厚规格热镀锌复相钢及其生产方法与流程

文档序号:18942321发布日期:2019-10-23 01:15阅读:147来源:国知局

本发明属于复相钢冶金技术领域,具体涉及厚规格热镀锌复相钢及其生产方法。



背景技术:

随着汽车轻量化技术的发展,汽车用钢朝着高强钢方向发展已成为必然趋势。复相钢具有高抗拉强度和优良塑性等特点,成为汽车用首选高强钢。

专利(cn109023106a)公开了一种冷轧热镀锌复相钢及其制备方法,其化学成分重量百分比分别为:c:0.08~0.12%,si:0.3~0.6%,mn:2.0~2.5%,p:≤0.02%,s:≤0.015%,al:0.1~0.4%,cr:0.2~0.5%,mo:0.1~0.4%,nb:0.03~0.06%,ti:0.03~0.06%,b:0.002~0.003%,余量为fe及不可避免的杂质。尽管通过其化学成分和制备方法得到热镀锌复相钢,但其mn含量较高,并且添加了cr和b,成本和轧制负荷明显增加。

专利(cn108486500a)公开了一种冷轧热镀锌复相钢及其生产方法,其化学成分百分比为:c:0.05~0.13%,si:0.1~0.5%,mn:1.5~2.5%,p≤0.015%,s≤0.015%,al:0.1~0.6%,cr:0.2~0.6%,mo:0.1~0.5%,nb:0.01~0.06%,ti:0.01~0.06%,余量为fe及不可避免的杂质。尽管通过其化学成分和制备方法得到热镀锌复相钢,但是其添加了cr,成本和轧制负荷明显增加。

专利(cn105247089a)公开了一种高强度热浸镀锌复相钢带材生产方法,其化学成分百分比为:c:0.13~0.19%,mn:1.70~2.50%,si:≤0.15%,al:0.40~1.00%,cr:0.05~0.25%,nb:0.01~0.05%,p:≤0.10%,ca:≤0.004%,s:≤0.05%,n:≤0.007%,其中0.40%<al+si<1.05%且mn+cr>1.90%,并且该钢带材具有复相显微组织,该复相显微组织以体积百分比计包含8~12%残余奥氏体、20~50%贝氏体、少于10%马氏体,余量为铁素体。尽管通过其化学成分和制备方法得到热镀锌复相钢,但是其c和mn含量较高,焊接性降低。添加了cr,成本和轧制负荷明显增加。

综上所述,现有发明主要单方面考虑了复相钢的力学性能,没有综合考虑成形性能、镀锌性能和焊接性能等因素。



技术实现要素:

为解决上述现有技术存在的问题,本发明提供厚规格热镀锌复相钢,以重量百分比计所述双相钢的化学成分包括c:0.06~0.13%,si:0.20~0.50%,mn:1.50~2.00%,p≤0.025%,s≤0.005%,mo:0.10~0.60%,al:0.02~0.08%,nb:0.010~0.070%,ti:0.050~0.120%,n≤0.006%,余量为fe及不可避免杂质,余量为fe及不可避免杂质。

作为优选的,本发明提供厚规格热镀锌复相钢,以重量百分比计所述双相钢的化学成分包括c:0.07~0.12%,si:0.30~0.50%,mn:1.60~1.90%,mo:0.20~0.50%,al:0.02~0.07%,nb:0.020~0.060%,ti:0.06~0.11%,p≤0.020%,s≤0.005%,n≤0.006%,余量为fe及不可避免杂质。

本发明同时还公开了高强度热镀锌复相钢的生产方法,包括以下步骤:

(1)冶炼工序:根据设定的化学成分进行冶炼;

(2)热轧工序:将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷;

(3)酸轧工序;

(4)热镀锌退火工序:经过热镀锌退火后,制成所需热镀锌复相钢。

其中,步骤(1)冶炼工序根据上述高强度热镀锌复相钢的化学成分进行冶炼。

其中,步骤(2)热轧工序精轧开轧温度为1050~1150℃,终轧温度为860~930℃,卷取温度为600~650℃。

其中,步骤(3)酸洗工序在游离酸浓度为80~110g/l的酸液中加入缓蚀剂形成酸洗溶液,缓蚀剂占酸洗溶液的0.05~0.10%,将酸洗溶液加热至60~80℃,酸洗时间为25~50s。

其中,步骤(4)热镀锌退火工序先在氧化炉内进行加热,然后在有保护气氛的还原炉进行再结晶退火,最后在密封情况下进入锌锅进行热镀锌。进一步的,氧化炉内加热温度控制在720~770℃。

其中,步骤(4)热镀锌退火工序炉内保护气氛露点温度为-25~-60℃。

其中,退火温度为780~830℃,从退火温度快速冷却至锌池炉鼻温度440~460℃,其快冷速率cr1为50~80℃/s,镀锌后以4~10℃/s的终冷速率cr2冷却至室温。

本发明的有益效果:

