CN100564550C - 延伸率与扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的制造设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的制造设备，其通过将淬火设备和回火设备作成连续处理设备，由于回火使材质提高，不仅使扩孔性提高，延伸率也可以提高，能够制造高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板。其特征在于：在连续退火设备、连续热浸镀锌处理设备、或者它们的兼用设备内、或者与它们连续并设地配置下述设备：可以将再结晶后或再结晶后且热浸镀锌处理后的钢板冷却到马氏体相变点以下的温度区的淬火设备；对该钢板进行回火、保温的回火设备；以及将该钢板冷却到100℃以下的再冷却设备。

Description

延伸率与扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的制造设备

技术领域

本发明涉及制造延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的设备。

背景技术

近年来，进一步要求汽车的燃料效率提高和车体轻量化，为了实现轻量化，对高强度钢板的需求提高。但是，强度越提高，成形性越困难，特别是钢材的延伸率降低。而且，根据不同的构件，扩张加工孔部以进行使其形成突缘的翻边加工的部件也不少，因此也开始要求一并具备扩孔性作为重要的特性。

为了满足这一要求，根据特开平2001-192768号公报、特开平2001-200338号公报、特开平2001-3150号公报、特开平2001-207235号公报、特开平2001-207236号公报、特开平2002-38248号公报、特开平2002-309334号公报、以及特开平2002-302734号公报，提出了通过灵活运用回火马氏体、实施2次回火热处理的技术，利用TRIP钢和复合组织钢板来试图提高扩孔性的方案。

像这样，要求了扩孔性的高强度钢板、以及进行了热浸镀锌处理的钢板正不断地增加，而另一方面，也要求没有进行热浸镀锌处理的扩孔性高的高强度钢板，此外，还要求正常地生产以往的汽车罩板面板中使用的比较软质的钢板、或油盘等中使用的深拉伸性极高的钢板。

为了稳定且高效率地生产这些多种多样的钢板，在传统的单一目的型的对钢板进行连续退火处理的连续退火设备、以及从退火开始利用一连串的设备系列可以连续进行热浸镀处理的连续退火热浸镀锌设备中，必须组合这些多个设备进行通板，产生的问题是：设备的补充建设或制造工期的延长、以及生产成本的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设备，能够在成本、工期方面都高效地制造延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或者热浸镀锌高强度钢板。

本发明者们研究了制造延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或者热浸镀锌高强度钢板的设备，结果发现，在连续退火设备、热浸镀锌处理设备或者在它们的兼用设备内、或者与其连续并设地配置“可以使完成退火的钢板冷却到马氏体相变点以下的温度区的淬火设备、以及对该钢板进行回火保温的回火设备”，这对于能够任意控制回火马氏体量、确保、改善延伸率和扩孔性是极其重要的。

即，在本发明中已经探明，与淬火设备和回火设备位于不同的生产线、淬火～回火之间一度冷却到常温的情况不同、通过形成一连串的连续处理设备，能够任意地控制淬火/回火温度，能够任意地控制对确保和改善延伸率以及扩孔率起着很大作用的回火马氏体量和抗拉强度。

本发明的要旨如下。

(1)一种延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的制造设备，其特征在于：在连续退火设备、连续热浸镀锌处理设备、或者它们的兼用设备内、或者与它们连续并设地配置下述设备：可以将再结晶后或再结晶后且热浸镀锌后的钢板冷却到马氏体相变点以下的温度区的淬火设备；对该钢板进行回火、保温的回火设备；以及将该钢板冷却到100℃以下的再冷却设备。

(2)根据(1)所述的延伸率以及扩孔性优良的复合高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的制造设备，其特征在于：上述淬火设备和上述回火设备之间的回火升温量ΔT落入由回火后的抗拉强度TS和扩孔率λ而求得的下述式(A)的范围；回火前温度T(℃)落入由回火后的抗拉强度TS和扩孔率λ而求得的下述式(B)的范围。

0.028(λ-28)TS-11.5λ-40≤ΔT≤0.028(λ-28)TS-7.5λ-90

                             (A)

[{-2(λ-40)²}/10⁵]×(TS-580)²-8λ+700≤T≤[{-15(λ-45)}/10⁵]×(TS-580)²-λ+555               (B)

λ：扩孔率(％)；TS：回火后的抗拉强度(MPa)；

T：回火前温度T(℃)；ΔT：回火升温量(℃)

(3)根据(1)或(2)所述的延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的制造设备，其特征在于：淬火设备的冷却方式为气水冷却、喷雾冷却、喷水冷却、浸水冷却中的任何一种。

