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CN114438417A - 具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板及其生产方法和应用 - Google Patents

具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板及其生产方法和应用 Download PDF

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CN114438417A CN202210122293.5A CN202210122293A CN114438417A CN 114438417 A CN114438417 A CN 114438417A CN 202210122293 A CN202210122293 A CN 202210122293A CN 114438417 A CN114438417 A CN 114438417A
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Abstract

本发明提供了具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板及其生产方法和应用；成分C0.001‑0.0025％、Si0.05‑0.10％、Mn0.4‑0.6％、Al0.03‑0.05％、Ti0.025‑0.035％、Nb0.015‑0.025％、N≤0.004％、B0.0002‑0.0008％、P0.02‑0.03％、S≤0.008％,余量为Fe和不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明通过化学成分和配套工艺设计避免表面出现直径为0.1～1.0μm的针尖状漏镀点。同时通过设计光整液浓度和高压水工艺设计确保表面光整凹坑底部光滑无机械损伤，锌层在冲压塑性变形即使发生脱落也不会在模具内部堆积污染模具。

Description

具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板及其生产 方法和应用
技术领域
本发明属于镀锌汽车用钢制造领域，涉及一种具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的抗拉强度350MPa级别纯锌镀层钢板及其生产方法和应用。本发明涉及到的生产方法适用于规定最小抗拉强度为350MPa强度级别纯锌镀层钢板，适用于生产具有严苛深冲性能及表面质量要求的汽车发动机罩外板、门外板、顶盖外板等零件。
背景技术
汽车工业的蓬勃发展对汽车零部件用材料提出了更高的要求，加上今年以来国家提出的节能减排、碳达峰、碳中和的新要求，镀锌高强度IF钢类型的汽车外板因同时具有高强度和深冲性能、良好的耐腐蚀性能，在汽车行业中将发挥更大的作用。目前国内外对这种钢种的相关研究较多，相关的成分、工艺设计各家钢厂很不一致。由于为了实现高强度不可避免地要加入Si、Mn、P等强化元素，这些元素在连续退火过程中的析出行为对钢与锌液的浸润性能产生巨大影响，这对实现稳定地高表面质量钢板的生产提出了巨大挑战。
另外，影响纯锌镀层板成形性能的不仅仅在于化学元素与轧制、退火工艺的匹配性设计，更要紧需要解决的问题是在深冲、深拉延时表面锌层与模具间发生摩擦但不发生过大的塑性变形而脱落，即脱锌粉问题。该现象在锌铁合金汽车板(GA)上是常见的现象，但对于纯锌镀层(GI)如何通过工艺控制有效减少冲压过程锌层与模具间的摩擦磨损从而导致脱落的研究多数集中在表面进行润滑处理方面，但因增加工序并且需要消耗额外的润滑药剂成本会显著增加。而实际锌层在冲压过程中的塑性变形是一个高度的非线性过程，特别是冲压条件、模具状态发生变化时不可避免地会发生带钢表面锌层因拉延过程塑性变形过大发生断裂、脱落问题。脱落的锌粉如果在模具中堆积会在冲压零件表面留下点状凹坑缺陷，对于外观件来说是不可接受的，因此需要定期对模具中积累的锌粉进行清理，为保证零件质量不得不停机打开模具进行擦拭作业，严重制约车厂的冲压效率，也会造成原材料资源的浪费。
