專利名稱：一種高塑性應變比鍍鋅鋼板及生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及汽車板及生產方法，尤其屬于熱鍍鋅轎車板及其生產方法。
技術背景由于國內現(xiàn)有的大量臥式森吉米爾熱鍍鋅機組存在退火線太短(其加熱段及均熱段退火 線長度不及現(xiàn)代立式美鋼聯(lián)法熱鍍鋅機組加熱段及均熱段退火線長度的1/7)、生產超深沖轎 車板能力偏低的難題，加之按常規(guī)的IF鋼成分設計、軋制及退火工藝生產深沖鍍鋅汽車板， 由于二次析出相形貌、大小、分布不理想，鋼板再結晶溫度高，而在該類鍍鋅機組的連續(xù)退 火爐中，均熱段高溫退火的保溫時間很短暫，生產的實物鋼板的塑性應變比(r)值偏低(一 般f90。均《2.5)，延伸率值亦偏低(一般Asomm值在45y。以下)，不能沖制大變形的轎車后擋 板、車門內板、側門、油底殼等超深沖部件。國際上目前有一種提高熱鍍鋅轎車板深沖性能的手段是，熱軋生產時采用鐵素體相區(qū)軋 制，并采用立式美鋼聯(lián)法熱鍍鋅機組生產，這樣雖可獲得高r值的成品鋼板，但其缺點是 ①熱連軋機軋制力矩急劇加大，軋機負荷水平要求大幅提高；②帶鋼表面存在較大的剪切應 變，導致成品鋼板厚度方向上不能形成均勻的深沖織構；③軋制過程需要大量潤滑油，污染 大，成本高，大生產難于普及；④一般只能采用中、低溫巻取，對于連續(xù)退火來說，最終成 品鋼板的延伸率值一般均較低，雖鋼板塑性應變比r值高，沖制轎車部件時抵抗板厚減薄的 能力強，但深拉延性能較差。另一方面，目前國際通用的超深沖級熱鍍鋅轎車鋼板的成分要求很嚴格，以國外某鋼鐵 公司為例，其S、 P含量目標值分別要求控制為S《0.008%， P《0.010%，冶煉時化學成分控 制難度高。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種對鋼中P、 s限制較為寬松，在現(xiàn)有的臥式森 吉米爾熱鍍鋅機組上設計新生產工藝，使塑性應變比r卯。》2.5的超深沖鍍鋅鋼板及生產方 法。實現(xiàn)目的的技術措施一種高塑性應變比鍍鋅鋼板，由下列組成的化學成分按重量百分數(shù)(％)為C《0.004,Si《0. 020， Mn 0. 05 0. 20, P《0.016， S《0. 015, Ti 0. 04 0. 07， Als 0. 02 0. 06， N《0.003，其余為鐵及不可避免的雜質。其在于并滿足0<Ti-8C-3S-3.42N《0.02。/。要求。生產權利要求1所述的一種高塑性應變比鍍鋅鋼板的方法，其步驟1) 采用鐵水脫硫、爐外精煉工藝進行冶煉，控制C《0.004、 N《0. 003、 S《0.015;2) 進行熱軋控冷控軋工藝-a、 將鋼板加熱到1220 1280°C，并控制同板溫差《25。C;b、 進行粗軋，粗軋出口溫度控制在1070 111(TC;c、 進行精軋入口溫度控制在1030 1070°C，終軋溫度控制在900 940°C;d、 采用層流冷卻方式對帶鋼進行控制冷卻，冷卻速度控制在15 30°C/S;e、 進行巻取，巻取溫度控制在720 75(TC;3) 進行冷軋，控制總壓下率在80%;4)在臥式森吉米爾熱鍍鋅機組上進行鍍鋅工藝a、 在連續(xù)退火爐的預熱段中將鋼板預熱至750 780'C;b、 在連續(xù)退火爐的加熱段及均熱段中將鋼板加熱至840 87(TC;其時間t控制為40 秒》鋼板在加熱段及均熱段運行的總時間t -鋼板95%再結晶時間t。.9s》10秒；c、 將鋼板冷卻至480 50(TC;d、 在455 465'C的鋅鍋中進行連續(xù)熱浸鍍鋅；e、 將鋼板冷卻至3(TC及以下(室溫)，在0.5 0.9。