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CN116987848A - 一种热镀锌钢及其制备方法 - Google Patents

一种热镀锌钢及其制备方法 Download PDF

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CN116987848A
CN116987848A CN202310915893.1A CN202310915893A CN116987848A CN 116987848 A CN116987848 A CN 116987848A CN 202310915893 A CN202310915893 A CN 202310915893A CN 116987848 A CN116987848 A CN 116987848A
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张天越
李润昌
李钊
尹文亚
张士杰
安方亮
潘明
胡开艳
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Shougang Jingtang United Iron and Steel Co Ltd
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Shougang Jingtang United Iron and Steel Co Ltd
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Abstract

本申请涉及钢材制造领域，尤其涉及一种热镀锌钢及其制备方法。所述方法包括：对具有设定化学成分的冷轧钢卷进行退火，并控制所述退火的工艺参数；其中，所述退火包括时效段，并在所述时效段对所述冷轧钢卷进行加热处理；对退火后的所述冷轧钢卷进行热镀锌，后进行光整，得到热镀锌钢。该方法获得了抗拉强度大于980MPa，屈服强度大于600MPa，在标距为80mm的延伸率大于11％，扩孔率大于30％的热镀锌高强钢，提高了成形性能，改善了冲压开裂。

Description

一种热镀锌钢及其制备方法
技术领域
本申请涉及钢材制造领域，尤其涉及一种热镀锌钢及其制备方法。
背景技术
高强度钢是车身结构件的重要材料，开发更高强度的钢材是实现车身减重的重要方向，但更高强度的钢材成形性能较差，在冲压成形时容易出现开裂，不适应日益复杂的模具。传统热镀锌工艺中的冷却温度被入锅温度限制，以获得良好的涂镀性，限制了其中利于成形性能提高的组织生成，只能通过添加合金元素来获得良好的成形性能，制造成本较高，性能易波动。
因此，亟需开发一种方法制造成形性能优良的热镀锌钢。
发明内容
本申请提供了一种热镀锌钢及其制备方法，以解决现有热镀锌钢的成形性能较差的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种热镀锌钢的制备方法，所述方法包括：
对具有设定化学成分的冷轧钢卷进行退火，并控制所述退火的工艺参数；其中，所述退火包括时效段，并在所述时效段对所述冷轧钢卷进行加热处理；
对退火后的所述冷轧钢卷进行热镀锌，后进行光整，得到热镀锌钢。
可选的，所述退火的工艺参数包括：
退火温度、缓冷温度、快冷温度、时效温度、退火气氛以及带钢运行速度。
可选的，所述退火温度为800-870℃，所述缓冷温度为670-730℃，所述快冷温度为300-360℃，所述时效温度为300-360℃。
可选的，所述退火气氛包括：氢气，所述氢气的含量为50-75％。
可选的，所述带钢的运行速度为75-100m/min。
可选的，所述加热处理包括：
设置1-3个感应加热器，所述感应加热器的功率200-1700KW/个。
可选的，所述设定化学成分包括：
C、Mn、Si、Al、P、S、Mo、Nb、Ti以及Fe；其中，以质量百分数计，
C的含量为0.1-0.2％，Mn的含量为2-2.5％，Si的含量为0.2-0.5％，Al的含量为0.02-0.07％，P的含量为≤0.02％，S的含量为≤0.002％，Mo的含量为0.05-0.3％，Nb的含量为0.02-0.07％，Ti的含量为0.02-0.07％。
