一种冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的制造方法与流程

一种冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的制造方法


背景技术：

1.随着汽车轻量化的不断发展与降本增效的需要，汽车刹车片也不断向低成本发展。汽车刹车消音片一般由薄钢板、粘接隔热层和摩擦块构成，如今刹车消音片用钢板逐渐由不锈钢板发展为普通冷轧板。刹车消音片用钢板工作环境常伴有高温、震动、摩擦的产生，需要材料具有一定的抗蚀能力与耐磨性，然而冷轧板的耐蚀性差与易磨损问题一直制约着其在消音片上的广泛应用。
2.中国专利cn106148823a公开了一种550mpa高强结构级镀锌钢带，其化学成分的质量百分比为：c：0.04～0.06％，mn：0.15～0.30％，si≤0.03％，s≤0.015％，p≤0.022％，als：0.025～0.06％，n≤0.0050％，其余为铁和不可避免的杂质。其利用si与mn固溶强化的成分设计，采用热轧控轧控冷、冷轧硬化工艺、低温退火镀锌工艺，实现了高强镀锌钢带的开发。但其仅限于纯锌镀层，其镀层抗蚀能力及耐磨性没有提及。
3.中国专利cn103882202a公开了一种连续退火高强热镀锌钢的制造方法，：本发明基板的具体的化学成份(质量百分比)为：c：0.02-0.04％，si：0.001-0.03％，mn：0.10-0.40％，p：0.001-0.015％，s：0.001-0.010％，b：0.0010-0.0020％，余量为fe和不可避免的夹杂元素。材料力学性能范围是屈服强度550-650mpa，抗拉强度570-670mpa，显微组织为铁素体纤维状组织，最终成品规格为0.2-1.2mm，适用于建筑滚压成型和高硬度要求的食品罐拉环加工制作，折弯性能良好。但其镀层耐蚀性与耐磨性并没有提及，因此不能表明其适用于刹车片消音片用钢。
4.zam(锌铝镁)镀层是一种耐蚀性能极佳的镀层材料，成本合理，且寿命较长，自然环境下其寿命可达30年之久，可有效代替不锈钢产品。同时zam镀层有优异的抗红锈能力和剪切断面的自愈合防腐蚀性。中国文献《热浸镀锌铝镁镀层开发及应用进展》指出锌铝镁镀层材料较纯锌(gi)、电镀锌(eg)镀层摩擦因数较低。当测量次数增加时，gi和eg的摩擦因数会随着测量次数增加而升高，但锌铝镁镀层的摩擦因数较低，且十分稳定，并不随测量次数增加而升高。锌铝镁镀层低的摩擦因数、稳定的摩擦特性，可以减少镀层磨损量，在保障材料耐蚀性的前提下还有利于提高材料耐磨性。因此很有必要开发一种锌铝镁镀层的汽车刹车消音片用钢。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种冷基镀锌汽车刹车消音片用钢及其生产方法，以解决现有冷轧汽车刹车消音片用钢耐蚀性较差及易磨损的问题。
6.本发明所述冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的化学成分包括(wt％)：c：0.05～0.15％，si：0.01～0.05％，mn：0.3～0.80％，p：0.01～0.03％，s：0.005～0.012％，al：0.02～0.2％，ti：0.015～0.035％，其余为fe及其它杂质元素。其屈服强度≥660mpa，抗拉强度≥700mpa，延伸率(a
50
)≥5％，平直度≤2mm/5m，镀层硬度100hv～200hv，镀层厚度5～30μm。
7.本发明所述冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的生产方法包括以下步骤：(1)铁水冶炼后经精炼和连铸，得到板坯；(2)将所述板坯加热，经热轧、卷取、拉矫、酸洗、冷轧后得到
冷基镀锌基料；(3)将所述冷基镀锌基料退火、入锌锅镀锌，然后经分段冷却、光整、拉矫、清洗，即得。
8.进一步地，本发明步骤(2)所述加热的温度为1200～1280℃，保温时间180～240min；所述热轧的终轧温度为870～940℃，卷取温度450～540℃，得板带厚为1.8～4.0mm的热卷。
