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CN107267727A - 500MPa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板的制造方法 - Google Patents

500MPa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板的制造方法 Download PDF

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林承江
胡宽辉
苏衍战
陈园林
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孙方义
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Abstract

本发明公开了一种500MPa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：1)钢材经冶炼、精炼及连铸成坯后，对铸坯进行加热；2)进行粗轧；3)进行精轧；4)进行卷取；5)进行酸洗；6)进行冷轧；7)进行连续退火；8)进行热镀锌；9)进行合金化；10)进行光整。本发明具有力学性能优良、表面质量好、抗粉化性能优良的有益效果。

Description

500MPa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板的制造方法
技术领域
本发明涉及冷轧双相钢的制造方法，具体是一种500MPa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板的制造方法。
背景技术
当前，冷轧双相钢及热镀锌双相钢主要用在汽车结构件及加强件上，对表面质量要求不高，因此，在成分设计和工艺控制上更多的只是关注产品的力学性能，而对其表面质量的关注度不够。而锌铁合金镀层的双相钢已被应用在日系车外覆盖件的制造上，因此在保证力学性能的情况下对其表面质量提出了更高要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种具有力学性能优良、表面质量好、抗粉化性能优良的500MPa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板的制造方法。
为了实现以上目的，本发明提供的一种500MPa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)钢材经冶炼、精炼及连铸成坯后，对铸坯进行加热，加热温度控制在1250～1280℃；
2)进行粗轧，控制粗轧温度在1060～1110℃；
3)进行精轧，控制精轧终轧温度为900～930℃；
4)进行卷取，控制卷取温度在580～620℃；
5)进行酸洗，酸洗温度控制在80～90℃，酸液浓度大于70g/l；
6)进行冷轧，控制冷轧总压下率在58～72％；
7)进行连续退火：控制其均热温度在770～800℃，炉内退火气氛露点控制在-40℃以下，氧含量≤3ppm；
8)进行热镀锌：控制钢板入锌锅温度在为460～480℃；控制锌液成分中Al含量在0.120～0.135wt％；
9)进行合金化：控制其合金化温度在480～540℃，保温时间10～25s，镀层铁含量控制在9～11wt％；
10)进行光整：光整延伸率控制在0.4～0.6％。控制合金化后钢板表面粗糙度在0.5～1.2μm，表面PC值控制在于100～150个/cm。
作为本发明的优选方案，所述钢材的化学成分为C：0.07～0.10％，Si：≤0.005％，Mn：0.70～1.00％，P≤0.005％，S≤0.003％，Als：0.010～0.050％，Cr：0.30～0.50％；Mo：0.05～0.20％，其余为Fe。
本发明的有益效果：通过低Si设计，并添加适量的Cr、Mo淬透性元素，通过工艺控制，产品实物性能达到屈服强度为300～340MPa，抗拉强度为520～570MPa，延伸率A80为29～33％，n值为0.17～0.19，粗糙度为0.5～1.2μm，PC值为100～150(/cm)，粉化级别1～2级，且镀层表面致密、色泽均匀无缺陷，抗粉化性能优良，可满足汽车外覆盖件的生产制造。
具体实施方式
实施例：一种500MPa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板的制造方法，包括如下步骤：
1)钢材经冶炼、精炼及连铸成坯后，对铸坯进行加热，加热温度控制在1250～1280℃；
2)进行粗轧，控制粗轧温度在1060～1110℃；
3)进行精轧，控制精轧终轧温度为900～930℃；
4)进行卷取，控制卷取温度在580～620℃；
5)进行酸洗，酸洗温度控制在80～90℃，酸液浓度大于70g/l；
6)进行冷轧，控制冷轧总压下率在58～72％；
7)进行连续退火：控制其均热温度在770～800℃，炉内退火气氛露点控制在-40℃以下，氧含量≤3ppm；
8)进行热镀锌：控制钢板入锌锅温度在为460～480℃；控制锌液成分中Al含量在0.120～0.135wt％；
9)进行合金化：控制其合金化温度在480～540℃，保温时间10～25s，镀层铁含量控制在9～11wt％；
10)进行光整：光整延伸率控制在0.4～0.6％。控制合金化后钢板表面粗糙度在0.5～1.2μm，表面PC值控制在于100～150个/cm。
所述钢材的化学成分为C：0.07～0.10％，Si：≤0.005％，Mn：0.70～1.00％，P≤0.005％，S≤0.003％，Als：0.010～0.050％，Cr：0.30～0.50％；Mo：0.05～0.20％，其余为Fe。
