CN103320689A

CN103320689A - 一种大于1.2mm厚规格热镀铝锌深冲钢及其制造方法

Info

Publication number: CN103320689A
Application number: CN201210078105XA
Authority: CN
Inventors: 耿灿; 万兰凤; 吴德润; 殷胜; 王银军
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2013-09-25

Abstract

本发明涉及一种镀铝锌深冲钢及其制造方法，主要解决现有通过降低退火速度保证深冲性能导致的表面质量无法达到家电板的要求以及产量低的技术问题。制造方法按成分冶炼后依次采用铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、钢包底吹氩、RH炉精炼、低碳钢保护渣吹Ar保护浇铸、板坯加热炉加热、除鳞、粗轧、精轧、后段控制冷却、卷取获得热轧板坯，然后重新开卷、经酸洗、冷轧、连续退火得到成品，连铸板坯加热温度为1180～1220℃，粗轧后中间坯经过热卷箱成卷后，再开卷进入精轧第一道次机架，精轧开轧温度为990～1030℃，精轧结束温度为890～930℃；精轧后卷取温度为690～730℃，冷轧压下率为65~85%，经过冷轧后的轧硬状态带钢在连续退火炉的均热段退火温度范围为840~880℃，带钢在均热段时间为40-90s。

Description

一种大于1.2mm厚规格热镀铝锌深冲钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种镀铝锌深冲钢及其制造方法，特别涉及一种大于1.2mm厚规格深冲用热镀铝锌带钢及其制造方法。

背景技术

随着家电下乡政策的推进，家电行业价格竞争不断加剧。为保持较高的盈利水平，各生产商均采用低成本料替代高成本材料，大于1.2mm厚规格深冲用热镀铝锌带钢应运而生。

该热镀铝锌材料主要用于替代电镀锌产品，被用作生产洗衣机、空调及电视等领域有深冲要求的底板或背板。相比电镀锌材料，热镀铝锌从原料消耗到表面镀层成本均远低于电镀锌；另随着一贯制生产工艺理念的不断推广，为材料优化性能提供了较广的工艺途径，使得热镀铝锌产品性能具备达到甚至优于电镀锌成为可能。

为保证材料具有很好深冲性能、耐腐蚀性能及良好的板形要求，要求替代材料的屈服强度需低于150MPa。目前，国内大多数制造超深冲热镀铝锌产品时，为保证材料的深冲性能，并考虑到退火炉能力，一般选择降低退火速度来保证材料的退火工艺，得到较低的屈服强度。这样虽能保证材料的深冲性能，但机组生产产量较低，表面质量也不易控制，如中国专利公开号CN 200710093976.8的专利文件公布了一种适用于深冲用热镀铝锌钢板/带的生产工艺，按其发明案例2推算，在生产＞1.2mm热镀铝锌深冲产品时，为保证材料屈服强度低于150MPa，均热段温度保证850℃条件下，要求退火速度在50m/min以下，此退火速度下，表面质量无法达到家电板的要求，不适合此种材料的生产。

发明内容

本发明的目的是为满足高效生产深冲用热镀铝锌产品需求，提供一种能够高效生产出满足深冲要求的大于1.2mm厚规格热镀铝锌深冲钢及其制造方法。主要解决现有通过降低退火速度保证深冲性能导致的表面质量无法达到家电板的要求以及产量低的技术问题。

本发明的技术方案如下：一种大于1.2mm厚规格热镀铝锌深冲钢，成分重量百分比：C：0.001～0.0025%，Si：0.05～0.06%，Mn： 0.1～0.2%，P≤0.015%，S≤0.01%，Alt：0.025～0.065%，Ti：0.04～0.06%，N：≤0.0040，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

本发明所述的超深冲用热镀铝锌带钢的化学组成限定在上述范围内的理由如下：

[碳]：降低IF钢中的C含量，有利于得到优良的冲压性能，同时能够在较低的退火温度下得到低的屈服强度和较高的延伸率，保证材料的冲压性能。因为随着固溶C含量的增加，再结晶退火后使得利于冲压的｛111｝织构密度降低；另一方面随着C含量的增加，则会和加入Ti原子形成较多的碳化物，使相同的退火温度下，钢板的强度增加，因此为了得到需要的低屈服强度，需要增加退火温度。但是过低的C含量在工业生产中很难实现，会明显增加炼钢成本，因此本发明的C含量范围设定为0.001～0.0025%；