(4)根据(1)、(2)或(3)所述的延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的制造设备，其特征在于：回火设备的加热方式为感应加热。

附图说明

图1是表示本发明的延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的制造设备的说明图。

图2是表示最终扩孔值为45％的水平时的回火前温度与TS的关系的说明图。

图3是表示最终扩孔值为55％的水平时的回火前温度与TS的关系的说明图。

图4是表示最终扩孔值为65％的水平时的回火前温度与TS的关系的说明图。

图5是表示本发明与传统方法的延伸率与扩孔率的关系的说明图。

具体实施方式

以下，根据实施例来说明制造本发明的延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的设备。

实施例

图1是表示本发明的一实施例的概略图，表示作为制造延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的设备，可兼用于冷轧钢板或热轧钢板的退火、与热浸镀锌高强度钢板的制造的制造设备的概念。

如图1所示那样，本发明的高强度钢板或热浸镀锌的制造设备，依次配置退火加热设备1、退火冷却设备2、保温设备3、热浸镀锌处理设备4、合金化设备5、淬火设备6、回火设备7、和再冷却设备8。在图1中，实线箭头表示热浸镀锌钢板在制造时的通板生产线，虚线箭头表示冷轧钢板或热轧钢板在退火时的通板生产线，表示绕过热浸镀锌处理设备，在合金化设备或淬火设备之前返回到原来的通板生产线。

(实施例1)在制造热轧和冷轧高强度钢板的情况下

对于热轧或冷轧钢板，特别在制造延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板的情况下，将例如以质量％计含有C：0.01～0.3％、Si：0.005～2％、Mn：0.1～3.3％、P：0.001～0.06％、S：0.001～0.01％、Al：0.01～1.8％、N：0.0005～0.01％、且由余量Fe以及不可避免的杂质组成的热轧或冷轧钢板，在退火加热设备1中于Ac₁～Ac₃+100℃的温度下加热30秒～30分钟，接着在退火冷却设备2中以1℃/s以上的冷却速度冷却到450～600℃的温度。其次，根据要求，在保温设备3中于150～500℃的温度下保持10秒～30分钟后，在图1的“无镀覆通路”的情况下，通过路线a绕过热浸镀锌处理设备4，接着如路线b那样穿过合金化设备5。另外，还可以如路线c那样还绕过包括合金化设备在内。接着，在淬火设备6中以1℃/s以上的冷却速度冷却到马氏体相变点以下的温度区域后，在回火设备7中升温到200℃～500℃的温度，保持1s～5分钟，在再冷却设备8中以5℃/s以上的冷速冷却到100℃以下。另外，上述成分范围以及温度条件等是优选的范围，并不特别限定于此。

(实施例2)制造热浸镀锌高强度钢板的情况/热浸镀锌后淬火、回火

对于热轧或冷轧的热浸镀锌高强度钢板，特别在制造延伸率以及扩孔性优良的热浸镀锌高强度钢板的情况下，将例如以质量％计含有C：0.01～0.3％、Si：0.005～2％、Mn：0.1～3.3％、P：0.001～0.06％、S：0.001～0.01％、Al：0.01～1.8％、N：0.0005～0.01％、且由余量Fe以及不可避免的杂质组成的镀覆原板，在退火加热设备1中于Ac₁～Ac₃+100℃的温度下加热30秒～30分钟，接着在退火冷却设备2中以1℃/s以上的冷却速度冷却到450～600℃的温度。其次，根据要求，在保温设备3中于150～500℃的温度下保持10秒～30分钟后，通过图1的“有镀覆通路”，使钢板通过热浸镀锌处理设备4，施以规定的单位面积重量的热浸镀锌。并且根据要求，在合金化设备5中施以合金化处理。接着，在淬火设备6中以1℃/s以上的冷却速度冷却到马氏体相变点以下的温度区域后，在回火设备7中升温到200℃～500℃的温度，保持1s～5分钟，在再冷却设备8中以5℃/s以上的冷速冷却到100℃以下。另外，上述成分范围以及温度条件等是优选的范围，并不特别限定于此。