与现有技术相比，本技术的优势在于：
C：最有效的强化元素，是马氏体的形成元素，C元素的含量决定了马氏体的形貌及双相钢的强度。同时，由于用于汽车外覆盖件，对材料的成形性能、翻边性能及焊接性能要求较高，因此要求较低的碳含量。同时，在热镀锌时，较高的碳含量也会加速锌铁反应，锌铁合金层变厚会恶化材料的抗粉化性能。因此，综合考虑，将C含量控制在0.07～0.10％。
Si：铁素体的强化元素，可以提高产品的强度。但在热轧过程中Si会促进氧化铁皮的生成，恶化表面质量，并影响到后续酸洗工序的效果。同时，随着Si含量的提高，热镀锌过程中Si富集明显，钢板表面容易产生漏镀点缺陷，严重影响钢板表面质量。因此，为得到高的表面质量，将Si含量控制在0.005％以下。
Mn：奥氏体稳定元素，可延迟珠光体和贝氏体的形成，促进马氏体的形成，提高钢的淬透性。但是Mn也是一种强氧化性元素，在退火过程中会在钢带表面富集并氧化，从而导致在镀锌时出现漏镀缺陷，浸润性变差。因此，在保证强度的情况下，将Mn含量控制在0.70～1.00％的较低范围。
P：P是钢中的有害元素，容易在晶界偏析，增加钢板脆性，导致钢板的冲压性能变差，可焊性变差。同时镀锌时，P含量过高，会使镀层形成大量的「相，镀层抗粉化能力变差。因此，P含量应尽可能降低。但考虑到P也是一种有效地固溶强化元素，优选地，P≤0.005％。
S：S是钢中的有害元素，当S含量过高时，容易形成MnS夹杂，损害钢板塑性，并造成性能的各向异性。并且随着S含量的提高，钢板的耐蚀性能也将变差。因此，需要合理控制S含量，S含量要小于0.003％。
Al：最有效的脱氧元素。但是，随着Als含量的增加，钢中的夹杂物也会增多，夹杂物尺寸将会变大。因此，应该合理控制Als含量，优选地，Als：0.010～0.050％。
Cr、Mo：添加Cr、Mo元素会使CCT曲线明显右移，强烈抑制珠光体和贝氏体转变，有利于在合金化热镀锌生产线中地获得马氏体组织。同时，由于Cr、Mo氧化物的生成吉布斯自由能比Mn、Si、P等氧化物的高，所以在热镀锌退火时不易发生表面氧化，也没有表面偏析现象，因此不会影响锌液的浸润性。在冷轧板和纯锌板中，尽管Mo的淬透性效果更好，但由于Mo合金价格昂贵，通常用Cr元素替代Mo元素。但在锌铁合金镀层板中，由于镀锌后要再加热到480-540℃保温进行锌铁合金反应，正好处于贝氏体反应区，仅仅添加Cr无法有效得到马氏体组织，因此必须添加适量的Mo抑制贝氏体的形成。因此，综合考虑，Cr含量选为0.30～0.50％，Mo含量选为0.05～0.20％。
本发明的工艺中：
之所以选择终轧温度为900～930℃，是因为当终轧温度过低时，热轧温度稍微波动就有可能进入两相区轧制，容易产生混晶组织，组织的不均匀性除了会对力学性能的均匀性产生影响外，也会对镀锌表面的均匀性产生影响。
之所以选择卷取温度为580～620℃，是因为卷取温度过高，会导致晶粒粗大，从而影响组织均匀性。同时，热轧基板晶粒细小均匀也会使再结晶晶粒细小均匀，从而提高材料的加工硬化值。
之所以酸洗温度要求控制在80～90℃，酸液浓度要大于70g/l。是因为，酸洗可以有效去除氧化铁皮。酸洗效果不好，会导致氧化铁皮残留，进而在酸轧过程中压入基体，从而造成漏镀表面缺陷。
之所以冷轧压下率设定为58～72％，是因为这样有利于增加钢中变形储能，降低再结晶温度，改善钢板成形性能。而冷轧压下率过大会导致轧机负荷增大，设备损耗会加大。
之所以连续退火均热温度为770～800℃，是因为在此退火温度下，本发明产品能得到最佳的性能匹配。同时，在较低退火温度下，也会减少Mn元素在钢板表面的富集，从而减少二次氧化物的形成。同时，严格控制退火炉内气氛，露点控制在-40℃以下，氧含量≤3ppm，可以保证钢板表面充分还原并提高钢板的浸润性。
之所以带钢入锌锅温度为460～480℃，是为了防止温度过高造成锌液温度升高，底渣增多造成钢板表面锌渣和沉没辊印缺陷。同时，锌液成分Al含量控制范围为0.120～0.135％，Fe含量≤0.015％。这是因为，当锌锅铝含量低于0.120％时，基板与镀层直接形成的Fe2Al5抑制层不够均匀，镀层容易出现过合金化；当锌锅铝含量高于0.135％时，Fe2Al5抑制层过厚，合金化过程较困难，此时需要提高合金化温度或降低带钢速度，这样容易导致合金化板粉化严重。
之所以合金化温度为480～540℃，保温时间10～25s，镀层铁含量要求控制在10％左右。是因为当合金化温度低于480℃时，镀层较难合金化，镀层含铁量低，在镀层表面容易残留大量的ζ相，产品抗腐蚀性能、焊接性、涂装性能变差；当合金化温度高于540℃，容易形成大量的脆性相「，产品抗粉化性能变差。同时研究表明，当镀层Fe含量在9～11％，其镀层抗粉化性能最佳。
之所以选择0.4～0.6％的光整延伸率，是因为可以改善板形和控制带钢表面粗糙度，从而使镀层表面粗糙度控制为0.5～1.2(μm)，表面PC值控制为100～150(个/cm)，以利于汽车外板的涂装。
通过本发明生产的产品实物性能达到屈服强度为300～340MPa，抗拉强度为520～570MPa，延伸率为29～33％，n值为0.17～0.19，粗糙度为0.5～1.2μm，PC值为100～150(/cm)，粉化级别1～2级，且镀层表面致密、色泽均匀无缺陷，抗粉化性能优良，可满足汽车外覆盖件的生产制造。随着汽车高强化的发展，该汽车外板用锌铁合金镀层双相钢具有良好的市场前景。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
表1为发明各实施例及对比例化学成分取值列表(wt％)，表2为本发明各实施例及对比例工艺参数列表，表3为本发明各实施例及对比例的性能检测列表。
表1
表2
表3

