CN104928575A - 355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板及其生产方法，其成分的重量百分含量为：C 0.090～0.117%，Si≤0.03%，Mn 0.45～0.79%，P≤0.020%，S≤0.007%，Als 0.023～0.040%，Nb 0.010～0.018%，Ti≤0.016%，N≤0.0050%，余量为Fe和不可避免的杂质。本镀锌用基板通过采用包晶钢成分设计，提高碳含量，同时适当添加铌，以铌合金化工艺提高强度，可以大幅度降低锰含量，利用廉价的中碳锰铁为主要合金原料，代替价格高昂的金属锰；这样，因为锰含量的降低，保证了因加锰铁带入的残余硅不超过0.03%，达到了镀锌的硅成分的要求。因此，此钢板具有低成本，钢中残余硅少，适合镀锌。钢板热轧后由于层流冷却线短，采用特殊的冷却工艺，保证了热轧板的性能不受不同季节冷却水温度变化的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷成形镀锌热轧基板的生产方法，尤其是一种355MPa级汽车用冷成形镀锌用基板及其生产方法。
背景技术
汽车用冷成形镀锌的钢板（基板）与普通冷成形钢板要求不同，不仅要求合理的强度、良好的冷成形性能，同时为了达到产品耐腐蚀和美观的要求，很多零部件冲压后需要镀锌。目前镀锌产品要求硅含量≤0.03%。屈服强度为355MPa的冷成形及镀锌汽车用钢为了满足产品机械性能要求，锰含量一般控制在1.2%～1.5%范围内，在板坯厚度为180mm连铸机上为了稳定生产，碳含量一般控制在在0.05%～0.08%范围内。由于镀锌要求硅含量≤0.03%，为了保证硅含量不超标，冶炼时就必须用金属锰代替中碳锰，防止因加入大量锰铁(由于锰铁中含硅)增硅使硅含量超标。金属锰价格大约是中碳锰价格的3倍，造成成本大幅升高。同时由于锰含量高，钢种MnS偏析难以控制，偏析对于钢材的疲劳有着不利的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种锰含量较低的355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板；本发明还提供了一种低成本的355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明成分的重量百分含量为：C 0.090～0.117%，Si≤0.03%，Mn 0.45～0.79%，P≤0.020%，S≤0.007%，Als 0.023～0.040%，Nb 0.010～0.018%，Ti≤0.016%，N≤0.0050%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述基板厚度为2.0～5.0mm。
本发明方法包括转炉冶炼、RH精炼、连铸、加热、轧制、冷却和卷曲工序；所述钢板成分的重量百分含量如上所述；所述转炉冶炼和RH精炼工序，采用中碳锰铁配锰，铌铁配铌。
本发明方法所述连铸工序：采用180mm厚度板坯铸机；采用平板型结晶器，结晶器锥度设定：开浇锥度7.5mm/7.5mm，连铸拉速1.2m/min～1.6m/min；结晶器冷却采用弱冷工艺，二冷采用弱冷工艺，比水量为0.9～1.1L/kg；中包钢水过热度25℃～30℃。
所述连铸工序采用下述重量含量成分的保护渣：C 7.5±2.5%，F 6.5±1.5%，FeO＜1.8%，SiO2 29.5±2.0%，Na2O 10.5±1.5%，Al2O3 4.5±1.0%，MgO＋CaO 35±2.5%，余量为铁。
所述保护渣的碱度为1.05±0.6，粘度为0.106～0.109(PaS,1300℃)。
本发明方法所述冷却工序根据不同季节采取下述冷却模式：春或秋季时，17℃≤冷却水温度＜35℃，冷却水控制阀间隔开闭；
夏季时，冷却水温度≥35℃，冷却水控制阀采用开3关1的模式；
冬季时，0℃＜冷却水温度＜17℃，冷却水控制阀采用开1关2的模式。
本发明钢板（基板）热轧后在长度为43米的短层流冷却线上采用特殊的冷却模式和冷却温度相配合，解决了不同季节冷却水温度变化对冷却速率的影响，保证了钢板性能的稳定性。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过采用包晶钢成分设计，提高碳含量，同时适当添加铌，以铌合金化工艺提高强度，大幅度降低锰含量,由于锰含量的降低，可以利用廉价的中碳锰铁代替金属锰保证了因加锰而带入的残余硅不超过0.03%，达到了镀锌的硅成分的要求，同时具有低成本的特点。
