CN114427067A - 抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板及其制造方法，主要解决现有产品中满足家电用户300MPa级冷轧热镀锌钢板不具备较高强度且存在时效风险的成型加工质量要求。技术方案为，一种抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.0015～0.0035％，Si≤0.050％，Mn：0.40～0.50％，P≤0.018％，S≤0.010％，Ti：0.035～0.050％，N≤0.0025％，Al：0.015‑0.050％，其余为铁和不可避免夹杂。本发明0.5～1.0mm厚热镀锌钢板断后伸长率A80mm为35～45％，屈服点延伸率Ae为0％；主要用于制作家电面板。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷轧热镀锌钢板，特别涉及一种抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板及其制造方法，具体而言，涉及抗拉强度为300～340MPa的热镀锌无间隙原子钢板及其制造方法，属于铁基合金技术领域。
背景技术
随着近年来家电制造行业的发展迅速和竞争激烈，家电市场对产品功能进行不断细分以及对品质的不断提升；对于制作家电面板的热镀锌板，不仅要求材料本身具备一定的强度，而且要满足后续烘烤彩涂无时效以及加工成形不开裂的质量要求。由于超低碳钢中的间隙原子被钛或铌元素固定后形成碳、氮化物，无时效现象，其冷轧退火产品在彩涂烘烤后，材料拉伸不会出现屈服平台；但传统的超低碳钢强度较低，是不能适应当今家电市场不同强度要求的用途。因此，近几十年起在普通IF钢中加入P、Mn等固溶强化元素以提高钢板强度，同时钢板中仍无间隙原子，以保证优良的冲压成型性能和无时效的优点。
中国专利文献CN104694817A的专利公开的一种超低碳冷轧钢板生产方法，其成分在碳、锰设计中有较大的区别，其碳、锰含量分别为0.005％～0.015％、0.15～0.25％，并且不添加TI元素；该专利未采用深脱碳工艺即微碳控制，使用过时效处理技术，工艺较复杂，虽达到一定强度级别的冷轧钢板，但对加工要求高的产品会有横纹等质量问题的风险。
中国专利文献CN105755370A的专利公开的一种超低碳冷轧钢板及其生产方法，其成分在碳、锰、钛设计中有较大的区别，其碳、锰、钛含量分别0.001～0.0020％，0.01～0.02％、0.045～0.085％，其产品屈服强度仅为120～140MPa，屈服强度低，不能满足此类用户具备较高强度的加工使用要求。
中国专利文献CN106929765A的专利公开的一种280MPa级超深冲用带钢及其生产方法，其成分在Mn设计中有较大的区别,其Mn含量0.07～0.15％，并该专利设计所采用≤0.003％的超低碳，会提高对RH精炼技术和时间的要求，增加生产成本；并且屈服强度为140～160MPa，抗拉强度为280～290MPA,强度都偏低，是不能满足此类用户具备较高强度的加工使用要求。
发明内容
本发明目的是提供一种抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板及其制造方法，主要解决现有产品中满足家电用户抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板的成型加工质量要求。
本发明采用的技术方案是，一种抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.0015～0.0035％，Si≤0.050％，Mn：0.40～0.50％，P≤0.018％，S≤0.010％，Ti：0.035～0.050％，N≤0.0025％，Al：0.015～0.050％，其余为铁和不可避免夹杂。
本发明热镀锌钢板的金相组织为铁素体，铁素体组织的晶粒度级别为I7.5～9.0级，0.5～1.0mm厚热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为180～260MPa，抗拉强度Rm为300～340MPa，断后伸长率A80 mm为35～45％，屈服点延伸率Ae为0％。
本发明所述的抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板的基板的化学成分限定在上述范围内的理由如下：
