高延伸率高强度热镀锌钢板及其生产方法与流程

1.本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别涉及高延伸率高强度热镀锌钢板及其生产方法。


背景技术：

2.随着汽车轻量化的不断发展及乘员安全性要求的不断提高，近年来高强钢在汽车车身中的比例及用量快速增加，双相钢因其具有高强度、低屈强比和良好的成形性，越来越受到汽车工业界的青睐，在汽车上应用比例不断提高。与冷轧双相钢相比，镀锌双相钢还具有优良的防腐性能，能保证汽车具有良好的耐锈蚀穿孔能力，目前主要应用于中高级轿车的结构件和加强件。
3.cn108754343a公开了一种450mpa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板及其制造方法，其按重量百分比计的化学成分为：c：0.05～0.08％、si≤0.005％、mn：0.70～1.00％、p≤0.005％、s≤0.003％、als：0.010～0.050％、cr：0.20～0.40％和mo：0.05～0.20％，余量为fe及不可避免杂质。其轧制工艺采用900～930℃终轧、620～660℃卷取、冷轧压下率为62～75％；镀锌采用760～800℃均热其中退火炉内气氛露点控制在
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40℃以下，氧含量≤2ppm、锌锅温度为460～480℃锌液成分中al含量为0.100～0.105wt％、控制其合金化温度为480～500℃，保温时间为10～25s，镀层铁含量为9～11wt％，光整率为0.4～0.6％，控制合金化后钢板表面粗糙度为0.5～1.2μm，表面pc值为100～150个/cm。但本发明含有较高的cr、mo含量，使得合金成本高；其均热完成后直接进入镀锌阶段，无缓冷过程不利于取向复生铁素体的形成，不利于性能稳定性控制。
4.cn105369135a公开了一种450mpa级轿车用镀锌双相钢及生产方法，其按重量百分比计的化学成分为：c：0.04～0.09％，si≤0.01％，mn：1.0～2.0％，p≤0.015％，s≤0.010％，als：0.01～0.08％，mo：0.01～0.30％，cr：0.01～1.0％，nb：0.001～0.03％，n≤0.005％，余量为fe及不可避免杂质。轧制工艺为：890～920℃终轧、580～620℃精轧、冷轧压下率为45～75％；热镀锌工艺为：退火温度770～810℃，退火炉内露点控制在
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40℃以下，氧含量≤3ppm；锌液温度控制在455～465℃，锌液中铝含量控制在0.18～0.23％，fe≤0.009％、光整延伸率控制在0.7～1.1％。本发明含有较高的nb、cr、mo含量，使得合金成本高；其均热完成后直接进入镀锌阶段，无缓冷过程不利于取向复生铁素体的形成，不利于性能稳定性控制。
5.cn106011644a公布了一种高伸长率冷轧高强度钢板及其制备方法，按重量百分比计的化学成分为：c：0.03～0.05％，si：0.40～0.50％，mn：1.35～1.50％，als：0.030～0.050％，p≤0.015％，s≤0.010％，n≤0.005％，余量为fe及不可避免杂质。热轧开轧温度为1000～1100℃、终轧温度为850～950℃、卷取温度为610～690℃。冷轧采用50～70％冷轧压下率，并采用780～820℃均热后依次缓慢冷却至640～680℃，其缓冷速率cr1为1～7℃/s，随即快速冷却至过时效温度240～345℃，其快冷速率cr2为10～50℃/s，最后冷却至室温，从而获得高伸长率冷轧高强度钢板。但是该专利针对的是连退(普冷)产品，其耐腐蚀性
能较差。
6.cn104233068a公布一种抗拉强度为440mpa的热镀锌钢板及其生产方法，按重量百分比计的化学成分为：c：0.0036～0.0049％，si≤0.020％，mn：1.55～1.75％，al：0.015～0.030％，nb：0.015～0.035％，p：0.078～0.095％，s≤0.00:3％，ti：0.025～0.035％，b：0.0010～0.0014％，n≤0.003％，余量为fe及不可避免杂质。热轧采用920～940℃终轧和580～600℃卷取后，热镀锌采用810～830℃均热。本发明采用超低碳(0.0036～0.0049％)需要真空脱碳，增加工序成本；采用了nb ti b复合微合金化，在增加成本的同时提高了设备负荷，采用较高p含量(0.078～0.095％)容易晶界偏聚而导致脆化。
7.综上所述，现有技术制备的双相钢还存在很多不足，在成形性、镀锌性、焊接性、耐腐蚀性、稳定性、强度等方面还需进一步提高，同时还需降低成本，以满足现有市场用钢需求。