本发明方法采用中碳锰铁配锰，铌铁配铌，降低锰含量，保证残余硅不超标，同时还需兼顾降低生产成本，保证产品质量。本发明方法通过合理的保护渣和连铸工艺，克服了连铸机浇注包晶钢可能出现铸坯裂纹、凹陷、铸坯振痕、漏钢等缺陷，稳定浇注出合格的板坯，轧后板材中心无MnS偏析。本发明基板轧制后在短层冷线条件下层流冷却工艺根据季节不同，冷却水温度的不同，采取了不同的冷却工艺，保证了不同外部条件温度下基板的性能的稳定，克服了短层冷线的缺点，使基板强度和成形性能不受不用季节冷却水温度变化的影响。
本发明方法具有生产成本低，工艺控制稳定，产品质量稳定优良的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
本355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板的生产方法的工艺流程为：高炉铁水→铁水脱硫→转炉冶炼→LF精炼→中等厚度板坯连铸→步进式加热炉加热→粗轧前除磷→7道次往复式粗轧→热卷箱卷曲→精轧前除磷→7机架连轧→层流冷却→卷曲。
（1）转炉冶炼：入炉铁水控制：将S≤0.025wt%、P≤0.13wt%，温度≥1250℃的铁水转入150吨转炉，对S＞0.025wt％的铁水进行预脱硫至≤0.015％。根据铁水成分、终渣碱度，计算石灰加入量。第一批料加入石灰总量的3/5，矿石、铁皮球、轻烧白云石等加入量的控制以稳定操作，优化温度制度为前提条件，适时、适量加入。第二批渣料和冷却剂根据过程温度及化渣情况，可分几次加入，其它应根据炉况进行灵活调整。转炉终点成分要求：C≤0.080wt%，S≤0.025wt%，P≤0.018wt%， 终点温度要求T≥1630℃。采用中碳锰铁配锰，铌铁配铌。
（2）LF精炼：严格大包出钢控制硅含量≤0.02wt%，采用石灰、萤石等造渣剂造渣，碱度控制目标≥3，采用铝线段造白渣。采用碳粉、锰铁、铌铁、铝线微调成分，使用钛铁（70钛铁）配钛；根据进站温度确定给电时间，给电时间≤25min。成分和温度合格后，钢水进行钙处理，钙含量≥10ppm，保证钢水可浇性。钙处理后转入静吹，静吹时间≥8min。 出站成分控制目标如表1所示；出站温度控制目标如表1所示。
表1：LF精炼出站钢水成分（wt%）
（3）连铸：180mm厚度板坯铸机，碳含量为0.09%～0.117%属于包晶钢成分范围，连铸面临着铸坯裂纹、凹陷、振痕甚至漏钢的风险。本方法通过采用合理的保护渣、连铸拉速、二冷水配比、钢水过热度控制等措施，保证了包晶钢稳定生产，连铸坯表面质量良好。
连铸工艺参数如下：采用平板型结晶器；C、结晶器锥度设定：开浇锥度：7.5mm/7.5mm；D、结晶器水量设定：190/22t/h；E、连铸拉速1.2m/min ～1.6m/min；F、结晶器冷却采用弱冷工艺，二冷采用弱冷工艺，比水量为0.9～1.1L/kg；G、中包钢水过热度25℃～30℃；H、使用下述重量含量成分的保护渣：C 7.5±2.5%，F 6.5±1.5%，FeO＜1.8%，SiO2 29.5±2.0%，Na2O 10.5±1.5%，Al2O3 4.5±1.0%，MgO＋CaO 35±2.5%，余量为铁；保护渣的碱度为1.05±0.6，粘度为0.106～0.109(PaS,1300℃)。
（4）所述冷却工序根据不同季节采取下述冷却模式：春或秋季时，17℃≤冷却水温度＜35℃，冷却水控制阀采用开一个关一个的模式，即XOXO(开1关1)；
夏季时，冷却水温度≥35℃，冷却水控制阀采用连着开3个关闭1个、再连着开3个关闭1个的模式，即XXXO(开3关1)；
冬季时，0℃＜冷却水温度＜17℃，冷却水控制阀采用开1关2个、再开1关2个的模式，即XOO(开1关2)。
实施例1：本355MPa级汽车用冷成形镀锌用基板的具体生产过程如下所述。
（1）铁水炉外预脱硫：采用喷吹金属颗粒镁对铁水进行脱硫，把原始铁水S从0.031wt％脱至0.009wt％。金属镁喷吹结束后，对铁水进行彻底扒渣。