2019年10月22日公开的公开号为CN 110358975 A的专利文献公开了一种热镀锌生产340MPa级高表面等级含P高强钢的方法。但由于所述的成分C含量偏高(≥0.002wt％)，不利于获得更优异的深冲性能，同时P含量添加过高，带钢难以清洗，而且在连续退火过程易与Mn复合析出降低固溶强化效果，析出物粘结在炉辊上长时间连续生产易造成炉辊结瘤损伤表面在后续热镀锌过程造成针尖状漏镀缺陷。该文献也没有介绍如何控制表面锌层质量获得优异的抗脱锌粉性能。
2019年8月27日公开的公开号为CN 110172637 A的专利文献公开了一种340MPa级深冲用高强无间隙原子钢带及其制备方法，所述的化学成分不含Nb，不利于获得稳定的热浸镀层及力学性能。同时P含量添加过高，容易产生针尖漏镀。对于如何控制锌层表面质量获得优异的抗脱锌粉性能并未提及，且实施例所展示的产品屈服强度过高(≥235MPa)，冲压易出现开裂问题。
2015年4月29日公开的公开号为CN104561788A的专利文献公开了一种含磷高强无间隙原子钢及其生产方法，同时P含量添加过高，容易产生针尖漏镀。对于如何控制锌层表面质量获得优异的抗脱锌粉性能并未提及。并且该发明专利所诉的方法仅适用于罩式退火领域，并不适合热镀锌领域。
发明内容
本发明的目的在于提供具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板及生产方法，在满足基本的机械性能要求条件下、表面质量高，抗脱锌粉性能优异，显著提高冲压效率，是一种满足抗拉强度≥350MPa的纯锌镀层钢板。
本发明还有一个目的在于提供具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板的应用，用于汽车生产。本发明提供的纯锌镀层钢板可满足汽车厂连续冲压1200片零件不出现脱锌粉现象。
本发明具体技术方案如下：
本发明提供的具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板，其基板包括以下质量百分比成分：
C 0.001-0.0025％、Si 0.05-0.10％、Mn 0.4-0.6％、Al 0.03-0.05％、Ti 0.025-0.035％、Nb 0.015-0.025％、N≤0.004％、B 0.0002-0.0008％、P 0.02-0.03％、S≤0.008％,余量为Fe和不可避免的杂质。
所述具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板，其基板成分中，Nb+Ti≤0.06％。
具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板，基板金相组织为铁素体，晶粒度等级为8.5-9.5级；低于8.5级会造成抗拉强度不足350MPa，高于9.5级会造成强度过高冲压开裂。
具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层基板的屈服强度为193-210MPa，抗拉强度强度为350-368MPa，A80为37.5-41％，r90为2.0-2.8，n90为0.21-0.23，屈强比0.54-0.60。表面质量保证面相比GB/T 2518-2019《连续热镀锌和锌合金镀层钢板及钢带》中FC要求更高，达到FD要求，保证面的反面满足FC要求。
本发明提供的具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板的生产方法，包括：热轧、酸轧、连续退火、热镀锌和光整。
所述热轧是指：热轧期间，板坯加热是热轧的第一道工序，采取1210-1250℃的加热温度；采用粗轧6个道次+精轧7个道次轧制制度；采用1050-1130℃的精轧开轧温度和910-930℃的终轧温度；采用650-680℃的卷取温度。
所述酸轧，采用75-82％的冷轧压下率。
所述连续退火，加热和均热温度采用800-820℃，加热段和均热段露点设定在≤-35℃，在冷却段结束温度控制在500℃±10℃。
所述热镀锌，入锅温度控制在460±5℃，锌锅温度控制在452±2℃。
所述光整，光整辊采用Ra＝1.8-2.0μm粗糙度辊，该粗糙度的辊可保证带钢Rpc≥150；光整液浓度电导率保证在900-1000μs/cm。光整后的高压除污水水压力设定在80-120kg。光整延伸率设定在0.8-1.0％，光整轧制力≥220吨。
采用以上方法生产的钢板表面光整凹坑底部光滑没有机械损伤，且任意区域内没有直径为0.2～1.0㎜的针尖状漏镀点，且在任何冲压条件下可满足连续冲压1200件零件没有锌粉脱落、无需停机擦拭锌粉。
