CN101376956B - 控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法及合金化热镀锌钢板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制合金化热镀锌镀层尤其是热镀锌钢板镀层相结构的方法，该方法在气刀与顶辊之间设置至少一套带钢稳定装置并稳定控制热浸镀工艺参数、气刀参数，以获得镀层厚度均匀的带钢；选择均热段先高温后低温的、倾斜的合金化镀层热处理退火曲线，并对带钢均匀进行合金化处理，以提高带钢镀层合金化过程及合金化程度的均匀性；以及，选择平整辊辊面粗糙度和平整延伸率，以控制镀层表面粗糙度和镀层表面平整率，提高钢板的成形性能。本发明还提供一种采用所述控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法制造的合金化热镀锌钢板，该热镀锌钢板具有优良的镀层抗粉化性能和成形性能，非常适合应用于汽车内、外板和家电外板。

Description

控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法及合金化热镀锌钢板

技术领域

本发明涉及一种控制合金化镀层，尤其是合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法，以及采用该方法制造出的合金化热镀锌钢板。

背景技术

随着车身耐蚀性能要求的提高，镀锌汽车板越来越多地应用于汽车内、外板上。电镀锌汽车板表面质量好，但一般电镀锌钢板的镀层相对较薄，耐蚀性能相对较低，而且厚镀层的电镀锌板的生产成本较高，因而限制了电镀锌汽车板的应用。热镀纯锌汽车板镀层可以镀得很厚，耐蚀性能提升空间大，但纯锌镀层焊接性能差，而且镀层较软，抗石击性能及涂装性能差。合金化热镀锌钢板是将热浸镀后的带钢经过在线镀层合金化退火处理而得到的锌铁合金镀层产品，其耐蚀性能、焊接性能、涂装性能和抗石击性能都较理想，但是如果镀层相结构控制得不合理时，镀层会在冲压成形时出现粉化现象，不仅影响产品的外观，而且还影响镀层的耐蚀性能，严重时更会损坏模具。

为了提高合金化热镀锌钢板镀层的抗粉化性能，日本专利No.355544中提出要尽量减少镀层内的Г相，并且镀层表面还不得含有ζ相。从镀层结合力来考虑，镀层内确实应尽量减少Г相；从降低钢板与模具之间的摩擦力和粘合力以提高钢板成形性能和镀层抗剥落性能来考虑，镀层表面应该不含有ζ相。但是，对于合金化热镀锌钢板来说，合金化镀层是通过镀层合金化退火过程中基板中的铁与镀层中的锌相互扩散而形成合金化镀层的，根据锌-铁二元平衡相图，锌铁合金镀层不可避免地要存在一定的浓度梯度，因此，在靠近基板的镀层内容易形成铁含量比较高的Г相，并在镀层表面容易形成铁含量比较低的ζ相。也就是说，在工业生产过程中，当尽量减少镀层内Г相时，镀层表面容易形成大量的ζ相；当尽量减少镀层表面ζ相时，镀层内又容易生成较多的Г相。因此在实际生产过程中，几乎不可能生产出镀层与基板界面完全没有Г相、且镀层表面又完全没有ζ相这种镀层内只有单一δ相的相结构。

为了提高镀层的抗粉化性能，日本专利No.355543中又提出要在镀层表面生成以ζ相为主的镀层相结构。然而，当镀层表面以ζ相为主时，镀层抗粉化性能虽然很好，但在冲压过程中不仅摩擦力大、冲压力增加，而且镀层很容易呈片状剥落，另外镀层表面过多ζ相也会影响其表面质量和焊接性能等。所以，这种相结构也不实用。

日本专利特开2005-48198号公报则提出镀层铁含量(质量百分含量)控制在6.5～10％之间可以生产出镀层的抗粉化性能、成形性能和涂装性能优良的合金化热镀锌钢板。根据大量工业生产实验分析结果，镀层铁含量(质量百分含量)控制在6.5～10％之间时，特别是镀层平均铁含量在6.5％～9％之间时，镀层表面必然存在大量的ζ相，甚至局部地方还会残存一定量的η相，因此不仅表面质量差、冲压力大，且镀层易呈片状脱落，钢板的成形性能也差，冲压成形时钢板很容易开裂。因此，该专利提出的铁含量控制下限不合理。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种控制合金化热镀锌镀层，特别是热镀锌钢板镀层相结构的方法，以生产出具有优良抗粉化性能和成形性能的合金化镀层。