（2）转炉冶炼；转炉装入脱硫铁水148t，废钢＋生铁块＋渣钢14t，吹炼氧压0.78MPa，吹炼时间14.7min，吹炼终点温度1650℃，终点成分为：C 0.08%、P 0.012％、S 0.017%，终点钢水氧位370ppm。出钢进行脱氧合金化，加入中碳锰铁720kg，铌铁30kg，铝基脱氧剂315kg，石灰306kg。出钢后钢包钢水温度1613℃。
（3）LF精炼：采用石灰、铝钙基复合脱氧剂造白渣，采用碳粉，中碳锰铁、铝线、铌铁微调成分。采用铝钙线进行钙处理，钙处理后对钢水软吹9min，钢水出站温度1582℃。钢水重量150吨，钢水出站成分为（wt）：C 0.117%，Mn 0.50%，S 0.005%，P 0.018%，Si 0.02%，Als 0.040%，Nb 0.012%，Ti 0.015%，N 0.004，余量为Fe和不可避免的杂质。
（4）钢水经过中间包在180mm厚度连铸机上两流浇筑，铸坯宽度1250 mm；采用平板型结晶器，结晶器锥度设定：开浇锥度7.5mm/7.5mm，连铸拉速1.2m/min；结晶器冷却采用弱冷工艺，二冷采用弱冷工艺，比水量为1.0L/kg；中包钢水过热度30℃；保护渣的重量成分：C 10%，F 6.0%，FeO 1.5%，SiO2 30%，Na2O 10.5%，Al2O3 5.5%，MgO＋CaO 35%，余量为铁；所述保护渣的碱度为1.05，粘度为0.108(PaS,1300℃)。铸坯表面质量完好。
（5）铸坯经过步进式加热炉加热→粗轧前除磷→7道次往复式粗轧制成中间坯厚度40mm→热卷箱卷曲→精轧前除磷→7机架连轧→层流冷却采用夏季冷却模式→卷曲，成品厚度5.0mm、4.0 mm、3.0mm共6卷，每个规格进线取样1卷，力学性能检验结果见表2。
表2：实施例1所得产品的力学性能
实施例2：本355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板的具体生产过程如下所述。
（1）铁水炉外预脱硫：采用喷吹金属颗粒镁对铁水进行脱硫，把原始铁水S从0.028％脱至0.010％。金属镁喷吹结束后，对铁水进行彻底扒渣。
（2）转炉冶炼；转炉装入脱硫铁水147t，废钢＋生铁块＋渣钢15t，吹炼氧压0.77MPa，吹炼时间14.3min，吹炼终点温度1643℃，终点成分为C:0.07%，P:0.013％，S:0.018%，终点钢水氧位383ppm。出钢进行脱氧合金化，加入中碳锰铁713kg，铌铁35kg，铝基脱氧剂320kg，石灰296kg。出钢后钢包钢水温度1605℃。
（3） LF精炼：采用石灰、铝钙基复合脱氧剂造白渣，采用碳粉，中碳锰铁、铝线、铌铁微调成分。采用铝钙线进行钙处理，钙处理后对钢水软吹8min，钢水出站温度1580℃，钢水出站成分为（wt）：C 0.090%，Mn 0.60%，S 0.007%，P 0.016%，Si 0.03%，Als 0.023%，Nb 0.018%，Ti 0.014%，N 0.003%，余量为Fe和不可避免的杂质。
（4）钢水经过中间包在180mm厚度连铸机上两流浇筑，铸坯宽度1250 mm；采用平板型结晶器，结晶器锥度设定：开浇锥度7.5mm/7.5mm，连铸拉速1.3m/min；结晶器冷却采用弱冷工艺，二冷采用弱冷工艺，比水量为0.9L/kg；中包钢水过热度29℃；保护渣的重量成分：C 7.5%，F 6.5%，FeO 1.7%，SiO2 27.5%，Na2O 10%，Al2O3 3.5%，MgO＋CaO 36%，余量为铁；所述保护渣的碱度为1.65，粘度为0.107(PaS,1300℃)。铸坯表面质量完好。
（5）铸坯经过步进式加热炉加热→粗轧前除磷→7道次往复式粗轧制成中间坯厚度40mm→热卷箱卷曲→精轧前除磷→7机架连轧→层流冷却采用春、秋季冷却模式→卷曲，成品厚度3.0mm、2.5 mm、2.3mm、2.0mm。力学性能见表3。
表3：实施例2所得产品的力学性能
实施例3：本355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板的具体生产过程如下所述。
（1）铁水炉外预脱硫：采用喷吹金属颗粒镁对铁水进行脱硫，把原始铁水S从0.034％脱至0.011％。金属镁喷吹结束后，对铁水进行彻底扒渣。
（2）转炉冶炼；转炉装入脱硫铁水152t，废钢＋生铁块＋渣钢14.2t，吹炼氧压0.80MPa，吹炼时间15min，吹炼终点温度16560℃，终点成分为C0.06%，P0.010％，S0.020%，终点钢水氧位420ppm。出钢进行脱氧合金化，加入中碳锰铁680kg，铌铁32kg，铝基脱氧剂301kg，石灰311kg。出钢后钢包钢水温度1600℃。