本发明热镀锌复相钢采用低c、mn以保证热镀锌复相钢的优良焊接性能,添加nb、ti通过晶粒细化和析出强化来提高其强度和韧性,采用低成本si抑制碳化物析出使奥氏体充分富碳以提高其强度;本发明热镀锌退火采用预氧化还原工艺改善双相钢表面镀锌质量;本发明采用热轧酸洗板制备厚规格热镀锌高强复相钢,厚度可控制在什么范围2.5~3.5mm,制备的热镀锌复相钢成形性能、焊接性能和镀锌性能优良,屈服强度为707~715mpa,抗拉强度为920~941mpa,伸长率(a80)为12.0~12.9%,达到高强度高延伸的要求,具有显著的经济效益和社会效益。

具体实施方式

本发明提供一种厚规格热镀锌复相钢,以重量百分比计所述复相钢的化学成分包括c:0.06~0.13%,si:0.20~0.50%,mn:1.50~2.00%,p≤0.025%,s≤0.005%,mo:0.10~0.60%,al:0.02~0.08%,nb:0.010~0.070%,ti:0.050~0.120%,n≤0.006%,余量为fe及不可避免杂质。

优选的,所述复相钢的化学成分以重量百分比计包括c:0.07~0.12%,si:0.30~0.50%,mn:1.60~1.90%,mo:0.20~0.50%,al:0.02~0.07%,nb:0.020~0.060%,ti:0.06~0.11%,p≤0.020%,s≤0.005%,n≤0.006%,余量为fe及不可避免杂质。

本发明双相钢化学成分的设计思路如下:

碳:c作为复相钢最重要的组分之一,决定了钢板的强度、塑性和成形性能。c是钢铁材料中固溶强化效果最明显的元素,钢中固溶c含量增加0.1%,其强度可提高约450mpa。c含量过低时,奥氏体的稳定性和马氏体淬硬性下降,导致强度偏低,双相钢中一般不低于0.02%;c含量过高时,双相钢的塑性和焊接性能下降,复相钢中一般不高于0.15%。因此,本发明c含量为0.06~0.13%。

硅:si能固溶于铁素体和奥氏体中提高钢的强度,其作用仅次于c、p,较mn、cr、ti和ni等元素强;si还可以抑制铁素体中碳化物的析出,使固溶c原子充分向奥氏体中富集,从而提高其稳定性。然而,si含量过高时,si在加热炉中形成的表面氧化铁皮很难去除,增加了除磷难度;同时在退火过程中易向表面富集形成sio2,从而导致漏镀等表面缺陷。因此,本发明si含量为0.20~0.50%。

锰:mn是良好的脱氧剂和脱硫剂,也是钢中常用的固溶强化元素,双相钢中一般不低于1.20%。mn既可与c结合形成多种碳化物起到沉淀强化的作用,也可溶于基体中增强固溶强化效果。mn易与s结合形成高熔点化合物mns,从而消除或削弱由于fes引起的热脆现象,改善钢的热加工性能。mn可以提高奥氏体稳定性,使c曲线右移,从而显著降低马氏体的临界冷却速率。但mn含量过高时,易在退火过程中向表面富集,形成大量锰化物,从而导致表面镀锌质量下降。因此,在本发明中mn含量为1.50~2.00%。

钼:mo与cr作用相似,明显迟珠光体和贝氏体转变,从而获得高体积分数的马氏体,以保证强度。另外,mo氧化物吉布斯自由能与fe氧化物相当,故mo不会影响双相钢的表面镀锌质量,但其价格较昂贵。因此,在本发明中,mo含量为0.10~0.60%。

铌:nb在复相钢中主要以nbc形式存在,具有显著晶粒细化和弥散沉淀强化的作用。在热镀锌退火加热过程中,未溶解nbc颗粒可以钉扎铁素体晶界,从而起到细化晶粒的作用;退火温度增加至两相区时,nbc溶解温度较低,故充分溶解于基体中,同时固溶c原子向奥氏体中富集以提高其稳定性;在冷却过程中,铁素体中的nbc将重新析出,从而生产明显的沉淀强化。因此,nb含量为0.010~0.070%。

钛:添加ti,可以细化晶粒,降低时效性和冷脆性。ti含量过低,强度不够,无法满足使用性能。ti含量过高,会明显提高强度,影响使用性能,严重的会导致冲压零件开裂。因此,ti含量选择为0.050%~0.120%为宜。

铝:al是钢中常见的脱氧剂,同时可以形成aln钉扎晶界,从而起到细化晶粒的作用;另外,al与si作用相似,可以抑制碳化物析出,从而使奥氏体充分富碳。因此,本发明中al含量为0.02~0.08%。

本发明还提供厚规格热镀锌复相钢的生产方法,当通过铸造板坯生产钢板时,具体可按照如下步骤进行:

(1)冶炼工序:根据上述所设计的化学成分进行冶炼,然后通过铸造成板坯;