本发明提供的具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板的应用，用于汽车生产，尤其用于生产汽车发动机罩外板、门外板、顶盖外板等零件。具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板可达到汽车厂连续冲压1200片不擦拭模具的效果。
与现有技术相比，本发明的目的是保证热镀锌纯锌镀层钢板冲压性能的同时通过合理的化学成分和配套工艺设计平衡深冲性能及表面质量二者的矛盾，同时通过巧妙设计光整液浓度(电导率)和高压水工艺设计确保表面锌层在冲压塑性变形即使发生脱落也不会在模具内部堆积污染模具，本发明制造方法简单、效率高、效果好，在满足基本的机械性能要求、高表面质量要求的前提下还可显著提高冲压效率、减少资源浪费，具有广泛的应用前景，并且可以推广至任何需要解决脱锌粉问题的纯锌镀层钢板的生产方法上。
附图说明
图1为实施例1金相组织图；
图2为实施例2金相组织图；
图3为实施例3金相组织图；
图4为实施例4金相组织图；
图5为实施例5金相组织图；
图6为实施例6金相组织图；
图7为P 0.042wt％、B超过0.0009wt％，其他条件与实施例1相同表面存在大量麻点；
图8为实施例1表面无麻点，达到FD水平；
图9为光整液电导率低于900μs/cm锌层面受损伤图；
图10为光整液电导率900-1000μs/cm锌层表面光滑无损伤；
图11光整液低于900μs/cm DrawBead试验结果；
图12光整液低高于900μs/cm DrawBead试验结果；
图13不同光整液浓度条件下表面锌层的抗脱锌粉性能对比；
图14Rpc值越大越容易吸附防锈油和小颗粒锌粉，冲压可被零件带出模具原理图。
具体实施方式
本发明提供的具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板的生产方法，具体为：
1)炼钢经过铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→RH→连铸，控制基本的化学成分重量(wt)百分比为：C 0.001-0.0025％、Si 0.05-0.10％、Mn 0.4-0.6％、Al 0.03-0.05％、Ti 0.025-0.035％、Nb 0.015-0.025％、N≤0.004％、B0.0002-0.0008％,P 0.02-0.03wt％、S≤0.008％；余量为Fe和不可避免的杂质，得到所需的成分板坯。
2)为了保证在轧制阶段不卷入氧化铁皮、夹杂、夹渣等缺陷，在钢区对生产的长方体板坯的六个面全部进行火焰扒皮处理，扒皮深度3-4mm；
3)在热轧工序先将板坯加热至1210-1250℃，经过除磷和6个道次的粗轧，进行7个道次的精轧，精轧开轧温度1050-1130℃，出口温度910-930℃，层流冷却至650-680℃，随后卷取并空冷；
4)进行紊流酸洗后通过5机架冷轧压下，总压下率为75-82％，得到厚度0.6-0.7mm的轧硬卷。
5)将轧硬卷进行清洗、脱脂后连续退火、热镀锌，退火加热、均热温度800-820℃，加热段、均热段露点控制在≤-35℃，之后在体积分数为5％的H2+95％的N2气氛中进行冷却至500±10℃，之后经过炉鼻子进入锌锅热镀锌，入锅温度保证在460±5℃，锌锅温度保证在452±2℃；
6)光整工作辊采用Ra＝1.8-2.0μm粗糙度辊，保证带钢Rpc≥150，同时配制光整液与去离子水在合适的浓度保证电导率在900-1000μs/cm，高压除污水压力设定在80-120kg确保表面清洁无污染。光整延伸率设定在0.8-1.0％保证板形及机械性能。
本发明所生产的热镀锌高强度IF钢，对于锌层重量为50/50(g/m2)，厚度0.6mm-0.7mm，宽度900mm-1800mm的产品，防锈油量0.4-0.6g/m2(单面)。屈服强度为193-210MPa，抗拉强度强度为350-368MPa，A80为37.5-41％，r90为2.0-2.8，n90为0.21-0.23，屈强比0.54-0.60。表面质量保证面相比GB/T2518-2019《连续热镀锌和锌合金镀层钢板及钢带》中FC要求更高，达到FD要求，保证面的反面满足FC要求。可达到汽车厂连续冲压1200片零件不因脱锌粉而停机擦拭模具要求，生产方法简单易操作，机械性能、表面质量优良，可大力在汽车厂推广使用。