/。的延伸率下進行濕光整加工。 本發(fā)明中鍍鋅鋼板成分、生產工藝作用及機理如下(1)成分對高塑性應變比(r)值熱鍍鋅轎車鋼板性能的影響碳(C): C是鋼中的強化元素，C使鋼板強度增加，塑性降低。對沖壓成型用鋼而言， 需要的是低的屈服強度、高的延伸率，例如一般沖壓鋼板的碳含量為C《0.08%;且隨著鋼中 碳含量的降低，鋼板的各項成型性能指標迅速提高；本發(fā)明屬超低碳鋼，設計碳含量《0.004%。硅(Si):熱鍍鋅轎車板表面質量要求較高，若鋼中硅含量高，熱軋板酸洗時難于除去氧 化鐵皮，鋼板表面質量變差；而且添加Si使鋼板韌性變差，故本發(fā)明鋼控制Si《0.020%。錳(Mn):在硫含量較高的情況下， 一定的Mn含量有利于消除鋼中硫的不利影響，但 Mn含量過高會惡化深沖性能，當Mn》0.5n/。時，會使鋼板延伸率值大幅降低。因此，本發(fā)明 控制Mn含量目標值為0.05 0.20%。磷(P): P含量升高，對于采用罩式退火生產的超純凈IF鋼板，由于晶界貧化現(xiàn)象嚴重，p極易于在晶界偏聚，顯著增加鋼板冷加工脆性。本發(fā)明鍍鋅鋼板對S、 Al、 Si含量限制較寬松，晶界貧化現(xiàn)象減弱，且采用連續(xù)退火生產，鋼板再結晶退火后采用快速冷卻，因而P的晶界偏聚得到充分抑制，成品鍍鋅鋼板冷加工脆 性不明顯。參照目前Ti-IF鋼的生產水平，本發(fā)明冶煉時控制P《0.016。硫(S): S在深沖鋼中是有害元素，在鋼中形成MnS、 TiS等硫化物， 一般應盡量除去。 但是，通過熱力學分析和對析出相的透射電鏡觀察分析表明，在Ti-IF鋼中適當提高S含量，十分有利于將微細的TiC以粗大的Ti4C2S2形式析出；保持適度的S/C比，不僅有利于固定間隙C原子，而且可顯著促使鋼板中的二次相粒子集聚、粗化，從而有利于成品鍍鋅板塑性應變比(r)值的提高，因此，本發(fā)明控制S含量為《0.015。鋁(Al): Al在深沖鋼中是作為脫氧劑加入的，目的主要是去除冶煉時溶在鋼液中的氧。另外鋁作為定氮劑，可抑制氮在鐵素體中的固溶，消除應變時效，提高低溫韌性。Ti-IF鋼中存在脫氧的殘留物Als， 一定量的Als有助于保護鋼中的鈦，但Als過高則使鋼水易氧化，鋼中的夾雜物增加，因此，本發(fā)明控制Als含量為0.02 0.06。氮(N): N在鋼中使屈服強度和抗拉強度增加，硬度值上升，成型性能下降；對于深沖用鋼，氮的負面影響是造成鋼板屈服效應和應變時效。另外，N含量增加，若冶金工藝控制不當，N易于和Ti、 Al等形成帶棱角的夾雜物，對于沖壓性能極為不利，因此，本發(fā)明控制N《0扁。鈦(Ti):為提高鋼板深沖性能，達到無間隙原子(IF)狀態(tài)，須固定C、 N間隙原子， 本發(fā)明采用單加Ti。Ti在鑄坯中能與N結合，形成穩(wěn)定的TiN質點，從而清除鋼中的間隙原子N，而且在控 軋控冷的熱軋鋼板中，添加適量的鈦可細化晶粒，提高鋼的屈服強度和韌性，這種性能的改 善主要與鈦能提高鋼的再結晶溫度和奧氏體晶粒粗化溫度，從而控制連鑄和加熱過程中的晶 粒尺寸有關。