为此，本发明通过在气刀与顶辊之间设置至少一套带钢稳定装置；稳定控制热浸镀工艺参数、气刀与带钢之间的距离、气刀压力、气刀高度等气刀参数，并选择调控能力和控制精度较高的气刀设备，以获得镀层厚度沿带钢长度方向和宽度方向都均匀的带钢；设定合适的热处理退火曲线，使合金化均热后的带钢温度低于合金化加热段的带钢温度；将带钢按照选定的热处理退火曲线在其宽度方向上进行均匀的合金化处理，包括加热、均热和冷却，以提高带钢镀层合金化过程及合金化程度的均匀性；还包括通过控制平整辊的辊面粗糙度和平整延伸率，以控制镀层表面粗糙度和平整率，提高钢板的成形性能。

所述带钢稳定装置的其中一套尽可能靠近气刀，并且可选地，将其它的带钢稳定装置设置在气刀与顶辊之间。

通常合金化炉分为加热段、均热段和冷却段三段。根据工业生产实践结果，采用均热温度先高温后低温的、倾斜的合金化退火处理工艺生产出来的合金化热镀锌产品，不仅镀层抗粉化性能优良，而且不影响机组产能，是比较理想的合金化热处理工艺。因此，优选地，所述热处理退火曲线为在均热段先高温后低温的、倾斜的合金化镀层退火热处理退火曲线，如图2所示，并由此形成加热段的加热斜率α、均热段的均热斜率β和冷却段斜率γ，其中T_A表示合金化镀层退火加热前带钢的温度，T_B表示合金化镀层退火加热后均热前带钢的温度，T_C表示合金化镀层退火均热后冷却前带钢的温度，和T_D表示合金化镀层退火冷却后带钢到达顶辊前带钢的温度。优选地，T_A处的温度范围为400℃左右，T_B处的温度范围为460～530℃，T_C处的温度范围为430～510℃，以及T_D处的温度范围为250℃左右。

所述热浸镀工艺参数包括带钢入锌锅温度、锌锅内锌液温度、锌液铝含量。其中，所述带钢入锌锅温度范围为455～480℃，所述锌锅内锌液温度范围为453～463℃，并根据基板钢种分别控制，所述锌液铝含量的控制范围为0.118～0.135％，并根据基板钢种分别控制。

所述均匀进行合金化处理的过程包括带钢沿宽度方向以均匀的温度进入合金化加热炉，并进行均匀均热和/或均匀冷却。

所述平整辊辊面粗糙度控制在0.8～1.5μm之间，最好控制在1.0～1.3μm之间。

根据本发明，控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法具体包括如下步骤：

a)选择带钢入锌锅温度、锌锅内锌液温度、锌液铝含量等热浸镀工艺参数；

b)选择气刀控制工艺参数和相应气刀设备，以便生产出沿带钢轧向和横向镀层厚度都均匀的带钢，并将镀层重量控制在35～55g/m²之间；

c)在带钢边部增设补偿加热装置，使带钢以沿带钢横向均匀的温度进入合金化加热炉进行加热；

d)选择均热温度先高温后低温的、倾斜的合金化镀层退火热处理退火曲线，以使镀层相结构和镀层铁含量控制在要求的范围之内；

e)选择镀层合金化退火处理温度和时间进行镀层合金化退火热处理；

f)按照可以实现均热段先高温后低温的、倾斜的合金化镀层热处理退火曲线，采用沿带钢宽度方向散热速率可控的合金化均热炉进行均热处理；

g)采用沿带钢宽度方向冷却能力可控的合金化热处理冷却装置进行镀层的均匀冷却；

h)选择平整设备和平整辊的辊面粗糙度对带钢进行平整，以使镀层表面平整率和镀层表面粗糙度控制在要求范围之内。

本发明的另一目的是提供一种由所述控制合金化镀层相结构的方法生产出的镀层抗粉化性能和钢板成形性能优良的合金化热镀锌钢板，其中：

经过合金化处理的所述钢板的镀层重量在35～55g/m²之间，且镀层重量沿轧制方向和钢板横向都均匀分布；

所述钢板的镀层重量沿轧制方向和宽度方向的单点最大值和最小值之差要求小于8g/m²；

所述钢板的镀层铁含量在9～11％之间，且汽车外板最好在9.5％左右，汽车内板最好在10.5％左右；

所述钢板的镀层表面以粒状δ相为主，并含有一定量的柱状ζ相，且镀层表面层柱状ζ相的量要求满足：5％<ζ/(ζ+δ)<30％。另外，汽车外板最好满足：10％<ζ/(ζ+δ)<30％，汽车内板最好满足：5％<ζ/(ζ+δ)<20％；