碳：碳为固溶强化元素可增加钢的强度。如钢中碳含量较高时，不利于一定钛含量的固定，容易产生时效；否则需要更高钛含量的固定，增加成本，如碳控制太低，其精炼工艺脱碳时间长，生产成本也高，并且其强度满足不了产品要求，综合考虑本发明的碳含量范围设定为0.0015～0.0035％；
硅：作为热镀锌产品必须控制硅含量，当硅含量较高时，不仅会在热轧板表面形成较重的氧化铁皮，在酸洗过程中难以酸洗除尽，而且在后续热镀锌时影响镀锌层的表面质量，导致漏镀缺陷，因此本发明控制Si≤0.050％。
锰：锰作为固溶强化的主要元素，在钢中添加适量锰含量有利于强度的提高，满足最终产品的性能要求，同时有利于脱硫，可避免钢的热脆性，因此本发明限定Mn含量为0.40～0.50％。
硫：硫是钢中的有害元素；硫在钢中会形成硫化物夹杂，使其延展性和韧性降低，并且可以减少合金钛的添加量，降低成本；因此尽可能控制在较低水平，本发明限定S≤0.010％。
磷：磷含量过高会导致材料的脆性，同时会在晶界偏析加速钢板基体腐蚀，容易过酸洗产生表面色差问题，从而影响后续镀锌的表面质量。因此，本发明限定P≤0.018％。
钛：本发明通过用钛进行微合金化以进一步降低钢中的固溶碳氮的含量，从而确保钢板的无时效性，此外钛相对铌元素不仅成本比较低，还可改变硫化物的形态，提高钢的冷加工性能。但过量的钛含量会提高再结晶温度，本发明限定Ti含量为0.035～0.050％。
氮：氮在本发明的钢中属于有害元素，氮会严重降低材料的塑性和韧性，并对时效很敏感，不利钢板后续加工成型性，同时可以减少合金钛的添加量，降低成本，因此需要限制氮含量。本发明限定N≤0.0025％。
铝：铝作为强的脱氧剂，和钢中氧形成Al2O3在炼钢时去除；并且同N的结合力很强，形成化合态的AlN，从而改变钢的应变时效性。但是铝过高会形成过多的Al2O3夹杂，并且连铸浇注是容易堵塞浇注水口。本发明限定Al含量为0.015～0.050％。
上述抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板的制造方法，该方法包括：
钢水经过连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分的重量百分比为：C：0.0015～0.0035％，Si≤0.050％，Mn：0.40～0.50％，P≤0.018％，S≤0.010％，Ti：0.035～0.050％，N≤0.0025％，Al：0.015～0.050％，其余为铁和不可避免夹杂；
连铸板坯经加热炉加热至1190～1230℃后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为6道次轧制，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1030～1080℃，控制粗轧后中间坯厚度为38～42mm，精轧为7道次连轧，在奥氏体单相区轧制，精轧结束温度为900～940℃，精轧后钢板厚度为2.75～4.00mm，层流冷却采用前段冷却，卷取温度为620～680℃时卷取得热轧钢卷；
热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、脱脂、立式连续退火炉退火、热浸镀锌、平整，卷取得到厚度为0.5～1.0mm成品热镀锌钢板，所述冷轧压下率为75～90％，冷轧后的轧硬状态带钢在立式连续退火炉退火的均热段温度为770～810℃，带钢在均热段的退火时间为50～100s，平整延伸率为0.6～1.2％。
通过模拟试验计算，本发明成分体系Ar3点相变温度为898℃。本发明所采取的热轧工艺均是基于本发明成分体系和模拟试验计算的相变点。
本发明采取的生产工艺的理由如下：
1、连铸板坯加热温度的设定
为了保证精轧终轧温度，使热轧轧制过程在奥氏体区间进行，连铸板坯出加热炉的温度不能太低；并且较低的出炉温度可使钛化物等第二相粒子不能溶解，在后续工序中不能生成弥散的细小析出物，从而起不到提高产品强度的作用；如果板坯加热温度过高，板坯表面会生成较厚的氧化铁皮，在随后的热轧粗轧、精轧过程中容易压入带钢表面，影响成品表面质量。本发明板坯加热温度设定为1190～1230℃。
2、粗轧结束温度和中间坯厚度设定
粗轧轧制过程需控制在奥氏体再结晶温度以上轧制。粗轧结束温度过高，容易形成过多的二次氧化铁铁皮，精轧过程不易去除，酸洗后会在钢板表面形成山水状氧化铁皮缺陷，影响钢板表面和用户的使用；如果粗轧结束温度过低，则无法保证精轧结束温度，即在奥氏体再结晶温度以上轧制，本发明粗轧结束温度设定为1030～1080℃。
