃，卷取温度730℃，冷轧压下率70%，退火温度840℃，光整延伸率0.7%，光整辊表面平均粗糙度3.0微米。

对比实施例2的工艺控制为：卷取温度750℃，冷轧压下率80%，退火温度840℃，光整延伸率1.2%，光整辊表面平均粗糙度3.2微米，其他与比较例1相同。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种汽车侧围外板用热镀锌钢板，其特征在于，其化学成分质量百分数为：0.0005≤C≤0.0015%，0.11%≤Mn≤0.13%，Si≤0.008%，P≤0.01%，S≤0.01%，0.02%≤Alt≤0.07%，0.03%≤Ti-4C-1.5S-3.42N≤0.05%，N≤0.004%，Cu≤0.015%，Nb≤0.005%，Ni≤0.01%，余量为Fe和其他微量元素。 

2.生产一种如权利要求1所述的汽车侧围外板用热镀锌钢板的生产方法，其特征在于，包括： 

将铁水通过冶炼获得板坯； 

先将所述板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将热轧板进行冷却，冷却后卷取成热轧卷； 

将所述热轧卷通过酸洗、冷连轧和卷取获得冷硬卷； 

将所述冷硬卷经过连续退火和热镀锌，然后光整、卷取成成品； 

所述光整所用的工作辊表面平均粗糙度Ra为1.8微米到2.5微米。 

3.如权利要求2所述的汽车侧围外板用热镀锌钢板的生产方法，其特征在于，所述先将板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将热轧板进行冷却，冷却后卷取成热轧卷，包括： 

将所述板坯进行加热； 

将所述板坯经过定宽压力机获得所需要的板坯宽度、再经过二辊粗轧、四辊粗轧获得中间坯； 

将所述中间坯通过精轧获得热轧板； 

在粗轧和精轧之间启用保温罩，保证中间坯温度的均匀性； 

将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧卷。 

4.如权利要求3所述的汽车侧围外板用热镀锌钢板的生产方法，其特征在于： 

所述板坯加热温度为1250±30℃，热轧板的终轧温度为920±10℃，热轧板的卷取温度为740±10℃。 

5.如权利要求2所述的汽车侧围外板用热镀锌钢板的生产方法，其特征在于，所述将所述热轧卷通过酸洗、冷连轧和卷取获得冷硬卷，包括： 

将所述热轧卷经拉矫破鳞； 

将所述经拉矫破鳞后的热轧卷通过酸洗槽去除其表面氧化铁皮，然后放入冷连轧机组进行冷轧制成冷硬卷。 

6.如权利要求5所述的汽车侧围外板用热镀锌钢板的生产方法，其 特征在于： 

所述热轧卷进行冷轧时，冷轧压下率为70-80%。 

7.如权利要求2所述的汽车侧围外板用热镀锌钢板的生产方法，其特征在于，所述将所述冷硬卷经过连续退火和热镀锌，然后光整卷取成成品，包括： 

将所述冷硬卷进行清洗去除表面油污； 

将所述清洗后的冷硬卷进行退火处理获得带钢； 

将所述退火处理后的带钢经过锌锅进行热镀锌； 

将所述热镀锌处理后的带钢经过气刀吹扫和冷却； 

将所述经过冷却的带钢放入光整机进行光整，然后卷取为成品。 

8.如权利要求7所述的汽车侧围外板用热镀锌钢板的生产方法，其特征在于： 

所述退火温度为840℃～860℃。 

9.如权利要求7所述的汽车侧围外板用热镀锌钢板的生产方法，其特征在于： 

所述光整机光整延伸率根据钢板厚度规格变化控制在0.8～1.0%。 

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