CN111647733A - 提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法、汽车板 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法、汽车板，涉及冶钢领域，本发明提供的提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法，包括铸坯成分控制、热轧、冷轧、退火和平整；所述铸坯成分控制中，按质量分数计，控制铸坯成分为：C：0.01～0.02％，Si≤0.02％，Mn：0.10～0.30％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.03～0.06％，B：0.001～0.003％，N≤0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质；所述热轧中，出钢钢坯温度为1140～1240℃，粗轧出口温度为1020～1100℃，终轧温度为900～960℃；所述冷轧中，冷轧压下率为67.6～86.1％；所述退火中，退火炉加热段露点温度为‑30～0℃。通过本发明实施例提供的方法制得的低碳铝镇静钢汽车板，其表面磷化膜晶粒尺寸在5um以下，覆盖率为100％，P比在85％以上，具有优异的磷化性能。

Description

提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法、汽车板
技术领域
本发明涉及冶钢领域，具体涉及一种提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法、汽车板。
背景技术
磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要包括以下几方面：1)给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；2)用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；3)在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。
目前，低碳铝镇静钢汽车板存在磷化性能不足的问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法、汽车板。
本发明实施例提供一种提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法，包括铸坯成分控制、热轧、冷轧、退火和平整；
所述铸坯成分控制中，按质量分数计，控制铸坯成分为：C：0.01～0.02％，Si≤0.02％，Mn：0.10～0.30％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.03～0.06％，B：0.001～0.003％，N≤0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质；
所述热轧中，出钢钢坯温度为1140～1240℃，粗轧出口温度为1020～1100℃，终轧温度为900～960℃；
所述冷轧中，冷轧压下率为67.6～86.1％；
所述退火中，退火炉加热段露点温度为-30～0℃。
可选的，所述热轧中，卷曲温度为640～700℃。
可选的，所述退火中，退火炉预热段、均热段和冷却段的露点温度均≤-45℃。
可选的，所述退火中，退火炉预热段、加热段、均热段和冷却段的氧质量含量和H2质量含量满足：氧质量含量≤15ppm，H2质量含量≤7％。
可选的，所述平整中，平整至钢板表面Ra值为1.0～1.4um，RPc≥90。
可选的，所述Mn与所述Si的质量分数比为10-15。
可选的，所述出钢钢坯温度为1200℃，所述粗轧出口温度为1050℃，所述终轧温度为910℃。
可选的，所述冷轧压下率为82.5％。
可选的，所述退火炉加热段露点温度为-20℃。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种低碳铝镇静钢汽车板，由上述提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法制得。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法，通过铸坯成分控制、热轧、冷轧、退火，促使钢板表面形成的氧化物颗粒较小且弥散分布，并通过平整工艺控制，促使钢板表面“凹凸”起伏结构数量增多，进而提升了钢板表面质量，满足钢板在磷化工艺下限条件下的磷化性能要求。
利用本发明实施例提供的提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法制备的汽车用钢板(汽车板)，其表面磷化膜晶粒尺寸在5um以下，覆盖率为100％，P比在85％以上。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例1中低碳铝镇静钢汽车板表面磷化膜形貌图；
图2是本发明实施例2中低碳铝镇静钢汽车板表面磷化膜形貌图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
还需要说明的是，本发明中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
如前所述，目前，低碳铝镇静钢汽车板存在磷化性能不足的问题，原因包括：