可选的，所述热镀锌的工艺参数包括：
入锌锅温度和冷却塔顶温度；其中，所述入锌锅温度为440-460℃，所述冷却塔顶温度为170℃-250℃。
可选的，所述光整的延伸率为0.1-0.7％。
第二方面，本申请提供了一种热镀锌钢，所述热镀锌钢由实现第一方面任一项实施例所述的方法制备得到。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的该热镀锌钢的制备方法，设计出热镀锌钢成形性能控制成分-退火-光整工艺策略；通过退火工艺参数设计控制高强钢成形性能的策略，在时效段通过感应加热使带钢回温，代替合金元素大量添加，获得了良好成形性能的高强钢。此外，与传统980MPa级别热镀锌高强钢的生产方法相比，采用这种方法生产的钢板具有更高的扩孔率，更优良局部成形性能，应对复杂模具时具有优势。该方法实际应用效果佳，明确各区温度控制点，带钢成形性能获得提高，应用范围广，具有可推广性。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种热镀锌钢的制备方法的流程示意图。
图2为本申请实施例2提供的一种热镀锌钢的表面质量图；
图3为本申请实施例2提供的一种热镀锌钢扩孔实验后的表面图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
第一方面，本申请提供了一种热镀锌钢的制备方法，请参见图1，所述方法包括：
S1、对具有设定化学成分的冷轧钢卷进行退火，并控制所述退火的工艺参数；其中，所述退火包括时效段，并在所述时效段对所述冷轧钢卷进行加热处理；
在一些实施方式中，所述退火的工艺参数包括：
退火温度、缓冷温度、快冷温度、时效温度、退火气氛以及带钢运行速度。
在一些实施方式中，所述退火温度为800-870℃，所述缓冷温度为670-730℃，所述快冷温度为300-360℃，所述时效温度为300-360℃。
在本申请实施例中，上述冷轧钢卷厚度1.2-2.0mm、宽度900-1560mm。控制退火温度为800-870℃的积极效果：充分消除带钢加工硬化，同时调控不同比例的奥氏体相。当退火温度小于800℃时，带钢仍存在加工硬化，强度升高，成形性下降；当退火温度高于870℃时，带钢奥氏体化程度过高，冷却回火后形成更多回火马氏体，新鲜马氏体含量减少，基体强度下降。具体地，该退火温度可以为800℃、830℃、870℃等。
控制缓冷温度为670-730℃的积极效果：控制铁素体比例。当缓冷温度小于670℃时，铁素体比例低，本申请实施例的带钢抗拉强度不足；当缓冷温度高于730℃时，本申请实施例的带钢抗拉强度升高。具体地，该缓冷温度可以为670℃、700℃、730℃等。
控制快冷温度为300-360℃的积极效果：控制一次马氏体的比例。当快冷温度低于300℃时，组织中一次马氏体含量过高，回火后形成大量回火马氏体，抗拉强度下降；快冷温度超过360℃时，一次马氏体含量又不足，抗拉强度和扩孔率均下降。具体地，该快冷温度可以为300℃、330℃、360℃等。
控制时效温度为300-360℃的积极效果：控制回火马氏体的比例。当时效温度低于300℃时，基体中一次马氏体回火不足，强度高，扩孔率低；时效温度高于360℃时，一次马氏体过度回火，抗拉强度不足。具体地，该时效温度可以为300℃、330℃、360℃等。
在一些实施方式中，所述退火气氛包括：氢气，所述氢气的含量为50-75％。
在本申请实施例中，控制氢气的含量为50-75％的积极效果：控制快冷范围内的冷却速度。当氢气含量低于50％时，快冷段冷却能力不足，无法满足带钢从目标缓冷温度冷却至目标快冷温度的需求；当氢气含量超过75％时，氢气容易向时效段扩散，带来安全隐患.。具体地，该氢气的含量可以为50％、65％、75％等。
在一些实施方式中，所述带钢的运行速度为75-100m/min。
在本申请实施例中，控制带钢的运行速度为75-100m/min的积极效果：控制带钢的冷却速度。当带钢运行速度低于75m/min时，带钢冷却速度不足，形成的一次马氏体减少，影响扩孔率；当带钢运行速度高于100m/min时，带钢加热速度又过快，抗拉强度和屈服强度都升高。具体地，该带钢的运行速度可以为75m/min、90m/min、100m/min等。