中间坯厚度影响钢板终轧温度，如果中间坯厚度过低，带坯温降过大，导致后续的终轧温度降低，特别是钢板边部温降很大，钢板会处于奥氏体+铁素体两相区轧制，会恶化带钢的组织性能。如果中间坯过厚，会增加精轧负荷和轧制稳定性。本发明设定中间坯厚度38～42mm。
3、精轧结束温度设定
本发明的精轧过程需在奥氏体单相区轧制，如果精轧温度过低，精轧过程在铁素体+奥氏体两相区轧制，会恶化产品的组织性能；如果精轧结束温度设定过高，不仅产线难以达到，而且钢板表面氧化铁皮严重，酸洗时不易去除，影响表面质量；本发明精轧结束温度设定为900～940℃。
4、热轧卷取温度的设定
如果热轧卷取温度过高，在后续冷轧退火时，其再结晶晶粒容易长大，屈服强度降低；如热轧卷取温度过低，不仅影响钢卷整卷的性能稳定性，而且较小尺寸的第二相粒子会对后续冷轧退火不利；本发明设定的卷取温度范围为620～680℃。
5、精轧后层流冷却方式的设定
当精轧结束后，如钢板冷却速度较慢即采用后段冷却，则铁素体晶粒较粗大，会降低屈服强度。因此本发明设定精轧后层流冷却方式采取前段冷却。
6、冷轧压下率设定
由于冷轧变形量的增加，能够促进后续退火的再结晶，得到细小的晶粒组织，从而提高钢板的强度；如冷轧变形量过高，轧机的负荷过大，影响带钢的板形和生产稳定性；本发明设定冷轧压下率为75～90％；
7、退火温度和退火时间的设定
为了保证镀锌产品强度达到要求的目标范围，因此应控制再结晶的晶粒尺寸，连退的退火温度不宜太高，退火时间能保证再结晶完成即可。本发明设定带钢在立式连续退火炉均热段的温度为770～810℃，退火时间为50～100s；
8、平整延伸率的设定
平整不仅能保证带钢良好的板形，而且通过适量平整率也可相应提高材料的屈服强度，本发明其平整延伸率为0.6～1.2％。
本发明方法生产的热镀锌钢板的金相组织为铁素体，铁素体组织的晶粒度级别为I7.5～9.0级，0.5～1.0mm厚热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为180～260MPa，抗拉强度Rm为300～340MPa，断后伸长率A80 mm为35～45％，屈服点延伸率Ae为0％。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明通过采用含TI-IF钢和以锰强化为主的成分设计，通过热轧、酸轧、退火以及平整等工艺相匹配设计，工艺简单，获得的最终产品无时效性，并且产品性能和表面满足家电用户的加工成型要求，同时其制造成本也较低。2、本发明主要通过含有一定碳和锰含量范围的TI-IF钢以及控制氮、硫成分相结合的成分设计，不仅具备较高的产品强度，满足用户要求，而且确保产品加工成型无时效。3、本发明制造成本较低主要体现在仅采用含锰强化为主的TI-IF钢成分设计，不需要添加Nb贵重合金元素；由于TI-IF钢的退火温度相对Nb-IF钢退火温度要低，因而可以在较低温度下完成退火，降低合金和能耗成本；同时本发明采用略高碳含量的IF钢成分设计，可以降低RH精炼技术和时间的要求，从而降低生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例5热镀锌钢板的金相组织照片。
具体实施方式
下面结合实施例1-5对本发明作进一步说明，如表1-4所示，表1为本发明实施例热镀锌钢板的基板的化学成分(按重量百分比计)，其余为Fe及不可避免杂质。
表1本发明实施例热镀锌钢板的基板的化学成分，单位：重量百分比。
按照本发明材料成分设计的要求，通过采用转炉熔炼得到符合要求化学成分的钢水，将钢水进行连铸得到连铸板坯，连铸板坯厚度为210～230mm，宽度为800～1600mm，长度为5000～10000mm。
炼钢生产的定尺板坯送至加热炉再加热，出炉除鳞后送至热连轧机组轧制。通过粗轧和精轧连轧机组控制轧制，经层流冷却后进行卷取，层流采用前段冷却，产出合格热轧钢卷，热轧钢板的厚度为2.75～4.0mm。热轧工艺控制参数见表2。
表2本发明实施例热轧工艺控制参数
将上述热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、脱脂、连续立式退火炉退火、热镀锌及平整，卷取得到厚度为0.5～1.0mm热镀锌钢卷。所述的脱脂采用现有常规工艺，退火工艺为：冷轧后的轧硬状态带钢在连续退火炉退火的均热段温度为770～810℃，带钢在均热段的退火时间为50～100s，平整延伸率为0.6～1.2％。冷轧、退火、平整工艺控制参数见表3。