[硅]：在超低碳钢IF钢中Si是不可避免的杂质元素，Si含量严重损害冷轧钢板的塑性和成形性能。但是若对Si含量要求过低则会提高炼钢精炼工序的成本。本发明技术方案设定Si含量0.05～0.06%；

[锰]：Mn在IF钢板中主要以固溶状态存在，主要作用为提高强度，但如果Mn含量过高，则对深冲钢的成型性指标r值不利。本发明技术方案设定Mn含量范围为0.1%～0.2%；

[磷]：钢种的P一般都固溶在铁素体中，它具有很强的固溶强化作用，磷还有严重的偏析倾向，且在珠光体和铁素体中扩散很慢，不容易均匀化而产生高磷带和低磷带，随着钢中磷含量增加，磷对钢的固溶强化作用增强，带状组织加重，钢板的强度和硬度升高，而塑性和韧性急剧下降，成型和深冲性能变坏。考虑实际脱磷能力，本发明技术方案设定P≤0.015%；

[硫]：在深冲变形过程中，应力集中首先使硫化物夹杂裂开，或使夹杂与金属基体分离产生显微孔洞，这些孔洞随变形过程不断长大、联接形成显微裂纹和内裂，然后进一步扩展导致钢板开裂，要保证一定的成型和深冲性能，要求尽量降低钢中的S含量，因此，本发明技术方案设定S≤0.01%；

[铝]：由于Si含量很少，炼钢采用铝元素脱氧，需要铝含量不小于0.015%。为了保证脱氧充分，设定下限为0.025%。但是当Al量过高时，会增加合金成本，且对对连铸浇铸过程有一定影响，另外也会形成过多的脱氧产物Al的氧化物Al₂O₃夹杂。本发明的Al含量范围为0.025～0.065%；

[钛]：Ti元素是强碳、氮化物形成元素，可完全固定钢中的碳、氮等间隙原子，形成无间隙原子钢，以保证具有无时效性和超深冲性。由于Ti（C，N）的析出是一个动力学过程，要使C、N原子完全被固定成化合物，必须加入过量的Ti，这部分过量的Ti以钛的硫化物（TiS、Ti₄C₂ S₂）形式或以固溶的方式存在于钢中，但当过量钛太多时（≥0.04％），钢呈现非时效性。因此，对于Ti－IF 钢，过量钛一般以0.02 %左右。过量的Ti含量可由下式表示：

式中：

Ti——钢中的总含Ti量；

Ti*——过量的Ti；

C——钢中碳含量；

N——钢中氮含量；

S——钢中硫含量；

由上式可知，钢中C、N、S等元素的含量直接影响过量Ti的含量，根据IF钢的生产经验和，设定C＝20ppm、N＝20ppm、S=80 ppm，Ti =0.02+4×0.002+3.43×0.002+1.5×0.01=0.047%，因此，本发明设定Ti含量为0.04～0.06%。

一种大于1.2mm厚规格热镀铝锌深冲钢的制造方法，按下述成分重量百分比冶炼：C：0.001～0.0025%，Si：0.05～0.06%，Mn： 0.1～0.2%，P≤0.015%，S≤0.01%，Alt：0.025～0.065%，Ti：0.04～0.06%，N：≤0.0040，余量为Fe及不可避免的杂质元素；依次采用铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、钢包底吹氩、RH炉精炼、低碳钢保护渣吹Ar保护浇铸、板坯加热炉加热、除鳞、粗轧、精轧、后段控制冷却、卷取获得热轧板坯，然后重新开卷、经酸洗、冷轧、连续退火得到成品，其特征是：

1、板坯加热温度设定

为保证AlN和Ti（C、N）等第二相粒子在连铸板坯加热过程中的溶解，且为防止带钢在热轧过程中自然降温满足不了精轧要求，需要较高的板坯加热温度。但如果加热温度过高，除增加能耗成本外，还不利于卷取过程第二相粒子的析出，给后续退火过程增加负担。因此，综合考虑，本发明板坯加热温度的技术工艺设定为1180～1220℃；

