CN103627957B - Cr4热镀锌汽车板用钢的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CR4热镀锌汽车板用钢，其化学成分质量百分比为：C：0.0008-0.0015％，Mn：0.08-0.18％，Si：≤0.010％，P：≤0.010％，S：≤0.008％，Als：0.025-0.06％，N：≤0.004％，B：0.0006～0.0012％，Ti：0.03～0.07％，其余为Fe及不可避免杂质。本发明提供的CR4热镀锌汽车用钢的生产方法通过调整C、Si、Mn、P、B含量和在对热轧、连续退火与热镀锌工艺综合优化，所生产的CR4热镀锌汽车用钢板具有高深冲性能、极低二次加工脆性转变温度与O5级汽车外板的特点，满足高端汽车用户要求，带来可观的经济效益。

Description

CR4热镀锌汽车板用钢的生产方法

技术领域

本发明涉及钢材生产技术领域，特别涉及一种CR4热镀锌汽车板用钢的生产方法。

背景技术

CR4属于Ti系IF钢，是欧美车系常用超深冲热镀锌板，广泛应用在轿车的侧围、车门内板、发机机内板等成形要求极高的零部件上，现有技术中，主要是采用热镀锌连续退火的方法进行生产。通用GMW标准对CR4实物性能要求为Re：140～180MPa，Rm:270～330MPa，A₈₀：≥40％，r₉₀：≥1.9，n₉₀：≥0.20，SWET＜-60℃(极低二次加工脆性，提高极寒地区汽车使用安全性)。

常规IF钢在生产过程中通常采用Ti或者Nb或者Nb+Ti来固定固溶的C、N间隙原子，通过冷轧大压下率与高温退火工艺，最终产品获得纯净的铁素体基体与{111}<110>深冲织构，由于IF钢中超低的C、N元素含量及退火后被Ti固定析出，使晶界的结合力大大降低，二次加工脆性转变温度(SWET)约为0～-20℃之间，从而钢板深冲后的汽车板部件在严寒环境下高速碰撞发生晶界断裂，导致汽车部件开裂的危险事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能提高产品性能，降低二次加工脆性转变温度的CR4热镀锌汽车板用钢的生产方法。

本发明的一个方面，提供了一种CR4热镀锌汽车板用钢，其化学成分质量百分比为：C：0.0008-0.0015％，Mn：0.08-0.18％，Si：≤0.010％，P：≤0.010％，S：≤0.008％，Als：0.025-0.06％，N：≤0.004％，B：0.0006～0.0012％，Ti：0.03～0.07％，其余为Fe及不可避免杂质。

本发明的另一个方面，提供了一种生产上述CR4热镀锌汽车板用钢的方法，包括：将经冶炼获得的化学成分如权利要求1所述的板坯进行加热后，经过粗轧、精轧获得热轧板；

将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧卷；

将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；

将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢；

然后将所述带钢经热镀锌处理后，经平整卷取成成品，所述带钢在热镀锌过程中，所述带钢入锌锅温度465±3℃，锌液温度455～460℃，锌锅Al：0.205～0.235％，锌锅Fe：≤0.030％，锌锅Pb：≤0.02％，锌锅Cd：≤0.04％。

进一步地，将所述板坯进行加热时，加热温度为1230±30℃。

进一步地，将加热后的板坯经过粗轧、精轧时，终轧温度为930±20℃。

进一步地，将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧卷时，卷取温度为730±20℃。

进一步地，将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷时，冷轧压下率为76.4～85.5％。

进一步地，将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢时，连续退火炉内加热段温度为830±10℃，均热段温度为830±10℃，缓冷段出口温度为700±10℃，快冷段出口温度为465±10℃，炉区带钢运行速度100～125Mpm。

进一步地，将热镀锌处理后的带钢进行平整时，采用光整液湿光整模式，光整延伸率0.8～1.5％，光整机工作辊粗糙度3.0um。

本发明提供的CR4热镀锌汽车用钢的生产方法通过调整Si、P、B含量和在对热轧、连续退火与热镀锌工艺综合优化，所生产的CR4热镀锌汽车用钢板具有高深冲性能、极低二次加工脆性转变温度与O5级汽车外板的特点，满足高端汽车用户要求，带来可观的经济效益。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种CR4热镀锌汽车板用钢，其化学成分按重量百分比为：C：0.0008-0.0015％，Mn：0.08-0.18％，Si：≤0.010％，P：≤0.010％，S：≤0.008％，Als：0.025-0.06％，N：≤0.004％，B：0.0006～0.0012％，Ti：0.03～0.07％，其余为Fe及不可避免杂质。