鉴于现有技术纯锌镀层钢板制造方法中存在不足的现状，本发明设计了一种有别于现有方法的制造方法，可确保产品具有低屈服高抗拉的力学性能特点、优异的表面质量及抗脱锌粉性能。
本发明所述的一种具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的抗拉强度350MPa级别纯锌镀层汽车板的生产方法的各化学成分作用及含量控制原因如下：
C：对于超低碳IF钢应尽可能低，但当C含量低于0.001wt％时产品的间隙C原子过少会导致Nb、Ti等的C化物形成量急剧减少，在热轧卷取过程晶界清洁程度高，没有足够的第二相粒子析出阻止晶粒的快速长大，易出现晶粒过分粗大而遗传至连续退火过程，产品强度会显著下降，这时需要加入更多的合金元素保证强度，对于大规模生产不是经济的。另外，如此低的C含量也对钢水的精炼过程提出了严苛的要求，需要更长时间的深脱碳过程，也不是经济的做法。因此适宜的C含量范围是0.001-0.0025wt％，超过0.0025wt％以上r值会急剧下降，不利于获得良好的深冲性能。
Si：经济有效的固溶强化元素，对于高强IF钢加入一定量的Si可以降低屈强比，提高均匀延伸率。但是随着Si含量增加，易在表面富集生成SiO2，这种氧化物无法被连续退火气氛及锌液中的Al还原，尤其不利于钢带与锌液的浸润性，工艺控制不当还会造成漏镀等表面缺陷，因此需要控制在较低的水平。综合考虑性能和表面质量的控制难度，本发明中的Si含量为0.05-0.10％。
Mn：钢中有益且较为经济的固溶强化元素，Mn原子直径与Fe原子相当，全部以固溶强化方式提升强度，Mn的强化效果虽略弱于P，但是不会影响二次脆性，Mn原子的存在会降低P原子的活性，避免发生过多的晶界偏析，还会降低再结晶温度，因此可以将退火温度设定在较低水平，这反过来又可以减少因高温导致的P、Si的氧化物析出影响钢带与锌液的浸润性。还有一个优点是Mn在退火过程因选择性氧化形成的MnO2可以被锌液中的Al还原，即MnO2+Al→Mn+Al2O3，不会对浸润性产生影响。因此，综合考虑性能和成本，本发明中的Mn含量为0.4-0.6％。
P：最经济有效的提高产品强度的合金元素，一方面通过置换Fe原子在正常晶格附近产生大量的畸变提高强度，另一方面以间隙原子形式存在产生固溶强化，此种强化效果远高于置换类型的固溶强化，过多加入P会导致屈服增加速度高于抗拉增加速度，不利于降低屈强比、提高均匀延伸率。P含量过高还会大大增加热轧风险出现堆钢现象，尤其是生产宽度＞1800mm热卷问题更为突出。P原子直径较小易向晶界偏聚增加二次加工脆性风险，在严寒环境中发生脆断增加安全隐患。P含量过高还会导致带钢进入退火炉之前的脱脂工序难以清洗，表面反射率相比普通IF钢低10％以上，表面脏物被带入退火炉污染炉辊，在连续镀锌退火过程P特别是在400-800℃温度范围内均会析出，还会同Mn一起复合析出Mn3(PO4)2，这种特性不仅会消耗Mn原子降低Mn的强化效果同时带钢与炉辊相对运行过程因滑动和压力作用造成该氧化物以及未清洗干净的脏物粘结在炉辊表面，长时间生产会在带钢表面产生压痕，在镀锌过程压痕中的锌液易被气刀吹扫出去造成针尖状漏镀点，严重影响表面质量。因此P含量必须进行严格控制，本发明专利经过长期生产实践认为P含量最适宜的范围是0.02-0.03wt％。
Al：Al是钢中钢中常见的脱氧剂，Al含量过低，粗大的Mn、Si氧化物增加，降低钢的纯净度；Al含量过高，氧化铝类夹杂增多，损害钢的塑性，增加冶炼、浇铸的难度。同时，与N结合形成的AlN颗粒可以钉轧晶界，起到一定的细化晶粒的作用。本发明中的Al含量为0.03-0.05％。
Ti：在本发明所诉的钢中主要用来固定冶炼过程游离的N原子，由于Ti优先会与N结合生成TiN，这是一种高温析出类型的氧化物，在精轧阶段即可完全析出。过少的Ti无法完全固定N原子不利于时效性能提高，过多的Ti会增加制造成本，并且会在退火过程氧化影响与锌液的浸润性。本发明中的Ti含量为0.025-0.035％。
Nb：之所以选择Ti+Nb复合成分设计，主要是利用Nb与C原子结合生成NbC，在热轧卷取阶段弥散析出，并且可以以精轧阶段析出的TiN为形核质点大量析出，阻止晶粒快速长大，达到细化晶粒目的，提高强度的同时而不损失过多的延展性，可以适当将其他合金元素添加量减少降低退火过程的选择性氧化析出影响浸润性。这种成分除了具有小的平面各向异性性能以及稳定的力学性能以外，还具有良好的耐镀层粉化性能，固溶Nb偏聚在钢晶界和表面上，可以降低P的晶界浓度，并且能降低Mn的表面富集量，因此非常适合用来热镀锌板，但过量的加入Nb会造成成本增加。本发明设计的Nb含量为0.015-0.025wt％。