2、热卷箱的投用

在粗轧和精轧之间设置热卷箱，热卷箱在超深冲热镀铝锌带钢热轧过程的主要作用是通过热卷箱卷取后，使中间坯卷的温度更加均匀化，这样可以达到两方面的效果：带钢的长度方向上温度更加均匀，使带钢头、中、尾的性能保持一致；减少带钢边部的温降，由于无间隙原子冷轧钢板的Ar3相变点高，普通轧制状态下，带钢边部温降大，容易进入两相区轧制，使冷轧钢板边部最终性能差；

3、精轧结束温度设定

因超深冲用热镀铝锌带钢为超低碳钢，Ar3相变点较高，为防止精轧在两相区轧制，终轧温度设定较高；但从细化奥氏体晶粒度和促进析出物粗化的角度出发，终轧温度不能太高。因此本发明设定精轧结束温度为890℃～930℃，优选为910℃；

4、卷取温度设定

对于超深冲热镀铝锌带钢而言，卷取温度主要影响材料的再结晶温度及冲压成形性。若采用较低的卷取温度，材料再结晶温度提高，不利于后续退火的进行；且较低卷取温度，使得材料屈服强度较高，延伸率下降，不利于材料冲压性能。但若卷取温度太高，则在卷取后表面会产生大量氧化铁皮，不利于后续的酸洗。综合考虑，本发明设定卷取温度为690～730℃，优选为710℃。

本发明提供了上述超深冲用热镀铝锌带钢的冷轧工艺和连续退火工艺。将上述热轧钢卷重新开卷，经过酸洗去除表面氧化铁皮及切边后，在冷连轧机上或往复式单机架轧机上冷轧后，冷轧压下率为65～85%。退火工艺特征为：经过冷轧后的轧硬状态带钢在连续退火炉的均热段退火温度范围为840~880℃，退火时间为40-90s，退火后不进行平整；

1、冷轧压下率

超深冲用热镀铝锌带钢r值随冷轧压下率增加而单调增加，且随着冷轧压下率的提高，钢板中存储的形变能增多，增加再结晶驱动力，利用退火过程的进行。但如果冷轧压下率过高，会明显增加冷轧轧机负荷，不利于轧制的稳定生产，尤其在生产厚度超过1.2mm的带钢时，若压下率过高，要求热卷厚度比较厚，对于连续轧制机组的焊机要求较高，增加了生产难度。综合考虑，本发明优选冷轧的压下率为65～85%；

2、退火温度设定

在冷轧过程中，金属晶粒沿着变形的方向被拉长，晶粒取向也有所转动，从而在多晶体内形成一定类型的织构，另外，在冷轧时晶体内的结构缺陷也会增加。而冷轧过程引起的组织变化反映到机械性能上就是结构敏感性质的改变，如：出现加工硬化(硬度、强度升高，塑性、韧性下降)、力学和物理性能的各向异性现象等。这些缺陷和变化都需要通过轧后的再结晶退火过程予以消除。因此，再结晶退火是冷轧后控制和改变金属材料组织、织构和性能的必要手段。超深冲用热镀铝锌带钢在退火过程中经历的回复、再结晶和晶粒长大三个过程都影响到成品的性能。而退火温度的设定一般是综合考虑带钢的再结晶温度、产品性能需求范围等两个因素，根据产品屈服强度控制在≤150MPa范围内、抗拉强度在200-350MPa、断后伸长率≥35%范围内的要求，本发明设定钢带在连续退火炉的均热段的退火温度范围为840~880℃，带钢在均热段时间为40-90s。

本发明的有益效果：本发明通过快速连续退火，配合高温终轧、高温卷取、高压缩比冷轧轧制、高温退火生产工艺，从而在保证高效生产深冲用热镀铝锌钢带的基础上，保证钢材超低屈服性能，生产出具有良好深冲成形性能的热镀铝锌带钢。满足下游用户降本增效的需要，又可大幅度提高生产效率，大大降低机组生产成本。