IF鋼中Ti含量一般控制在0.08%以下，本發(fā)明控制Ti為0. 04 0. 07，并控制 鋼中過剩Ti量為0 0.02，其中過剩Ti量-總Ti量一2'(48/12) C%— (48/14)N%—2-(48/32) S。(2)生產工藝對熱鍍鋅轎車板深沖性能的影響 1)熱軋巻取溫度的影響熱鍍鋅轎車鋼板塑性應變比(r)值的變化與碳、氮化物析出相的大小、形貌分布有關。 隨著熱軋帶鋼巻取溫度的提高，碳化物析出增加，并有利于顆粒聚集長大，且快速退火過程 中，鐵素體基體在粗大的析出物尚未重新溶解之前完成再結晶，得到發(fā)達的有利織構，從而 提高塑性應變比(r)值。本發(fā)明通過適當放寬S、 P含量的控制范圍，生產時S含量由0 0.008放寬至0 0.015， P含量由0 0.010放寬至0 0.016，并借助熱軋板高溫(》720°C)巻取工藝，可有效促進粗大的TUC2S2二次相形成，抑制C以細小、彌散的TiC 二次相析出；同時通過減少過剩Ti量， 可有效抑制細小、彌散的FeTiP 二次相形成；從而使其熱軋板中的二次相集聚、粗化，不僅 有利于進一步降低冷軋板再結晶溫度，而且十分有利于在連續(xù)退火過程中獲得強烈的l深沖織 構。2)退火溫度和退火時間的影響本發(fā)明的連續(xù)退火工藝是核心內容之一。連續(xù)退火的工藝特點是快速加熱、短時保溫和 快速冷卻；退火過程中，鋼板晶粒組織發(fā)生回復與再結晶，并且隨退火溫度升高，再結晶驅 動力增大，再結晶形核率也升高，深沖織構晶粒易形核長大，獲得高的塑性應變比(r)值。連續(xù)退火生產中，要求冷軋板必須在短時間內完成再結晶和晶粒長大過程，這就需要材 質純凈；而本發(fā)明鋼屬于超低碳鋼，完全滿足此要求。本發(fā)明利用了 Ti-IF鋼板機械性能不像其它低碳鋼那樣對退火加熱速度敏感、且臥式森吉 米爾熱鍍鋅機組的預熱段用火焰直接加熱帶鋼因而熱效率很高這兩個重要特點，在預熱段即 將板溫升至750'C以上(現(xiàn)有退火工藝中，預熱段出口板溫一般均控制為550 65(TC)，使鋼 板提前進入再結晶區(qū)域，這樣，帶鋼在連續(xù)退火爐的加熱段、均熱段運行過程中不僅能夠完 成組織再結晶，而且晶粒能夠充分長大，對提高成品鍍鋅鋼板的塑性應變比(r)值、延伸率 值十分有利。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其特點1、為純Ti處理，不添加Nb,因而其冷軋板再結晶溫 度較低；2、對S、 P含量的控制范圍較寬，工藝不苛刻；3、實施本發(fā)明退火工藝，使帶鋼在 連續(xù)退火爐的加熱段、均熱段運行過程中能夠充分完成組織再結晶及晶粒長大過程；4、試制 出特超深沖級鍍鋅轎車板的板厚規(guī)格0.6(K1.20mm，實物性能為屈服強度140 185MPa，抗 拉強度285 320MPa，塑性應變比^-》2.5，甚至達3.2，加工硬化指數(shù)n9(r在0.22~0.25,延伸率A80mm在45 50"/。； 5、不用改變現(xiàn)有臥式森吉米爾熱鍍梓機組工藝路線及設備。
具體實施方式