B：优先向晶界偏析降低晶界能，避免过多的P偏析影响二次冷加工脆性。但B加入量过多会在退火炉被氧化生成B2O3，该氧化物难以被还原，与P一样在表面析出恶化带钢与锌液的浸润性，严重时会造成漏镀，且会阻止在结晶降低深冲性能，特别是当B含量超过0.0009wt％以上时其在表面析出量将比0.0008wt％高35％以上，而当B在0.0002-0.0008wt％范围内时析出量差别不大，随B含量由0.0002wt％增加到0.0008wt％仅增加不到15％。因此加入量必须控制在极低水平，本发明专利的B含量控制在0.0002-0.0008wt％。
S、N：S会引起热脆性，虽会与Mn结合形成MnS减少热脆，但会消耗Mn降低Mn强化效果，因此必须严格控制到最低水平。N与C类似以间隙原子形式存在，必须加入Ti或Nb固定、清除避免发生时效。本发明中的S含量≤0.008％、N含量≤0.004％。
本申请生产方法设计思路：
本发明公开的一种具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的抗拉强度≥350MPa纯锌镀层汽车板的生产方法中，热轧期间，板坯加热是热轧的第一道工序，采取1210-1250℃的加热温度是为了消除铸坯缺陷，降低钢的变形抗力。采用粗轧6个道次+精轧7个道次轧制制度，是为了合理分配轧制负荷实现控轧。采用1050-1130℃的精轧开轧温度和910-930℃的终轧温度，是为了在全奥氏体区轧制获得均匀、细小的晶粒，避免两相区轧制晶粒大小不均均造成混晶组织。采用650-680℃的卷取温度，一方面是为了尽可能减少表面氧化铁皮厚度减少后续酸洗难度，保证带钢表面具有高的活性利于热镀锌，另一方面平衡NbC形核速率和长大速率二者的矛盾，使得二者均达到最高水平，充分利用其细晶强化作用提高产品抗拉强度。
酸轧的生产方法及技术说明：
酸洗冷连轧时，为充分保证在退火过程具有足够的形变储能，让有利织构充分发展，对于外覆盖件深冲压钢的典型厚度0.6-0.7mm，冷轧压下率不低于75％，从轧机能力考虑冷轧压下率不超过82％。因此，采用75-82％的冷轧压下率。
连续退火+热镀锌的生产方法及技术说明：
连续退火+热镀锌时，加热、均热温度采用800-820℃，是为了保证再结晶的充分进行的同时使再结晶有利织构{111}充分发展，产生高的塑性应变比-r值；加热段、均热段露点设定在≤-35℃，目的是为了让P、Si、Mn的氧化物析出量尽可能少，减小带钢与锌液的浸润难度。低于820℃的温度还可以确保NbC不发生回溶降低钢的时效性能。在冷却段结束温度控制在500℃±10℃，考虑薄带钢散热速率较快及温度控制能力，入锅温度控制在460±5℃，在进入锌锅过程温度缓慢下降至460℃，过高的温度会导致Fe-Zn反应加快影响镀层质量，过低的温度会使带钢入锅温度偏低不足以补充自身热量的散失，增加锌锅的能耗。锌锅温度控制在452±2℃避免Fe-Zn反应过快影响镀层质量，可在保证锌液具有足够的流动性同时最大程度的减少锌渣产生量。
光整工序的生产方法及技术说明：
考虑EDT(电火花打磨)类型工作辊的稳定生产和实际生产需要，光整辊采用Ra＝1.8-2.0μm粗糙度辊，过低的粗糙度辊打磨难度大且生产的带钢易产生色差缺陷，过高的粗糙度辊会导致带钢粗糙度Ra值高，而Rpc值低，二者是矛盾关系。该粗糙度的辊可保证带钢Rpc≥150，充分保带钢具有大的比表面积，可强化对防锈油及冲压过程小颗粒锌粉的吸附作用，最大程度减少对冲压模具的污染。光整液的浓度可间接通过电导率反映，电导率低意味着光整液浓度低，光整液浓度低会减弱光整辊与锌层的润滑作用，加大工作辊对锌层的研磨作用从而在使用前就造成锌层发生提前损伤，在后续冲压变形过程在很低的应力作用下即发生断裂、脱落。光整液足量时会在锌层表面与工作辊界面间形成单分子膜避免镀层与模具间出现干摩擦加速对锌层的破坏。因此必须保证光整液的浓度在适量范围内，本发明专利的光整液浓度电导率保证在900-1000μs/cm。光整后的高压除污水主要作用是清洗粘结在工作辊表面的脏物，其中包括锌粉，确保带钢表面具有足够的清洁度，本发明专利的高压除污水压力设定在80-120kg。为保证带钢的板形及力学性能，光整延伸率设定在0.8-1.0％即可，太大会导致屈服强度高，冲压易开裂，太小粗糙度偏低不满足客户要求。