1、表面粗糙度。钢板表面粗糙度对磷化性能的影响较大，主要是由于不同的粗糙度，使得材料表面结构起伏的大小及数量均不同，进而材料在磷化液中的有效反应面积不同，导致材料形核率不同，最终材料磷化性能产生差异。表面粗糙度中的特征参数如Ra(轮廓算术平均偏差)、RPc(波纹峰值密度)等均会对磷化性能产生影响。
2、表面氧化物聚集状态。汽车板一般为退火板，在退火过程中由于退火炉内保护气氛具备一定程度的氧化性，导致材料合金元素发生选择性氧化，形成氧化物。材料的成分及含量不同、退火制度的差异造成材料表面氧化物的种类及形态各异，对磷化性能的影响也不尽相同。概括来说，材料表面经过选择性氧化，如果形成较为细小的、颗粒状的、分布较为均匀的氧化物，通常会对磷化性能产生有利作用。倘若氧化物的尺寸较大、分布不均匀或者氧化物直接以膜状形态存在，对磷化性能极为不利。
3、表面残油残碳等。材料表面残碳会造成磷化结晶粗糙以及配套涂层耐蚀性减弱等不利后果。当材料表面残油量较多时，会加重脱脂的负担，也可能导致磷化不良。
本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本发明实施例提供一种提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法，包括铸坯成分控制、热轧、冷轧、退火和平整；
所述铸坯成分控制中，按质量分数计，控制铸坯成分为：C：0.01～0.02％，Si≤0.02％，Mn：0.10～0.30％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.03～0.06％，B：0.001～0.003％，N≤0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质；
所述热轧中，出钢钢坯温度为1140～1240℃，粗轧出口温度为1020～1100℃，终轧温度为900～960℃；
所述冷轧中，冷轧压下率为67.6～86.1％；
所述退火中，退火炉加热段露点温度为-30～0℃。
1、利用上述方案，可在钢板表面形成弥散分布的、尺寸较小的氧化物，且钢板表面“凹凸”起伏结构数量较多且均匀，促使钢板表面在下限磷化工艺条件下反应较快，增大磷化形核率，能够形成质量较好的磷化膜。
2、对铸坯成分控制，主要是为了保证钢板的力学性能、冲压性能等，避免钢板晶界处出现块状碳化物，促使钢板表面形成细小弥散析出的Fe3C，以提高钢板磷化性能。对热轧工艺进行控制，主要是为了保证钢板的力学性能以及表面质量，并达到节能的目的。对钢板冷轧压下率进行控制，主要是为获得较好的冲压性能。对退火炉加热段露点进行控制，主要是为了在钢板表面形成弥散分布的小尺寸氧化物，以提升钢板磷化性能。
3.对本发明的铸坯成分控制范围进行说明。
C：0.01％-0.02％
C是钢板最基本的固溶强化元素，可有效提高钢板的强度。但是C元素含量过高，会形成大量的碳化物，对磷化性能不利，且增加冶炼难度及成本，因此本发明C元素含量控制在0.01％-0.02％。
Si：≤0.02％
Si元素含量过高，易在钢板表面富集，形成膜状或者尺寸较大的、易在晶界聚集的含Si氧化物，该氧化物对磷化形核不利，导致磷化性能较差，因此本发明Si元素含量控制在≤0.02％。
Mn：0.10～0.30％
Mn元素能有效增大钢板表面氧化物的弥散程度，减小氧化物的尺寸，提升钢板磷化性能，但是Mn元素含量过高，Mn偏析程度加大，因此本发明Mn元素含量控制在0.10～0.30％。
P：≤0.015％
P元素是钢板的基本元素之一，含量高会引发“冷脆”现象，因此本发明P元素含量控制在≤0.015％。
S：≤0.015％
S元素是钢板的基本元素之一，含量高会引发“热脆”现象，因此本发明S元素含量控制在≤0.015％。
Al：0.03～0.06％
Al在钢水冶炼中起到脱氧作用，含量过低，脱氧不足，但含量过高，则冶炼成本增大，因此本发明AI元素含量控制在≤0.03～0.06％。
B：0.001～0.003％
B元素能够起到淬火作用，但含量过高，对磷化性能不利，因此本发明B元素含量控制在0.001～0.003％。
N：≤0.005％
N元素可以起到提升钢板强度以及焊接性能，因此本发明N元素含量控制在≤0.005％。
3.对本发明的热轧工艺控制进行说明。
热轧：出钢钢坯温度为1140～1240℃，粗轧出口温度为1020～1100℃，终轧温度为900～960℃。
出钢钢坯温度、粗轧出口温度以及终轧温度控制在上述范围内，能够节能而且还能减少脱碳，控制晶粒尺寸，获取组织均匀和性能稳定的钢材。同时，在上述热轧工艺范围内，钢板氧化铁皮的清洗也较容易。
冷轧压下率为67.6～86.1％，如果冷轧压下率低于67.6％或者高于86.1％，则钢板均无法获取合适的冲压性能。
退火炉加热段露点温度为-30～0℃。如果露点温度低于-30℃或者高于0℃，则钢板表面无法形成弥散分布的、尺寸较小的氧化物或者氧化程度过于严重。
可选的，所述热轧中，卷曲温度为640～700℃。
卷曲温度限定在此范围内，可获得理想的金相组织和力学性能，屈强比也能达到最佳值，同时也可获得较好的表面氧化铁皮状态。
可选的，所述退火中，退火炉预热段、均热段和冷却段的露点温度均≤-45℃。
限定退火炉预热段、均热段和冷却段的露点温度均≤-45℃，是为了保证退火中保护气氛呈现一定程度的还原性，以免钢板氧化程度过大。
可选的，所述退火中，退火炉预热段、加热段、均热段和冷却段的氧质量含量和H2质量含量满足：氧质量含量≤15ppm，H2质量含量≤7％。
限定氧质量含量和H2质量含量，是为了避免钢板过度氧化。
可选的，所述平整中，平整至钢板表面Ra值为1.0～1.4um，RPc≥90。
当钢板表面粗糙度特征值Ra以及RPc限定在此范围内，可在表面获得均匀分布的、数量较大的“凹凸”起伏结构，有利于磷化性能。
可选的，所述Mn与所述Si的质量分数比为10-15。
