本發明涉及冷軋熱鍍鋅汽車用鋼制造領域，具體涉及一種抗拉強度800MPa級含Si的冷軋熱鍍鋅雙相鋼的生產方法。

背景技術：

隨著汽車工業的發展，節能降耗、增加安全可靠性能、提高車體耐蝕性能已成為用戶的普遍追求，采用高強度鍍鋅板已成為汽車用鋼發展的必然趨勢。

雙相鋼是目前汽車行業應用最為廣泛的高強鋼，汽車用雙相鋼根據工藝路徑不同分為熱軋雙相鋼、冷軋雙相鋼和冷軋熱鍍鋅雙相鋼等，其中以具有雙相組織的鐵素體/馬氏體雙相鋼最具代表性。因鍍鋅雙相鋼不僅具有冷軋雙相鋼高強度、低屈強比和良好成形性，還具有良好的防腐性能，目前研究和應用最多和最為成熟的鍍鋅DP600。隨著汽車工業對減重要求的進一步提高，抗拉強度在800MPa及其以上級別的超高強度鍍鋅雙相鋼可在保證安全、耐蝕性能的前提下降低零部件厚度，實現更大程度的汽車輕量化。目前鍍鋅DP800主要應用于車門防撞梁、座椅支架、地底板梁等安全件和結構件。

通過合理的成分以及工藝設計，保證組織中鐵素體和馬氏體含量和配比，控制馬氏體和鐵素體彌散程度和分布狀態，從而獲得理學性能良好的800MPa級雙相鋼產品，同時要考慮成分和工藝對表面涂鍍的影響。開發800MPa級高強度冷軋熱鍍鋅雙相鋼時，通過合理的成分和工藝設計，保證雙相鋼力學性能、焊接性、成形性能以及良好表面質量的要求，同時盡量降低微合金元素的使用量降低成本。

針對800MPa級鍍鋅雙相鋼進行專利檢索，成分與本發明對比如表1所示。各發明的特點具體如下：

申請號為CN01807327.1的專利中，其公開了高強度雙相薄鋼板和高強度雙相電鍍薄鋼板及其制造方法，其中針對780MPa級雙相鋼冷軋薄板的化學成分為：C：0.04％，Si：0.7％，Mn：2.6％，V：0.02％～0.06％，Nb：0.01％～0.12％，Ti：0.01％～0.12％，S≤0.055％，P≤0.040％，Als：0.04％，余量為Fe；該專利中通過高硅低碳以及添加Nb、V、Ti微合金中的一種或多種進行的成分設計思路，獲得了一種具有良好拉延性能的高強度薄鋼板。其鍍鋅工藝偏向于電鍍鋅，對于高Si(Si≥0.20％)通常會造成表面涂鍍性能變差。該文中沒有指出如何避免該問題的具體方案，但目前普遍采用預氧化-還原技術或者表面閃鍍的方法解決高Si的表面氧化。

申請號為CN200410084680.6的專利文獻公開了一種800MPa冷軋熱鍍鋅雙相鋼及其制造方法，鋼板化學成分百分比含量為：C：0.06～0.18％，Si≤0.40％，Mn：1.3～2.5％，Cr：0.1～1.0％，Mo：0.02～0.5％，Nb：0.005％～0.03％，Ti：0.005～0.05％，S＜0.01％，P+2S≤0.12％，C+Si/30+Mn/20≤0.24％，T.Al：0.02～0.05％，余量為Fe及不可避免雜質。退火溫度為800～860℃，優選再結晶退火溫度815～840℃。

申請號為CN201110439563.7的專利文獻公開了一種780MPa級冷軋熱鍍鋅雙相鋼及其制備方法，其化學組成為：C：0.10～0.15％，Si:≤0.05％，Mn：1.8～2.0％，Cr：0.2～0.35％，Nb：0.03％～0.04％，Mo：0.2％～0.25％，S＜0.01％，P＜0.01％，Alt：0.02～0.07％，N：≤0.005％余量為Fe及雜質。該專利中再結晶退火溫度為790～830℃，先冷卻至720℃～760℃，然后再吹氣快冷至鍍鋅溫度450℃～460℃。

申請號為CN201510968633.6的專利文獻公開了一種800MPa級轎車用鍍鋅雙相鋼及生產方法，其化學組成為：C：0.06～0.010％，Si：≤0.1％，Mn：1.5％～2.5％，Cr：0.02％～0.9％或Mo：0.01％～0.30％，P≤0.015％，S≤0.010％，N：≤0.005％，Nb：0.001％～0.03％，Als：0.01％～0.08％。關鍵退火溫度為790℃～850℃。

