家电用深冲光整热镀锌钢板开发

1、 家电用深冲光整热镀锌钢板开发郑之旺(攀枝花钢铁研究院,四川攀枝花617000摘要:介绍了攀钢根据DIN EN10142标准开发家电用深冲光整热镀锌钢板的情况,概述了低碳铝镇静钢和IF 钢深冲热镀锌板的性能及应用情况。关键词:光整热镀锌板;深冲;低碳铝镇静钢;IF 钢中图分类号:TG 335.22文献标识码:A 文章编号:1004-7638(200204-0031-05DEVE LOPMENT OF DEEP D RAWING SKIN -PASSED H OT -DIPG AL VANIZING SHEET STEE L FOR APPL IANCEZHEN G Zhi -wang(Panz

2、hihua Iron and Steel Research Institute ,Panzhihua 617000,Sichuan ,China Abstract :The development of deep drawing skin -passed hot -dip galvanizing sheet steel according DIN EN10142standard at PZH Steel was introduced.The properties and the application in appliance of deep drawing hot -dip galvaniz

3、ing sheet using low carbon Al -killed steel and IF steel as base metal were described.K ey Words :skin -passed hot -dip galvanizing sheet steel ;deep drawing ;low carbon Al -killed steel ;IF steel1引言在家电行业,用户希望采用镀层厚、耐蚀性能好、生产成本低的热镀锌钢板,但由于国内大多数连续热镀锌生产线是为生产建材而设计的,生产的低碳铝镇静钢热镀锌板冲压性能有限。而冲压性能要求高的零件,如空调器室外机前

4、板,仍大都采用深冲电镀锌钢板或进口的深冲小锌花热镀锌板和合金化热镀锌板(以IF 钢为基。攀钢连续热镀锌线于1997年投产后,一直将家电行业作为开拓市场的重点,利用光整机的优势,开发了家电面板用光整镀锌板产品,并得到家电行业一些用户认可。但由于攀钢热镀锌机组设计只能生产DQ (冲压级以下产品,按G B2518-88组织生产,虽然可供应PT CS (级所有级别的热镀锌钢板,其中70%以上的产品的常规力学性能(抗拉强度、延伸率和杯突值达到G B2518-88的SC (深冲级以上水平,但在用户使用时发现,即使是CS (超深冲级镀锌板,也不能满足成形较复杂的冲压件的成形要求,即成形性能还不足。究其原因,

5、这种热镀锌板因晶粒细(10.511.5级、屈服强度高(一般大于260MPa 、111织构弱、r 值低(一般在1.1左右、A I 值高等原因,总体性能尚不能满足深冲的要求1。由于家电行业希望热镀锌板能配套供应,因而要使攀钢热镀锌板全面进入家电行业,需进一步开发DDQ (深冲级以及EDDQ (超深冲级热镀锌板。为了优化攀钢热镀锌板的品种结构,使攀钢冷收稿日期:2002-10-11第23卷第4期2002年12月钢铁钒钛IRON STEEL VANADIUM TITAN IUMVol.23,No.4December 2002加工用热镀锌板按照冲压性能形成CQDDQ级系列,1998年攀钢(集团公司开展了

6、“冷轧镀层系列钢板开发”课题的研究,使攀钢热镀锌产品按国际先进标准DIN EN10142形成系列。针对攀钢热轧机组终轧温度低、热镀锌机组连续退火炉温度低以及退火时间短、设计只能生产DQ级以下产品等不利因素,围绕如何提高热镀锌板的冲压性能(降低屈服强度,提高n、r值和延伸率展开了技术攻关,成功地开发出DDQ级低碳铝镇静钢热镀锌板,性能100%达到DIN EN10142的DX53D(深冲质量的要求,且70%达到DX54D(超深冲质量的要求,并在此基础上,开发了EDDQ级IF钢热镀锌板,其性能满足DX54D(超深冲质量的要求,并具有较高的n、r值。这些产品已被松下等空调企业用于生产空调室外机面板,以

7、代替深冲电镀锌板和进口深冲热镀锌板。本文对攀钢深冲光整热镀锌板的开发情况进行了概述。2深冲热镀锌板主要技术要求家电行业用的深冲热镀锌钢板在基板、镀层和表面方面一般应满足下列要求。(1基板力学性能德国、日本和国家标准对冲压、深冲用热镀锌板的力学性能要求见表1。表1深冲用热镀锌板的力学性能要求标准冲压级别牌号屈服强度/MPa抗拉强度/MPa延伸率/%DINEN10142-1998深冲用DX53D(原St05Z26038030超深冲用DX54D(原St06Z22035036DX56D(原St07Z18035040J ISG3302-1994深冲1类SGCD127036(0.8mm板深冲2类SGCD2