本发明通过控制化学成分保证在超低C(C含量0.001-0.0025wt％)、低P、低B含量条件下添加一定量的Nb和Ti，为深冲性能和良好表面质量的获得提供良好的基础，为避免成本大幅增加，Nb+Ti≤0.06wt％。采用Mn代P强化方式降低产品屈强比，避免低B造成的二次加工脆性能降低。中温卷取工艺在保证氧化铁皮厚度尽可能小从而减少酸洗难度，同时让钢中的第二相粒子析出数量和尺寸同时达到峰值，充分利用足量的间隙C与Nb形成的NbC的钉扎晶界产生细晶强化作用提高产品抗拉强度，在后续连续退火过程采用退火温度不超过820℃+退火露点≤-35℃的工艺确保合金元素析出少恶化热浸镀性能，特别是低P低B成分设计可确保表面无针尖状漏镀点产生，同时可避免NbC粒子回溶损害时效性能。锌锅温度维持在452±2℃降低铁-锌反应速率避免恶化镀层质量。在光整工序采用工作辊Ra＝1.8-2.0μm的EDT打磨工作辊，保证带钢Rpc≥150，同时光整液电导率900-1000μs/cm，光整高压除污水压力80-120kg，充分保证热镀锌光整之后的带钢表面具有高的清洁度、高比表面积，强化对于防锈油的吸附作用，在冲压使用前保证锌层与工作辊间充分润滑并形成单分子膜免工作辊对锌层提前造成损伤，在冲压使用过程可及时将产生的微小锌粉吸附在零件表面带出模具而不在模具中堆积产生影响冲压效率。
通过本发明方法生产的高强度IF钢板除了具有优异的深冲压性能(屈服强度为193-210MPa，抗拉强度强度为350-368MPa，A80为37.5-41％，r90为2.0-2.8，n90为0.21-0.23，屈强比0.54-0.60)、表面质量之外还具有优异的抗脱锌粉性能，可满足车厂连续冲压≥1200片不擦拭锌粉要求，对于外覆盖件类零件的大规模工业生产提供了极高的应用价值。
所述的热镀锌高强IF钢可达到汽车厂连续冲压1200片不擦拭模具的效果，因汽车厂普遍的冲压频率是单个零件连续冲压600-1000片之后切换冲压其他模具，在此期间会保养、擦拭模具。如能满足连续冲压1200片不擦拭模具则可实现连续、批量生产，不会造成异常脱锌粉导致的模具擦拭频次、零件报废量增加，这对于汽车厂的效率提升、减少原材料资源的浪费具有深远意义。
下面以具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1-实施例6
具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板，包括如表1所示的质量百分比额的化学成分，表1中没有显示的余量为Fe和不可避免的杂质。
对比例1-对比例2
纯锌镀层钢板，包括如表1所示的质量百分比额的化学成分，表1中没有显示的余量为Fe和不可避免的杂质。
表1实施例1-6及对比例1-2的化学成分
C Si Mn P S Al Ti Nb B N
实施例1 0.002 0.0967 0.4546 0.0258 0.0056 0.0434 0.0292 0.0199 0.0006 0.0026
实施例2 0.0017 0.089 0.5434 0.0275 0.0067 0.03 0.0287 0.0188 0.0007 0.0015
实施例3 0.0022 0.0907 0.5719 0.0288 0.0045 0.050 0.0307 0.0218 0.0004 0.0021
实施例4 0.0019 0.0909 0.4909 0.0276 0.0066 0.0389 0.0298 0.0207 0.0005 0.0028
实施例5 0.001 0.0917 0.4193 0.0255 0.0064 0.0463 0.0324 0.0205 0.0005 0.0024
实施例6 0.0014 0.0858 0.4477 0.0231 0.0051 0.0415 0.0322 0.0182 0.0006 0.0032
对比例1 0.0016 0.08 0.29 0.035 0.005 0.035 0.038 0.012 0.0005 0.0017
对比例2 0.0024 0.008 0.18 0.063 0.010 0.051 0.063 未提及 0.0014 0.0016
上述对比例1为CN 111763882A的实施例2，对比例2为CN 110172637A的实施例2。上述实施例1-实施例6所述的纯锌镀层钢板的生产方法，具体为：