結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述 實施例1:冶煉本發(fā)明超深沖鍍鋅轎車鋼板，鋼的化學成分(按重量％)為C 0.0010， Si 0.007， Mn 0.104， P 0.013， S 0.0133， Als 0.036， Ti 0.055， N 0.0017，其余為Fe;過剩Ti含量為 0細29%。生產方法，其步驟1)冶煉采用鐵水脫硫、爐外精煉工藝、轉爐頂?shù)讖秃洗禑?、真空脫碳和脫氣、加鋁脫氧等，控制C《0. 004、 N《0. 003、 S《0. 015;2) 進行熱軋控冷控軋工藝-a、 將鋼板加熱到1250°C，并控制同板溫差《25匸；b、 進行粗軋，粗軋出口溫度控制在IIOO'C;c、 進行精軋入口溫度控制在105(TC，終軋溫度控制在925。C;d、 采用層流冷卻方式對帶鋼進行控制冷卻，冷卻速度控制在2(TC/s;e、 進行巻取，巻取溫度控制在750'C;3) 進行冷軋熱軋巻經酸洗，在四輥冷連軋機上進行五道次連軋，控制冷軋總壓下 率在80%，成品板厚為0.70mm;4) 在臥式森吉米爾熱鍍鋅機組上進行鍍鋅工藝-a、 在連續(xù)退火爐中將鋼板預熱至775'C;b、 在連續(xù)退火爐中進行加熱及均熱，其溫度控制在865'C;加熱及均熱總時間控制 為68秒;c、 將鋼板冷卻至485。C;d、 在456'C的鋅鍋中進行連續(xù)熱浸鍍鋅；e、 將鋼板冷卻至室溫，在O. 5%的延伸率下進行濕光整加工。 成品板厚為0.70mm，經檢驗成品鋼帶性能，其Rpa2為164MPa， Rm為300MPa， A80mm為49.5%， r卯。為3.20， n9o。為0.25，性能合格率達100%;經沖制轎車車門內板，性能合格 率達98%以上；裝車部件尺寸穩(wěn)定，無翹曲現(xiàn)象發(fā)生，運行情況良好。 實施例2:冶煉本發(fā)明超深沖鍍鋅轎車鋼板，鋼的化學成分(按重量％)為C 0.0016， Si 0.013， Mn 0.102， P 0.010， S 0.011， Als 0.033， Ti 0.067， N 0.0023，其余為Fe;過剩Ti含量為0.0133%。 生產方法，其步驟1)冶煉采用鐵水脫硫、爐外精煉工藝、轉爐頂?shù)讖秃洗禑挕⒄婵彰撎己兔摎?、加鋁脫氧等，控制C《0. 004、 N《0. 003、 S《0. 015; 2)進行熱軋控冷控軋工藝a、 將鋼板加熱到1225卩，并控制同板溫差《24'C;b、 進行粗軋，粗軋出口溫度控制在1095。C;c、 進行精軋入口溫度控制在104(TC，終軋溫度控制在915匸；d、 采用層流冷卻方式對帶鋼進行控制冷卻，冷卻速度控制在2(TC/s;e、進行巻取，巻取溫度控制在740'C;3) 進行冷軋熱軋巻經酸洗，在四輥冷連軋機上進行五道次連軋，控制冷軋總壓下 率在80%，成品板厚為0.60mm;4) 在臥式森吉米爾熱鍍鋅機組上進行鍍鋅工藝a、 在連續(xù)退火爐中將鋼板預熱至77(TC;b、 在連續(xù)退火爐中進行加熱及均熱，其溫度控制在86CTC;加熱及均熱總時間控制 為64秒；c、 將鋼板冷卻至49(TC;d、 在462。C的鋅鍋中進行連續(xù)熱浸鍍鋅；e、 將鋼板冷卻至室溫，在0.6%的延伸率下進行濕光整加工。 成品板厚為0.70mm，經檢驗成品鋼帶性能為Rpa2=156MPa， Rm=2^MPa， A8omm=49%，r90。