(实施例3)制造热浸镀锌高强度钢板的情况/热浸镀锌前淬火、回火

对于热轧或冷轧的热浸镀锌高强度钢板，特别在制造延伸率以及扩孔性优良的热浸镀锌高强度钢板的情况下，将例如以质量％计含有C：0.01～0.3％、Si：0.005～2％、Mn：0.1～3.3％、P：0.001～0.06％、S：0.001～0.01％、Al：0.01～1.8％、N：0.0005～0.01％、且由余量Fe以及不可避免的杂质组成的镀覆原板，在退火加热设备1中于Ac₁～Ac₃+100℃的温度下加热30秒～30分钟，接着将退火冷却设备2作为与实施例2的淬火设备6同样的淬火设备使用，以1℃/s以上的冷却速度冷却到马氏体相变点以下的温度区域后，将保温设备3作为与实施例2的回火设备7同样的回火设备使用，升温到200℃～500℃的温度，保持1s～5分钟。其次，通过图1的“有镀覆通路”，使钢板通过热浸镀锌处理设备4，施以规定的单位面积重量的热浸镀锌，根据要求在合金化设备5中施以合金化处理。接着，在淬火设备6或再冷却设备8中以5℃/s以上的冷速冷却到100℃以下。在淬火设备6中以5℃/s以上的冷速冷却到100℃以下的情况下，在回火设备7空过钢板，不进行加热。在再冷却设备8中以5℃/s以上的冷速冷却到100℃以下的情况下，在淬火设备6和回火设备7中空过钢板而不进行加热或冷却，或者不作积极的冷却或不加热而停留在保温的程度等，根据热浸镀锌层的制作情况适时地区分使用。另外，上述成分范围以及温度条件等是优选的范围，并不特别限定于此。

如实施例1～3那样，淬火/回火设备优选在连续退火设备或连续热浸镀锌处理设备、或者在它们的兼用设备内进行配置、或者与它们连续地并设而配置。而且，作为再优选的配置，在连续退火设备的情况下，优选为与退火冷却设备2的出口侧或者保温设备3的出口侧连接配置淬火/回火设备；在连续热浸镀锌处理设备的情况下，优选为与热浸镀锌处理设备4或合金化处理设备5连接配置淬火/回火设备。在连续退火设备和连续热浸镀锌处理设备的兼用设备的情况下，可以分别采用单独情况下的淬火/回火设备的配置、或者也可以组合采用。在兼用设备的情况下，优选形成为图1那样的淬火/回火设备的配置，因为可以选择、分别进行有无镀覆和镀覆前后的淬火/回火处理，设备成本也低。

淬火/回火设备的配置优选为在连续退火设备或热浸镀锌处理设备、或者它们的兼用设备内配置、或者与它们连续地并设地配置的理由是：本发明者在调查回火条件与扩孔率的关系时发现，回火前温度、回火升温量、回火后的抗拉强度、以及扩孔率，存在图2～4那样的关系。

于是，在对它们的关系进行整理时发现，在回火前温度、回火升温量、回火后的抗拉强度、以及扩孔率满足式(A)以及式(B)时，能够确保必要的回火马氏体、并能够确保优良的成形性以及扩孔性。

0.028(λ-28)TS-11.5λ-40≤ΔT≤0.028(λ-28)TS-7.5λ-90                                   (A)

[{-2(λ-40)²}/10⁵]×(TS-580)²-8λ+700≤T≤[{-15(λ-45)}/10⁵]×(TS-580)²-λ+555           (B)

λ：扩孔率(％)；TS：回火后的抗拉强度(MPa)；T：回火前温度T(℃)；ΔT：回火升温量(℃)。

如果落入上述的式(A)以及式(B)的范围，或者根据要求在范围内进行控制，能够得到符合用户的要求的具有抗拉强度与扩孔率的平衡性好的高强度钢板和热浸镀锌高强度钢板。

此外，关于上述的扩孔率λ，是将150mm方形的试验片用冲孔径为φ10mm、间隙为12％、顶角为60°的圆锥冲头进行冲孔，并在使孔的毛边变成外侧的方向扩压，以0.5mm/sec的成形速度进行成形。

根据本发明得到的高强度钢板的回火马氏体的量，以面积率计为0.5～60％的范围时，特性方面是优选的。回火马氏体的评价方法是：采用光学显微镜的观察、以及将马氏体通过LePera腐蚀进行观察；定量化采用LePera腐蚀；对试料进行研磨(氧化铝精磨)、在腐蚀液(纯水、焦亚硫酸钠、乙醇、苦味酸的混合液)中浸渍10秒钟后，实施再次研磨，水洗后用冷风使试料干燥。对于干燥后的试料的组织，放大1000倍，对100μm×100μm的区域用Luzex装置测定面积，测定回火马氏体的面积。另外，关于抗拉强度和延伸率，对JIS5号拉伸试验片实施在轧制方向以及垂直方向的拉伸试验，加以评价。

