唐鋼鍍鋅板超深沖性能工藝研究與質(zhì)量控制

◎吳愛新 梅淑文 王力達(dá)

唐鋼鍍鋅板超深沖性能工藝研究與質(zhì)量控制

◎吳愛新1梅淑文2王力達(dá)2

深沖級鍍鋅板廣泛用于汽車制造和大型機(jī)械制造、成型復(fù)雜沖壓件；而超深沖鍍鋅板具有更好的成型性能，在汽車制造和機(jī)械制造領(lǐng)域用途非常廣泛。通過確定原料成分范圍；對冷軋?jiān)线M(jìn)行熱模擬實(shí)驗(yàn)，分析了退火溫度對深沖級鍍鋅產(chǎn)品的性能的影響；又通過試驗(yàn)生產(chǎn)分析了全線張力及光整機(jī)軋制力對深沖級鍍鋅產(chǎn)品的性能及質(zhì)量的影響。

由于熱鍍鋅鋼板具有良好的耐腐蝕能力、美好的外觀、有利于后續(xù)加工、可降低成本和減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，因此深受廣大用戶歡迎。

深沖級鍍鋅產(chǎn)品技術(shù)比較成熟，應(yīng)用比較廣泛，如汽車、家電、高檔門業(yè)等。深沖級鍍鋅板主要是指DC(X)53D+ZDC(X)56D+Z及同等級別的其它牌號產(chǎn)品。

原料和工藝參數(shù)

深沖級鍍鋅板以IF鋼為原料，其成分特點(diǎn)是超低C、N，具有優(yōu)異的深沖性能、無時(shí)效性，通過和客戶交流溝通，了解客戶使用深沖級鍍鋅板所需特性，查閱大量國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和資料，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，確定了深沖級鍍鋅板熱軋?jiān)现饕瘜W(xué)成份（見表1），熱軋各工序工藝參數(shù)（見表2）。

根據(jù)熱軋?jiān)?，制定冷軋工藝參?shù)。確定冷軋工藝速度、壓縮比等參數(shù)。由于深沖級鍍鋅板熱軋?jiān)献陨硖匦?，冷軋工藝速度與普通CQ相同，通過相關(guān)文獻(xiàn)了解，并結(jié)合大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終確定冷軋壓下率控制在75%以上，目標(biāo)是80%。

退火工藝制度對產(chǎn)品性能的影響

選取規(guī)格0.8mm，壓下率為80%的IF鋼冷硬板，制取300×20mm試樣，試樣長度方向垂直于軋制方向，在試驗(yàn)室用Gleeble-3500熱模擬試驗(yàn)機(jī)模擬鍍鋅線退火過程。

熱模擬實(shí)驗(yàn)。加熱速度為4℃/S，保溫溫度分別為800℃、830℃、860℃、890℃保溫時(shí)間為分別為30S，60S，90S。保溫后快冷到室溫，對所有試樣均在OLYMPUS顯微鏡下觀察其金相組織。由金相照片可以看出；在加熱溫度為800℃時(shí)，晶粒雖然都已處于再結(jié)晶完成階段，但是晶粒沒有得到充分的長大，晶粒大小不均勻，后續(xù)拉伸變形過程中，影響產(chǎn)品成型性。

退火溫度對產(chǎn)品性能的影響?？紤]生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)速度，模擬生產(chǎn)線速度120mpm條件下，退火溫度800℃、830℃、860℃、890℃對產(chǎn)品性能的影響，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨鍍鋅退火溫度的升高，鍍鋅板的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度降低，延伸率和n值趨向升高，這是由于隨著退火溫度的升高，再結(jié)晶晶粒尺寸逐漸變大，并且有利于晶粒的等軸化。但r值隨退火溫度的升高先升高后降低，主要是因?yàn)殡S退火溫度的升高{111}再結(jié)晶織構(gòu)取向強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，因此r值升高，但退火溫度過高時(shí)，如890℃，由于接近相變點(diǎn)，再結(jié)晶織構(gòu)因?yàn)棣痢谩料嘧兌呌跓o規(guī)則分布，造成r值也稍有下降。因此，退火溫度宜控制在830～860℃。

保溫時(shí)間對產(chǎn)品性能的影響。保溫時(shí)間對產(chǎn)品再結(jié)晶也是至關(guān)重要的因素。模擬對應(yīng)不同生產(chǎn)速度的保溫時(shí)間下產(chǎn)品性能情況見表3，通常美鋼聯(lián)鍍鋅線的生產(chǎn)速度在60～150mpm之間，從表3可以看出，當(dāng)保溫時(shí)間足夠長時(shí)，延長保溫時(shí)間對性能幾乎沒有影響，但如果保溫時(shí)間過短，如30s時(shí)，鍍鋅板的強(qiáng)度升高，斷后伸長率、r值、n值都會下降。