8、27038(0.8mm板深冲3类SGCD327040(0.8mm板G B2518-88深冲SC27038030超深冲耐时效CS27038030注:(1德国和国内标准的延伸率为80,日本标准为50,日本标准延伸率要求与板厚有关;(2非时效性:对于DX53D、DX54D、SGCD3、CS 等深冲、超深冲用镀锌板在供货6个月内深冲加工时不产生滑移线(拉伸时不出现屈服延伸;(3德国标准还规定:当产品厚度0.7mm(包括镀锌层时,最小延伸率将减小两个单位为了能冲压出复杂的零件而不破裂,热镀锌板除了标准规定的低屈服强度和高延伸率以外,还要求有高的r、n值。此外,G B2518-88还规定了工艺性能(杯突值

9、,见表2。从表1可见,DIN EN10142-1998标准不但对深冲镀锌板的屈服强度进行了规定,还增加了超深冲级DX54D和DX56D,以适应以IF钢为基的超深冲热镀锌板的发展。(2镀层镀层与基板应有强的附着力,在冲压变形时不脱落,要有好的焊接性能、耐腐蚀性能和磷化性能,以确保漆膜的附着力和涂漆后的耐腐蚀性。(3表面家电面板用热镀锌板表面一般要求光整锌花和无锌花(喷漆时,表面光洁平整无暇点,以保证涂漆表2深冲用镀锌板杯突值(I E要求mm 厚度杯突值SC CS0.57.48.1 0.67.88.5 0.78.18.8 0.88.49.10.98.79.31.09.09.6 1.19.29.8

10、1.29.410.0 1.39.610.1 1.49.710.3 1.59.910.5 1.610.010.6 1.710.110.7 1.810.310.91.910.411.02.010.511.123钢铁钒钛2002年第23卷 后表面光亮美观。还要求表面有一定的粗糙度,因为粗糙度在零件冲压时影响材料的冲压性能,喷漆后影响漆膜的附着力和表面光洁度。3技术措施为了提高低碳铝镇静钢热镀锌板的冲压性能,国内外普遍都采用下述两种工艺路线2。(1采用高深冲性能的罩式退火材,在线低温(约600加热,然后离线过时效处理(后退火。(2热轧高温卷取,在线高温退火,然后离线过时效处理(后退火。但是,对于攀钢热

11、镀锌线(NOF 型退火炉,且炉子短来说:前罩式材热镀锌时,要兼顾力学性能和锌层附着力难度较大;尽管后罩式退火对降低屈服强度和提高延伸率十分有效,但热镀锌板的最终性能仍受热镀锌板生产工艺所控制;且后罩式退火还存在工序长、生产成本高、生产难度大的缺点;通过优化生产工艺,可以通过在线退火生产出性能优良的热镀锌板,且不需要后罩式退火。为此提出了适应目前攀钢条件的在线“提温降速”工艺方案,其主要特点为:通过控制化学成分来控制固溶碳量、热轧组织和再结晶织构;通过控制热轧工艺来控制晶粒度、渗碳体形态和热轧织构;发挥HC 冷轧机的优势,通过提高冷轧压下率来控制再结晶织构;通过镀锌机组“提温降速”控制晶粒度和再

12、结晶织构;通过优化光整和拉矫工艺来保证力学性能和表面质量间的平衡;不需要后退火。针对IF 钢热镀锌板的生产工艺,还采取了下列一些技术方案:采用调渣剂对钢渣进行改性处理,提高钢的纯净度;优化RH 真空处理及保护浇注工艺,降低碳和氮含量;热轧机组粗轧采用“1+3”工艺,保证IF 钢在奥氏体区终轧;通过对不同成分钢种再结晶规律的研究,确定不同的退火工艺,从而控制晶粒度和再结晶织构;通过优化张力设置、光整和拉矫工艺来保证力学性能和表面质量间的平衡。4生产实绩4.1产品性能4.1.1低碳铝镇静钢深冲热镀锌板(1常规力学性能表3给出了部分0.8mm 热镀锌板成品性能生产检验结果。图1为性能分布情况。从力学

13、性能的结果可以看出,低碳铝镇静钢深冲热镀锌板的性能100%满足深冲级镀锌板的要求;除屈服强度和延伸率(极少数卷外,试验钢的其它力学性能达到DIN EN10142的DX54D (超深冲级热镀锌板的要求;杯突值大于G B2518-88的CS 级的要求。(2n 、r 值通过严格控制光整+拉矫延伸率,热镀锌板的n 值保证在0.20以上。研究发现:热镀锌板的r 值与屈服强度有关,如果屈服强度在220MPa 以下(即达到超深冲要求,r 90在2.0以上,r 在1.52.0之间;当镀锌板的屈服强度在225260MPa 之间时,r 90在1.52.0左右,r 在1.31.5之间。(3时效性能不同组织和性能镀锌

