一種短時間退火生產超深沖熱鍍鋅鋼板及其生產方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種短時間退火生產超深沖熱鍍鋅鋼板及其生產方法，屬于鐵基合金【技術領域】。主要解決現(xiàn)有技術中采用臥式爐退火生產超深沖熱鍍鋅鋼板，因退火時間短，產品超深沖性能達不到要求的技術問題。本發(fā)明采用的技術方案是：一種超深沖冷軋熱鍍鋅鋼板，C：0.0009％～0.0018％，Si：≤0.03％，Mn：0.08％～0.13％，Ti：0.030％～0.062％，N≤0.0018～0.0036％，S≤0.004～0.008％，余量為Fe和不可避免的夾雜元素。其中Ti/(4C+3.4N+1.5S)比值1.3-2.0，Mn/S比值10-30。其鋼板顯微組織晶粒度級別為I6.0～I7.5級，屈服強度為130～165MPa，抗拉強度為280～310MPa，斷后伸長率A80mm為40％～49％，適用于家電產品、五金具有超深沖成形加工要求部件，材料屈服強度低，成形可靠性高。
【專利說明】一種短時間退火生產超深沖熱鍍鋅鋼板及其生產方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種短時間退火生產超深沖熱鍍鋒鋼板及其生產方法，其鋼板顯微組 織晶粒度級別為16. 0?17. 5級，屈服強度為130?165MPa,抗拉強度為280?310MPa，斷 后伸長率A80mm為40 %?49 %，適用于家電產品、五金具有超深沖成形加工要求部件，材料 屈服強度低，成形可靠性高。

【背景技術】
[0002] 隨著國內家電、五金行業(yè)產品結構設計的不斷優(yōu)化，越來越多的零配件表現(xiàn)為結 構復雜，成型難度大，同時成型要求的提高對原材料也提出越來越高的要求，家電產品用途 中，熱鍍鋅產品用途最廣，因其鋅層材料延展性好，熱鍍鋅產品具有非常好的成型性能，同 時熱鍍鋅產品具有非常好耐蝕性能和較低的成本，深沖壓鍍鋅產品在家電行業(yè)得到廣泛應 用。
[0003] 深沖冷軋熱鍍鋅產品其原料采用均IF成分體系設計，通常IF鋼分為Ti-IF、 Nb-Ti-IF和Nb-IF鋼，其中Ti-IF成本最低，其再結晶退火溫度也是最低的，是深沖鋼產品 設計首選。深沖冷軋熱鍍鋅產品為經過連續(xù)退火工藝后直接熱鍍，現(xiàn)有生產技術中連續(xù)退 火爐分為立式爐和臥式爐，其主要差別是退火溫度和退火時間差異較大，因立式爐退火段 長，可實現(xiàn)較長時間退火時間，較易得到深沖性能的鍍鋅產品，通常退火時間不作為技術保 護點，但對于臥式爐短時間退火生產深沖鋼資料很少，特別對于生產超深沖鋼公開解決方 案還沒有。
[0004] 中國專利=200710048926.8,深沖光整熱鍍鋅鋼板的生產方法，公開了深沖光整 熱鍍鋅鋼板的生產方法，其碳含量范圍0. 0030-0. 0060 %，Ti-3. 4N-4C-1. 5S含量范圍 0. 02-0· 04%，乳后快冷至700-780Γ，在780?880°C溫度范圍內退火，得到產品屈服強度 185-190MPa，抗拉強度310-320MPa，伸長率A8041 -43 %，成品晶粒度為10· 5級，該專利效果 達不到本發(fā)明目的，其工藝實施溫度范圍較大，實施效果不好確定。
[0005] 中國專利：201210141737.6, -種Nb、Ti復合超深沖用鍍鋅板及生產方法， C 彡 0. 0022% ;Si 彡 0. 006% ;ΜηΟ· 08 ?0. 16% ;P < 0· 009% ;S 彡 0. 008% ;TiO_ 033 ? 0· 04 % ;NbO. 012 ?0· 017 % ;Als，0· 025 ?0· 045 % ;N 彡 28ppm，余量為 Fe ;退火溫度 850-860°C，退火時間200-600秒，最終產品屈服強度彡155MPa，抗拉強度為26〇? 33〇MPa， 延伸率> 44%，該專利效果可達到超深沖性能要求，其缺點是為Nb-Ti-IF設計，成本較高， Nb的加入造成材料退火難度加大，退火時間長達200-600秒，該技術在本發(fā)明方法上無法 實施。
