热冲压成形用铝合金预涂镀钢板的生产方法及连续退火炉与流程

1.本发明涉及热冲压成形钢生产技术领域，尤其涉及一种热冲压成形用铝合金预涂镀钢板的生产方法及其所用的连续退火炉。


背景技术：

2.随着碳减排的深入推进，汽车轻量化已成为汽车行业关注的焦点问题。高强度钢铁材料的使用能够在保证安全的前提下实现零件的减薄，是汽车轻量化最经济、有效的解决方案。采用冷冲压成形方法制备高强度汽车零件时存在回弹大、模具磨损严重、零件冲压时易开裂等问题，因此目前抗拉强度超过1500mpa的汽车零件只能通过热冲压成形方法制造。
3.热冲压成形是指将钢板加热至奥氏体化状态，然后转移到模具内冲压成形，同时利用模具导热快速淬火使零件得到高强度马氏体组织，成功解决了钢板强度和成形性的矛盾。热冲压成形用钢包括无镀层产品和镀层产品。无镀层产品在热冲压的加热和转移过程中钢板表面容易发生氧化和脱碳，因此镀层产品的应用更为广泛。镀层产品是在热冲压加热前的钢板表面涂镀一层金属或合金，国内外研发出的镀层主要有纯锌、合金化锌铁、锌镍以及铝硅(alsi)镀层等，目前工业上应用最广泛的为alsi镀层，其它镀层仅有少量或未实现工业应用。
4.近年来，随着热冲压成形工艺的不断成熟，我国汽车领域使用的热冲压生产线数量也在不断上升。但是，由于热冲压成形钢是在加热变形后通过快速冷却产生马氏体来提高强度，所以往往具有较高的淬透性，本来应该在热冲压后发生的马氏体相变，在预涂铝硅时就时有发生，从而使预涂镀钢板在热冲压过程中存在应力不均、回弹等问题，对热冲压成形后的零件质量造成影响。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种热冲压成形用铝合金预涂镀钢板的生产方法，通过在连续退火工序中设置珠光体区保温过程，使进入铝硅锅时的基板横向温度均匀，镀层更薄更均匀；另外所生产的铝合金预涂镀钢板内部不存在贝氏体和马氏体等影响，从而保证了热冲压的效果；本发明还同时提供了用于实现所述生产方法的连续退火炉。
6.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
7.一种热冲压成形用铝合金预涂镀钢板的生产方法，生产工艺包括连续退火及热浸镀工序；其中连续退火工序包括加热、保温及冷却过程；基板的化学成分按质量百分比计为：c 0.32％～0.42％，si 0.45％～0.55％，mn 1.0％～2.0％，b 0.025％～0.035％，其余为fe及不可避免的杂质；所述连续退火工序在冷却过程后增加珠光体区保温过程，带钢在珠光体区进行保温，最终得到的铝合金预涂镀钢板的基板中不含马氏体组织。
8.所述基板的金相组织为铁素体 珠光体。
9.所述连续退火工序在连续退火炉中进行；连续退火炉设有加热段、保温段、冷却段
及珠光体区等温段；轧后带钢进入连续退火炉后，在加热段加热至830～870℃，在保温段保温25～35s；然后在冷却段以小于5℃/s的冷却速率冷却至650～700℃，最后在珠光体区等温段保温60s以上；连续退火炉内的气氛为氮氢混合气，其中氢气的体积含量控制在3％～25％；炉内保持微正压，压力值是在大气压基础上增加200～400pa。
10.所述热浸镀工序中，从连续退火炉出来的带钢即基板浸渍于铝硅锅的熔融铝硅镀液中，进行表面镀铝硅操作；经气刀吹刮后，获得厚度为13～16μm的镀层。
11.所生产的铝合金预涂镀钢板经预冲压-热冲压后，获得1900mpa级别的高强钢零件。
12.一种用于实现所述生产方法的连续退火炉，包括沿带钢移动方向依次设置的加热段、保温段和冷却段；还包括珠光体区等温段；所述珠光体区等温段设于冷却段的下游，对应珠光体区等温段的炉体内设置有辐射保温装置及多个转向辊，带钢在珠光体区等温段内的移动路径长度为60～180m。
13.所述辐射保温装置为煤气辐射保温装置或电辐射管。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.1)通过在连续退火工序中设置珠光体区保温过程，使进入铝硅锅时的基板横向温度均匀，铝合金预涂镀钢板的内部组织均匀，性能稳定，镀层更薄、更均匀；
16.2)所生产的铝合金预涂镀钢板的基板内部不存在贝氏体和马氏体等影响，从而保证了热冲压的效果：热冲压前的预冲压更容易，热冲压时弯折后不易开裂。
附图说明
17.图1是本发明所述连续退火工序的工艺曲线图。
18.图2是本发明所述铝合金预涂镀钢板的生产工艺流程图。
19.图3是本发明所述基板的金相组织照片。
20.图中：1.连续退火炉 11.加热段 12.保温段 13.冷却段 14.珠光体区等温段 2.铝硅锅 3.带钢 4.铝合金预涂镀钢板
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
