CN107419185B - 一种具有优良磷化性能的冷轧钢板及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有优良磷化性能的冷轧钢板及生产方法，含有以下重量百分比元素：C≤0.10％；Si≤0.030％；Mn≤0.50％；P≤0.035％；S≤0.035％；Al≤0.080％；N≤0.0080％；Ti：≤0.10％；余量为Fe和不可避免的杂质。本现有技术相比，本发明技术主要是通过精确控制钢中的成分，并通过热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧及连续退火、平整工序生产冷轧钢板。生产的钢板磷化后，磷化膜均匀，膜重≥2.5g/m2，耐蚀性能评价中硫酸铜点滴实验时间≥60s、在3wt％NaCl溶液中浸泡开始生锈时间≥75min，满足钢铁下游用户对冷轧钢板磷化后具有高表观质量和良好耐蚀性能的要求。

Description

一种具有优良磷化性能的冷轧钢板及生产方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种具有优良磷化性能的冷轧钢板及生产方法。

背景技术

磷化处理是指金属在酸性磷化液中经过化学与电化学反应在金属表面形成一层难溶致密磷酸盐膜的过程。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑作用。磷化处理作为一种重要的涂装前处理方法，在家电和汽车生产领域等到广泛应用，磷化质量的好坏直接影响到冷轧钢板的表观质量和耐蚀性能。

磷化反应是一系列复杂的过程，磷化工艺以及冷轧钢板本身质量都会对磷化质量产生严重的影响，生产使用过程中较为严重的磷化缺陷类型有磷化膜不均匀、膜重轻和磷化膜防锈能力差等。目前，一些钢铁下游企业在冷轧钢板磷化后，不做涂装或喷漆等后处理，直接做为表观件，对磷化后表观质量和耐蚀性能均提出了很高要求，磷化膜均匀，耐蚀能力强。

中国专利公开号为CN1064320A的1992年9月9号公开的《具有优异冲压成型性和磷化处理性的镍合金电镀冷轧薄板及其制造方法》报道了一种具有优异冲压成型性和磷化处理性的镍合金电镀冷轧钢薄板及其制造方法，该专利适用于在冷轧钢板表面电镀了一层镍合金后进行磷化处理可获得良好磷化膜，不适于冷轧钢板直接进行磷化处理。

中国专利公开号为CN 103147015B的2013年6月12号公开的《具有优良磷化性能的热轧酸洗板》报道了一种用在汽车车身上的具有优良磷化性能热轧酸洗板，解决现有汽车结构件用热轧酸洗板在现有汽车磷化生产工艺中出现的磷化膜结晶粗大、磷化膜膜重轻、P比值低以及耐蚀性能差等磷化缺陷。该方法提高了汽车车身用热轧酸洗板的磷化效果，但该专利不适用于冷轧钢板。

冷轧钢板磷化质量的好坏受两方面影响：一是冷轧钢板表面状态，二是磷化液和磷化方法。目前，冷轧钢板磷化方面的专利主要是关于磷化液和磷化方法的内容，针对优良磷化性能冷轧钢板的技术目前鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优良磷化性能的冷轧钢板，控制钢板的中各元素含量，使冷轧钢板具有优良的磷化性能。

本发明还提供了一种具有优良磷化性能的冷轧钢板的生产方法，通过合理的工艺设计与控制，获得一种具有优良磷化性能的冷轧钢板性能，解决现有普通冷轧板在磷化过程中出现的磷化不均匀、膜重轻和磷化膜防锈能力差等问题。

本发明提供的一种具有优良磷化性能的冷轧钢板，含有以下重量百分比元素：

C≤0.10％；Si≤0.030％；Mn≤0.50％；P≤0.035％；S≤0.035％；Al≤0.080％；N≤0.0080％；Ti：≤0.10％；余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明提供的一种具有优良磷化性能的冷轧钢板的生产方法，包括以下步骤：