（3）LF精炼：采用石灰、铝钙基复合脱氧剂造白渣，采用碳粉，中碳锰铁、铝线、铌铁微调成分。采用铝钙线进行钙处理，钙处理后对钢水软吹9min，钢水出站温度1578℃。钢水出站成分为（wt）：C 0.100%，Mn 0.79%，S 0.006%，P 0.016%，Si 0.03%，Als 0.030%，Nb 0.015%，Ti 0.015%，N 0.0050%，余量为Fe和不可避免的杂质。
（4）钢水经过中间包在180mm厚度连铸机上两流浇筑，铸坯宽度1250 mm；采用平板型结晶器，结晶器锥度设定：开浇锥度7.5mm/7.5mm，连铸拉速1.4m/min；结晶器冷却采用弱冷工艺，二冷采用弱冷工艺，比水量为1.1L/kg；中包钢水过热度28℃；保护渣的重量成分：C 5%，F 8%，FeO 1.5%，SiO2 31.5%，Na2O 9%，Al2O3 4.5%，MgO＋CaO 37.5%，余量为铁；所述保护渣的碱度为0.86，粘度为0.106(PaS,1300℃)。铸坯表面质量完好。
（5）铸坯经过步进式加热炉加热→粗轧前除磷→7道次往复式粗轧制成中间坯厚度40mm→热卷箱卷曲→精轧前除磷→7机架连轧→层流冷却采用冬季冷却冷却模式→卷曲，成品厚度3.0 mm。力学性能见表4。
表4：实施例3所得产品的力学性能
实施例4：本355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板的具体生产过程如下所述。
（1）铁水炉外预脱硫：采用喷吹金属颗粒镁对铁水进行脱硫，把原始铁水S从0.026％脱至0.008％。金属镁喷吹结束后，对铁水进行彻底扒渣。
（2）转炉冶炼；转炉装入脱硫铁水146t，废钢＋生铁块＋渣钢16t，吹炼氧压0.78MPa，吹炼时间14.5min，吹炼终点温度1644℃，终点成分为C0.08%，P0.011％，S0.015%，终点钢水氧位356ppm。出钢进行脱氧合金化，加入中碳锰铁845kg，铌铁30kg，铝基脱氧剂298kg，石灰305kg。出钢后钢包钢水温度1603℃。
（3）LF精炼：采用石灰、铝钙基复合脱氧剂造白渣，采用碳粉，中碳锰铁、铝线、铌铁微调成分。采用铝钙线进行钙处理，钙处理后对钢水软吹9min，钢水出站温度1580℃，出站成分为（wt）：C 0.100%，Mn 0.45%，S 0.006%，P 0.016%，Si 0.03%，Als 0.030%，Nb 0.013%，Ti 0.016%，N 0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。
（4）钢水经过中间包在180mm厚度连铸机上两流浇筑，铸坯宽度1250 mm；采用平板型结晶器，结晶器锥度设定：开浇锥度7.5mm/7.5mm，连铸拉速1.5m/min；结晶器冷却采用弱冷工艺，二冷采用弱冷工艺，比水量为1.0L/kg；中包钢水过热度27℃；保护渣的重量成分：C 8%，F 8%，FeO 1.2%，SiO2 29.5%，Na2O 11%，Al2O3 4%，MgO＋CaO 34%，余量为铁；所述保护渣的碱度为1.32，粘度为0.109(PaS,1300℃)。铸坯表面质量完好。
（5）铸坯经过步进式加热炉加热→粗轧前除磷→7道次往复式粗轧制成中间坯厚度40mm→热卷箱卷曲→精轧前除磷→7机架连轧→层流冷却采用冬季冷却冷却模式→卷曲，成品厚度3.0 mm。力学性能见表5。
表5：实施例4所得产品的力学性能
实施例5：本355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板的具体生产过程如下所述。
（1）铁水炉外预脱硫：采用喷吹金属颗粒镁对铁水进行脱硫，把原始铁水S从0.028％脱至0.006％。金属镁喷吹结束后，对铁水进行彻底扒渣。
（2）转炉冶炼；转炉装入脱硫铁水150t，废钢＋生铁块＋渣钢13.2t，吹炼氧压0.79MPa，吹炼时间14.7min，吹炼终点温度1651℃，终点成分为C0.07%，P0.010％，S0.016%，终点钢水氧位374ppm。出钢进行脱氧合金化，加入中碳锰铁846kg，铌铁33kg，铝基脱氧剂299kg，石灰309kg。出钢后钢包钢水温度1611℃。
