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CN106399857A - 一种抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法 - Google Patents

一种抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法 Download PDF

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CN106399857A CN201610867492.3A CN201610867492A CN106399857A CN 106399857 A CN106399857 A CN 106399857A CN 201610867492 A CN201610867492 A CN 201610867492A CN 106399857 A CN106399857 A CN 106399857A
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Abstract

本发明涉及一种抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法，其化学成分质量百分数为：C：0.08～0.12％，Si：0.10～0.18％，Mn：1.5～2.5％，Cr：0.2～0.4％，Mo：0.12～0.20％，Als：0.03‑0.06％，P≤0.015％，S≤0.04％，N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。通过化学成分设计结合冷轧、热轧、连续退火、热镀锌工艺控制，能够保证钢板的稳定生产。所生产的钢，屈服强度为426MPa～540MPa，抗拉强度为≥800MPa，延伸率≥15％，具有成本经济、设备简单、产品应用性能好的特点。

Description

一种抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法
技术领域
本发明涉及冷轧热镀锌汽车用钢制造领域，具体涉及一种抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，节能降耗、增加安全可靠性能、提高车体耐蚀性能已成为用户的普遍追求，采用高强度镀锌板已成为汽车用钢发展的必然趋势。
双相钢是目前汽车行业应用最为广泛的高强钢，汽车用双相钢根据工艺路径不同分为热轧双相钢、冷轧双相钢和冷轧热镀锌双相钢等，其中以具有双相组织的铁素体/马氏体双相钢最具代表性。因镀锌双相钢不仅具有冷轧双相钢高强度、低屈强比和良好成形性，还具有良好的防腐性能，目前研究和应用最多和最为成熟的镀锌DP600。随着汽车工业对减重要求的进一步提高，抗拉强度在800MPa及其以上级别的超高强度镀锌双相钢可在保证安全、耐蚀性能的前提下降低零部件厚度，实现更大程度的汽车轻量化。目前镀锌DP800主要应用于车门防撞梁、座椅支架、地底板梁等安全件和结构件。
通过合理的成分以及工艺设计，保证组织中铁素体和马氏体含量和配比，控制马氏体和铁素体弥散程度和分布状态，从而获得理学性能良好的800MPa级双相钢产品，同时要考虑成分和工艺对表面涂镀的影响。开发800MPa级高强度冷轧热镀锌双相钢时，通过合理的成分和工艺设计，保证双相钢力学性能、焊接性、成形性能以及良好表面质量的要求，同时尽量降低微合金元素的使用量降低成本。
针对800MPa级镀锌双相钢进行专利检索，成分与本发明对比如表1所示。各发明的特点具体如下：
申请号为CN01807327.1的专利中，其公开了高强度双相薄钢板和高强度双相电镀薄钢板及其制造方法，其中针对780MPa级双相钢冷轧薄板的化学成分为：C：0.04％，Si：0.7％，Mn：2.6％，V：0.02％～0.06％，Nb：0.01％～0.12％，Ti：0.01％～0.12％，S≤0.055％，P≤0.040％，Als：0.04％，余量为Fe；该专利中通过高硅低碳以及添加Nb、V、Ti微合金中的一种或多种进行的成分设计思路，获得了一种具有良好拉延性能的高强度薄钢板。其镀锌工艺偏向于电镀锌，对于高Si(Si≥0.20％)通常会造成表面涂镀性能变差。该文中没有指出如何避免该问题的具体方案，但目前普遍采用预氧化-还原技术或者表面闪镀的方法解决高Si的表面氧化。
申请号为CN200410084680.6的专利文献公开了一种800MPa冷轧热镀锌双相钢及其制造方法，钢板化学成分百分比含量为：C：0.06～0.18％，Si≤0.40％，Mn：1.3～2.5％，Cr：0.1～1.0％，Mo：0.02～0.5％，Nb：0.005％～0.03％，Ti：0.005～0.05％，S＜0.01％，P+2S≤0.12％，C+Si/30+Mn/20≤0.24％，T.Al：0.02～0.05％，余量为Fe及不可避免杂质。退火温度为800～860℃，优选再结晶退火温度815～840℃。