表1本發明成分體系與其他發明的對照表(wt％)

也即現有技術中存在如下問題：鍍鋅雙相鋼不僅具有冷軋雙相鋼高強度、低屈強比和良好成形性，還具有良好的防腐性能，作為典型牌號800MPa級熱鍍鋅雙相鋼現已廣泛應用于車門防撞梁、座椅支架、地底板梁等安全件和結構件。目前通常高Si成分體系需要采用預氧化-還原技術或者閃鍍Ni等方式避免高Si引起的表面質量較差，對設備要求較高，通常需要設備改造或者新建產線才能實現，且改造成本較高，不易于實現。另外無Si成分體系，通過需要添加Cr、Mo、Nb、Ti等合金來彌補Si的作用，從而實現良好的綜合性能和良好的表面質量。這在無形中增加成本，同時多種合金元素的添加對工藝控制也提出更高的要求。

技術實現要素：

針對以上現有技術問題，本發明的目的在于提供一種抗拉強度800MPa級含Si的冷軋熱鍍鋅雙相鋼的生產方法，通過在保證鍍層表面質量的前提下，盡可能的增多成本較低的Si元素的添加量，避免成本較高的其他合金元素的添加，煉鋼區域采用LF+RH雙聯控制保證成分精確命中，控制夾雜物含量，連鑄區域采用動態輕壓下和電磁輥等先進生產技術，減少鑄坯成分偏析和中心疏松的缺陷，在配合合理的熱軋、連退工藝和鍍鋅工藝能夠獲得抗拉強度在780MPa以上、延伸率高于14％的高強度鍍鋅雙相鋼，保證良好的力學性能和涂鍍質量、成形性和焊接性能。具體技術方案如下：

一種抗拉強度800MPa級含Si的冷軋熱鍍鋅雙相鋼，其化學成分質量百分數為：C：0.08～0.12％，Si：0.10～0.18％，Mn：1.5～2.5％，Cr：0.2～0.4％，Mo：0.12～0.20％，Als：0.03-0.06％，P≤0.015％，S≤0.04％，N：≤0.005％，余量為Fe和不可避免的雜質。

上述抗拉強度800MPa級含Si的冷軋熱鍍鋅雙相鋼的制備工藝包括如下步驟：

(1)冶煉與凝固；

(2)鑄坯或鑄錠的熱連軋；

(3)酸洗冷軋；

(4)連續退火鍍鋅。

進一步地，進一步包括步驟(5)：合金化。

進一步地，步驟(1)中采用轉爐、電爐和感應爐冶煉，并采用連鑄生產鑄坯。

進一步地，步驟(2)中，將鑄坯經1200～1250℃加熱，由粗軋機進行5-7道次軋制，熱軋到20-40mm厚度規格，由熱連軋機組進行5-7道次軋制，軋至目標厚度后在620-670℃范圍內進行卷取成鋼卷。

進一步地，步驟(3)中，將熱軋帶鋼經鹽酸槽酸洗，去除表面氧化鐵皮后，進行冷連軋或冷軋，冷軋壓下率≥50％，軋至目標厚度。

進一步地，步驟(4)中包括如下步驟：

(4-1)冷軋帶鋼緩慢加熱到180℃預熱；

(4-2)經過預熱的帶鋼加熱到770～820℃，在此過程中冷軋珠光體和鐵素體發生再結晶，當溫度超過A_c1時開始有奧氏體產生；

(4-3)加熱后的帶鋼在780～820℃保溫60～120s進行兩相區退火；

(4-4)將保溫后的帶鋼采用兩段式冷卻：

A.緩慢冷卻至670～710℃；

B.將帶鋼快冷至470～500℃；

(4-5)帶鋼在450～470℃進行熱鍍鋅，鋅液溫度控制在455～465℃；

(4-6)出鋅鍋后再以5℃/s以上的冷卻速率冷卻至200℃或者更低。

進一步地，步驟(5)中，將鍍鋅后帶鋼再加熱到500～530℃進行合金化處理，出鋅鍋后再以5℃/s以上的冷卻速率冷卻至200℃或者更低。

進一步地，步驟(1)中采用連鑄生產鑄坯時投用動態輕壓下和電磁攪拌系統。

與目前現有技術相比，本發明通過化學成分設計結合冷軋、熱軋、連續退火、熱鍍鋅工藝控制，能夠保證鋼板的穩定生產。所生產的鋼，屈服強度為426MPa～540MPa，抗拉強度為≥800MPa，延伸率≥15％，具有成本經濟、設備簡單、產品應用性能好的特點。根據目前市場情況，800MPa級熱鍍鋅雙相鋼產品噸鋼利潤約為1000元，目前年銷售約2000噸，累計年新增利潤約合200萬元。