[0006] 中國專利：96190409. 7,具有改進疲勞性能的超低碳冷軋鋼板和鍍鋅鋼板及其 生產工藝，鋼板含有重量百分比：〇. 0001-〇· 0026 % C，最多1. 2 % Si，〇· 〇3-〇· 3 % Mn， 0. 015-0. 15 % P, 0. 0010-0. 020 % S, 0. 005-0. 1 % A1,0. 0005-0. 008 % N, 0. 0003-0. 0030 % B,其余為Fe及不可避免的雜質，其工藝方法是乳后1. 5S內以50°C /秒的冷卻速度將 熱乳鋼帶冷卻至750 ?，冷乳鋼帶在600-900 ?進行連續(xù)退火。該專利是為了解決現(xiàn)有 IF鋼產品點焊區(qū)疲勞性能達不到要求問題，其化學成分為超低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，其實施例中 屈服157-227MPa，達不到本發(fā)明目的。其工藝為卷取溫度為室溫到750°C，退火溫度為 600-900°C，范圍之大，無法選擇合理實施區(qū)間和保證實施效果。


【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種短時間退火生產超深沖熱鍍鋅鋼板及其生產方法，主要 解決現(xiàn)有技術中采用臥式爐退火生產超深沖熱鍍鋅鋼板，因退火時間短，產品超深沖性能 達不到要求的技術問題。
[0008] 本發(fā)明經過長期實驗研究，尋找產品成分、工藝與性能的關系，解決短時間超深沖 熱鍍的生產技術難題。技術思路是：設計適合于短時間退火的成分體系，通過低碳、低錳和 合適的鈦元素的添加，達到固定鋼碳、氮、硫的目的，減少碳、錳元素的固溶強化效果，同時 又能析出粗大碳氮硫鈦化合物降低退火再結晶溫度，短時間完成材料再結晶退火并控制晶 粒長大，達到產品低屈服超深沖要求。
[0009] 為達到上述目的，本發(fā)明基板的化學成分（重量百分比）為：C :0.0009%? 0· 0018 %，Si :彡 0· 03 %，Μη :0. 08 % ?0· 13 %, Ti :0. 030 % ?0· 062 %，N 彡 0· 0018 ? 0· 0036 %，S彡0· 004?0. 008 %，余量為Fe和不可避免的夾雜元素。其中Ti/ (4C+3· 4N+1· 5S)比值 1. 3-2· 0, Mn/S 比值 10-30。
[0010] 本發(fā)明所述的短時間退火生產超深沖熱鍍鋅鋼板化學成分限定在上述范圍內的 理由如下：
[0011] 碳：在本發(fā)明產品中，希望碳含量越低越好，因為碳在鋼中固溶對基體起到強化作 用，同時碳與鈦形成的碳化物也會有一部分強化作用，通過研究不同碳含量對產品屈服強 度的影響，當碳含量超過0. 0020%時材料屈服強度明顯提高，過低的碳含量生產難度較大， 因此，本發(fā)明技術方案設定C含量范圍為0. 0009%?0. 0018%。
[0012] 氮：在超深沖冷軋熱鍍鋅鋼板中氮和碳同樣對基體起到強化，對鋼板深沖性能 不利，希望氮含量越低越好，過低的氮含量同樣生產難度大。本發(fā)明技術方案設定N含量 0· 0018 ?0· 0036%。