在一些实施方式中，所述加热处理包括：设置1-3个感应加热器，所述感应加热器的功率200-1700KW/个。
在本申请实施例中，设置1-3个感应加热器，所述感应加热器的功率200-1700KW/个的积极效果：便于控制带钢的时效温度。炉区中至少设置1个感应加热器来控制带钢在冷却后的升温，保证时效温度达到设定值，同时感应加热器的功率控制在上述数值范围内，便于根据不同的规格和带速来控制加热速度。该感应加热器使带钢升温0-205℃。
在一些实施方式中，所述设定化学成分包括：
C、Mn、Si、Al、P、S、Mo、Nb、Ti以及Fe；其中，以质量百分数计，
C的含量为0.1-0.2％，Mn的含量为2-2.5％，Si的含量为0.2-0.5％，Al的含量为0.02-0.07％，P的含量为≤0.02％，S的含量为≤0.002％，Mo的含量为0.05-0.3％，Nb的含量为0.02-0.07％，Ti的含量为0.02-0.07％。
在本申请实施例中，控制C的含量为0.1-0.2％的积极效果：保证带钢获得足够的抗拉强度。过高的碳含量对扩孔率和焊接性能有不利影响；碳含量不足时，带钢的抗拉强度不足。具体地，该C的含量可以为0.1％、0.15％、0.2％等。
控制Mn的含量为2-2.5％的积极效果：保证带钢的抗拉强度。Mn含量不足时，抗拉强度不足。具体地，该Mn的含量可以为2.0％、2.2％、2.5％等。
控制Si的含量为0.2-0.5％的积极效果：保证带钢的抗拉强度，提高淬透性，便于炼钢调控其余成分。Si含量过高时产生红锈，影响热镀锌质量。具体地，该Si的含量可以为0.2％、0.3％、0.5％等。
控制Al的含量为0.02-0.07％的积极效果：便于调控其他成分含量。过高Al含量造成炼钢生产困难。具体地，该Al的含量可以为0.02％、0.05％、0.07％等。
控制P的含量为≤0.02％的积极效果：过高的P的含量会降低带钢塑性。具体地，该P的含量可以为0.02％、0.015％、0.01％等。
控制S的含量为≤0.002％的积极效果：过高的S的含量会降低带钢塑性和焊接性。具体地，该S的含量可以为0.002％、0.0015％等。
控制Mo的含量为0.05-0.3％的积极效果：保证带钢的淬透性，保证抗拉强度。Mo不足时淬透性不足，导致抗拉强度不足。具体地，该Mo的含量可以为0.05％、0.1％、0.3％等。
控制Nb的含量为0.02-0.07％的积极效果：调控带钢的晶粒大小和析出相，保证抗拉强度。Nb不足时抗拉强度不足。具体地，该Nb的含量可以为0.02％、0.05％、0.07％等。
控制Ti的含量为0.02-0.07％的积极效果：调控带钢的晶粒大小和析出相，保证抗拉强度。Ti不足时抗拉强度不足。具体地，该Ti的含量可以为0.02％、0.05％、0.07％等。
S2、对退火后的所述冷轧钢卷进行热镀锌，后进行光整，得到热镀锌钢。
在一些实施方式中，所述热镀锌的工艺参数包括：
入锌锅温度和冷却塔顶温度；其中，所述入锌锅温度为440-460℃，所述冷却塔顶温度为170℃-250℃。
在本申请实施例中，控制入锌锅温度为440-460℃，冷却塔顶温度为170℃-250℃的积极效果：锌锅入锅温度控制带钢的镀层质量，温度过低时产生脱锌和漏镀缺陷，过高时出现锌渣。冷却塔顶温度控制带钢最终冷却速度，调控组织中新鲜马氏体含量。过低时组织中出现更多的新鲜马氏体，造成抗拉强度升高，扩孔率下降；过高时新鲜马氏体含量不足，抗拉强度下降。具体地，该入锌锅温度可以为440℃、450℃、460℃等，冷却塔顶温度可以为170℃、190℃、210℃、230℃、250℃等。
在一些实施方式中，所述光整的延伸率为0.1-0.7％。
在本申请实施例中，控制光整的延伸率为0.1-0.7％的积极效果：调控带钢获得合适的屈服强度、粗糙度，改善带钢表面质量。小于0.1％的光整延伸率会造成带钢表面粗糙度不足，影响后续冲压性能；过高造成屈服强度提高，冲压易回弹。具体地，该光整的延伸率可以为0.1％、0.3％、0.5％、0.7％等。
通过本申请实施例的方法，获得了抗拉强度大于980MPa，屈服强度大于600MPa，在标距为80mm的延伸率大于11％，扩孔率大于30％的热镀锌高强钢，提高了成形性能，改善了冲压开裂。
