熱鍍鋅合金化產(chǎn)品抗粉化研究與改進(jìn)

錢鑫

摘 要： 合金化熱鍍鋅鋼板已廣泛地用于汽車行業(yè)，如何消除汽車用合金化熱鍍鋅鋼板鍍層粉化等缺陷是鋼鐵生產(chǎn)廠家和用戶極為關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文主要介紹汽車用合金化熱鍍鋅鋼板鍍層粉化缺陷的產(chǎn)生原因及其消除措施。

關(guān)鍵詞： 熱鍍鋅；合金化；粉化

0 前言

鋅鐵合金鍍鋅板是普通鍍鋅板在出鋅鍋之后經(jīng)過(guò)氣刀在鍍層沒(méi)有凝固之前經(jīng)過(guò)460～540℃的在線退火后得到的具有不同F(xiàn)e-Zn合金相結(jié)構(gòu)的鍍層鋼板，鍍層中含有不同的金屬間化合物。由于合金化層是由Fe-Zn金屬間化合物構(gòu)成，他們比鋅層硬而脆，在沖壓時(shí)易呈現(xiàn)粉末狀脫落[1]。

近年來(lái)，熱鍍鋅合金化鋼板以其優(yōu)良的耐蝕性能、涂裝性能、焊接性能和較高的表面強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)己越來(lái)越多地應(yīng)用于汽車上，但鋼板存在的最主要缺陷是目前鍍鋅工作者正在努力解決的鍍層大量粉化和脫落問(wèn)題。板在沖壓過(guò)程中，除滿足相應(yīng)的力學(xué)性能和表面性能外，鍍層的粉化量的大小直接影響著合金化熱鍍鋅板的沖壓加工性能，而鍍層的破壞不僅影響沖壓過(guò)程，還會(huì)惡化其耐蝕性能，且容易引起表面缺陷，影響涂裝后的外觀。因此，在滿足其它性能的同時(shí)獲得抗粉化性能良好的鍍層是合金化熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)。本文通過(guò)針對(duì)馬鋼冷軋總廠3#鍍鋅線生產(chǎn)DC56D系列IF鋼在某汽車客戶使用出現(xiàn)較為嚴(yán)重的抗粉化性能差問(wèn)題，通過(guò)工藝調(diào)整、實(shí)驗(yàn)室分析、仔細(xì)排查，最終找出缺陷原因，制定解決措施，有效的改善抗粉化問(wèn)題。

1 客戶使用問(wèn)題描述

對(duì)2015年客戶使用DC56D產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，用戶現(xiàn)場(chǎng)共沖壓了13000件前后門(mén)內(nèi)板，其中脫鋅比例為64%。用戶標(biāo)準(zhǔn)是脫鋅比例不大于3%。該鋼種產(chǎn)品不能滿足用戶需求。

通過(guò)現(xiàn)狀調(diào)查，2015年引起脫鋅的產(chǎn)品缺陷中，抗粉化性能差占不合格品的比例較大，達(dá)88.15%，是主要原因。粉化是在鋼板加工時(shí)，一合金以粉末狀或顆粒狀從鍍層上或接近鍍層表面的地方形成并剝落，粉化剝落下來(lái)的顆粒尺寸一般小于鍍層厚度，鍍層的粉化是鍍層在變形時(shí)，在鍍層內(nèi)部破壞的一種形式，尤其在沖壓件的轉(zhuǎn)角處更容易發(fā)生[2]。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣進(jìn)行抗粉化試驗(yàn)，樣板折彎后粉化寬度5～6mm，對(duì)于該規(guī)格產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，抗粉化性能較差。

2 問(wèn)題調(diào)查分析

2.1 清洗段效果排查

跟蹤鋅鐵合金在線生產(chǎn)時(shí)，用試紙檢測(cè)清洗段出口帶鋼表面質(zhì)量時(shí)未發(fā)現(xiàn)表面因清洗效果不佳現(xiàn)象，帶鋼清洗效果較好，排除清洗段清洗不凈導(dǎo)致殘留油脂及鐵粉影響合金化抗粉化性能。

2.2 爐內(nèi)氣氛排查

調(diào)查近3個(gè)月鋅鐵合金生產(chǎn)線退火爐氣氛情況，發(fā)現(xiàn)近3個(gè)月生產(chǎn)鋅鐵合金產(chǎn)品時(shí)退火爐沒(méi)有遇到自動(dòng)報(bào)警情況。退火爐煤氣、氫氣及露點(diǎn)均處于正常狀態(tài)，無(wú)明顯異常，排除爐內(nèi)氣氛導(dǎo)致抗粉化性能問(wèn)題。

2.3 鋅鍋鋁含量排查

調(diào)查鋅鍋鋁含量的檢測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)鋁含量分布在0.11%～0.135%之間，滿足0.11%～0.14%的設(shè)計(jì)要求。