1)炼钢经过铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→RH→连铸，控制基本的化学成分重量(wt)百分比如表1所示，得到所需的成分板坯。
2)为了保证在轧制阶段不卷入氧化铁皮、夹杂、夹渣等缺陷，在钢区对生产的长方体板坯的六个面全部进行火焰扒皮处理，扒皮深度3-4mm；
3)在热轧工序先将板坯加热至1210-1250℃，经过除磷和6个道次的粗轧，进行7个道次的精轧，精轧开轧温度1050-1130℃，出口温度910-930℃，层流冷却至650-680℃，随后卷取并空冷；
4)进行紊流酸洗后通过5机架冷轧压下，总压下率为75-82％，得到厚度0.6-0.7mm的轧硬卷。
5)将轧硬卷进行清洗、脱脂后连续退火、热镀锌，退火加热、均热温度800-820℃，加热段、均热段露点控制在≤-35℃，之后在体积分数为5％的H2+95％的N2气氛中进行冷却至500±10℃，之后经过炉鼻子进入含有≥99.5％锌液的锌锅热镀锌，入锅温度保证在460±5℃，锌锅温度保证在452±2℃；
6)光整工作辊采用Ra＝1.8-2.0μm粗糙度辊，保证带钢Rpc≥150，同时配制光整液与去离子水在合适的浓度保证电导率在900-1000μs/cm，高压除污水压力设定在80-120kg确保表面清洁无污染。光整延伸率设定在0.8-1.0％保证板形及机械性能。
上述实施例1-实施例6及对比例1-对比例2所述的纯锌镀层钢板生产的具体工艺参数如表2、表3、表4所示。
表2实施例1-6及对比例1-2的热轧、酸轧工艺
Figure BDA0003498888670000141
Figure BDA0003498888670000151
表3实施例1-6及对比例1-2的热镀锌工艺
Figure BDA0003498888670000152
表4实施例1-6及对比例1-2的光整工艺参数
Figure BDA0003498888670000153
表5实施例1-6及对比例1-2的产品性能与性能
Figure BDA0003498888670000154
Figure BDA0003498888670000161
图1-图6是分别是实施例1-实施例6产品的金相组织；实施例1产品组织为铁素体，晶粒度9.5级；实施例2产品组织为铁素体，晶粒度9.0级；实施例3产品组织为铁素体，晶粒度8.5级；实施例4产品组织为铁素体，晶粒度8.5级；实施例5产品组织为铁素体，晶粒度8.5级；实施例6产品组织为铁素体，晶粒度9.0级。
图7为P 0.042wt％、B超过0.0009wt％，其他条件与实施例1相同表面存在大量麻点；
图8为实施例1表面无麻点，达到FD水平；
图9为光整液电导率450μs/cm，其他条件与实施例3相同的锌层面受损伤图；图10为实施例3光整液电导率912μs/cm锌层表面光滑无损伤；低的光整液浓度表面锌层受损伤严重，浓度高于900μs/cm表面光滑无损伤。
图11光整液浓度为450μs/cm，其他条件与实施例3相同的DrawBead试验结果；图12为实施例3光整液浓度为912μs/cm DrawBead试验结果；根据图11、图12不同光整液浓度条件下表面锌层的润滑效果对比，可见，低的光整液浓度表面锌层润滑效果差，拉伸2次载荷即出现大幅度波动，浓度高于900μs/cm表面锌层拉伸10次才出现明显波动，润滑性能得到大幅度改善。
其中DrawBead试验的具体方法为：
使用阻力系数0.9的方形拉延筋进行润滑性能评估，拉延速率设置为1000mm/min，过小过大也会出现上述问题，评估润滑性能的模拟拉延筋设备参数如表6所示。
表6评估润滑性能的模拟拉延筋设备参数
Figure BDA0003498888670000171
试验装置为可更换模具的DrawBead试验机。通过评估行程-载荷曲线的波动情况间接评估润滑效果。
图13不同光整液浓度条件下表面锌层的抗脱锌粉性能对比；光整液浓度450μs/cm，其他条件与实施例3相同的实施例表面锌层抗脱锌粉性能差，拉伸2次之后模具与锌层间粘结大量的锌粉，实施例3浓度912μs/cm表面锌层拉伸10次之后模具与锌层间仅存在极小颗粒的锌粉，数量较少，抗脱锌粉性能得到大幅度改善。图13中右侧锌粉颗粒收集方式为拉延之后使用3M胶带粘接左侧试样上的锌粉得到的。
图14Rpc值越大越容易吸附防锈油和小颗粒锌粉，冲压可被零件带出模具原理图。
将上述实施例1-实施例6制备的产品具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板用于汽车生产，结果如表7。