所述钢板的镀层与基板界面(Г+Г₁)相的总厚度小于1.0μm；

经过平整处理的所述钢板的镀层表面粗糙度Ra值在0.5μm～1.0μm之间，且最好在0.6μm～0.8μm之间；

所述钢板的镀层表面粗糙度PPI值在200～400之间，且最好在200～350之间；

所述钢板的镀层表面粗糙度Wca值小于0.6μm，且最好小于0.4μm；

所述钢板的镀层表面平整率在40％～60％之间。

由此可见，通过本发明控制合金化镀层相结构的方法制造出的合金化热镀锌钢板，不仅镀层抗粉化性能好，而且钢板的冲压成形性能好，非常适合应用于汽车内、外板和家电外板。

附图说明

图1为热镀锌机组热浸镀和镀层合金化镀层热处理退火处理设备的示意图；

图2为本发明优选的镀层合金化镀层热处理退火工艺曲线图。

具体实施方式

为了确保合金化镀层的抗粉化性能，本发明要求通过对关键工艺参数的控制，在合金化热镀锌钢板镀层表面残存一定量的ζ相，并在此基础上研究出钢板成形性能优良的合金化热镀锌钢板的制造方法。

在加工合金化热镀锌钢板的过程中，采用热镀锌机组热浸镀带钢，以及随后进行镀层的合金化热处理退火处理都是非常重要的步骤。如图1所示，将炉鼻子2中的带钢1浸入锌锅3内的熔融态锌液4(通常含有0.10～0.15％左右的A1)中进行热镀锌，经沉没辊(或称作转向辊)5转向后向上，经过矫正辊6和稳定辊7后从锌液中出来，再经气刀8吹扫到所设定的镀层厚度，然后进入合金化炉进行镀层合金化退火处理。在合金化炉中，带钢1经过加热段11、均热段13和冷却段15，最终完成合金化处理并由顶辊17送出。其中，标记9表示合金化炉加热前带钢测温计，标记12表示合金化炉加热后带钢测温计，标记14表示合金化炉均热后带钢测温计，标记16表示合金化炉冷却后带钢测温计，用以在线测量带钢温度并进行监测。

上述热浸镀的工艺过程中，需要严格控制带钢入锌锅温度、锌锅内锌液温度、锌液铝含量等热浸镀工艺参数。其中，锌液铝含量是影响镀层相结构和抗粉化性能的关键因素之一，本发明将锌液铝含量控制在0.118％～0.135％之间，并且高强钢锌液铝含量最好控制在0.118％～0.130％之间，IF钢锌液铝含量最好控制在0.125％～0.135％之间。当锌液铝含量低于0.118％时，镀层与基板之间容易生成过多的“突爆”组织，镀层均匀性和抗粉化性能较差；当锌液铝含量超过0.135％时，一般而言Fe₂Al₅阻挡层会增厚，此时镀层合金化较难控制，合金化温度容易波动。当合金化温度偏低时，镀层表面容易存在大量的ζ相，钢板成形性能较差；合金化温度偏高时，镀层内容易生成大量的Г相和Г₁相，镀层抗粉化性能较差。

进一步地，锌锅内锌液温度最好控制在453℃～463℃之间，其中，高强钢锌锅内锌液温度最好控制在460℃左右，IF钢锌锅内锌液温度最好控制在455℃左右。当锌锅内锌液温度高于463℃时，热浸镀过程中镀层内容易生成大量的“突爆”组织，对合金化的均匀性和镀层抗粉化性能都不利，且锌锅内产生的锌渣量增加，对钢板的表面质量不利。

此外，带钢入锌锅温度最好控制在锌锅内锌液温度以上，480℃以下，最好在455～475℃之间，并且高强钢最好控制在470℃左右，IF钢最好控制在460℃左右。带钢入锌锅温度高于480℃时，带钢热浸镀时沿板面横向温度容易不均，带钢中部温度偏高而边部温度偏低，易出现“白边”现象，对镀层均匀合金化不利；带钢入锌锅温度低于锌锅内锌液温度时，需要锌锅加热器来补偿带钢从锌液中带走的热量损失，造成不必要的能源浪费。因此，在带钢热浸镀前，可增加带钢边部热量损失补偿装置，以使带钢沿带钢宽度方向更均匀的温度浸入锌液进行热浸镀锌。

在带钢经过热镀锌机组热浸镀处理后，带钢经由气刀使镀层达到所设定的镀层厚度，然后进入合金化炉进行镀层合金化退火处理。对于合金化镀层抗粉化性能和成形性能均优良的合金化热镀锌钢板来说，要求镀层重量控制在35～55g/m²之间，当镀层重量小于35g/m²时，虽然对镀层抗粉化性能有利，但镀层耐蚀性能相对较差，较难满足汽车板等产品耐蚀性能的要求；当镀层重量超过55g/m²时，镀层相对较厚，对镀层进行合金化退火处理时，镀层内部容易产生大量的Г和Г₁相，镀层抗粉化性能较差。