22.如图1所示，本发明所述一种热冲压成形用铝合金预涂镀钢板的生产方法，生产工艺包括连续退火及热浸镀工序；其中连续退火工序包括加热、保温及冷却过程；基板的化学成分按质量百分比计为：c 0.32％～0.42％，si 0.45％～0.55％，mn 1.0％～2.0％，b 0.025％～0.035％，其余为fe及不可避免的杂质；所述连续退火工序在冷却过程后增加珠光体区保温过程，带钢在珠光体区进行保温，最终得到的铝合金预涂镀钢板的基板中不含马氏体组织。
23.所述基板的金相组织为铁素体 珠光体(如图3所示)。
24.如图2所示，所述连续退火工序在连续退火炉1中进行；连续退火炉1设有加热段11、保温段12、冷却段13及珠光体区等温段14；轧后带钢3进入连续退火炉1后，在加热段11加热至830～870℃，在保温段12保温25～35s；然后在冷却段13以小于5℃/s的冷却速率冷却至650～700℃，最后在珠光体区等温段14保温60s以上；连续退火炉1内的气氛为氮氢混
合气，其中氢气的体积含量控制在3％～25％；炉内保持微正压，压力值是在大气压基础上增加200～400pa。
25.所述热浸镀工序中，从连续退火炉1出来的带钢3即基板浸渍于铝硅锅2的熔融铝硅镀液中，进行表面镀铝硅操作；经气刀吹刮后，获得厚度为13～16μm的镀层。
26.所生产的铝合金预涂镀钢板4经预冲压-热冲压后，获得1900mpa级别的高强钢零件。
27.一种用于实现所述生产方法的连续退火炉1，包括沿带钢移动方向依次设置的加热段11、保温段12和冷却段13；还包括珠光体区等温段14；所述珠光体区等温段14设于冷却段13的下游，对应珠光体区等温段14的炉体内设置有辐射保温装置及多个转向辊，带钢3在珠光体区等温段14内的移动路径长度为60～180m。
28.所述辐射保温装置为煤气辐射保温装置或电辐射管。
29.本发明所述一种热冲压成形用铝合金预涂镀钢板的生产方法，在常规连续退火炉中设置加热段、保温段及冷却段的基础上，增加了珠光体区等温段，在珠光体区等温段带钢实现珠光体等温转变，最终生产出的铝合金预涂镀钢板具有更薄的铝硅镀层，且基板不含马氏体组织，有利于卷曲和热冲压前的预冲压。
30.连续退火炉中的加热段可以采用明火或辐射管加热，保温段一般采用辐射管保温，冷却段可采用对流风进行冷却，经过加热、保温实现带钢的再结晶和奥氏体化过程；经冷却达到入铝硅锅的温度要求。为避免马氏体相变的发生，本发明对连续退火炉进行改进，在带钢冷却到650～700c后、入铝硅锅之前，先进入珠光体区等温段进行保温。
31.珠光体区等温段可采用煤气辐射或电辐射管进行保温，带钢在珠光体区等温段内的运行距离要达到60～180米，从而确保带钢在珠光体区等温段内实现珠光体相变。珠光体区等温段的炉体结构与其它各段相似，炉体从外到内依次为钢外壳、保温材料和耐高温不锈钢板。各功能段内分别上下交错地设置多个转向辊，带钢通过多个转向辊，在连续退火炉的各功能段内往复运行并达到设定的停留时间。
32.以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
33.【实施例】
34.本实施例中，热冲压成形用铝合金预涂镀钢板的基板化学成分如表1所示。
35.铝合金预涂镀钢板的生产工艺包括连续退火及热浸镀工序；其中连续退火工序包括加热、保温、冷却及珠光体区保温过程。具体步骤如下：
36.(1)轧后的带钢进入连续退火炉中，在加热段加热、保温段保温；然后进入冷却段冷却，最后在珠光体区等温段保温；冷却段及珠光体区等温段内的气氛相同，均为氮氢混合气，氢气含量。炉压保持微正压。带钢连续退火工艺参数如表2所示。
37.(2)从连续退火炉出来的带钢即铝合金预涂镀钢板的基板，进入铝硅锅中进行表面镀铝硅处理；
38.(3)从铝硅锅中出来的带钢经气刀吹刮，表面获得铝硅镀层，镀层厚度如表3所示。
39.本实施例所获得的铝合金预涂镀钢板的基板中不含马氏体组织，经预冲压-热冲压后，获得的高强钢零件抗拉强度如表3所示。
40.表1基板的化学成分(质量百分比％)
41.实施例csimnb余量10.340.471.820.028fe及杂质20.360.501.650.033fe及杂质30.410.521.730.031fe及杂质40.370.511.940.027fe及杂质50.350.471.290.035fe及杂质60.380.491.360.029fe及杂质
42.表2带钢连续退火工艺参数
[0043][0044]
表3镀层厚度及高强钢零件抗拉强度
[0045]
实施例镀层厚度/μm抗拉强度mpa113.71920214.51915313.81913415.21907515.61934614.91906
[0046]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。