9.进一步地，本发明步骤(2)所述酸洗，拉矫延伸率0.8～2.0％，弯辊插入量为10～20mm；矫直辊插入量为6～12mm。
10.进一步地，本发明步骤(2)所述冷轧，冷轧压下率50～90％，iu值≤3，f5冷轧机粗糙度4.0～5.0μm，基料厚度0.3～1.8mm，反射率≥70％，粗糙度0.7～1.0μm。
11.进一步地，本发明步骤(3)所述冷基镀锌基料退火的具体操作为：将所述镀锌基料以0.5℃/s～5℃/s的速率加热至500℃～600℃，均热时间100s～180s，随后以10℃/s～20℃/s的速率冷却至430℃～460℃。
12.进一步地，本发明步骤(4)所述入锌锅镀锌，炉箅子露点温度-20～-10℃，锌液温度430～450℃。
13.进一步地，本发明步骤(4)所述入锌锅镀锌所用锌液中含有质量分数分别为1～5％的al，0.8～3％的mg，0.08～0.12％的si，0.01％～0.05％的fe与0.01～0.03％的ce，镀层成分与锌液成分相同。fe的存在降低了基板在锌液中溶解带来的损耗，同时形成镀层过程中在基体表面形成feal与fe-al-zn的化合物，提高了镀层与钢板之间的结合力与镀层粘附性。ce具有降低镀层腐蚀电位的作用，从而进一步提高了镀层的耐蚀性。si的加入有助于提高带钢与锌液的浸润性，降低镀层摩擦系数。
14.进一步地，本发明步骤(4)所述分段冷却包括第一冷却和第二冷却。
15.本发明所述第一冷却为气体冷却，冷却速率10～25℃/s，结束温度为290～320℃，对冷却速率进行精准控制使镀层的熔融液固线在距锌液液面3～9m。
16.本发明所述第二冷却为水雾冷却，镀层的钢板表面的水雾质量1g/m2～5g/m2，冷却速率10～20℃/s，结束温度为260～300℃；塔顶转向辊温度为150℃～210℃。
17.进一步地，本发明步骤(4)所述光整，光整延伸率为0.3％～0.6％，光整辊粗糙度3.0～3.7μm，峰值密度pc值≥90个/cm。
18.进一步地，本发明步骤(4)所述拉矫，拉矫延伸率为0.3～0.8％。
19.进一步地，本发明步骤(4)所述清洗段的工艺参数为：残铁0.1～0.5mg/l，基板反射率在85～95％，碱性水溶液的温度为50～80℃，碱液浓度35～70g/l，电导率在30～80ms/cm。
20.采用本发明方法制备的锌铝镁镀层钢的平直度≤2mm/5m，镀层厚度为5～30μm，镀层硬度100hv～200hv。
21.本发明技术方案具有以下有益技术效果：
22.(1)采用低温退火工艺有利于发挥纳米级析出碳化物的弥散强化作用，避免粗大渗碳体的形成，同时为避免均热温度过低带来的锌流纹与锌层结合力不足问题，采用提高冷轧基板表面清洁度与粗糙度的措施，同时精确调控镀锌温度与露点温度，采用镀后分段冷却，避免冷却过程中锌流纹黑线等缺陷的出现，提高镀层结合力与耐磨性。
23.(2)采用锌液中加入fe与ce元素进一步提高了基体与镀层的结合力与镀层的耐蚀
性。si的加入有助于提高带钢与锌液的浸润性，降低镀层摩擦系数。
24.(3)采用低温卷取，有利于减少珠光体相变放热造成的热卷回温软化，从而降低扁卷发生率，同时还可细化晶粒与抑制粗大渗碳体的形成。
25.本发明提供的冷基镀锌汽车刹车消音片用钢，在满足强度与平直度的前提下，锌铝镁镀层还具有优异的抗腐蚀能力与耐磨性，解决了现有汽车刹车消音片用钢存在耐蚀性不足与易磨损的问题。提供的钢板屈服强度≥660mpa，抗拉强度≥700mpa，断后延伸率(a50)≥5％，平直度≤2mm/5m，镀层硬度100hv～200hv，镀层厚度5～30μm，具有较高的平直度、良好的抗腐蚀能力及耐磨性。
附图说明
26.图1为实施例1钢板的镀层组织结构。
27.图2为实施例1钢板基体金相组织。
28.图3为实施例1钢板镀层摩擦系数随摩擦次数的变化结果。
具体实施方式
29.下面将结合具体的实施例对本发明所述的冷基镀锌汽车刹车消音片用钢制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
30.实施例1～6