第二方面，本申请提供了一种热镀锌钢，所述热镀锌钢由实现第一方面任一项实施例所述的方法制备得到。
该热镀锌钢是基于上述热镀锌钢的制备方法来实现，该热镀锌钢的具体步骤可参照上述实施例，由于该热镀锌钢的制备方法采用了上述实施例的部分或全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
本申请提供了一种热镀锌钢的制备方法，所述方法包括：
S1、对具有设定化学成分的冷轧钢卷进行退火，并控制所述退火的工艺参数；其中，所述退火包括时效段，并在所述时效段对所述冷轧钢卷进行加热处理。
S2、对退火后的所述冷轧钢卷进行热镀锌，后进行光整，得到热镀锌钢。具体的工艺参数请参见下述实施例
实施例1
本实施例的冷轧钢卷规格为1.3mm×1060mm，钢卷成分的重量百分比为：C：0.11％、Mn：2.3％、Si：0.3％、P：0.01％、S：0.002％、Al：0.04％、Mo：0.1％、Cr：0.4％、Nb：0.02％、Ti：0.02％.。退火温度813℃、缓冷温度714℃、快冷温度321℃、氢含量58％、时效温度327℃、运行速度80、感应加热器数量3、感应加热器功率897KW、314KW、294KW、感应加热器使带钢升温6℃、入锅温度448℃、塔顶温度191℃、光整延伸率0.16％。
力学性能：抗拉强度1010MPa、屈服强度655MPa、在标距为80mm的延伸率13、扩孔率33％。
实施例2
本实施例的冷轧钢卷规格为1.4mm×990mm，钢卷成分的重量百分比为：C：0.12％、Mn：2.2％、Si：0.33％、P：0.01％、S：0.002％、Al：0.04％、Mo：0.09％、Cr：0.41％、Nb：0.02％、Ti：0.02％.。退火温度819℃、缓冷温度709℃、快冷温度325℃、氢含量56％、时效温度330℃、运行速度79m/min、感应加热器数量3、感应加热器功率911KW、297KW、301KW、感应加热器使带钢升温5℃、入锅温度451℃、塔顶温度187℃、光整延伸率0.61％。
力学性能：抗拉强度1020MPa、屈服强度744MPa、在标距为80mm的延伸率12％、扩孔率41％。
实施例3
本实施例的冷轧钢卷规格为1.5mm×1075mm，钢卷成分的重量百分比为：C：0.13％、Mn：2.3％、Si：0.35、P：0.01％、S：0.002％、Al：0.04％、Mo：0.11％、Cr：0.42％、Nb：Nb：0.021％、Ti：0.025％。退火温度824℃、缓冷温度727℃、快冷温度300℃、氢含量58％、时效温度324℃、运行速度80m/min、感应加热器数量3、感应加热器功率1003KW、347KW、255KW、感应加热器使带钢升温45℃、入锅温度447℃、塔顶温度182℃、光整延伸率0.13％。
力学性能：抗拉强度1030MPa、屈服强度879MPa、在标距为80mm的延伸率12.5％、扩孔率59％。
实施例4
本实施例的冷轧钢卷规格为2.0mm×960mm，钢卷成分的重量百分比为：C：0.12％、Mn：2.2％、Si：0.35、P：0.01％、S：0.002％、Al：0.04％、Mo：0.1％、Cr：0.42％、Nb：0.022％、Ti：0.024％。退火温度800℃、缓冷温度670℃、快冷温度310℃、氢含量53％、时效温度324℃、运行速度75m/min、感应加热器数量2、感应加热器功率925KW、378KW、感应加热器使带钢升温14℃、入锅温度440℃、塔顶温度170℃、光整延伸率0.50％。
力学性能：抗拉强度1020MPa、屈服强度776MPa、在标距为80mm的延伸率13％、扩孔率36％。
实施例5
本实施例的冷轧钢卷规格为2.2mm×1073mm，钢卷成分的重量百分比为：C：0.11％、Mn：2.4％、Si：0.39、P：0.009％、S：0.0021％、Al：0.045％、Mo：0.08％、Cr：0.45％、Nb：0.023％、Ti：0.023％。退火温度870℃、缓冷温度730℃、快冷温度310℃、氢含量75％、时效温度350℃、运行速度95m/min、感应加热器数(2、感应加热器功率1156KW、422KW、204KW、感应加热器使带钢升温40℃、入锅温度460℃、塔顶温度250℃、光整延伸率0.7％。