附圖說明

圖1為連續熱鍍鋅工藝示意圖(GI：純鋅產品，GA:鋅鐵合金化產品)

圖2(a)(b)為產品金相組織圖

具體實施方式

下面根據附圖對本發明進行詳細描述，其為本發明多種實施方式中的一種優選實施例。

在一個優選實施例中，一種含Si的800MPa級經濟型熱鍍鋅雙相鋼鋼板，其化學成分質量百分數為：C：0.08～0.12％；Si：0.10～0.18％；Mn：1.5～2.5％；Cr：0.2～0.4％；Mo：0.12～0.20％；Als：0.03-0.06％、P≤0.015％、S≤0.04％、N：≤0.005％，余量為Fe和不可避免的雜質。

本發明的制備方法，依次包括以下步驟：

(1)冶煉與凝固：適用于轉爐、電爐和感應爐冶煉；采用連鑄生產鑄坯，為保證鑄坯質量可投用動態輕壓下和電磁攪拌系統；

(2)鑄坯或鑄錠的熱連軋：將鑄坯經1200～1250℃加熱，由粗軋機進行5-7道次軋制，熱軋到20-40mm厚度規格，由熱連軋機組進行5-7道次軋制，軋至目標厚度后在620-670℃范圍內進行卷取成鋼卷；

(3)酸洗冷軋：將熱軋帶鋼經鹽酸槽酸洗，去除表面氧化鐵皮后，進行冷連軋或冷軋，冷軋壓下率≥50％，軋至目標厚度。

(4)連續退火鍍鋅：冷軋帶鋼首先緩慢加熱到180℃預熱，經過預熱的帶鋼進一步加熱到(770～820)℃，在此過程中冷軋珠光體和鐵素體發生再結晶，當溫度超過A_c1時開始有奧氏體產生。加熱后的帶鋼在(780～820)℃保溫(60～120)s進行兩相區退火。將保溫后的帶鋼采用兩段式冷卻：首先緩慢冷卻至(670～710)℃，然后將帶鋼快冷至(470～500)℃。帶鋼在(450～470)℃進行熱鍍鋅，通常鋅液溫度控制在(455～465)℃；出鋅鍋后再以5℃/s以上的冷卻速率冷卻至200℃或者更低。

(5)合金化：將鍍鋅后帶鋼再加熱到(500～530)℃進行合金化處理，出鋅鍋后再以5℃/s以上的冷卻速率冷卻至200℃或者更低。

在另一個優選實施例中，一種含Si的800MPa級經濟型熱鍍鋅雙相鋼鋼板，其化學成分質量百分數為：C：0.08～0.12％；Si：0.10～0.18％；Mn：1.5～2.5％；Cr：0.2～0.4％；Mo：0.12～0.20％；Als：0.03-0.06％、P≤0.015％、S≤0.04％、N：≤0.005％，余量為Fe和不可避免的雜質。

制備方法依次包括以下步驟：

(1)冶煉與凝固：適用于轉爐、電爐和感應爐冶煉；采用連鑄生產鑄坯，為保證鑄坯質量可投用動態輕壓下和電磁攪拌系統；

(2)鑄坯或鑄錠的熱連軋：將鑄坯經1200～1250℃加熱，由粗軋機進行5-7道次軋制，熱軋到20-40mm厚度規格，由熱連軋機組進行5-7道次軋制，軋至目標厚度后在620-670℃范圍內進行卷取成鋼卷；

(3)酸洗冷軋：將熱軋帶鋼經鹽酸槽酸洗，去除表面氧化鐵皮后，進行冷連軋或冷軋，冷軋壓下率≥50％，軋至目標厚度。

(4)連續退火鍍鋅：冷軋帶鋼首先緩慢加熱到180℃預熱，經過預熱的帶鋼進一步加熱到(770～820)℃，在此過程中冷軋珠光體和鐵素體發生再結晶，當溫度超過A_c1時開始有奧氏體產生。加熱后的帶鋼在(780～820)℃保溫(60～120)s進行兩相區退火。將保溫后的帶鋼采用兩段式冷卻：首先緩慢冷卻至(670～710)℃，然后將帶鋼快冷至(470～490)℃。帶鋼在(450～470)℃進行熱鍍鋅，通常鋅液溫度控制在(455～465)℃；出鋅鍋后再以5℃/s以上的冷卻速率冷卻至200℃或者更低。