当限定钢板Mn与所述Si的质量分数比在上述范围内，可以增大钢板表面Mn元素富集程度，减轻Si元素富集程度，可以促使钢板表面形成尺寸较小的、易在磷化液中溶解的氧化物，最终形成的磷化膜质量较好。
可选的，所述出钢钢坯温度为1200℃，所述粗轧出口温度为1050℃，所述终轧温度为910℃。
可选的，所述冷轧压下率为82.5％。
可选的，所述退火炉加热段露点温度为-20℃。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种低碳铝镇静钢汽车板，由上述提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法制得。
本发明实施例提供的低碳铝镇静钢汽车板，其表面磷化膜晶粒尺寸在5um以下，覆盖率为100％，P比在85％以上，具有优异的磷化性能。
下面将结合实施例和实验数据，对本发明实施例提供的提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法、汽车板进行详细说明。
实施例1
本实施例中，铸坯成分控制如表1所示：
表1
C Si Mn P S Al B N
0.0193 0.010 0.194 0.009 0.006 0.039 0.002 0.003
出钢钢坯温度为1190℃，粗轧出口温度为1045℃，终轧温度为915℃，卷曲温度为680℃。
冷轧压下率为67.6％。
连退工艺控制如下：炉内加热段露点-25℃，其余各段为-46℃；各段0含量为10ppm；H2含量为5％。
平整工艺控制如下：平整后钢板表面Ra值为1.2um，RPc为93。
通过本实施例制得的低碳铝镇静钢汽车板表面磷化膜形貌图如图1所示，从图1可知，本实施例提供的磷化膜结晶均匀、致密，晶粒尺寸在5um以下，覆盖率100％，P比在85％以上。
实施例2
本实施例中，铸坯成分控制如表2所示：
表2
C Si Mn P S Al B N
0.0190 0.013 0.199 0.006 0.005 0.043 0.003 0.003
出钢钢坯温度为1180℃，粗轧出口温度为1040℃，终轧温度为910℃，卷曲温度为685℃。
冷轧压下率为86.0％。
连退工艺控制如下：炉内加热段露点为-22℃，其余各段为-49℃；各段0含量为13ppm；H2含量为7％。
平整工艺控制如下：平整后钢板表面Ra值为1.3um，RPc为116。
通过本实施例制得的低碳铝镇静钢汽车板表面磷化膜形貌图如图2所示，从图2可知，本实施例提供的磷化膜结晶均匀、致密，晶粒尺寸在5um以下，覆盖率100％，P比在85％以上。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法，其特征在于，包括铸坯成分控制、热轧、冷轧、退火和平整；
所述铸坯成分控制中，按质量分数计，控制铸坯成分为：C：0.01～0.02％，Si≤0.02％，Mn：0.10～0.30％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.03～0.06％，B：0.001～0.003％，N≤0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质；
所述热轧中，出钢钢坯温度为1140～1240℃，粗轧出口温度为1020～1100℃，终轧温度为900～960℃；
所述冷轧中，冷轧压下率为67.6～86.1％；
所述退火中，退火炉加热段露点温度为-30～0℃。
2.根据权利要求1所述的一种提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法，其特征在于，所述热轧中，卷曲温度为640～700℃。
3.根据权利要求1所述的一种提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法，其特征在于，所述退火中，退火炉预热段、均热段和冷却段的露点温度均≤-45℃。
4.根据权利要求1所述的一种提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法，其特征在于，所述退火中，退火炉预热段、加热段、均热段和冷却段的氧质量含量和H2质量含量满足：氧质量含量≤15ppm，H2质量含量≤7％。
5.根据权利要求1所述的一种提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法，其特征在于，所述平整中，平整至钢板表面Ra值为1.0～1.4um，RPc≥90。
6.根据权利要求1所述的一种提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法，其特征在于，所述Mn与所述Si的质量分数比为10-15。
7.根据权利要求1所述的一种提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法，其特征在于，所述出钢钢坯温度为1200℃，所述粗轧出口温度为1050℃，所述终轧温度为910℃。
8.根据权利要求1所述的一种提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法，其特征在于，所述冷轧压下率为82.5％。
9.根据权利要求1所述的一种提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法，其特征在于，所述退火炉加热段露点温度为-20℃。
10.一种低碳铝镇静钢汽车板，其特征在于，由如权利要求1-9任一项所述的提高低碳铝镇静钢汽车板磷化性能的方法制得。
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