力学性能：抗拉强度1100MPa、屈服强度834MPa、在标距为80mm的延伸率11％、扩孔率34％。
对比例1
本对比例的冷轧钢卷规格为1.5mm×1070mm，钢卷成分的重量百分比为：C：0.13％、Mn：2.3％、Si：0.35、P：0.01％、S：0.002％、Al：0.04％、Mo：0.11％、Cr：0.42％、Nb：0.021％、Ti：0.025％。退火温度790℃、缓冷温度701℃、快冷温度300℃、氢含量59％、时效温度324℃、运行速度80m/min、感应加热器数量3、感应加热器功率1013KW、325KW、258KW、感应加热器使带钢升温24℃、入锅温度456℃、塔顶温度185℃、光整延伸率0.14％。
力学性能：抗拉强度972MPa、屈服强度551MPa、在标距为80mm的延伸率13％、扩孔率14％。
通过本申请实施例的方法，参见实施例1-5制备得到的热镀锌高强钢，获得了抗拉强度大于980MPa，屈服强度大于600MPa，在标距为80mm的延伸率大于11％，扩孔率大于30％的热镀锌高强钢，提高了成形性能，改善了冲压开裂。参见图2所示的实施例2提供的一种热镀锌钢的表面质量图，表明该钢板的表面质量优良；参见图3所示的实施例2提供的一种热镀锌钢扩孔实验后的表面图，表明该钢板的扩孔性能优异。而对比例1中，改变退火温度，该热镀锌高强钢的力学性能不符合要求。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种热镀锌钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
对具有设定化学成分的冷轧钢卷进行退火，并控制所述退火的工艺参数；其中，所述退火包括时效段，并在所述时效段对所述冷轧钢卷进行加热处理；
对退火后的所述冷轧钢卷进行热镀锌，后进行光整，得到热镀锌钢。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火的工艺参数包括：
退火温度、缓冷温度、快冷温度、时效温度、退火气氛以及带钢运行速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述退火温度为800-870℃，所述缓冷温度为670-730℃，所述快冷温度为300-360℃，所述时效温度为300-360℃。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述退火气氛包括：氢气，所述氢气的含量为50-75％。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述带钢的运行速度为75-100m/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热处理包括：
设置1-3个感应加热器，所述感应加热器的功率200-1700KW/个。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定化学成分包括：
C、Mn、Si、Al、P、S、Mo、Nb、Ti以及Fe；其中，以质量百分数计，
C的含量为0.1-0.2％，Mn的含量为2-2.5％，Si的含量为0.2-0.5％，Al的含量为0.02-0.07％，P的含量为≤0.02％，S的含量为≤0.002％，Mo的含量为0.05-0.3％，Nb的含量为0.02-0.07％，Ti的含量为0.02-0.07％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热镀锌的工艺参数包括：
入锌锅温度和冷却塔顶温度；其中，所述入锌锅温度为440-460℃，所述冷却塔顶温度为170℃-250℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光整的延伸率为0.1-0.7％。
10.一种热镀锌钢，其特征在于，所述热镀锌钢由权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。
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