14、板(0.8mm 的室温自然时效分析结果见表4。表3镀锌板性能统计结果s /MPa试验要求平均值标准偏差b /MPa试验要求平均值标准偏差50/%试验要求平均值标准偏差I E /mm试验要求平均值标准偏差0.8mm 镀锌板(141卷21516.33328.544.22.310.30.2深冲级260380388.4超深冲级220350409.133第4期郑之旺:家电用深冲光整热镀锌钢板开发 图10.8mm 镀锌板的性能分布(141卷表4自然时效时力学性能的变化冷卷号铁素体晶粒度/级时效时间/月s /MPab /MPa50/%99F40510008.0215335428215335421221533

15、54299F502700009.50255350394255350398255(屈服35039从表4可以看出,屈服强度较低的99F4051000卷经12个月自然时效后,性能没有变化,拉伸曲线未出现屈服平台;而屈服强度较高的99F50270000卷经8个月自然时效后,性能虽没有变化,但拉伸时出现了屈服,即前者的耐时效性明显优于后者。对照组织分析可知,粗化热镀锌板的铁素体晶粒可使其耐时效性提高。4.1.2IF 钢超深冲热镀锌板目前攀钢可批量供应两个牌号的IF 钢光整热镀锌板。一是以Ti -IF 钢为基,按DIN EN10142标准的DX54D 牌号进行供货;另一个是以Nb -Ti -IF 钢为基,

16、按技术协议进行交货,除了保证常规力学性能外,还保证n 、r 值(见表5。表5Nb -Ti -IF 钢超深冲热镀锌板供货协议s /MPa b /MPa 80/% n r 200350380.211.8IF 钢光整热镀锌板的实际力学性能达到表6的水平。下步目标是开发冲压性能更优的DX56D 。表6IF 钢超深冲热镀锌板力学性能钢种s /MPab /MPa80/% n r Ti -IF 150220270350360.191.6Nb -Ti -IF 170200290350380.211.84.2应用情况目前攀钢开发的深冲热镀锌板主要用作空调室外机面板(见表7。已进入过去一直被宝钢电镀锌表7深冲热镀

17、锌板的应用零件名称主要成形方式性能要求采用的牌号前板深拉延、翻边低的s /b ;高的、n 和r 值;低的r 值DX54D (协议底板拉延、胀形、翻边较低s /b ;较高的、n 和r 值DX53D 、DX54D 天板深拉延、翻边较低s /b ;较高的、n 和r 值DX53D 、DX54D43钢铁钒钛2002年第23卷 板和进口IF 钢Zn -Fe 合金化板或深冲小锌花热镀锌板所占据的家电面板市场,被格力、长虹和松下万宝等家电企业所采用,用于制造分体式空调机的底板、前板等难冲件,加工性能满足要求,可以代替SECD 级和SECE 级电镀锌板使用。攀钢深冲热镀锌板的开发成功,提升了攀钢热镀锌板的档次,

18、使攀钢热镀锌板全面进入了家电行业。5结语(1针对攀钢热镀锌机组设计只能生产DQ 级产品及其装备的其它特点,通过试验研究与技术改进,确定了以热镀锌线采用“提温降速”为核心,辅以控制炼钢化学成分和热轧工艺、增加冷轧压下率、优化光整+拉矫延伸率的深冲热镀锌板生产工艺路线,按DIN EN10142标准开发了DX53D 和DX54D 等深冲热镀锌产品。(2攀钢深冲热镀锌板的开发成功,使攀钢热镀锌板进入了过去一直被电镀锌板和Zn -Fe 合金化板所占据的空调室外机面板市场。参考文献:1郑之旺.攀钢普通热镀锌板的组织和性能分析J .钢铁钒钛,2000,21(3:49-5312安田显.汽车用合金化热镀锌板的诸特性J .川崎制铁技报,1991,(4:333-3391编辑余文华工艺改进对合金化镀锌板质量的影响对于汽车制造行业而言,合金化镀锌板的性能稳定性是一个特殊的质量问题,不同批次的原料板在冲压和涂漆线上的性能有可能不同。为减轻汽车重量,汽车制造中各种钢结构件的应用不断增加,前述问题正日益突出。汽车制造业一直是合金化镀锌板产品最大的用户,为更好地满足用户要求,合金化镀锌板的生产工艺必须更灵活,使产品性质具有多样性,且不同生产厂家的产品能够性质统一。为此,德国SMS 德马克公司对合金化镀锌板的生产工艺进行了两方面的改进,一