技术实现要素：

8.为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供高延伸率高强度热镀锌钢板，化学成分以重量百分比计包括：c：0.03～0.10％，si：0.20～0.60％，mn：1.20～2.00％，als：0.015～0.070％，p≤0.020％，s≤0.010％，n≤0.006％，余量为fe及不可避免杂质。
9.优选地，本发明提供高延伸率高强度热镀锌钢板，化学成分以重量百分比计包括：c：0.04～0.08％，si：0.40～0.55％，mn：1.60～1.75％，als：0.03～0.05％，p≤0.010％，s≤0.002％，n≤0.003％，余量为fe及不可避免杂质。
10.本发明还提供了根据上述高延伸率高强度热镀锌钢板的生产方法，包括以下步骤：
11.((1)冶炼工序：根据设定的化学成分冶炼成铸坯；
12.(2)热轧工序：将铸坯经过加热、除磷、粗轧、精轧、层流冷却、卷取后获得热轧卷；其中，精轧开轧温度为1020～1070℃，终轧温度为850～950℃，卷取温度为560～620℃；
13.(3)酸轧工序：将热轧卷经过酸洗后，冷轧成薄带钢；
14.(4)退火、热镀锌工序：薄带钢经过退火、热镀锌后，制成热镀锌钢板。
15.其中，步骤(2)热轧工序中，加热至1230～1270℃，在炉时间200～300min，采用5道次粗轧，粗轧出口温度为1080～1120℃。
16.其中，步骤(2)热轧工序中，层流冷却方式为稀疏冷却，上下表面冷却速率分别为50％和75％。
17.其中，步骤(3)酸轧工序中，冷轧压下率为45％～67％。
18.其中，步骤(4)退火工序中，薄带钢分三段加热后保温50～120s，三段加热温度分别为290～310℃、690～710℃、740～780℃，加热速率分别对应为15～20℃/s、8～12℃/s、3～6℃/s。
19.其中，步骤(4)热镀锌工序中，退火结束后以1～5℃/s冷却至680～740℃，然后以10～25℃/s冷却至450～470℃后进入锌池进行镀锌处理，镀锌时间3～10s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。
20.有益效果：本发明热镀锌钢板采用低c含量有助于保证钢板的焊接及成形性能；适当增加si含量抑制碳化物析出使奥氏体充分富碳以提高其稳定性；在保证良好的表面质量
下取消了贵重合金元素mo、cr及nb、ti等微合金元素的添加，降低了合金成本。
21.本发明通过严格的控制钢水化学成分，再配合一定的制备工艺，制备的热镀锌钢具有优异的力学性能，屈服强度为310～355mpa，抗拉强度为480～530mpa，伸长率a
80
为31.0～36.0％；其组织由约95％的铁素体(平均晶粒尺寸为8.0μm)和约5％呈岛状分布的马氏体构成；达到高强度和高延伸率，降低了成本，具有显著的经济效益。
附图说明
22.图1为实施例1所得的热镀锌钢板金相图。
具体实施方式
23.本发明提供高延伸率高强度热镀锌钢板，化学成分以重量百分比计包括：c：0.03～0.10％，si：0.20～0.60％，mn：1.20～2.00％，als：0.015～0.070％，p≤0.020％，s≤0.010％，n≤0.006％，余量为fe及不可避免杂质。
24.优选地，本发明提供高延伸率高强度热镀锌钢板，化学成分以重量百分比计包括：c：0.04～0.08％，si：0.40～0.55％，mn：1.60～1.75％，als：0.03～0.05％，p≤0.010％，s≤0.002％，n≤0.003％，余量为fe及不可避免杂质。
25.本发明高延伸率高强度热镀锌钢板化学成分的设计思路如下：
26.c作为双相钢最重要的组分之一，决定了钢板的强度、塑性和成形性能。c是钢铁材料中固溶强化效果最明显的元素，钢中固溶c含量增加0.1％，其强度可提高450mpa。若c含量过低，奥氏体的稳定性和马氏体淬硬性下降，导致强度偏低，双相钢中一般不低于0.02％；若c含量过高，双相钢的塑性和焊接性能下降，双相钢中一般不高于0.15％。因此，本发明c含量为0.03～0.10％，优选为0.04～0.08％。
27.si在钢中起显著的固溶强化作用，并在相变过程中，有效抑制碳化物的析出，推迟珠光体转变等，但si含量过高，会显著增加薄规格轧制时的变形抗力，不利于薄规格钢轧制；si还能提高碳元素的活度，促进碳在富锰区的偏聚；在两相区保温时，si能加速碳向奥氏体扩散，对铁素体有显著的净化作用，提高了双相钢中铁素体纯净度，促进铁素体的形成，扩大铁素体形成的工艺窗口，从而得到较低的屈强比。另一方面，si含量过高会提高马氏体的脆性，造成韧性变差，并在钢板表面形成高熔点氧化物而影响钢板表面质量。因此，本发明si含量为0.20～0.60％，优选为0.40～0.55％。