为了较好地控制镀层相结构，还要求合金化热镀锌钢板的镀层重量控制得尽可能均匀，即镀层重量沿轧制方向和钢板横向的单点最大值和最小值之差要求小于8g/m²。为了提高镀层重量的均匀性，可以从下面几个方面进行改进：

(1)提高带钢在气刀处的稳定性，确保带钢表面镀层均匀，如可以如图1所示在气刀8的上方安装接触辊10或电磁稳定装置；

(2)对气刀参数进行优化，尤其是气刀高度、刀唇间隙、气体压力、刀唇离带钢距离等参数及其对称平衡性，同时选择调控能力和控制精度较高的气刀设备，并按照下列步骤进行优化：

①调节气刀与带钢之间的距离，要求带钢不得碰到刀唇，并保证镀层均匀，同时要使刀唇尽可能地接近带钢；

②在刀唇与带钢之间的距离优化后，调节气刀压力，使得镀层厚度尽可能地接近生产所需达到的目标值；

③在气刀与带钢之间的距离、气刀压力优化后，根据机组速度和气刀压力的大小，调节气刀高度，既要求带钢表面不产生锌浪，也要求锌液不能被吹入刀唇内，以免锌液堵住刀唇。

在合理地保证镀层重量的均匀性后，便要选择先高温后低温的、倾斜的合金化镀层热处理退火曲线，并选择合理的合金化退火温度和时间。通常，IF钢选择高温短时间进行合金化退火，高强钢选择低温长时间进行合金化退火，但当机组设备能力不足或者调控手段有限时，IF钢也需选择较低的合金化退火温度和较长的合金化退火时间来进行镀层合金化退火处理。

对于合金化热镀锌钢板，当带钢经合金化炉加热段加热和均热段保温后，通常沿带钢宽度方向中间部位的带钢温度高，而两边带钢的温度相对较低。因此，为了制造出镀层相组织结构更均匀的合金化热镀锌钢板，除了镀层重量要求控制得尽可能均匀外，镀层合金化程度也要控制得尽可能均匀，这可重点从下面几个方面来实现：

(1)减小带钢入锌锅温度与锌锅内锌液温度之间的温差。

(2)在带钢边部增设补偿加热装置，使带钢以沿带钢横向均匀的温度进入锌液中及合金化加热炉内，具体可有如下方式：

①在带钢浸入锌液进行热镀锌前，增设边部带钢补偿加热装置，补偿边部带钢的热量损失，使带钢以均匀的温度浸入锌液进行热镀锌；

②在带钢热镀锌之后进入合金化炉之前，增设各种边部带钢补偿加热装置(可以是边部烧嘴、也可以是边部电磁感应加热器)。

(3)提高带钢均热的均匀性，如采用沿带钢宽度方向散热率可调的合金化均热炉来调节均热炉不同部位的散热率。

(4)提高带钢冷却的均匀性，如采用一种沿带钢宽度方向冷却速度可调的喷气冷却装置，或者采用一种可沿带钢宽度方向分区冷却的汽雾冷却装置。

在控制带钢入锌锅温度、锌液铝含量及锌锅内锌液温度；优化镀层合金化热处理退火曲线，使合金化均热后带钢温度低于合金化加热段带钢温度；改进镀层合金化退火的加热温度均匀性；改进合金化退火后的冷却速率均匀性之后，还需要优化基板化学成分，以及机组速度与镀层合金化退火温度的匹配，从而在实际生产中获得所需的镀层铁含量、镀层表面相结构和镀层内部相结构。

其中，机组速度与镀层合金化退火温度的匹配是控制镀层抗粉化性能的最关键因素。当根据不同的钢种选择合适的机组速度并维持恒定时，镀层合金化退火加热后的带钢温度过高，镀层铁含量容易过高，镀层与基板之间容易产生大量的Г相和Г₁相，镀层容易发生粉化；镀层合金化均热后带钢温度高于合金化加热段带钢温度时，镀层与基板界面Г相和Г₁相容易生长得过厚，对镀层的抗粉化性能不利；当镀层均热后带钢的冷却速度较低时，镀层内Г相和Г₁相也容易生长得过厚，对镀层的抗粉化性能也不利。为了更有利地生产出性能优良的合金化镀锌产品，一般地，生产汽车外板时机组速度选择在70～110m/min之间，生产汽车内板时，机组速度选择在90～130m/min之间，生产彩涂板时，机组速度可以选择在130～150m/min。