[0013] 鈦：通過Ti的加入，進一步和C、N、S原子結合，生成Ti的碳氮硫化合物，從而消 除游離的C、N原子，實現(xiàn)鋼中無間隙固溶原子存在。鈦的含量與碳、氮、硫含量相關，通過研 究發(fā)現(xiàn)TV(4C+3. 4N+1. 5S)比值過低時鋼材因仍有碳、氮原子不能很好固定造成材料強度 提高，同時當該比值過高時因材料再結晶溫度提高造成退火因時間不夠而達不到超深沖低 屈服效果，因此，本發(fā)明技術方案設定Ti含量為0. 030 %?0. 062%，該發(fā)明特征是控制Ti/ (4C+3. 4N+1. 5S)比值為 L 3-2. 0。
[0014] 錳：本發(fā)明鋼中的Μη對材料基體仍起到固溶強化作用，但添加過低的錳會造成 鋼材加工中熱脆性，根據(jù)產品加工經驗，本發(fā)明技術方案設定Μη含量范圍為0.08%? 〇. I3%,該發(fā)明特征是控制Mn/S比值為10-30。
[0015] 硅：本發(fā)明鋼中的Si為殘余雜質元素，本發(fā)明技術方案設定Si含量< 0. 03%。
[0016] 硫：本發(fā)明鋼中的S為雜質元素，根據(jù)加工要求，Mn/S比值為10-30。本發(fā)明技術 方案設定S含量0. 004?0. 008 %。
[0017] 磷：本發(fā)明鋼中的P為雜質元素，過低的P含量會增加成本。本發(fā)明技術方案設定 P含量彡0.015%。
[0018] 本發(fā)明中制造方法中：
[0019] 板坯加熱溫度：保證完全奧氏體化和熱加工要求，加熱溫度為正常加熱溫度在 1150-1200。。。
[0020] 終乳溫度：熱乳時材料是完全再結晶乳制，為了避免材料進入兩相區(qū)乳制導致混 晶，冷乳乳制過程中又無法消除，終乳溫度要高于Ar3相變點，經過測定靜態(tài)相變點溫度在 890°C，動態(tài)溫度下降l〇-l5°C。因此本發(fā)明設定精乳終軋溫度為890°C?940?，根據(jù)產線 能力，可優(yōu)選920-940°C。
[0021] 卷取溫度：熱軋終乳后，冷卻方式決定乳制后奧氏體晶粒大小和相變晶粒尺寸，通 過空冷可控制軋制后奧氏體晶粒的長大和均勻化，較低冷卻速度可控制鐵素體晶粒尺寸和 碳原子在鐵素體中的固溶量，同時卷取溫度的提高有利于析出物充分粗化，晶粒充分長大。 因此，采取終乳后空冷4?8秒后，再以15?30°C /S速度冷卻至741?760?進行卷取。 [0022] 酸乳壓縮比：結合軋機生產能力，壓縮比正常設定在70% -90%。
[0023] 退火溫度：通過退火過程控制回復、再結晶和晶粒長大過程。通過研究不同時間下 退火溫度對性能的影響，在時間I5秒材料完成再結晶需要退火溫度為770度，此后隨著溫 度的升高晶粒逐漸長大，當溫度達到850度時，材料屈服強度達到預定效果。所以提高直燃 段溫度有利于保證帶鋼大于770度退火時間，根據(jù)設備能力，設定直燃段溫度730度，同時 為達到材料鐵素體晶粒再結晶長大要求，均熱段溫度設定851?87(TC。因此，根據(jù)帶鋼運 行速度可控制帶鋼再結晶退火時間在15?34秒，本發(fā)明中直燃段溫度優(yōu)選730?750?， 均熱段溫度優(yōu)選860?870°C，再結晶退火時間優(yōu)選25?34秒。
[0024] 本發(fā)明有益效果：1、本發(fā)明在現(xiàn)有Ti-IF鋼成份體系基礎上，通過工藝研究試驗， 設計出生產技術難度小，范圍容易控制的成分組合，與現(xiàn)有公開技術相比，可以不添加 Nb 元素，屬于低成本經濟的產品與工藝設計；2、本發(fā)明是在結合現(xiàn)有臥式爐退火距離短，退火 時間短的特點，通過精準控制退火時間和溫度的合理匹配，克服了裝備的不足，實現(xiàn)短時間 退火并達到了超深沖產品要求，產線能力得到大幅提升，經過反復試驗，在此工藝條件下， 達到了材料性能穩(wěn)定，沖壓試驗無開裂的使用效果；3、本發(fā)明通過在熱軋工藝的研究，充分 利用熱乳乳制過程溫度規(guī)律，獲得理想熱軋材料組織，為臥式爐短時間退火創(chuàng)造條件，乳制 生產簡單，軋后冷卻速度的降低，有利減少冷卻段冷卻水消耗；4、本發(fā)明基于臥式爐條件下 退火段距離短而進行產品和工藝研究，由于退火時間短，與立式爐相比，通過工藝的精細化 實現(xiàn)高溫退火時間縮短，退火能耗大幅降低，同時又能滿足產品要求。