1)铁水预处理；

2)转炉冶炼；

3)合金微调站；

4)RH炉精炼；

5)连铸；

6)热轧；

7)酸洗：酸液温度控制在65～75℃，酸洗速度80～220m/min；

8)五机架全六辊冷连轧：冷轧总压下率控制在60％～80％；轧硬卷表面粗糙度Ra值控制在0.6～1.0μm；

9)连续退火；

10)平整：平整延伸率控制在0.7～1.5％；平整后冷轧钢板表面粗糙度Ra值控制为0.7～1.1μm，冷轧钢板表面粗糙度Rpc值控制为80～105。

进一步的，步骤1)所述铁水预处理：要求前扒渣和后扒渣。

进一步的，步骤2)所述转炉冶炼，具体为：不加生铁、渣钢；采用自循环废钢出钢，强化转炉脱磷，加强挡渣操作；出钢过程加石灰，不进行脱氧。

进一步的，步骤3)所述合金微调站：进行钢包顶渣改质。

进一步的，步骤4)所述RH炉精炼：RH采用轻处理工艺，如需吹氧，则根据温度和氧位在前中期吹入氧气；破空前保证净循环时间不小于6min。

进一步的，步骤5)所述连铸：中包目标温度控制在液相线温度以上20～40℃；铸坯出炉温度控制在1150℃～1250℃。

进一步的，步骤6)所述热轧：六机架连轧，一次、二次出入口高压除鳞。

进一步的，步骤6)所述热轧：终轧温度控制在860℃～920℃；卷取温度控制在670℃～730℃。

进一步的，步骤9)所述连续退火：均热温度控制在720℃～840℃；控冷温度控制在400℃，退火速度控制为140～220m/min。

本发明的冷轧钢板具有优良的磷化性能作用主要基于以下原理：

碳(C)：C是提高强度最经济且最有效的固溶强化元素，C含量增加，强度增加，但钢的塑性和成形性降低，且对磷化性能不利。因此从经济性和综合性能考虑，本发明中C百分含量控制范围为≤0.10％。

硅(Si)：Si含量过高，钢板表面氧化铁皮不易去除，表面容易形成由于氧化物压入而产生的微裂纹，同时硅的氧化物阻碍磷化反应的发生，影响冷轧钢板表面磷化膜质量，因此本发明中Si百分含量控制范围为≤0.030％。

锰(Mn)：Mn能降低奥氏体转变成铁素体的相变温度，有利于细化铁素体晶粒；但Mn含量过高，铸坯在连铸过程中Mn偏析程度增大，钢板厚度中心部位易形成珠光体或贝氏体带状组织，对于高强度钢这种带状组织易导致分层缺陷；同时也是疲劳破坏的裂纹起源点，对塑性、焊接性能、疲劳和磷化性能都不利，综合考虑，本发明中Mn百分含量控制范围为≤0.50％。

磷(P)：P在γ-Fe和α-Fe中的扩散速度小，易形成偏析，对钢板成形性能、低温冲击韧性、焊接和局部磷化性能不利，因此尽量将钢中P百分含量控制在0.035％以下。

硫(S)：S在通常情况下也是有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹，影响冷轧板表面磷化膜质量，要求S含量尽可能低，因此本发明尽量将钢种的S百分含量控制在0.035％以下。

铝(Al)：Al作为主要脱氧剂，同时铝对细化晶粒也有一定作用。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。本发明控制Al百分含量控制在0.080％以下。

钛(Ti)：Ti是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒；降低时效敏感性和冷脆性，改善磷化性能。本发明控制Ti百分含量控制在≤0.10％。

氮(N)：N能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。本发明将钢种的N百分含量控制在0.0080％以下。

本现有技术相比，本发明技术主要是通过精确控制钢中的成分，并通过热轧、酸洗、五机架全六辊冷连轧及连续退火、平整工序生产冷轧钢板。按此方法生产的冷轧钢板具有优良的磷化性能，冷轧过程中控制轧辊粗糙度使轧硬卷的表面粗糙度Ra值控制为0.6～1.0μm，经连续退火后平整，平整后的冷轧钢板表面粗糙度Ra值控制为0.7～1.1μm，冷轧钢板表面粗糙度Rpc值控制为80～105。钢板磷化后，磷化膜均匀，膜重≥2.5g/m2，耐蚀性能评价中硫酸铜点滴实验时间≥60s、在3wt％NaCl溶液中浸泡开始生锈时间≥75min，完全满足钢铁下游用户对冷轧钢板磷化后具有高表观质量和良好耐蚀性能的要求。

附图说明

图1实施例1磷化后宏观形貌图；

图2实施例2磷化后宏观形貌图；

图3实施例3磷化后宏观形貌图；

图4实施例4磷化后宏观形貌图；

图5对比例1磷化后宏观形貌图；

图6对比例2磷化后宏观形貌图；

图7实施例1磷化后扫描电镜图片；

图8实施例2磷化后扫描电镜图片；

图9实施例3磷化后扫描电镜图片；

图10实施例4磷化后扫描电镜图片；

图11对比例1磷化后扫描电镜图片；

图12对比例2磷化后扫描电镜图片。

具体实施方式

实施例1

一种具有优良磷化性能的冷轧钢板，含有以下重量百分比元素：见表1，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