关于本案中的淬火设备的规格，由于需要急冷至马氏体相变点以下的程度，所以优选为气水冷却、喷雾冷却、喷水冷却、浸水冷却，但如果空气冷却可以得到与气水冷却、喷雾冷却、喷水冷却、浸水冷却同等以上的冷却速度，则在使用上也没有问题。

另外，关于本案中的回火设备的规格，为了设备的紧凑化或在短时间内得到可靠的回火效果，加热方式优选为感应加热，但如果采用燃气燃烧器、辐射管加热炉、以及电加热炉进行回火时可以得到与感应加热同等程度的紧凑化、短时间内的回火效果，则没有问题。

对于本案的再冷却设备的冷却方式没有特别规定，但考虑到锌镀覆的不必要的氧化、变色时，优选为气体冷却。

在本案的设置了淬火/回火设备的连续退火设备或热浸镀锌处理设备或者它们的兼用设备中，也可以具备使镀覆附着力提高的预镀覆设备。并且，为了附加表面的润滑性、耐腐蚀性、以及化学转化处理性，也可以在连续退火设备或热浸镀锌处理设备或者它们的兼用设备的出口侧设置各种后处理设备。

其次，就使用本发明的设备有利于高强度钢板的延伸率和扩孔性加以叙述。

表1

成分	质量％
		C	0.093
Si	0.055
		Mn	1.840
P	0.007
		S	0.006
Al	0.500
		N	0.007
Ti
		Nb	0.010
Mo	0.280
		B

例如，采用真空熔炼炉制造具有表1所示的成分组成的钢，冷却凝固后再次加热到1200～1240℃，于880～920℃下进行精轧(板厚为2.3mm)，冷却后在600℃下保持1小时，从而模拟热轧的卷取热处理。通过对得到的热轧板进行磨削，去除氧化皮，施以7冷轧(1.2mm)，然后使用连续退火模拟机，进行750～880℃×75s的退火，在490℃下实施热浸镀锌，在510℃下进行合金化处理。然后，以表2的条件分别制造，确认了本发明的设备的效果。

[1]～[3]是作为比较例的以往的例子，[1]表示只淬火而无回火的情况；[2]和[3]表示在以往的连续热浸镀锌处理设备中通板，并在冷却到常温(淬火)后于另外的生产线上进行回火的情况下；[4]～[7]表示采用本发明的设备进行处理的情况下。

从上述可知，根据本发明的设备，通过回火可使材质提高，不仅使扩孔性提高，还能够控制任意的淬火/回火温度条件，由此可以得到包括改善延伸率在内的宽范围的材质改善效果。

根据本发明，能够提供一种设备，能在成本、工期方面均高效地制造汽车部件等中使用的、延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或者热浸镀锌高强度钢板，在工业上价值极高。

Claims (5)

1.一种延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的制造设备，其特征在于：在连续退火设备、连续热浸镀锌处理设备、或者它们的兼用设备内、或者与它们连续并设地配置下述设备：可以将再结晶后或再结晶后且热浸镀锌后的钢板冷却到马氏体相变点以下的温度区的淬火设备；对该钢板进行回火、保温的回火设备；以及将该钢板冷却到100℃以下的再冷却设备。

2.根据权利要求1所述的延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的制造设备，其特征在于：所述淬火设备和所述回火设备之间的回火升温量ΔT落入由回火后的抗拉强度TS和扩孔率λ而求得的下述式(A)的范围；回火前温度T落入由回火后的抗拉强度TS和扩孔率λ而求得的下述式(B)的范围；

0.028(λ-28)TS-11.5λ-40≤ΔT≤0.028(λ-28)TS-7.5λ-90

                                              (A)

[{-2(λ-40)²}/10⁵]×(TS-580)²-8λ+700≤T≤[{-15(λ-45)}/10⁵]×(TS-580)²-λ+555                                (B)

λ：扩孔率，单位为％；TS：回火后的抗拉强度，单位为MPa；

T：回火前温度T，单位为℃；ΔT：回火升温量，单位为℃。

3.根据权利要求1或2所述的延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的制造设备，其特征在于：淬火设备的冷却方式为气水冷却、喷雾冷却、喷水冷却、浸水冷却中的任何一种。

4.根据权利要求1或2所述的延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的制造设备，其特征在于：回火设备的加热方式为感应加热。

5.根据权利要求3所述的延伸率以及扩孔性优良的高强度钢板或热浸镀锌高强度钢板的制造设备，其特征在于：回火设备的加热方式为感应加热。

Images