31.各实施例冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的化学成分如表1所示。
32.表1各实施例钢板化学成分(wt％)
33.组别csimnpsalti实施例10.080.030.30.010.0120.020.018实施例20.050.050.80.030.010.150.027实施例30.090.020.70.010.0050.170.015实施例40.120.010.60.030.0070.060.024实施例50.150.040.50.020.0090.090.03实施例60.130.0350.650.0210.0080.200.035
34.各实施例冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的生产方法，包括以下步骤：(1)铁水冶炼后经精炼和连铸，得到板坯；(2)将所述板坯加热，经热轧、卷取、拉矫、酸洗、冷轧后得到冷基镀锌基料；(3)将所述冷基镀锌基料退火、入锌锅镀锌，然后经分段冷却、光整、拉矫、清洗，即得。
35.其中，步骤(2)所述加热、热轧、卷取、拉矫、酸洗工序参数见表2，冷轧工序参数见表3。
36.步骤(3)所述退火工序参数见表4，镀锌工序参数见表5。
37.步骤(4)所述分段冷却工序参数见表6，光整及拉矫工序参数见表7，清洗段工艺参数见表8。
38.各实施例制备的冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的力学性能及镀层硬度见表9。
39.对各实施例汽车刹车消音片用钢进行中性盐雾试验，过程为：按照gb/t10125-2012标准，利用盐雾腐蚀试验箱(ywx/q-750)，采用24h不间断喷雾，腐蚀溶液为5％nacl溶
液，保持恒温35℃，放置角度约为25
°
，盐雾沉降量1.04ml/h
·
80cm2。耐蚀性结果及镀层硬度见表10。中性盐雾试验条件下，5μm镀层表面出现红锈的时间≥980h，切口出现红锈的时间≥490h，说明本材料具有较好的表面耐蚀性与切口保护性。
40.表2各实施例加热、热轧、卷取、拉矫、酸洗工序参数
[0041][0042]
表3各实施例冷轧工序参数
[0043][0044]
表4各实施例退火工序参数
[0045]
[0046][0047]
表5各实施例镀锌工序参数
[0048][0049]
表6各实施例分段冷却工序参数
[0050][0051]
表7各实施例光整及拉矫工序参数
[0052]
[0053][0054]
表8各实施例清洗段工艺参数
[0055][0056]
表9各实施例汽车刹车消音片用钢力学性能及镀层硬度
[0057][0058]
表10各实施例冷基镀锌汽车刹车消音片用钢耐蚀性及镀层硬度
[0059]
[0060][0061]
实施例1钢板的镀层结构如图1所示，镀层由富al的枝晶与枝晶间富zn与zn-mg的第二相构成，枝晶间第二相呈层片状分布。实施例1钢板基体金相组织如图2所示，基体组织以细小铁素体为主，存在少量碳化物。
[0062]
根据gb/t 12444-2006《金属材料-磨损试验方法-试环-试块滑动磨损试验》在1n作用力、行程30mm、速度300m/min的试验条件下对实施例1钢板镀层试样进行动摩擦系数的测试，摩擦系数随摩擦次数的变化结果如图3所示，随着摩擦次数增加摩擦系数会略微增长，锌铝镁镀层的动摩擦系数较低且较为稳定。

技术特征：
1.一种冷基镀锌汽车刹车消音片用钢，其特征在于，所述钢板的化学成分包括（wt%）：c：0.05～0.15%，si：0.01～0.05%，mn：0.3～0.8%，p：0.01～0.03%，s：0.005～0.012%，al：0.02～0.2%，ti：0.015～0.035%，其余为fe及其它杂质元素。2.基于权利要求1所述冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）铁水冶炼后经精炼和连铸，得到板坯；（2）将所述板坯加热，经热轧、卷取、拉矫、酸洗、冷轧后得到冷基镀锌基料；（3）将所述冷基镀锌基料退火、入锌锅镀锌，然后经分段冷却、光整、拉矫、清洗，即得。