表3本发明实施例冷轧、退火、平整工艺控制参数
利用上述方法得到的热镀锌钢板，参见图1，热镀锌钢板的金相组织为铁素体，铁素体组织的晶粒度级别为I7.5～9.0级，0.5～1.0mm厚热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为180～260MPa，抗拉强度Rm为300～340MPa，断后伸长率A80 mm为35～45％，屈服点延伸率Ae为0％。
将本发明得到的热镀锌钢板按照《GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验，热镀锌钢板的力学性能见表4。
表4本发明实施例热镀锌钢板的力学性能
从表4的性能可知，本发明热镀锌板具有合适的强度范围以及无时效等指标，并且表面质量良好，完全满足了家电用户制作家电面板的加工要求。
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 (5)
1.一种抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.0015～0.0035％，Si≤0.050％，Mn：0.40～0.50％，P≤0.018％，S≤0.010％，Ti：0.035～0.050％，N≤0.0025％，Al：0.015～0.050％，其余为铁和不可避免夹杂；所述热镀锌钢板的金相组织为铁素体，组织晶粒度级别为I7.5～9.0级。
2.如权利要求1所述的抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板，其特征是，0.5～1.0mm厚热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为180～260MPa，抗拉强度Rm为300～340MPa，断后伸长率A80 mm为35～45％，屈服点延伸率Ae为0％。
3.一种抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板的制造方法，其特征是，所述的方法包括：
钢水经过连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分的重量百分比为：C：0.0015～0.0035％，Si≤0.050％，Mn：0.40～0.50％，P≤0.018％，S≤0.010％，Ti：0.035～0.050％，N≤0.0025％，Al：0.015～0.050％，其余为铁和不可避免夹杂；
连铸板坯经加热炉加热至1190～1230℃后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为6道次轧制，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1030～1080℃，控制粗轧后中间坯厚度为38～42mm，精轧为7道次连轧，在奥氏体单相区轧制，精轧结束温度为900～940℃，精轧后，层流冷却采用前段冷却，卷取温度为620～680℃时卷取得热轧钢卷；
热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、脱脂、立式连续退火炉退火、热浸镀锌、平整，卷取得到厚度为0.5～1.0mm成品热镀锌钢板，所述冷轧压下率为75～90％，冷轧后的轧硬状态带钢在立式连续退火炉退火的均热段温度为770～810℃，带钢在均热段的退火时间为50～100s，平整延伸率为0.6～1.2％。
4.如权利要求3所述的抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板的制造方法，其特征是，热轧精轧后，控制热轧钢板的厚度为2.75～4.00mm。
5.如权利要求3所述的抗拉强度300MPa级冷轧热镀锌钢板的制造方法，其特征是，所述热镀锌钢板的金相组织为铁素体，组织晶粒度级别为I7.5～9.0级；热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为180～260MPa，抗拉强度Rm为300～340MPa，断后伸长率A80 mm为35～45％，屈服点延伸率Ae为0％。
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