（3）LF精炼：采用石灰、铝钙基复合脱氧剂造白渣，采用碳粉，中碳锰铁、铝线、铌铁微调成分。采用铝钙线进行钙处理，钙处理后对钢水软吹9min，钢水出站温度1579℃。出站成分为（wt）：C 0.105%，Mn 0.79%，S 0.006%，P 0.020%，Si 0.03%，Als 0.034%，Nb 0.010%，Ti 0.012%，N 0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。
（4）钢水经过中间包在180mm厚度连铸机上两流浇筑，铸坯宽度1250 mm；采用平板型结晶器，结晶器锥度设定：开浇锥度7.5mm/7.5mm，连铸拉速1.6m/min；结晶器冷却采用弱冷工艺，二冷采用弱冷工艺，比水量为1.0L/kg；中包钢水过热度25℃；保护渣的重量成分：C 7%，F 6.5%，FeO 1.3%，SiO2 28%，Na2O 12%，Al2O3 5%，MgO＋CaO 32.5%，余量为铁；所述保护渣的碱度为0.45，粘度为0.108(PaS,1300℃)。铸坯表面质量完好。
（5）铸坯经过步进式加热炉加热→粗轧前除磷→7道次往复式粗轧制成中间坯厚度40mm→热卷箱卷曲→精轧前除磷→7机架连轧→层流冷却采用夏季冷却冷却模式→卷曲，成品厚度3.0 mm。力学性能见表6。
表6：实施例5所得产品的力学性能
Claims (7)
1.一种355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板，其特征在于，其成分的重量百分含量为：C 0.090～0.117%，Si≤0.03%，Mn 0.45～0.79%，P≤0.020%，S≤0.007%，Als 0.023～0.040%，Nb 0.010～0.018%，Ti≤0.016%，N≤0.0050%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板，其特征在于：所述基板厚度为2.0～5.0mm。
3.一种355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板的生产方法，其特征在于：其包括转炉冶炼、RH精炼、连铸、加热、轧制、冷却和卷曲工序；所述钢板成分的重量百分含量为：C 0.090～0.117%，Si≤0.03%，Mn 0.45～0.79%，P≤0.020%，S≤0.007%，Als 0.023～0.040%，Nb 0.010～0.018%，Ti≤0.016%，N≤0.0050%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述转炉冶炼和RH精炼工序，采用中碳锰铁配锰，铌铁配铌。
4.根据权利要求3所述的355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板的生产方法，其特征在于，所述连铸工序：采用180mm厚度板坯铸机；采用平板型结晶器，结晶器锥度设定：开浇锥度7.5mm/7.5mm，连铸拉速1.2m/min～1.6m/min；结晶器冷却采用弱冷工艺，二冷采用弱冷工艺，比水量为0.9～1.1L/kg；中包钢水过热度25℃～30℃。
5.根据权利要求4所述的355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板的生产方法，其特征在于，所述连铸工序采用下述重量含量成分的保护渣：C 7.5±2.5%，F 6.5±1.5%，FeO＜1.8%，SiO2 29.5±2.0%，Na2O 10.5±1.5%，Al2O3 4.5±1.0%，MgO＋CaO 35±2.5%，余量为铁。
6.根据权利要求5所述的355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板的生产方法，其特征在于，所述保护渣的碱度为1.05±0.6，粘度为0.106～0.109(Pa·S,1300℃)。
7.根据权利要求3－6任意一项所述的355MPa级汽车用冷成形镀锌热轧基板的生产方法，其特征在于，所述冷却工序根据不同季节采取下述冷却模式：春或秋季时，17℃≤冷却水温度＜35℃，冷却水控制阀间隔开闭；
夏季时，冷却水温度≥35℃，冷却水控制阀采用开3关1的模式；
冬季时，0℃＜冷却水温度＜17℃，冷却水控制阀采用开1关2的模式。
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