申请号为CN201110439563.7的专利文献公开了一种780MPa级冷轧热镀锌双相钢及其制备方法，其化学组成为：C：0.10～0.15％，Si:≤0.05％，Mn：1.8～2.0％，Cr：0.2～0.35％，Nb：0.03％～0.04％，Mo：0.2％～0.25％，S＜0.01％，P＜0.01％，Alt：0.02～0.07％，N：≤0.005％余量为Fe及杂质。该专利中再结晶退火温度为790～830℃，先冷却至720℃～760℃，然后再吹气快冷至镀锌温度450℃～460℃。
申请号为CN201510968633.6的专利文献公开了一种800MPa级轿车用镀锌双相钢及生产方法，其化学组成为：C：0.06～0.010％，Si：≤0.1％，Mn：1.5％～2.5％，Cr：0.02％～0.9％或Mo：0.01％～0.30％，P≤0.015％，S≤0.010％，N：≤0.005％，Nb：0.001％～0.03％，Als：0.01％～0.08％。关键退火温度为790℃～850℃。
表1本发明成分体系与其他发明的对照表(wt％)
也即现有技术中存在如下问题：镀锌双相钢不仅具有冷轧双相钢高强度、低屈强比和良好成形性，还具有良好的防腐性能，作为典型牌号800MPa级热镀锌双相钢现已广泛应用于车门防撞梁、座椅支架、地底板梁等安全件和结构件。目前通常高Si成分体系需要采用预氧化-还原技术或者闪镀Ni等方式避免高Si引起的表面质量较差，对设备要求较高，通常需要设备改造或者新建产线才能实现，且改造成本较高，不易于实现。另外无Si成分体系，通过需要添加Cr、Mo、Nb、Ti等合金来弥补Si的作用，从而实现良好的综合性能和良好的表面质量。这在无形中增加成本，同时多种合金元素的添加对工艺控制也提出更高的要求。
发明内容
针对以上现有技术问题，本发明的目的在于提供一种抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法，通过在保证镀层表面质量的前提下，尽可能的增多成本较低的Si元素的添加量，避免成本较高的其他合金元素的添加，炼钢区域采用LF+RH双联控制保证成分精确命中，控制夹杂物含量，连铸区域采用动态轻压下和电磁辊等先进生产技术，减少铸坯成分偏析和中心疏松的缺陷，在配合合理的热轧、连退工艺和镀锌工艺能够获得抗拉强度在780MPa以上、延伸率高于14％的高强度镀锌双相钢，保证良好的力学性能和涂镀质量、成形性和焊接性能。具体技术方案如下：
一种抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢，其化学成分质量百分数为：C：0.08～0.12％，Si：0.10～0.18％，Mn：1.5～2.5％，Cr：0.2～0.4％，Mo：0.12～0.20％，Als：0.03-0.06％，P≤0.015％，S≤0.04％，N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的制备工艺包括如下步骤：
(1)冶炼与凝固；
(2)铸坯或铸锭的热连轧；
(3)酸洗冷轧；
(4)连续退火镀锌。
进一步地，进一步包括步骤(5)：合金化。
进一步地，步骤(1)中采用转炉、电炉和感应炉冶炼，并采用连铸生产铸坯。
进一步地，步骤(2)中，将铸坯经1200～1250℃加热，由粗轧机进行5-7道次轧制，热轧到20-40mm厚度规格，由热连轧机组进行5-7道次轧制，轧至目标厚度后在620-670℃范围内进行卷取成钢卷。
进一步地，步骤(3)中，将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率≥50％，轧至目标厚度。
进一步地，步骤(4)中包括如下步骤：
(4-1)冷轧带钢缓慢加热到180℃预热；
(4-2)经过预热的带钢加热到770～820℃，在此过程中冷轧珠光体和铁素体发生再结晶，当温度超过Ac1时开始有奥氏体产生；
(4-3)加热后的带钢在780～820℃保温60～120s进行两相区退火；
(4-4)将保温后的带钢采用两段式冷却：
A.缓慢冷却至670～710℃；
B.将带钢快冷至470～500℃；
(4-5)带钢在450～470℃进行热镀锌，锌液温度控制在455～465℃；
(4-6)出锌锅后再以5℃/s以上的冷却速率冷却至200℃或者更低。
进一步地，步骤(5)中，将镀锌后带钢再加热到500～530℃进行合金化处理，出锌锅后再以5℃/s以上的冷却速率冷却至200℃或者更低。
进一步地，步骤(1)中采用连铸生产铸坯时投用动态轻压下和电磁搅拌系统。
与目前现有技术相比，本发明通过化学成分设计结合冷轧、热轧、连续退火、热镀锌工艺控制，能够保证钢板的稳定生产。所生产的钢，屈服强度为426MPa～540MPa，抗拉强度为≥800MPa，延伸率≥15％，具有成本经济、设备简单、产品应用性能好的特点。根据目前市场情况，800MPa级热镀锌双相钢产品吨钢利润约为1000元，目前年销售约2000吨，累计年新增利润约合200万元。
附图说明
图1为连续热镀锌工艺示意图(GI：纯锌产品，GA:锌铁合金化产品)
图2(a)(b)为产品金相组织图
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
