如何消除热镀锌钢板的棱线缺陷

彩涂用热镀锌基板的“棱线”缺陷

Crest Line Defect Analysis and Improvement of Hot-Dip Galvannealing Auto Sheet

供稿|杨春雨，兆湘楚/ YANG Chun-yu, ZHAO Xiang-chu

作者单位：本钢浦项冷轧薄板有限责任公司，辽宁 本溪 117021 作者简介：

杨春雨：1972，男，身份证：210502197202202112 辽宁本溪，工程师，本钢浦项销售部副部长0414 2224018，ycy720220@126.com

兆湘楚：1979，男，辽宁本溪，工程师，工程硕士，工艺专责，热镀锌，13842403466，zxc197971@163.com

内容导读： 本钢浦项镀锌线生产的彩涂基板最初送至彩涂厂家时，在使用过程中出现“棱线”缺陷，针对出现问题的产品进行检化验分析，找出产生缺陷的主要原因，通过对生产实际工艺优化，找到了工艺参数优化值，并在本钢浦项镀锌线得到了验证。解决了前期本钢浦项镀锌线彩涂基板产生“棱线”问题。

本钢浦项镀锌线生产的彩涂基板在送至彩涂厂家，经过彩涂生产及加工变形后，在变形部位产生“棱线”缺陷。通过对缺陷样板进行检验分析，发现产生缺陷的主要原因是产品产生的时效现象，导致屈服平台引起“棱线”缺陷。

通过对产生时效现象的因素分析，并结合生产实际，对生产线工艺进行优化，解决了本钢浦项镀锌线彩涂基板存在的“棱线”问题。

? 时效的影响因素

材料经热加工或冷加工后，在室温放置一段时间，机械性能会发生变化，这种金属材料的一种或多种性能随时间的延长而改变的现象称为时效。由于钢材的化学成分不同，预先的热加工或冷加工及使用温度的不同，钢的时效也有不同的表现。总之，时效现象是一种由非平衡状态向平 衡状态转变的自发现象。

钢的时效现象主要是由钢中的碳、氮间隙原子引起的。碳、氮是钢中间隙原子，间隙原子一般在室温下都有一定的扩散能力，它们的溶解度都随温度的降低而减小，因此只要热处理后快速冷却，变化导致固溶碳处于过饱和状态，产生时效现象。 时效后，拉伸试验时会产生屈服平台，导致在使用过程中出现“起棱”，见图1。产生上述问题的主要原因是，镀锌板的拉伸曲线存在屈服平台的时候，由于局部的突然屈服，材料的形变就不均匀，结果在钢板表面出现“形变带皱纹”。

图1 时效导致屈服平台引起的质量问题照片

热轧卷取温度的影响

不仅碳原子会导致时效，钢中氮原子的存在也会导致时效。通过降低钢中的含氮量，可以提 高钢的抗时效性能。在热轧过程中采用较高的卷取温度，使热轧板中的氮与铝几乎完全结合，使铁素体晶粒长大和碳化物粗大，可以减轻氮原子对时效的影响。但高温卷取也带来一些问题，比如氧化铁皮量增多，这会增加酸洗负担，最重要的是在热轧卷取时钢卷的内外圈比钢卷的中间层更容易接近外部空气，冷却速度较快，AIN及渗碳体析出、聚集不充分，从而钢卷内外圈带钢比钢卷的中间层带钢的材料性能要差，从而造成整个钢卷长度方向的性能不均匀。 镀锌线光整延伸率的影响

光整的主要作用之一是消除屈服平台，防止在后续加工中出现吕德斯带

【知识小贴士】

[2]

[1]

，但这种消

除只是暂时性的。分别采用0.4%和0.8%的光整延伸率，对厚度为0.5mm的DX51D+Z镀锌板进行光整试验，每次试验均采用3个平行试样。其中，3个试样直接进行拉伸试验，另外3个试样人工时效后进行拉伸。人工时效时，把拉伸样品随炉升温至220℃，保温1 min，取出空冷至室温，再将试样放入炉中，到温后保温1 min，取出空冷至室温，然后检测力学性能。

从不同光整延伸率下人工时效前后的拉伸曲线上可以看出，人工时效前在光整延伸率为0.4%时，拉伸曲线上均有明显的屈服平台，但光整延伸率增大到0.8%时，屈服平台已经消失。人工时效后，光整延伸率为0.4%的镀锌板，屈服平台的长度没有明显变化；对于光整延伸率为0.8%的镀锌板，人工时效前，拉伸曲线上没有屈服平台，但在人工时效后出现了轻微的屈服平台。

? 彩涂基板产品生产实验

生产材料

钢种为DX51D＋Z的冷硬产品，基板厚度为0.5 mm,化学成分见表1。

表1 本钢浦项热镀锌机组生产所用DX51D+Z的主要化学元素

C 0.035

Si 0.001

Mn 0.21

P 0.009

S 0.004

主要生产工艺参数

本次生产实验分为2次，第1次生产线的主要工艺参数，具体参数见表2。

表2 本钢浦项热镀锌机组第1次生产DX51D+Z的主要工艺参数

热轧卷曲温度

680℃

退火温度 751℃

生产速度 152 m/min

光整轧制力 2600 kN

光整延伸率 0.4%~0.5%

第2次生产线的主要工艺参数，具体参数见表3。

表3 本钢浦项热镀锌机组第2次生产DX51D+Z钢板的主要工艺参数

热轧卷曲温度

690℃

实验结果

退火温度 752℃

生产速度 152m/min

光整轧制力 3450 kN

光整延伸率 0.8%~0.9%

图2和图3为2次不同生产实验样板人工时效后的拉伸曲线。从图上可以看出，光整延伸率为0.4%~0.5%的实验样板拉伸曲线上有明显的屈服平台，光整延伸率为0.8%~0.9%的实验样板拉伸曲线出现了轻微的屈服平台。

图2 第1次生产实验样板拉伸曲线 图3 第2次生产实验样板拉伸曲线

? 彩涂基板生产工艺优化

提高热轧卷取温度10℃，改善了固溶氮对时效的影响；将光整延伸率由0.4%~0.5%提高到0.8%~0.9%，有效的控制了屈服平台的产生。

? 结语

DX51D+Z镀锌板是目前应用最多的镀锌产品之一，广泛应用于建筑\\家电和汽车等行业。但对于家电和汽车行业来说，有些零件的变形比较复杂，如果时效控制不好，会在使用过程中出现滑移线。特别是经过彩涂处理后冲压使用的镀锌板，由于经过了烘烤过程，相当于人工时效，出现屈服平台几乎是不可避免的。

通过对彩涂基板生产工艺优化，成功控制了DX51D+Z镀锌产品时效现象的产生。目前，本钢

浦项镀锌线已批量向国内大型彩涂厂家提供优质镀锌彩涂基板。

参考文献1. 2.

Urai M, Terada M, Yamaguchi M, et al. Report of the ISIJ Meeting. CAMP ISIJ,1988(1): 651 Nakamori T, Shibuya A. Effects of Galvannealing Conditions and Coating Weight on Powdering Resistance of Galvannealed Steel Sheet in Allegralled// Proc of World Materials Cong on Corrosion-Resistant Automotive Steel Sheets. Chicago, L: ASM International, 1998: 139

【知识小贴士】 吕德斯带是指退火的低碳钢薄板在冲压加工时，由于局部的突

然屈服产生不均匀变形，而在钢板表面产生条带状皱褶的一种现象。在拉伸时，试样表面出现的与拉伸轴呈40°角的粗糙不平的皱纹称为吕德斯带（注意：吕德斯带不是滑移带）。