本发明实施例还提供了一种生产上述CR4热镀锌汽车板用钢的方法，包括以下几个步骤：

步骤S1：将经冶炼获得的化学成分如权利要求1所述的板坯进行加热后，经过粗轧、精轧获得热轧板。

其中，将所述板坯进行加热时，加热温度为1230±30℃。将加热后的板坯经过粗轧、精轧时，终轧温度为930±20℃。

这些温度参数范围的选取是依据材料本身物理冶金学原理与对镀锌成品的质量所制定的能符合现场装备能力的合适工艺窗口，加热温度为1230±30℃，终轧温度930±20℃的制定是通过控制热轧卷原料的微观组织与粒子析出，通过遗传来优化镀锌成品的机械性能，改善强化元素B的添加对材料塑性的影响，提高CR4村料深冲性。

步骤S2：将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧卷，卷取温度为730±20℃。

步骤S3：将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷，冷轧压下率为76.4～85.5％。

压下率参数范围76.4～85.5％是依据不同厚度规格组距所对应的压下比率，即考虑冷轧轧机的轧制负荷，也考虑压下率对有利深冲织构的影响，最终获得满足高r值满足深冲压要求。解决压下率不合理造成的能耗过大与深冲性不足的问题。

步骤S4：将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢；

其中，将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢时，连续退火炉内加热段温度为830±10℃，均热段温度为830±10℃，缓冷段出口温度为700±10℃，快冷段出口温度为465±10℃，炉区带钢运行速度100～125Mpm。

考虑B的添加将恶化r值与提高再结晶温度，在常规IF牌号810℃加热温度的基础上提高到830±10℃高温加热与均热退火温度来完成充分再结晶与晶粒长大，实现材料的超低强度与好冲压成形性，缓冷段出口温度700±10℃，快冷出口温度465±10℃，炉区运行速度100～125mpm的设定范围主要是考虑带钢在炉区的稳定运行能力，解决生产过程中由于温度不合理与运行速度过高或过低，带来的炉区张力波动与锌锅工艺段锌液环境的波动，从而影响带钢机械性能的均匀性与表面质量，此要求有效的解决了常规生产模式下产生带钢表面锌渣、锌灰缺陷，提高带钢头中尾性能稳定性。

步骤S5：然后将所述带钢经热镀锌处理后，经平整卷取成成品。

其中，所述带钢在热镀锌过程中，所述带钢入锌锅温度465±3℃，锌液温度455～460℃，锌锅Al：0.205～0.235％，锌锅Fe：≤0.030％，锌锅Pb：≤0.02％，锌锅Cd：≤0.04％。

带钢入锌锅温度465±3℃与锌液温度455～460℃的严格控制一是控制两者温差，避免带钢入锌锅温度过高带来的热量升高锌液温度，带钢入锌锅温度过低，热量不足导致锌液温度降低，这种锌锅温度高低不定，将导致锌锅中Fe、Zn、Al三者反应复杂化，导致锌渣锌流纹等表面缺陷。本技术要点对带钢入锌锅温度与锌液温度精确控制，解决CR4镀锌O5级外板所要求的表面锌渣质量问题。

将锌锅的锌液中的Al含量控制范围0.205～0.235％，Fe含量控制在小于等于0.030％，主要是为了产生最佳的Al与Fe的化学反应生成Fe₂Al₅，生产浮渣上浮到锌液表面利于去除，减少锌渣粘附带钢，生产O5级要求的镀锌汽车外板，Al上限控制减少铁损，太高降低锌液的流动性；将锌锅的锌液中的Pb含量控制在小于等于0.02％与Cd含量控制在小于等于0.04％，主要是控制镀锌板表面锌花大小，满足无锌花镀锌外板的表面结构要求。

将热镀锌处理后的带钢进行平整时，采用光整液湿光整模式，光整延伸率0.8～1.5％，光整机工作辊粗糙度3.0um。

光整延伸率0.8～1.5％，光整机工作辊粗糙度3.0um两项参数范围的选定是综合考虑产品的机械性能与表面结构而定，通过对平整延伸率与粗糙度控制可以获得低屈服强度与用户要求镀锌板表面粗糙度要求的汽车板产品。解决了因为屈服强度高，深冲性问题与小光整延伸率造成品表面粗糙度偏低，影响汽车外板涂装效果。

本发明主要合金元素作用和限定范围如下：

碳：碳是提高材料强度最经济有效的元素，。对于生产深冲汽车板，需要减少固溶C原子对深冲织构的不利影响，恶化材料深冲性能，本发明采用的碳含量设定范围为0.0008-0.0015％。

硅：硅为固溶强化元素，但添加过高硅会对材料的塑性产生负面影响，同时若高过Si在退火炉内与Mn的高温反应生产的氧化物沉积在基体表面，阻止Fe和锌液的浸润反应，从而造成基板可镀性差。因此，本发明添加硅含量为小于等于0.010％。

锰：锰具有固溶强化作用，同时可提高材料淬透性，是提高材料强度重要元素之一，Mn元素过低材料强度不足，Mn元素过高强度升高塑性下限，因此本发明添加锰含量为0.08-0.18％。