(2)热洗工序:将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷,其中精轧开轧温度为1050~1100℃,终轧温度为860~930℃,卷取温度为600~650℃;

(3)酸洗工序:在游离酸浓度为80~110g/l的酸液中加入缓蚀剂形成酸洗溶液,缓蚀剂占酸洗溶液的0.05~0.10%,将酸洗溶液加热至60~80℃,酸洗时间为25~50s;

(4)热镀锌退火工序:将上述冷轧薄带钢经过热镀锌退火后,制成所需热镀锌复相钢钢板。具体的,在炉内进行退火处理,从炉中取出冷却至一定温度,进入锌池热镀锌,其中炉内保护气氛露点温度为-25~-60℃,退火温度为780~830℃,从退火温度快速冷却至锌池炉鼻温度440~460℃,其快冷速率cr1为50~80℃/s,镀锌后以4~10℃/s的终冷速率cr2冷却至室温。其中,通过炉内保护气氛露点温度检测,确定炉内实际气体分压,从而控制合适的保护气氛(如氢气)含量。

本发明酸洗工序中酸液通常包括盐酸、硫酸和硝酸中的至少一种,缓蚀剂为盐酸缓蚀剂,本发明酸洗工序控制可提高酸洗速度,酸洗效率更高。

为了改善复相钢表面镀锌质量,本发明热镀锌退火还采用了预氧化还原工艺,具体的,在连续热镀锌生产线上,线内包含氧化炉和还原炉两部分,带钢先在氧化炉内进行加热,把带钢表面残存的轧制油等烧掉,净化表面,然后通过有保护气氛的还原炉进行再结晶退火,最后在密封情况下进入锌锅进行热镀锌。作为优选的,氧化炉内加热温度控制在720~770℃。

本发明厚规热镀锌复相钢的厚度可控制在什么范围2.5~3.5mm。

以下通过实施例和对比例对本发明作进一步的解释和说明。

实施例1

本实施例高成型性能高强度热镀锌复相钢按如下工艺进行生产:

(1)冶炼工序:c:0.090%,si:0.24%,mn:1.7%,mo:0.33%,als:0.045%,nb:0.058%,p:0.020%,s:0.005%,n:0.004%,ti:0.095%,然后通过铸造成板坯,厚度200mm。

(2)热轧工序:将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷,其中加热温度为1240℃,精轧温度为1080℃,终轧温度为860~900℃,卷取温度为600~630℃,热轧板厚度3.0mm;

(3)酸洗工序:将热轧板进行酸洗,在游离酸浓度为80~110g/l的酸液中加入缓蚀剂形成酸洗溶液,缓蚀剂占酸洗溶液的0.05~0.10%,酸洗液温度75℃,酸洗时间32s;

(4)热镀锌退火工序:将上述热轧酸洗板经过热镀锌退火后,制成所需热镀锌复相钢钢板。其中氧化炉中加热到750℃,还原炉内保护气氛露点温度为-25~-60℃,退火温度为819℃,从退火温度快速冷却至锌池炉鼻温度440~460℃,其快冷速率cr1为62℃/s,镀锌后以6.0℃/s的终冷速率cr2冷却至室温。

经检测,本实施例的热镀锌复相钢屈服强度715mpa,抗拉强度941mpa,伸长率a8012.0%,本实施例的热镀锌复相钢c、mn含量较低,表面镀锌质量良好,具有良好的焊接性能,伸长率高,达到高强度高延伸的要求。

实施例2

本实施例高成型性能高强度热镀锌复相钢按如下工艺进行生产:

(1)冶炼工序:c:0.090%,si:0.24%,mn:1.7%,mo:0.33%,als:0.045%,nb:0.058%,p:0.020%,s:0.005%,n:0.004%,ti:0.095%,然后通过铸造成板坯,厚度200mm。

(2)热轧工序:将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷,其中加热温度为1250℃,精轧温度为1070℃,终轧温度为890~930℃,卷取温度为620~650℃,热轧板厚度3.0mm;

(3)酸洗工序:将热轧板进行酸洗,在游离酸浓度为80~110g/l的酸液中加入缓蚀剂形成酸洗溶液,缓蚀剂占酸洗溶液的0.05~0.10%,酸洗液温度70℃,酸洗时间35s;

(4)热镀锌退火工序:将上述冷轧薄带钢经过热镀锌退火后,制成所需热镀锌复相钢钢板。其中氧化炉中加热到740℃,炉内保护气氛露点温度为-25~-60℃,退火温度为822℃,从退火温度快速冷却至锌池炉鼻温度440~460℃,其快冷速率cr1为53℃/s,镀锌后以6.3℃/s的终冷速率cr2冷却至室温。

经检测,本实施例的热镀锌复相钢屈服强度707mpa,抗拉强度920mpa,伸长率a8012.9%,本实施例的热镀锌复相钢c、mn含量较低,表面镀锌质量良好,具有良好的焊接性能,伸长率高,达到高强度高延伸的要求。

以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

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