在熱鍍鋅退火過程中，冷硬鋼板完成再結(jié)晶和晶粒長大得到所需要的良好加工成形性能，經(jīng)試驗(yàn)IF鋼在870℃時(shí)只需10s就能完成再結(jié)晶過程，降低退火溫度時(shí)，完成再結(jié)晶所需的時(shí)間延長，如在830℃時(shí)，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，60s完全可以完成再結(jié)晶，則在此溫度下，延長退火時(shí)間對性能的影響不大。如退火時(shí)間過短，如在830℃時(shí)，由于再結(jié)晶雖然已完全，但晶粒未充分長大，造成產(chǎn)品強(qiáng)度偏高，性能下降。

實(shí)際在線試生產(chǎn)

通過多個批次的在線實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)際生產(chǎn)中的退火工藝與產(chǎn)品性能之間的關(guān)系。試驗(yàn)生產(chǎn)熱鍍鋅Ti-IF鋼共4個批次，具體工藝參數(shù)和張力如表4所示，帶鋼入鋅鍋溫度為460℃，每次生產(chǎn)試驗(yàn)卷前安排兩卷過渡帶，提前調(diào)整爐內(nèi)氣氛和工藝速度等參數(shù)，以滿足生產(chǎn)要求。生產(chǎn)中退火工藝對性能的影響與熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果相近，再結(jié)晶組織形態(tài)與退火工藝密切相關(guān)，直接影響著Ti-IF鋼的深沖性能。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，熱鍍鋅Ti-IF鋼的晶粒度級別在7-8級時(shí)，其深沖性能最佳，可以看出試驗(yàn)生產(chǎn)熱鍍鋅Ti-IF鋼晶粒度級別普遍偏高，主要原因是試驗(yàn)生產(chǎn)所需的退火溫度均以達(dá)到，再結(jié)晶組織晶粒已形成，但帶鋼的退火時(shí)間不足，再結(jié)晶晶粒長大不充分，導(dǎo)致退火后晶粒偏細(xì)且大小不勻?？梢酝ㄟ^降低工藝速度延長退火時(shí)間，但為了滿足Ti-IF鋼鍍鋅后的表面質(zhì)量，對于此規(guī)格產(chǎn)品，1#鍍鋅線工藝速度不得低于65m/min，3#鍍鋅線工藝速度不得低于90m/min，由于3#鍍鋅退火爐總行程比1#鍍鋅長，按此工藝速度，帶鋼在3#鍍鋅線退火爐中的時(shí)間大約4min，而在1#鍍鋅線退火爐中的時(shí)間大約3min，所以在退火溫度相同的情況下，3#鍍鋅線生產(chǎn)的Ti-IF鋼的再結(jié)晶組織晶粒長大更充分且均勻，晶粒度相對較低。

因此對于美鋼聯(lián)法全輻射管退火的生產(chǎn)線，在足夠退火溫度下，提高或降低生產(chǎn)速度對性能的影響較小，但對于直燃式退火爐，由于爐程較短，保溫時(shí)間很短，對于IF鋼鍍鋅，即使在低速下也很難獲得理想的產(chǎn)品性能。由以上相關(guān)試驗(yàn)和在線試生產(chǎn)可以得出，采用表4中（2）的工藝生產(chǎn)出的深沖級鍍鋅板性能最佳。

確定在線張力、光整拉矯等工藝參數(shù)

在實(shí)際生產(chǎn)中，鍍鋅后通常采用光整和拉矯來改善產(chǎn)品的表面質(zhì)量、獲得一定的表面粗糙度、改善板形。為研究光整和拉矯延伸率對IF鋼產(chǎn)品性能的影響，生產(chǎn)線上對不同光整和拉矯延伸率下產(chǎn)品產(chǎn)品的性能進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明，光整和拉矯延伸率對產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度和n值有較大影響，抗拉強(qiáng)度和r值的影響不大，延伸率稍有下降，尤其在延伸率大于1.0%時(shí)，屈服強(qiáng)度上升明顯，n值下降速度也加快，當(dāng)光整和拉矯延伸率為0.6時(shí)，屈服強(qiáng)度在150MPa左右，n值在0.24以上；當(dāng)光整和拉矯延增加到1.8%時(shí)，其屈服強(qiáng)度升至235MPa左右，n值降至0.18左右。

因此在深沖級鍍鋅板生產(chǎn)過程中，在保證產(chǎn)品表面質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能降低光整的張力和軋制力，以獲得良好的深沖性能。

退火溫度制度對鍍鋅板超深沖性能有很大的影響，隨退火溫度的升高，鍍鋅板的強(qiáng)度降低，深沖性能提高；保溫時(shí)間大于60S時(shí)，延長退火時(shí)間有利于鋼板強(qiáng)度的降低，對深沖性能的影響不大；但如果保溫時(shí)間過短，如30S，由于再結(jié)晶還未完全，晶粒未充分長大，產(chǎn)品的深沖性能會嚴(yán)重下降，因此對于爐程較短的直燃式退火爐，即使在低速下也難獲得理想的深沖性能產(chǎn)品；光整+拉矯伸長率對深沖級鍍鋅產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度和n值有較大影響，在保證產(chǎn)品表面質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能降低光整的張力和軋制力。

（作者單位：1.唐山科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2.河北鋼鐵唐鋼股份有限公司）

鍍鋅板超深沖性能工藝研究與質(zhì)量控制 項(xiàng)目編號：Z2014108