3.根据权利要求3所述冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的生产方法，其特征在于，步骤（2）所述加热的温度为1200～1280℃，保温时间180～240min；所述热轧的终轧温度为870～940℃，卷取温度450～540℃。4.根据权利要求3所述冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的生产方法，其特征在于，本发明步骤（2）所述拉矫，拉矫延伸率0.8～2.0%，弯辊插入量为10～20mm，矫直辊插入量为6～12mm；所述冷轧，冷轧压下率50～90%，iu值≤3，f5冷轧机粗糙度4.0～5.0μm，基料厚度0.3～1.8mm，反射率≥70%，粗糙度0.7～1.0μm。5.根据权利要求3所述的冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的生产方法，其特征在于，步骤（3）所述冷基镀锌基料退火的具体操作为：将所述镀锌基料以0.5℃/s～5℃/s的速率加热至500℃～600℃，均热时间100s～180s，随后以10℃/s～20℃/s的速率冷却至430℃～460℃。6.根据权利要求3所述的冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的生产方法，其特征在于，步骤（4）所述入锌锅镀锌，炉箅子露点温度-20～-10℃，锌液温度430～450℃，锌液中含有质量分数分别为1～5%的al，0.8～3%的mg，0.08～0.12%的si，0.01%～0.05%的fe与0.01～0.03%的ce。7.根据权利要求3所述的冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的生产方法，其特征在于，步骤（4）所述分段冷却包括第一冷却和第二冷却；所述第一冷却为气体冷却，冷却速率10～25℃/s，结束温度为290～320℃，镀层的熔融液固线在距锌液液面3～9m；所述第二冷却为水雾冷却，镀层的钢板表面的水雾质量1g/m2～5g/m2，冷却速率10～20℃/s，结束温度为260～300℃；塔顶转向辊温度为150℃～210℃。8.根据权利要求3所述冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的生产方法，其特征在于，步骤（4）所述光整，光整延伸率为0.3%～0.6%，光整辊粗糙度3.0～3.7μm，峰值密度pc值≥90个/cm；所述拉矫，拉矫延伸率为0.3～0.8%。9.根据权利要求3所述冷基镀锌汽车刹车消音片用钢的生产方法，其特征在于，步骤（4）所述清洗段的工艺参数为：残铁0.1～0.5mg/l，基板反射率在85～95%，碱性水溶液的温度为50～80℃，碱液浓度35～70g/l，电导率在30～80ms/cm。

技术总结
本发明公开了一种冷基镀锌汽车刹车消音片用钢及其生产方法，所述钢板化学成分包括：C：0.05～0.15%，Si：0.01～0.05%，Mn：0.3～0.8%，P：0.01～0.03%，S：0.005～0.012%，Al：0.02～0.2%，Ti：0.015～0.035%；其生产方法包括：（1）铁水冶炼后经精炼和连铸，得到板坯；（2）将所述板坯加热，经热轧、卷取、酸洗、冷轧后得到冷基镀锌基料；（3）将所述冷基镀锌基料退火、入锌锅镀锌，然后经分段冷却、光整、拉矫、清洗，即得。本发明提供的汽车刹车消音片用钢具有优异的抗腐蚀能力与良好的耐磨性，解决了现有汽车刹车消音片用钢耐蚀性差与易磨损的问题。车刹车消音片用钢耐蚀性差与易磨损的问题。车刹车消音片用钢耐蚀性差与易磨损的问题。


技术研发人员：薛仁杰 弓俊杰 杨士弘 宋志超 赵晓萌 潘玉发 蔡培 李志昂
受保护的技术使用者：河钢集团有限公司 河钢股份有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/10/11