28.mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，也是钢中常用的固溶强化元素，双相钢中一般不低于1.20％。mn既可与c结合形成多种碳化物起到沉淀强化的作用，也可溶于基体中增强固溶强化效果。mn易与s结合形成高熔点化合物mns，从而消除或削弱由于fes引起的热脆现象，改善钢的热加工性能。mn可以提高奥氏体稳定性，使c曲线右移，从而显著降低马氏体的临界冷却速率。但mn含量过高时，易在退火过程中向表面富集，形成大量锰化物，从而导致表面镀锌质量下降。因此，在本发明中mn含量为1.20～2.00％，优选为1.60～1.75％。
29.al是钢中常见的脱氧剂，同时可以形成aln钉扎晶界，从而起到细化晶粒的作用；另外，al与si作用相似，可以抑制碳化物析出，从而使奥氏体充分富碳。因此，本发明中al含量为0.015～0.070％，优选为0.03～0.05％。
30.本发明还提供了上述高延伸率高强度热镀锌钢板的生产方法，包括以下步骤：
31.(1)根据上述热镀锌钢板的化学成分进行冶炼成铸坯；铸坯厚度230mm；
32.(2)将铸坯经过加热、除磷、粗轧、精轧、层流冷却、卷取后获得热轧卷；其中，加热至1230～1270℃，在炉时间200～300min，采用5道次粗轧，粗轧出口温度为1080～1120℃，粗轧后中间板坯厚度为42mm；粗轧后精轧，精轧开轧温度控制为1020～1070℃，终轧温度为850～950℃；然后进行稀疏冷却，上下表面冷却速率分别为50％和75％，最后在560～620℃进行卷取后，得到厚度为3.0mm热轧板；
33.(3)将热轧卷经过酸洗后，冷轧成为薄带钢，其冷轧压下率为45～67％；
34.(4)退火、热镀锌工序：薄带钢经过退火、热镀锌后，制成热镀锌钢板。
35.为了使加热过程中“再结晶”与“奥氏体化”过程尽量分开，使得组织增加均匀，本发明步骤(4)退火过程中，采用不同的加热速率，具体地，薄带钢分三段加热后保温50～120s，三段加热温度分别为290～310℃、690～710℃、740～780℃，加热速率分别对应为15～20℃/s、8～12℃/s、3～6℃/s。
36.本发明步骤(4)中热镀锌工序中，退火结束后依次以1～5℃/s缓冷至680～740℃，再以10～25℃/s快冷至450～470℃后进入锌池进行镀锌处理，镀锌时间3～10s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。在这一阶段，部分奥氏体分解成铁素体，为了区分于加热过程中形成的铁素体，缓冷过程中形成的铁素体被称为“取向附生铁素体”，由于取向附生铁素体中的碳含量较低，促使碳等元素向剩余奥氏体中富集，提高剩余奥氏体的稳定性。
37.以下通过实施例和对比例对本发明作进一步的解释和说明。
38.实施例1
39.(1)冶炼工序：经过冶炼工艺，制备如表1所示化学成分的热镀锌钢铸坯；铸坯厚度230mm；
40.(2)热轧工序：将铸坯加热至1233℃，在炉时间263min，采用5道次粗轧，粗轧后中间板坯厚度为42mm，粗轧后控制精轧开轧温度1048℃、终轧温度907℃，进行轧制，然后稀疏冷却，上下表面冷却速率分别为50％和75％，最后在607℃卷取，得到厚度为3.0mm热轧板；
41.(3)酸轧工序：将热轧卷酸洗后，冷轧成薄带钢，冷轧压下率为62.5％；
42.(4)退火、热镀锌工序：薄带钢分别以17℃/s的加热速率加热至300℃、10℃/s的加热速率加热至700℃、4℃/s的加热速率加热至761℃后保温62s，然后依次以1.2℃/s缓慢冷却至697℃、18℃/s快速冷却至458℃进入锌池镀锌5s，出锌池后以6.5℃/s的速度冷却至室温。
43.实施例2
44.(1)冶炼工序：经过冶炼工艺，制备如表1所示化学成分的热镀锌钢铸坯；
45.(2)热轧工序：将铸坯加热至1233℃，在炉时间263min，采用5道次粗轧，粗轧后中间板坯厚度为42mm，粗轧后控制精轧开轧温度1068℃、终轧温度893℃，然后稀疏冷却，上下表面冷却速率分别为50％和75％，最后在587℃卷取，得到厚度为3.0mm热轧板；
46.(3)酸轧工序：将热轧卷酸洗后，冷轧成薄带钢；冷轧压下率为61.0％。
47.(4)退火、热镀锌工序：薄带钢分别以18.5℃/s的加热速率加热至300℃、11℃/s的加热速率加热至700℃、4.5℃/s的加热速率加热至768℃并在768℃保温58s，此后依次以1.3℃/s缓慢冷却至710℃、22℃/s快速冷却至451℃进入锌池镀锌4.5s，出锌池后以7.0℃/s的速度冷却至室温。
48.表1铸坯化学成分
49.实施例csimnpsnals10.0550.421.700.0100.0020.00240.04520.0600.441.750.0120.0010.00360.042
50.实施例1制备的热镀锌钢板的微观组织如图1金相图所示，按照gb/t228
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2010《金属材料室温拉伸试验方法》测试实施例1和2热镀锌钢板性能，其力学性能如下表2所示。
51.表2热镀锌钢板力学性能
52.实施例屈服强度/mpa抗拉强度/mpa延伸率a
80
％屈强比/％132850933.564.4230351235.059.2