硫和磷：硫和磷元素过高会对材料韧性和塑性的恶化元素。本发明严格限定了硫含量控制在小于等于0.008％，磷含量控制在小于等于0.010％。

铝：铝主要为脱氧元素，过高的Al导致强度升高，塑性降低。本发明限定了铝含量为0.025～0.06％。

钛：充分利用Ti与N反应生成TiN，。本发明添加0.08％～0.12％的Ti配合合适的生产工艺，将间隙原子N完全固定，同时避免过多过剩Ti的存在，改善材料的深冲性能，因此，本发明限定Ti含量为0.03～0.07％。

氮：氮作为间隙原子存在，恶化IF钢材料成形性与时效性，与Ti元素含量的合理匹配，完成N的充分固定。因此，本发明限定氮含量为小于等于0.004％。

P和B:磷是IF钢中强化元素，P含量超过0.01％对强度提高非常明显，同时存在P元素的易发生晶界偏析发生晶间断裂，降低材料的二次加工脆性，而硼在超洁净IF钢中以流离形向晶界的偏聚，强化铁素体晶界强度，提高在材料二次加工工程中抵抗晶界断裂能力，同时B的晶界偏析将抑制P的晶界偏聚，降低二次加工脆性转变温度，但是过高的硼含量将提高再结晶温度与固溶强化，严重降低材料深冲性能，过低的硼含量达不到预期的晶界强化效果。因此，本发明限定P含量控制在小于等于0.010％，B含量控制在0.0006～0.0012％

本发明提供的CR4热镀锌汽车用钢对Si、P和B元素含量进行了严格的控制，Si元素含量的减少改善镀锌板镀层附着性，P元素含量上限的合理控制能够减少P的晶界偏析，提高抗二次加工脆性，B元素含量上下限的合理控制，通过B晶界偏聚，强化晶界并防止磷的偏析，同时避免了过高的B元素含量导致的再结果温度升高，导致材料深冲性能降低。

本发明提供的CR4热镀锌汽车用钢的生产方法综合考虑热轧卷取温度、退火温度、锌锅工艺参数，该方法采用了热轧高温卷取，能够获得等轴状洁净铁素体组织提高材料的深冲性能，该方法退火工艺过程中高温退火工艺能提高成形性能和催进碳化物的溶解，随后快冷段高的温差与冷却速率能保证溶解后C移动晶界处强化晶界，提高抗二次加工脆性，该方法热镀锌工艺过程中采用较高带钢入锅温度、稳定的锌锅Al、Fe、Pb、Cd元素含量控制，以及有利于锌锅状态稳定的带钢运行速度，降低CR4热镀锌汽车用钢板表面的锌渣、锌灰等表面缺陷，生产出满足要求的O5级汽车外板。

本发明提供的CR4热镀锌汽车用钢的生产方法通过调整Si、P、B含量和在对热轧、连续退火与热镀锌工艺综合优化，所生产的CR4热镀锌汽车用钢板具有高深冲性能、极低二次加工脆性转变温度与O5级汽车外板的特点，满足高端汽车用户要求，带来可观的经济效益。

为了深入了解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

在本发明实施例中，各化学成分含量如表一所示：

表一

表二为根据本发明中所述的方法(包括生产组织、化学成分和工艺)生产的CR4所具有的良好的机械性能。

表二

表三为根据本发明中所述的方法(包括化学成分和工艺)生产的CR4所具有超低二次加工脆性转变温度(SWET)

表三

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 (6)

1.一种生产CR4热镀锌汽车板用钢的方法，其特征在于，包括：

将经冶炼获得的板坯进行加热后，经过粗轧、精轧获得热轧板，所述板坯的化学成分质量百分比为C：0.0008-0.0015％，Mn：0.08-0.18％，Si：≤0.010％，P：≤0.010％，S：≤0.008％，Als：0.025-0.06％，N：≤0.004％，B：0.0006～0.0012％，Ti：0.03～0.07％，其余为Fe及不可避免杂质；

将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧卷；

将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；

将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢，连续退火炉内加热段温度为830±10℃，均热段温度为830±10℃，缓冷段出口温度为700±10℃，快冷段出口温度为465±10℃，炉区带钢运行速度100～125mpm；

然后将所述带钢经热镀锌处理后，经平整卷取成成品，所述带钢在热镀锌过程中，所述带钢入锌锅温度465±3℃，锌液温度455～460℃，锌锅Al：0.205～0.235％，锌锅Fe：≤0.030％，锌锅Pb：≤0.02％，锌锅Cd：≤0.04％。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

将所述板坯进行加热时，加热温度为1230±30℃。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

将加热后的板坯经过粗轧、精轧时，终轧温度为930±20℃。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

将所述热轧板经层流冷却后卷取成热轧卷时，卷取温度为730±20℃。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷时，冷轧压下率为76.4～85.5％。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

将热镀锌处理后的带钢进行平整时，采用光整液湿光整模式，光整延伸率0.8～1.5％，光整机工作辊粗糙度3.0um。