[0025]本發(fā)明鋼是一種在現(xiàn)有裝備條件下，通過產品成分和工藝的研究，尋找到最佳控 制區(qū)間實現(xiàn)臥式爐短時間退火的技術，采用上述方法生產的超深沖冷軋熱鍍鋅鋼板的鋼 板顯微組織晶粒度級別為16. 0?17. 5級，屈服強度為130?165MPa,抗拉強度為280? 31〇]\0^，斷后伸長率48〇111111為40%?47 (%。
[0026] 本發(fā)明與中國專利200710048926· 8相比，其目的也是實現(xiàn)深沖鋼要求，但其效果 只能達到l8〇-l9〇MPa水平，并不能達到本專利效果，其碳含量范圍，鈦加入量控制及熱乳 后冷卻方式與本專利不同，熱乳后的組織晶粒度為11級，鍍鋅鋼板組織晶粒度10. 5級，與 本專利得到的組織完全不相同。
[0027] 中國專利：2〇1210141737.6相比，其目的是實現(xiàn)超深沖鋼要求，其生產方法為立 式爐生產，其采用Nb-Ti-IF鋼設計，其范圍設定優(yōu)越性不是很能確定，成分中加入Nb元素 增加 IF鋼成本，退火時間長達200-600秒，這種方法是本專利所不能實施的。
[0028] 中國專利：96190409. 7相比，其目的是解決現(xiàn)有IF鋼產品點焊區(qū)疲勞性能達不到 要求問題，而采用一種不添加 Ti或不大于0· 0015% Ti的超低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，通過添加 P和B 元素防止材料焊接熱影響區(qū)晶粒粗大，微量的固溶碳強化晶界，提高材料點焊區(qū)疲勞性能。 其化學成分為超低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，鋼基存在固溶碳，本專利化學成分為無間隙原子鋼，正是通 過添加合適比例的Ti與C生成化合物，從而實現(xiàn)無固溶碳，以降低材料屈服強度達到超深 沖目的，其化學成分設計原理與本專利是不同的，實施例中屈服強度157-227MPa也達不到 本發(fā)明目的，其工藝方法實施區(qū)間和實施效果很難度保證。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明實施例1的超深沖熱乳板的金相組織照片。
[0030] 圖2為本發(fā)明比較例3的熱乳板的金相組織照片。
[0031]圖3為本發(fā)明實施例1的超深沖冷乳熱鍍鋅鋼板的金相組織照片。
[0032] 圖4為本發(fā)明比較例3的冷乳鍍鋅板的金相組織照片。

【具體實施方式】
[0033] 下面結合實施例1-4對本發(fā)明作進一步說明，如表1?表4所示。
[0034] 表1本發(fā)明（重量百分比％ )，余量為Fe及不可避免雜質。
[0035] 元素 __C__Si__Μη__Ti__N__P__S__X Y 0.0009- 0.08-0. 0.03-0 0.0018-0 彡 0.004-0 1.3-2 10-30 本發(fā)明 彡0.03 __0. 0018__ 13 .062 .0036 0. 015 .008 .0 實施例 1 0.0009 0.010 0.10 0.032 0.0018 0. 010 0.006 1.7 17 實施例2 0.0015 0.007 0.08 0.061 0.0036 0.009 0. 