Claims (2)

1.一种500MPa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)钢材经冶炼、精炼及连铸成坯后，对铸坯进行加热，加热温度控制在1250～1280℃；
2)进行粗轧，控制粗轧温度在1060～1110℃；
3)进行精轧，控制精轧终轧温度为900～930℃；
4)进行卷取，控制卷取温度在580～620℃；
5)进行酸洗，酸洗温度控制在80～90℃，酸液浓度大于70g/l；
6)进行冷轧，控制冷轧总压下率在58～72％；
7)进行连续退火：控制其均热温度在770～800℃，炉内退火气氛露点控制在-40℃以下，氧含量≤3ppm；
8)进行热镀锌：控制钢板入锌锅温度在为460～480℃；控制锌液成分中Al含量在0.120～0.135wt％；
9)进行合金化：控制其合金化温度在480～540℃，保温时间10～25s，镀层铁含量控制在9～11wt％；
10)进行光整：光整延伸率控制在0.4～0.6％。控制合金化后钢板表面粗糙度在0.5～1.2μm，表面PC值控制在于100～150个/cm。
2.根据权利要求1所述的500MPa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板的制造方法，其特征在于：所述钢材的化学成分为C：0.07～0.10％，Si：≤0.005％，Mn：0.70～1.00％，P≤0.005％，S≤0.003％，Als：0.010～0.050％，Cr：0.30～0.50％；Mo：0.05～0.20％，其余为Fe。
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