在一个优选实施例中，一种含Si的800MPa级经济型热镀锌双相钢钢板，其化学成分质量百分数为：C：0.08～0.12％；Si：0.10～0.18％；Mn：1.5～2.5％；Cr：0.2～0.4％；Mo：0.12～0.20％；Als：0.03-0.06％、P≤0.015％、S≤0.04％、N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明的制备方法，依次包括以下步骤：
(1)冶炼与凝固：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼；采用连铸生产铸坯，为保证铸坯质量可投用动态轻压下和电磁搅拌系统；
(2)铸坯或铸锭的热连轧：将铸坯经1200～1250℃加热，由粗轧机进行5-7道次轧制，热轧到20-40mm厚度规格，由热连轧机组进行5-7道次轧制，轧至目标厚度后在620-670℃范围内进行卷取成钢卷；
(3)酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率≥50％，轧至目标厚度。
(4)连续退火镀锌：冷轧带钢首先缓慢加热到180℃预热，经过预热的带钢进一步加热到(770～820)℃，在此过程中冷轧珠光体和铁素体发生再结晶，当温度超过Ac1时开始有奥氏体产生。加热后的带钢在(780～820)℃保温(60～120)s进行两相区退火。将保温后的带钢采用两段式冷却：首先缓慢冷却至(670～710)℃，然后将带钢快冷至(470～500)℃。带钢在(450～470)℃进行热镀锌，通常锌液温度控制在(455～465)℃；出锌锅后再以5℃/s以上的冷却速率冷却至200℃或者更低。
(5)合金化：将镀锌后带钢再加热到(500～530)℃进行合金化处理，出锌锅后再以5℃/s以上的冷却速率冷却至200℃或者更低。
在另一个优选实施例中，一种含Si的800MPa级经济型热镀锌双相钢钢板，其化学成分质量百分数为：C：0.08～0.12％；Si：0.10～0.18％；Mn：1.5～2.5％；Cr：0.2～0.4％；Mo：0.12～0.20％；Als：0.03-0.06％、P≤0.015％、S≤0.04％、N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。
制备方法依次包括以下步骤：
(1)冶炼与凝固：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼；采用连铸生产铸坯，为保证铸坯质量可投用动态轻压下和电磁搅拌系统；
(2)铸坯或铸锭的热连轧：将铸坯经1200～1250℃加热，由粗轧机进行5-7道次轧制，热轧到20-40mm厚度规格，由热连轧机组进行5-7道次轧制，轧至目标厚度后在620-670℃范围内进行卷取成钢卷；
(3)酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率≥50％，轧至目标厚度。
(4)连续退火镀锌：冷轧带钢首先缓慢加热到180℃预热，经过预热的带钢进一步加热到(770～820)℃，在此过程中冷轧珠光体和铁素体发生再结晶，当温度超过Ac1时开始有奥氏体产生。加热后的带钢在(780～820)℃保温(60～120)s进行两相区退火。将保温后的带钢采用两段式冷却：首先缓慢冷却至(670～710)℃，然后将带钢快冷至(470～490)℃。带钢在(450～470)℃进行热镀锌，通常锌液温度控制在(455～465)℃；出锌锅后再以5℃/s以上的冷却速率冷却至200℃或者更低。
(5)合金化：将镀锌后带钢再加热到(500～530)℃进行合金化处理，出锌锅后再以5℃/s以上的冷却速率冷却至200℃或者更低。
C：最有效的强化元素之一，对于马氏体的形成起关键作用，钢中碳含量决定双相钢的强度级别和马氏体的性能；由于马氏体含量和淬透性的设计要求，该级别强度的双相钢C含量一般在0.06～0.18％之间。本发明中C的成分控制在(0.08～0.12)％较低的范围。
Si：铁素体形成元素，起到固溶强化的作用，在两相区保温和缓冷时，可有效促进C向奥氏体扩散的作用，对铁素体有显著的净化作用，提高了双相钢中铁素体纯净度，稳定奥氏体组织；另一方面，Si含量超过一定限度时在钢板表面易形成高熔点氧化物，从而影响成品表面涂镀效果，要合理控制Si的添加量，所以本发明Si重量百分含量控制在Si：(0.1～0.18)％。
Mn：提高了奥氏体的稳定性，从而显著增加淬透性，Mn也起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用。另一方面，Mn是扩大γ区元素，当高的锰含量使珠光体转变开始时间推迟的同时，也会减缓铁素体的析出；而锰含量太低又满足不了淬透性要求，所以本发明Mn重量百分比含量控制在(1.5～2.5)％。
Cr：中强碳化物形成元素，和Mn元素一样能提高钢的淬透性，与其他合金元素搭配加入钢中，能大大提高钢的淬透性，从而推迟珠光体转变和贝氏体转变，而且扩大了卷取窗口，Cr也是一种固溶强化元素，起到对基体的强化作用。另一方面，过高的Cr含量，会使钢的淬透性大大提高，从而使强度大大增加，恶化了钢的成形性与焊接性。因此较佳的Cr含量应控制在(0.2～0.4)％以内。
Als：Al在双相钢中所起的作用与Si相似，同时Al还可形成AlN析出，起到一定的细化晶粒的作用。少量Al的存在，保证强度性能的前提下，可使双相钢的延伸性能提高。所以本发明Al重量百分比含量控制在(0.03-0.06)％。