(5)合金化：將鍍鋅后帶鋼再加熱到(500～530)℃進行合金化處理，出鋅鍋后再以5℃/s以上的冷卻速率冷卻至200℃或者更低。

C：最有效的強化元素之一，對于馬氏體的形成起關鍵作用，鋼中碳含量決定雙相鋼的強度級別和馬氏體的性能；由于馬氏體含量和淬透性的設計要求，該級別強度的雙相鋼C含量一般在0.06～0.18％之間。本發明中C的成分控制在(0.08～0.12)％較低的范圍。

Si：鐵素體形成元素，起到固溶強化的作用，在兩相區保溫和緩冷時，可有效促進C向奧氏體擴散的作用，對鐵素體有顯著的凈化作用，提高了雙相鋼中鐵素體純凈度，穩定奧氏體組織；另一方面，Si含量超過一定限度時在鋼板表面易形成高熔點氧化物，從而影響成品表面涂鍍效果，要合理控制Si的添加量，所以本發明Si重量百分含量控制在Si：(0.1～0.18)％。

Mn：提高了奧氏體的穩定性，從而顯著增加淬透性，Mn也起到固溶強化和細化鐵素體晶粒的作用。另一方面，Mn是擴大γ區元素，當高的錳含量使珠光體轉變開始時間推遲的同時，也會減緩鐵素體的析出；而錳含量太低又滿足不了淬透性要求，所以本發明Mn重量百分比含量控制在(1.5～2.5)％。

Cr：中強碳化物形成元素，和Mn元素一樣能提高鋼的淬透性，與其他合金元素搭配加入鋼中，能大大提高鋼的淬透性，從而推遲珠光體轉變和貝氏體轉變，而且擴大了卷取窗口，Cr也是一種固溶強化元素，起到對基體的強化作用。另一方面，過高的Cr含量，會使鋼的淬透性大大提高，從而使強度大大增加，惡化了鋼的成形性與焊接性。因此較佳的Cr含量應控制在(0.2～0.4)％以內。

Als：Al在雙相鋼中所起的作用與Si相似，同時Al還可形成AlN析出，起到一定的細化晶粒的作用。少量Al的存在，保證強度性能的前提下，可使雙相鋼的延伸性能提高。所以本發明Al重量百分比含量控制在(0.03-0.06)％。

P、S、N：為減少鋼中有害雜質對鋼的沖壓性能的不良影響，嚴格控制鋼中的P、S、N的含量。

本發明的主要特點：本發明專利中成分設計合理，未大量添加貴重金屬合金，較少的C含量與少量的合金元素，保證了良好的焊接性能，且成分可滿足大規模生產控制。通過鋼區的控制(LF+RH雙聯控制以及動態輕壓下和電磁攪拌)保證了板坯質量和合金元素的精確命中。熱軋區域采用高溫軋制低溫卷取的方式，快速冷卻，避免了熱軋區域帶狀組織的產生。Si、Cr、Mo等元素的添加可以保證奧氏體的穩定性以及隨后鍍后避免貝氏體的過多生成，從而保證了典型的鐵素體和馬氏體雙相組織，確保雙相鋼的延性和低的屈強比。同時合理添加合金元素Si、Mn、Cr等易表面偏聚元素，確保具有良好綜合性能的同時，也保證鍍鋅成品具有較好的表面質量。

本發明與現有技術相比，所生產的800MPa級熱鍍鋅雙相鋼，屈服強度為420MPa～550MPa，抗拉強度為≥780MPa，純鋅延伸率≥14％(鋅鐵合金延伸率≥12％)，表面質量等級達到FB表面。具有成本經濟、設備簡單、產品綜合性能好的特點。

下面結合附圖對本發明的特點進行進一步說明：鋼的化學成分如表2所示。其制備工藝為：

(1)冶煉與凝固：適用于轉爐、電爐和感應爐冶煉；采用連鑄生產鑄坯，為保證鑄坯質量可投用動態輕壓下和電磁攪拌系統；

(2)鑄坯或鑄錠的熱連軋：將鑄坯經(1200-1250)℃加熱，由粗軋機進行5～7道次軋制，熱軋到30mm～50mm厚度規格，由熱連軋機組進行5～7道次軋制，軋至目標厚度后在(620-670)℃范圍內進行卷取成鋼卷；

(3)酸洗冷軋：將熱軋帶鋼經鹽酸槽酸洗，去除表面氧化鐵皮后，進行冷連軋或冷軋，冷軋壓下率為≥50％，軋至目標厚度。

(4)連續退火熱鍍鋅：將酸軋后的試樣，連續退火和鍍鋅工藝與對應的產品性能如表2所示。

表2實施例

上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。