一种具有优良磷化性能的冷轧钢板的生产方法，包括以下步骤：

1)铁水预处理：要求前扒渣和后扒渣。

2)转炉冶炼：不加生铁、渣钢；采用自循环废钢出钢，强化转炉脱磷，加强挡渣操作；出钢过程加石灰，不进行脱氧。

3)合金微调站：进行钢包顶渣改质。

4)RH炉精炼：RH采用轻处理工艺，如需吹氧，则根据温度和氧位在前中期吹入氧气；破空前保证净循环时间不小于6min。

5)连铸：中包目标温度控制在液相线温度以上20～40℃，铸坯出炉温度控制在1150℃～1250℃。

6)热轧：六机架连轧，一次、二次出入口高压除鳞，终轧温度控制在870℃，卷取温度控制在725℃。

7)酸洗：酸液温度控制在68℃，酸洗速度90m/min；

8)五机架全六辊冷连轧：冷轧总压下率控制在62.7％，轧硬卷表面粗糙度Ra值控制在0.97μm。

8)连续退火：均热温度控制在740℃，控冷温度控制在400℃，退火速度控制为,180m/min。

9)平整：平整延伸率控制在1.0％，平整后的冷轧钢板表面粗糙度Ra值控制为1.02μm，冷轧钢板表面粗糙度Rpc值控制为98。

实施例2

一种具有优良磷化性能的冷轧钢板，含有以下重量百分比元素：见表1，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

一种具有优良磷化性能的冷轧钢板的生产方法，主要同实施例1，区别工艺参数见表2。

实施例3

一种具有优良磷化性能的冷轧钢板，含有以下重量百分比元素：见表1，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

一种具有优良磷化性能的冷轧钢板的生产方法，主要同实施例1，区别工艺参数见表2。

实施例4

一种具有优良磷化性能的冷轧钢板，含有以下重量百分比元素：见表1，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

一种具有优良磷化性能的冷轧钢板的生产方法，主要同实施例1，区别工艺参数见表2。

对比例1

一种具有优良磷化性能的冷轧钢板，含有以下重量百分比元素：见表1，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

一种具有优良磷化性能的冷轧钢板的生产方法，主要同实施例1，区别工艺参数见表2。

对比例2

一种具有优良磷化性能的冷轧钢板，含有以下重量百分比元素：见表1，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

一种具有优良磷化性能的冷轧钢板的生产方法，主要同实施例1，区别工艺参数见表2。

表1实施例1-4及对比例1-2化学成分，wt％

表2生产工艺与产品力学性能

利用T1000型粗糙度仪测量实施例1-4和对比例1-2生产过程中轧硬卷表面粗糙度、平整机表面粗糙度和成品冷轧钢板的表面粗糙度，表3为表面粗糙度检测结果。

表3表面粗糙度检测结果

对实施例1-4和对比例1-2在某冷轧钢板下游用户按生产现场工艺和步骤进行磷化试验，工艺步骤为：脱脂→水洗→表调→磷化→水洗→纯水洗→干燥，表4为脱脂和磷化工艺参数。

表4脱脂和磷化工艺

表5为现场工艺磷化后冷轧钢板的表观形貌和磷化性能评价结果.

表5磷化后表观形貌和磷化性能评价

从表5可以看出实施例1-4的膜重均大于对比例1-2，实施例1-4的硫酸铜点滴实验时间均大于对比例1-2，实施例1-4在3wt％NaCl溶液中浸泡开始生锈时间大于对比例。图1～图6分别为实施例1-4和对比例1-2磷化后的宏观形貌图片，图7～图12为磷化后实施例1-4和对比例1-2磷化后的扫描电镜图片，可以看出实施例1-4磷化后表面呈灰色，磷化膜均匀，对比例1-2磷化后表面不均匀，局部呈灰黄色，灰黄色部位磷化膜存在粗大晶粒。

Claims (4)

1.一种具有优良磷化性能的冷轧钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：

1）铁水预处理；

2）转炉冶炼；

3）合金微调站；

4）RH炉精炼；

5）连铸；

6）热轧；

7）酸洗：酸液温度控制在65~75℃，酸洗速度80~220m/min；

8）五机架全六辊冷连轧：冷轧总压下率控制在60%~80%；轧硬卷表面粗糙度Ra值控制在0.6~1.0μm；

9）连续退火；

10）平整：平整延伸率控制在0.7~1.5%；平整后冷轧钢板表面粗糙度Ra值控制为0.7~1.1μm，冷轧钢板表面粗糙度Rpc值控制为80~105；

所述具有优良磷化性能的冷轧钢板含有以下重量百分比元素：

C≤0.10%；Si≤0.030%；Mn≤0.50%；P≤0.035%；S≤0.035%；Al≤0.080%；N≤0.0080%；Ti：≤0.10％；余量为Fe和不可避免的杂质；

所述具有优良磷化性能的冷轧钢板磷化后，磷化膜均匀，膜重≥2.5g/m²。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤5）所述连铸：中包目标温度控制在液相线温度以上20~40℃；铸坯出炉温度控制在1150℃~1250℃。

3.根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于，步骤6）所述热轧：终轧温度控制在860℃~920℃；卷取温度控制在670℃~730℃。

4.根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于，步骤9）所述连续退火：均热温度控制在720℃~840℃；控冷温度控制在400℃，退火速度控制为140~220m/min。