P、S、N：为减少钢中有害杂质对钢的冲压性能的不良影响，严格控制钢中的P、S、N的含量。
本发明的主要特点：本发明专利中成分设计合理，未大量添加贵重金属合金，较少的C含量与少量的合金元素，保证了良好的焊接性能，且成分可满足大规模生产控制。通过钢区的控制(LF+RH双联控制以及动态轻压下和电磁搅拌)保证了板坯质量和合金元素的精确命中。热轧区域采用高温轧制低温卷取的方式，快速冷却，避免了热轧区域带状组织的产生。Si、Cr、Mo等元素的添加可以保证奥氏体的稳定性以及随后镀后避免贝氏体的过多生成，从而保证了典型的铁素体和马氏体双相组织，确保双相钢的延性和低的屈强比。同时合理添加合金元素Si、Mn、Cr等易表面偏聚元素，确保具有良好综合性能的同时，也保证镀锌成品具有较好的表面质量。
本发明与现有技术相比，所生产的800MPa级热镀锌双相钢，屈服强度为420MPa～550MPa，抗拉强度为≥780MPa，纯锌延伸率≥14％(锌铁合金延伸率≥12％)，表面质量等级达到FB表面。具有成本经济、设备简单、产品综合性能好的特点。
下面结合附图对本发明的特点进行进一步说明：钢的化学成分如表2所示。其制备工艺为：
(1)冶炼与凝固：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼；采用连铸生产铸坯，为保证铸坯质量可投用动态轻压下和电磁搅拌系统；
(2)铸坯或铸锭的热连轧：将铸坯经(1200-1250)℃加热，由粗轧机进行5～7道次轧制，热轧到30mm～50mm厚度规格，由热连轧机组进行5～7道次轧制，轧至目标厚度后在(620-670)℃范围内进行卷取成钢卷；
(3)酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率为≥50％，轧至目标厚度。
(4)连续退火热镀锌：将酸轧后的试样，连续退火和镀锌工艺与对应的产品性能如表2所示。
表2实施例
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢，其特征在于，其化学成分质量百分数为：C：0.08～0.12％，Si：0.10～0.18％，Mn：1.5～2.5％，Cr：0.2～0.4％，Mo：0.12～0.20％，Als：0.03-0.06％，P≤0.015％，S≤0.04％，N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)冶炼与凝固；
(2)铸坯或铸锭的热连轧；
(3)酸洗冷轧；
(4)连续退火镀锌。
3.如权利要求2所述的抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法，其特征在于，进一步包括步骤(5)：合金化。
4.如权利要求2和3所述的抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法，
其特征在于，步骤(1)中采用转炉、电炉和感应炉冶炼，并采用连铸生产铸坯。
5.如权利要求2-4所述的抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法，其特征在于，步骤(2)中，将铸坯经1200～1250℃加热，由粗轧机进行5-7道次轧制，
热轧到20-40mm厚度规格，由热连轧机组进行5-7道次轧制，轧至目标厚度后在620-670℃范围内进行卷取成钢卷。
6.如权利要求2-5所述的抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法，其特征在于，步骤(3)中，将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率≥50％，轧至目标厚度。
7.如权利要求2-6所述的抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法，其特征在于，步骤(4)中包括如下步骤：
(4-1)冷轧带钢缓慢加热到180℃预热；
(4-2)经过预热的带钢加热到770～820℃，在此过程中冷轧珠光体和铁素体发生再结晶，当温度超过Ac1时开始有奥氏体产生；
(4-3)加热后的带钢在780～820℃保温60～120s进行两相区退火；
(4-4)将保温后的带钢采用两段式冷却：
A.缓慢冷却至670～710℃；
B.将带钢快冷至470～500℃；
(4-5)带钢在450～470℃进行热镀锌，锌液温度控制在455～465℃；
(4-6)出锌锅后再以5℃/s以上的冷却速率冷却至200℃或者更低。
8.如权利要求3-7所述的抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法，其特征在于，步骤(5)中，将镀锌后带钢再加热到500～530℃进行合金化处理，出锌锅后再以5℃/s以上的冷却速率冷却至200℃或者更低。
9.如权利要求4所述的抗拉强度800MPa级含Si的冷轧热镀锌双相钢的生产方法，其特征在于，步骤(1)中采用连铸生产铸坯时投用动态轻压下和电磁搅拌系统。
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