2.4 合金化爐設(shè)備工藝參數(shù)排查

統(tǒng)計(jì)連續(xù)3月DC56D合金化溫度控制情況，發(fā)現(xiàn)該期間實(shí)際合金化出口溫度分布在506～525℃，均符合控制計(jì)劃要求。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雖然該部分DC56D在合金化生產(chǎn)設(shè)備工藝參數(shù)顯示滿足合金化出口溫度的前提下，但是按照該工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品仍然出現(xiàn)鍍層粉化嚴(yán)重情況，無(wú)法滿足用戶需求。因此，合金化溫度無(wú)法反映該產(chǎn)品的實(shí)際抗粉化性能，需要合理設(shè)定合金化生產(chǎn)設(shè)備工藝參數(shù)才能保證鍍層抗粉化性能的穩(wěn)定性，從而達(dá)到減少?zèng)_壓過(guò)程中脫鋅比例的目的。

3 工藝驗(yàn)證

3.1 驗(yàn)證邊部加熱器的影響規(guī)律

單開(kāi)邊部加熱器時(shí)超過(guò)400KW時(shí)現(xiàn)場(chǎng)觀察已過(guò)合金化，因主感應(yīng)加熱器和邊部加熱器在帶鋼邊部具有疊加效應(yīng)，因此適宜的邊部加熱器功率不宜超過(guò)300KW，隨帶鋼厚度變薄邊部加熱器設(shè)定應(yīng)相應(yīng)降低。

3.2 驗(yàn)證邊部加熱器的影響規(guī)律

保證邊部感應(yīng)加熱功率不變，對(duì)主感應(yīng)加熱進(jìn)行調(diào)試。試驗(yàn)結(jié)果表明主感應(yīng)加熱器對(duì)粉化性能具有顯著影響，粉化性能隨主感應(yīng)加熱器的增加而變壞，適宜的主感應(yīng)加熱器范圍是1700KW-2000KW。

4 解決措施

通過(guò)生產(chǎn)工藝排查，鎖定為合金化爐工藝參數(shù)設(shè)備問(wèn)題，導(dǎo)致該產(chǎn)品抗粉化性能較差。3#鍍鋅線合金化爐主要工藝段為：主感應(yīng)加熱器區(qū)、邊部感應(yīng)加熱器區(qū)、均熱爐區(qū)。為了達(dá)到相同的合金化出口溫度三個(gè)工藝段的參數(shù)可以有許多種的組合，但對(duì)鍍層的加熱效果不同；當(dāng)帶鋼規(guī)格變化時(shí)，感應(yīng)加熱器參數(shù)需相應(yīng)調(diào)整，否則加熱效果不同。

通過(guò)選取產(chǎn)線典型規(guī)格的DC56D在線調(diào)試，在上文中分別研究主加熱器功率、邊部感應(yīng)加熱器功率對(duì)鍍層抗粉化性能的影響，摸索出對(duì)于該規(guī)格品種較為切合的工藝參數(shù)。選取兩卷使用卷進(jìn)行鍍層相結(jié)構(gòu)、抗粉化性能進(jìn)行檢測(cè)：兩卷鍍層表面均為大量ζ相+少量δ1相，相結(jié)構(gòu)組成符合預(yù)期效果；抗粉化寬度分布在2.1mm～2.6mm。

5 結(jié)束語(yǔ)

粉化是合金化熱鍍鋅鋼板的一個(gè)固有特征，不能完全消除，只能通過(guò)控制，使產(chǎn)品抗粉化性能達(dá)到滿足客戶的需求。鍍層的粉化和剝離不僅影響沖壓過(guò)程，而且還惡化耐蝕性能，且容易引起表面缺陷，影響涂裝后的外觀。因此，在滿足其它性能的同時(shí)獲得抗粉化性能和附著力良好的鍍層是熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)。本文通過(guò)選取產(chǎn)線典型規(guī)格DC56D產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn)后，抗粉化寬度由原來(lái)的5～6mm降低至2～3mm左右，產(chǎn)品抗粉化性能相比之前有較為明顯提高。

隨著汽車廠家對(duì)不同規(guī)格鋼種抗粉化性能的差異化需求，建立不同鋼種規(guī)格的鋅鐵合金產(chǎn)品最佳鍍鋅工藝、合金化工藝，通過(guò)調(diào)整合金化工藝得到想要得到的鍍層組織和性能，這些是后續(xù)不斷努力方向，也是今后合金生產(chǎn)的研究重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王川.合金化溫度對(duì)高強(qiáng)IF鋼GA板鍍層組織及性能的影響，材料熱處理學(xué)報(bào)，2014，（9）.

[2] 劉聽(tīng).熱鍍鋅合金化鋼板成形過(guò)程中鍍層粉化機(jī)理研究.碩士論文，2010，（4）.