唐鋼鍍鋅板超深沖性能工藝研究與質量控制

◎吳愛新 梅淑文 王力達

唐鋼鍍鋅板超深沖性能工藝研究與質量控制

◎吳愛新1梅淑文2王力達2

深沖級鍍鋅板廣泛用于汽車制造和大型機械制造、成型復雜沖壓件；而超深沖鍍鋅板具有更好的成型性能，在汽車制造和機械制造領域用途非常廣泛。通過確定原料成分范圍；對冷軋原料進行熱模擬實驗，分析了退火溫度對深沖級鍍鋅產品的性能的影響；又通過試驗生產分析了全線張力及光整機軋制力對深沖級鍍鋅產品的性能及質量的影響。

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

深沖級鍍鋅產品技術比較成熟，應用比較廣泛，如汽車、家電、高檔門業等。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品。

原料和工藝參數

深沖級鍍鋅板以IF鋼為原料，其成分特點是超低C、N，具有優異的深沖性能、無時效性，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，查閱大量國內外相關文獻和資料，并在實驗室進行了大量實驗，確定了深沖級鍍鋅板熱軋原料主要化學成份（見表1），熱軋各工序工藝參數（見表2）。

根據熱軋原料，制定冷軋工藝參數。確定冷軋工藝速度、壓縮比等參數。由于深沖級鍍鋅板熱軋原料自身特性，冷軋工藝速度與普通CQ相同，通過相關文獻了解，并結合大量實驗結果，最終確定冷軋壓下率控制在75%以上，目標是80%。

退火工藝制度對產品性能的影響

選取規格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，在試驗室用Gleeble-3500熱模擬試驗機模擬鍍鋅線退火過程。

熱模擬實驗。加熱速度為4℃/S，保溫溫度分別為800℃、830℃、860℃、890℃保溫時間為分別為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，晶粒雖然都已處于再結晶完成階段，但是晶粒沒有得到充分的長大，晶粒大小不均勻，后續拉伸變形過程中，影響產品成型性。

退火溫度對產品性能的影響。考慮生產線實際生產速度，模擬生產線速度120mpm條件下，退火溫度800℃、830℃、860℃、890℃對產品性能的影響，分析實驗結果可知，隨鍍鋅退火溫度的升高，鍍鋅板的抗拉強度和屈服強度降低，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，主要是因為隨退火溫度的升高{111}再結晶織構取向強度逐漸增強，因此r值升高，但退火溫度過高時，如890℃，由于接近相變點，再結晶織構因為α→γ→α相變而趨于無規則分布，造成r值也稍有下降。因此，退火溫度宜控制在830～860℃。

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

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

實際在線試生產

通過多個批次的在線實驗，得到實際生產中的退火工藝與產品性能之間的關系。試驗生產熱鍍鋅Ti-IF鋼共4個批次，具體工藝參數和張力如表4所示，帶鋼入鋅鍋溫度為460℃，每次生產試驗卷前安排兩卷過渡帶，提前調整爐內氣氛和工藝速度等參數，以滿足生產要求。生產中退火工藝對性能的影響與熱模擬實驗結果相近，再結晶組織形態與退火工藝密切相關，直接影響著Ti-IF鋼的深沖性能。根據相關文獻，熱鍍鋅Ti-IF鋼的晶粒度級別在7-8級時，其深沖性能最佳，可以看出試驗生產熱鍍鋅Ti-IF鋼晶粒度級別普遍偏高，主要原因是試驗生產所需的退火溫度均以達到，再結晶組織晶粒已形成，但帶鋼的退火時間不足，再結晶晶粒長大不充分，導致退火后晶粒偏細且大小不勻。可以通過降低工藝速度延長退火時間，但為了滿足Ti-IF鋼鍍鋅后的表面質量，對于此規格產品，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間大約4min，而在1#鍍鋅線退火爐中的時間大約3min，所以在退火溫度相同的情況下，3#鍍鋅線生產的Ti-IF鋼的再結晶組織晶粒長大更充分且均勻，晶粒度相對較低。

因此對于美鋼聯法全輻射管退火的生產線，在足夠退火溫度下，提高或降低生產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，保溫時間很短，對于IF鋼鍍鋅，即使在低速下也很難獲得理想的產品性能。由以上相關試驗和在線試生產可以得出，采用表4中（2）的工藝生產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

在實際生產中，鍍鋅后通常采用光整和拉矯來改善產品的表面質量、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鋼產品性能的影響，生產線上對不同光整和拉矯延伸率下產品產品的性能進行了試驗。結果表明，光整和拉矯延伸率對產品的屈服強度和n值有較大影響，抗拉強度和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，屈服強度上升明顯，n值下降速度也加快，當光整和拉矯延伸率為0.6時，屈服強度在150MPa左右，n值在0.24以上；當光整和拉矯延增加到1.8%時，其屈服強度升至235MPa左右，n值降至0.18左右。

因此在深沖級鍍鋅板生產過程中，在保證產品表面質量的前提下，應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，鍍鋅板的強度降低，深沖性能提高；保溫時間大于60S時，延長退火時間有利于鋼板強度的降低，對深沖性能的影響不大；但如果保溫時間過短，如30S，由于再結晶還未完全，晶粒未充分長大，產品的深沖性能會嚴重下降，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品；光整+拉矯伸長率對深沖級鍍鋅產品的屈服強度和n值有較大影響，在保證產品表面質量的前提下，應盡可能降低光整的張力和軋制力。

（作者單位：1.唐山科技職業技術學院；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量控制 項目編號：Z2014108