附图说明

图1为本发明金相组织照片。

具体实施方式

本实施例选用牌号DC54D+AZ，规格为1.25*1250mm，下面结合实施例对本发明作进一步说明，如表1~表4所示。

表1 实施例1-4化学成分(重量百分比%)，余量为Fe及不可避免杂质

元素	C	Si	Mn	P	S	Alt	Ti	N
									设计	0.001～0.0025	0.05～0.06	0.1～0.2	≤0.015	≤0.01	0.025～0.065	0.04～0.06	≤0.0040
实施例1	0.0011	0.0055	0.1284	0.0085	0.0055	0.037	0.0477	0.00226
									实施例2	0.0011	0.0056	0.1267	0.0115	0.0058	0.0464	0.0518	0.00229
实施例3	0.0016	0.0055	0.1468	0.0095	0.0048	0.038	0.0488	0.00209
									实施例4	0.0011	0.0055	0.1284	0.0085	0.0055	0.037	0.0477	0.00226
比较例1	0.0014	0.0075	0.1632	0.015	0.0063	0.0468	0.0462	0.0015
									比较例2	0.0024	0.0088	0.1466	0.0116	0.0038	0.0461	0.0483	0.003

定尺坯送至热轧后，在加热炉再加热后除磷，后送至连续热连轧轧机上轧制，工艺控制见表2。

2，通过粗轧轧机和精轧连轧机组控制轧制后，进行后段控制冷却，然后进行卷取，合格热轧产出；

表2 本发明实施例1-4热轧工艺控制参数

将上述热轧钢卷重新开卷经过酸洗后，在5机架冷连轧机上进行冷轧，冷轧的压下率为68～85%，经过冷轧后的轧硬状态的钢带经过连续退火得到厚度＞1.2mm的成品冷轧钢带。退火工艺为：钢带在连续退火炉的均热段的退火温度范围为840~880℃，在均热段的时间为：40-90s，退火后不平整。工艺控制参数见表3。

表3 本发明实施例1-4冷轧、退火工艺控制参数

冷轧、退火参数	冷轧压下率/%	均热段温度/℃	均热段时间/s
				设定	65～85	840-880	40-90
实施例1	65	880	40
				实施例2	70	860	60
实施例3	78	850	80
				实施例4	85	840	90
比较例1	59.243	830	68
				比较例2	87	815	70

利用上述方法得到的超深冲用热镀铝锌带钢的力学性能见表4。

表4 冷卷取样的力学性能

性能指标	屈服强度/MPa	抗拉强度/MPa	断后伸长率/%
				实施例1	142	295	38.5
实施例2	140	290	40
				实施例3	135	280	41
实施例4	127	280	43.5
				比较例1	200	296	40.5
比较例2	175	280	43

从上述实施例看出，比较例性能满足不了超深冲用热镀铝锌带钢性能要求。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种大于1.2mm厚规格热镀铝锌深冲钢，其成分重量百分比：C：0.001～0.0025%，Si：0.05～0.06%，Mn： 0.1～0.2%，P≤0.015%，S≤0.01%，Alt：0.025～0.065%，Ti：0.04～0.06%，N：≤0.0040，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

2.一种大于1.2mm厚规格热镀铝锌深冲钢的制造方法，按下述成分重量百分比冶炼：C：0.001～0.0025%，Si：0.05～0.06%，Mn： 0.1～0.2%，P≤0.015%，S≤0.01%，Alt：0.025～0.065%，Ti：0.04～0.06%，N：≤0.0040，余量为Fe及不可避免的杂质元素；依次采用铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、钢包底吹氩、RH炉精炼、低碳钢保护渣吹Ar保护浇铸、板坯加热炉加热、除鳞、粗轧、精轧、后段控制冷却、卷取获得热轧板坯，然后重新开卷、经酸洗、冷轧、连续退火得到成品，其特征是：

连铸板坯加热温度为1180～1220℃，在连续或半连续热连轧机架上进行轧制，粗轧后中间坯经过热卷箱成卷后，再开卷进入精轧第一道次机架，精轧开轧温度为990～1030℃，精轧结束温度为890～930℃，精轧后卷取温度为690～730℃，冷轧压下率为65~85%，经过冷轧后的轧硬状态带钢在连续退火炉的均热段退火温度范围为840~880℃，带钢在均热段时间为40-90s。

3.根据权利1所述的一种大于1.2mm厚规格热镀铝锌深冲钢的制造方法，其特征是精轧开轧温度1020℃，精轧结束温度为910℃，精轧后卷取温度为710℃。