表7实施例1-6及对比例1-2的产品车厂冲压零件数量及擦拭锌粉记录
Figure BDA0003498888670000172
Figure BDA0003498888670000181
根据本发明实施例，应用本发明所生产的带钢，对于锌层重量为50-60(g/m2)，厚度0.6mm-0.7mm的产品。屈服强度为193-210MPa，抗拉强度强度为350-368MPa，A80为37.5-41％，r90为2.0-2.8，n90为0.21-0.23，屈强比0.54-0.60。可满足汽车厂连续冲压≥1200片零件不擦拭锌粉的要求。生产效率高，适合市场推广，具有良好的应用前景。
上述说明仅对本发明进行了具体的示例性描述，需要说明的是本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的技术构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板，其特征在于，所述具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板的基板包括以下质量百分比成分：
C 0.001-0.0025％、Si 0.05-0.10％、Mn 0.4-0.6％、Al 0.03-0.05％、Ti 0.025-0.035％、Nb 0.015-0.025％、N≤0.004％、B 0.0002-0.0008％、P0.02-0.03％、S≤0.008％,余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板，其特征在于，所述基板金相组织为铁素体，晶粒度等级为8.5-9.5级。
3.根据权利要求1或2所述的具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板，其特征在于，具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层基板的屈服强度为193-210MPa，抗拉强度强度为350-368MPa，A80为37.5-41％，r90为2.0-2.8，n90为0.21-0.23，屈强比0.54-0.60，表面质量达到FD要求。
4.一种权利要求1-3任一项所述的有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括热轧、酸轧、连续退火、热镀锌和光整。
5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述热轧是指：轧期间，板坯加热是热轧的第一道工序，采取1210～1250℃的加热温度；采用1050～1130℃的精轧开轧温度和910～930℃的终轧温度；采用650～680℃的卷取温度。
6.根据权利要求4或5所述的生产方法，其特征在于，所述酸轧，采用75～82％的冷轧压下率。
7.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述连续退火，加热和均热温度采用800～820℃，加热段和均热段露点设定在≤-35℃，在冷却段结束温度控制在500℃±10℃。
8.根据权利要求4或5所述的生产方法，其特征在于，所述热镀锌，入锅温度控制在460±5℃，锌锅温度控制在452±2℃。
9.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述光整，光整辊采用Ra＝1.8～2.0μm粗糙度辊。
10.根据权利要求4或9所述的生产方法，其特征在于，所述光整，光整液浓度电导率保证在900～1000μs/cm。
11.根据权利要10所述的生产方法，其特征在于，光整后的高压除污水水压力设定在80～120kg。
12.根据权利要求10或11所述的生产方法，其特征在于，光整延伸率设定在0.8～1.0％。
13.一种权利要求1-3任一项所述具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板的应用，其特征在于，用于汽车生产。
14.根据权利要求13所述的应用，其特征在于，所述具有良好抗脱锌粉性能及表面质量的纯锌镀层钢板连续冲压1200片零件不出现脱锌粉现象。
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