008 2.0 10 實施例3 0.0018 0.025 0.09 0.041 0.0028 0.015 0.004 1.8 23 實施例4 0.0016 0.006 0. 13 0.036 0.003 0.011 0.007 1.3 19 比較例 1 0.0012 0.005 0.14 0.053 0.0016 0.01 0.009 2.2 16 比較例2 0. 0028 0.003 0.12 0.063 0.0023 0. 012 0.004 2. 5 30 比較例3 0.0033 0.004 0.09 0.032 0.0033 0.01 0.007 0.9 13 比較例4 0.0026 0.006 0. 15 0.041 0.0027 0.014 0.008 1.3 19
[0036] 通過轉爐熔煉，RH爐真空脫碳，得到符合要求化學成分的連鑄坯，厚度為210? 240mm，寬度為8〇0?1300mm,長度為5000?10000mm。定尺板坯送至加熱爐再加熱，軋制 加熱溫度為11 5〇?l2〇〇°C，精軋階段為7道次精乳，進行控制冷卻，然后進行卷取，得到鋼 板厚度為2. 0?4. 0mm熱軋鋼卷，參照圖1，實施例1工藝得到晶粒度6級熱軋板組織，組 織組分為鐵素體+游離滲碳體組織，參照圖2,采用比較例3工藝得到晶粒度8級熱乳板組 織，晶粒相對細小。工藝控制見表2。
[0037] 表2本發(fā)明熱軋工藝控制參數(shù)
[0038]
[0039] - '

【權利要求】
1. 一種短時間退火生產超深沖冷軋熱鍍鋅鋼板，化學成分重量百分比為：c: 0· 0009 % ?0· 0018 %，Si :彡 0· 03 %，Μη :0· 08 % ?0· 13 %，Ti :0· 030 % ?0· 062 %，N : 0. 0018?0. 0036%，S :0. 004?0. 008%，余量為Fe和不可避免的夾雜元素；按照式1所 控制Ti元素含量與C、N、S元素含量之間的關系比值X : 1. 3?2. 0 X = Ti/@C + MN + @S)式 1 U2 14 32 ) 按照式2所控制Μη元素含量與S元素含量之間的關系比值Y :10?30 F =警式2。
2. -種生產權利要求1所述超深沖冷軋熱鍍鋅鋼板的方法，依次采用鐵水脫硫、轉爐 頂?shù)讖秃洗禑?、RH爐精煉、澆鑄成連鑄板坯；板坯加熱爐加熱、粗軋、精軋、卷取獲得鋼板厚 度為2. 0?4. 0_熱軋鋼卷；然后將熱軋鋼卷重新開卷、經酸洗、冷軋、臥式爐連續(xù)退火、熱 鍍鋅、卷取得到鋼板厚度為〇. 3?1. 2mm的超深沖冷軋熱鍍鋅鋼板成品，其特征是，熱軋工 藝采用終軋溫度890?940°C，乳后空冷4?8秒后，再以15?30°C /S速度冷卻至741? 760°C進行卷取，冷軋工藝采取退火直燃段溫度700?750°C，均熱段溫度851?870°C，再 結晶退火時間15?34秒。
3. 如權利要求2所述的一種無間隙原子冷軋熱鍍鋅鋼板的生產方法，其特征是，所述 精軋結束溫度為920?940°C。
4. 如權利要求2所述的一種無間隙原子冷軋熱鍍鋅鋼板的生產方法，其特征是，所述 直燃段溫度730?750°C，均熱段溫度860?870°C，再結晶退火時間25?34秒。
5. 如權利要求1所述的一種短時間退火生產超深沖冷軋熱鍍鋅鋼板，其特征是：冷軋 鍍鋅鋼板顯微組織晶粒度級別為16. 0?17. 5級，屈服強度為130?165MPa，抗拉強度為 280?31010^，斷后伸長率六8〇111111為40%?47%。
【文檔編號】C21D8/04GK104233062SQ201310221646
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月6日 優(yōu)先權日:2013年6月6日
【發(fā)明者】丁志龍, 包祥明, 孫永旭, 黃緒傳 申請人:上海梅山鋼鐵股份有限公司