=3.10， n9()。 =0.24。沖制轎車車門內板，性能合格率達98%以上；裝車部件尺寸穩(wěn)定，無 翹曲現(xiàn)象發(fā)生，運行情況良好。 實施例3:冶煉本發(fā)明超深沖鍍鋅轎車鋼板，鋼的化學成分(按重量％)為C 0.0029， Si 0.014， Mn 0.095， P 0.016， S 0.0095， Als 0.037， Ti 0.070， N 0.0020，其余為Fe;過剩Ti含量為0.0114。生產方法，其步驟1) 冶煉采用鐵水脫硫、爐外精煉工藝、轉爐頂?shù)讖秃洗禑挕⒄婵彰撎己兔摎?、加鋁脫氧等，控制C《0.004、 N《0.003、 S《0. 015;2) 進行熱軋控冷控軋工藝a、 將鋼板加熱到1265°C，并控制同板溫差《24'C;b、 進行粗軋，粗軋出口溫度控制在1090°C;c、 進行精軋入口溫度控制在1030°C，終軋溫度控制在905'C;d、 釆用層流冷卻方式對帶鋼進行控制冷卻，冷卻速度控制在3(TC/s;e、 進行巻取，巻取溫度控制在720°C;3) 進行冷軋熱軋巻經酸洗，在四輥冷連軋機上進行五道次連軋，控制冷軋總壓下 率在80%，成品板厚為0.80mm;4) 在臥式森吉米爾熱鍍鋅機組上進行鍍鋅工藝a、在連續(xù)退火爐中將鋼板預熱至758t:;b、 在連續(xù)退火爐中進行加熱及均熱，其溫度控制在844°C;加熱及均熱總時間控制 為66秒;c、 將鋼板冷卻至49(TC;d、 在46(TC的鋅鍋中進行連續(xù)熱浸鍍鋅；e、 將鋼板冷卻至室溫，在0.9%的延伸率下進行濕光整加工。成品板厚為0.80mm，經檢驗成品鋼帶性能為Rpo.2=176MPa， Rm=305MPa， A8()mm=48%， r90。=3.08， n9()。=0.23。經沖制轎車油底殼，性能合格率達98%以上；裝車部件尺寸穩(wěn)定， 無翹曲現(xiàn)象發(fā)生，運行情況良好。 實施例4:冶煉本發(fā)明超深沖鍍鋅轎車鋼板，鋼的化學成分(按重量％)為C 0.0018， Si 0.007， Mn 0.106， P 0.013， S 0.015， Als 0.038， Ti 0.069， N 0.0027，其余為Fe;過剩Ti含量為 0扁366。生產方法，其步驟-1) 冶煉采用鐵水脫硫、爐外精煉工藝、轉爐頂?shù)讖秃洗禑?、真空脫碳和脫氣、加鋁脫氧等，控制C《0. 004、 N《0.003、 S《0.015;2) 進行熱軋控冷控軋工藝a、 將鋼板加熱到1275°C，并控制同板溫差《25'C;b、 進行粗軋，粗軋出口溫度控制在107(TC;c、 進行精軋入口溫度控制在106(TC，終軋溫度控制在93(TC;d、 采用層流冷卻方式對帶鋼進行控制冷卻，冷卻速度控制在28'C/s;e、 進行巻取，巻取溫度控制在73(TC;3) 進行冷軋熱軋巻經酸洗，在四輥冷連軋機上進行五道次連軋，控制冷軋總壓下 率在80%,成品板厚為0.80mm;4) 在臥式森吉米爾熱鍍鋅機組上進行鍍鋅工藝a、 在連續(xù)退火爐中將鋼板預熱至752'C;b、 在連續(xù)退火爐中進行加熱及均熱，其溫度控制在855°C;加熱及均熱總時間控制 為58秒；c、 將鋼板冷卻至498。C;d、 在465。C的鋅鍋中進行連續(xù)熱浸鍍鋅；e、將鋼板冷卻至室溫，在0.7%的延伸率下進行濕光整加工。 成品板厚為0.70mm，經檢驗成品鋼帶性能為Rpo.2=175MPa， Rm=308MPa， A8。，=45%， r90。=3.02， n9Q。=0.22。在沖制轎車后擋板，性能合格率達98%以上；裝車部件尺寸穩(wěn)定， 無翹曲現(xiàn)象發(fā)生，運行情況良好。
權利要求
1、一種高塑性應變比鍍鋅鋼板，其由下列組成的化學成分按重量百分數(shù)(％)為C≤0.004，Si≤0.020，Mn 0.05～0.20，P≤0.016，S≤0.015，Ti 0.04～0.07，Als 0.02～0.06，N≤0.003，其余為鐵及不可避免的雜質。
2、 如權利要求1所述的一種高塑性應變比鍍鋅鋼板，其特征在于并滿足0< Ti-8C-3S-3. 42N《0. 02%要求。
3、 生產權利要求1所述的一種高塑性應變比鍍鋅鋼板的方法，其歩驟-.1) 采用鐵水脫硫、爐外精煉工藝進行冶煉，控制C《0.004、 N《0.003、 S《0.015;2) 進行熱軋控冷控軋，其工藝a、 將鋼板加熱到1220 128(TC，并控制同板溫差《25。C;b、 進行粗軋，粗軋出口溫度控制在1070 111(TC;c、 進行精軋入口溫度控制在1030 107(TC，終軋溫度控制在900 94(TC;d、 采用層流冷卻方式對帶鋼進行控制冷卻，冷卻速度控制在15 30°C/S;e、 進行巻取，巻取溫度控制在720 750'C;3) 進行冷軋，控制總壓下率在80%;4) 在臥式森吉米爾熱鍍鋅機組上進行鍍鋅工藝a、 在連續(xù)退火爐的預熱段中將鋼板預熱至750 78(TC;b、 在連續(xù)退火爐的加熱段及均熱段中將鋼板加熱至840 87(TC;其時間t控制為40秒 ^鋼板在加熱段及均熱段運行的總時間t -鋼板95%再結晶時間t。.95》10秒；c、 將鋼板冷卻至480 50(TC;d、 在455 465。C的鋅鍋中進行連續(xù)熱浸鍍鋅；e、 將鋼板冷卻至3(TC及以下，在0.5 0.9%的延伸率下進行濕光整加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱鍍鋅轎車板及其生產方法。其解決目前對鋼中P、S要求低而難以控制，對臥式森吉米爾熱鍍鋅機組而言，鋼板再結晶溫度偏高，塑性應變比及延伸率較低等不足。由下列組成的化學成分按重量百分數(shù)(％)為C≤0.004，Si≤0.020，Mn 0.05～0.20，P≤0.016，S≤0.015，Ti 0.04～0.07，Als 0.02～0.06，N≤0.003，其余為鐵及不可避免的雜質的高塑性應變比鍍鋅鋼板，其生產步驟采用鐵水脫硫、爐外精煉工藝進行冶煉；進行熱軋工藝進行冷軋，控制總壓下率在80％；進行鍍鋅工藝。其特點為純Ti處理；S、P控制范圍較寬；塑性應變比r_90°≥2.5，延伸率A_80mm在45～50％；不改變現(xiàn)有工藝路線及設備。
文檔編號B21B1/30GK101255529SQ200810047008
公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權日2008年3月6日
發(fā)明者葉仲超, 周亞梅, 王立輝, 羅新武, 羅石念, 鐘定忠 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司