此外，基板化学成分也是影响镀层相结构和抗粉化性能的主要因素之一，对于不同钢种，基板化学成分应进行合理控制。例如，对于IF钢，基板的P含量要控制得适当，当P含量偏低时，镀层极易合金化，镀层内容易生成大量的Г相，对镀层抗粉化性能不利；当P含量偏高时，镀层较难合金化，需要提高合金化温度或者降低机组速度，但是提高合金化温度会使镀层合金化控制变得困难，镀层容易过合金化，生成大量的Г相，对镀层抗粉化性能不利，而降低机组速度，则不利于机组产能的发挥。

采用上述优化措施后，根据本发明的热镀锌钢板的镀层铁含量可控制在9～11％之间。当镀层铁含量低于9％时，镀层表面容易存在过多的ζ相，钢板在冲压成形时容易开裂；当镀层铁含量高于11％时，镀层内容易生成大量的Г和Г₁相，镀层抗粉化性能较差。对于不同产品，镀层铁含量的最佳控制范围是不同的：对于汽车外板，其抗粉化性能要求高，镀层铁含量最好控制得略低一点，控制在9.5％左右；对于汽车内板，其成形性能要求高，镀层铁含量最好控制在10.5％左右。

根据本发明的热镀锌钢板的镀层表面以粒状δ相为主，并含有一定量的柱状ζ相，并且镀层表面柱状ζ相的比例要求满足5％<ζ/(ζ+δ)<30％，对于汽车外板最好满足10％<ζ/(ζ+δ)<30％，对于汽车内板最好满足5％<ζ/(ζ+δ)<20％。当镀层表面柱状ζ相少于5％时，镀层抗粉化性能较差；当镀层表面柱状ζ相大于30％时，钢板冲压成形时容易开裂。

根据本发明的热镀锌钢板的镀层与基板界面(Г+Г₁)相的总厚度小于1.0μm。当镀层内(Г+Г₁)相的总厚度大于1.0μm时，镀层抗粉化性能较差。

为了使生产出的合金化热镀锌钢板获得良好的成形性能，本发明可通过控制平整工作辊的辊面粗糙度及平整延伸率大小来控制镀层表面粗糙度，从而提高钢板的成形性能。

一般而言，钢板表面Ra值应控制在0.5μm～1.0μm之间：当Ra值小于0.5μm时，涂漆层与钢板的结合力将下降，钢板涂装性能较差；当Ra值大于1.0μm时，钢板与冲压模具之间摩擦系数增加，钢板成形性能较差。镀层表面粗糙度Ra值最好控制在0.6μm～0.8μm之间。一般而言钢板表面PPI值应控制在200～400之间：当PPI值小于200时，涂漆层与钢板的结合力也将下降，钢板涂装性能较差；当PPI值大于400时，钢板与冲压模具之间摩擦系数增加，钢板成形性能较差。镀层表面粗糙度PPI值最好控制在200～350之间。一般而言钢板表面Wca值应控制为小于0.6μm：当Wca值大于0.6μm时，钢板涂装后鲜映性较差。镀层表面粗糙度Wca值最好控制在0.4μm以下。

同时，本发明还要求通过控制平整延伸率和轧制力等平整工艺参数来控制镀层表面平整率(即镀层表面被平整辊平整到的面积占整个镀层表面总面积的百分比)。

通常，镀层表面平整率应控制在40％～60％之间：当镀层表面平整率小于40％时，镀层表面粗糙度较高(合金化热镀锌钢板不同于冷轧板，也不同于热镀纯锌钢板，在平整前，合金化热镀锌钢板的粗糙度Ra值较高，通常在2.0μm以上，需通过平整来降低Ra值)，钢板成形性能差；当镀层表面平整率大于60％时，镀层表面存储润滑油的能力较低，峰值密度PPI值(或者Pc值)也下降，对钢板成形和涂装性能都不利。

为了使镀层表面粗糙度和镀层表面平整率达到上述要求，平整设备优先选择单机架六辊平整机或者四辊平整机，平整机工作辊辊面应采用电子束毛化或电火花毛化、辊面粗糙度Ra值控制在0.8～1.5μm之间，优选1.0～1.3μm之间的工作辊，且对于不同的钢种，应选择合适辊径的工作辊，例如，对于合金化热镀锌高强钢，最好选用辊径较小的工作辊，而软钢则选用较大辊径的工作辊。另外，带钢的平整延伸率要求控制在0.5％～1.5％之间：平整延伸率低于0.5％时，一方面难以消除材料的屈服平台，材料变形时很容易出现表面条纹，另一方面钢板表面质量差，镀层表面粗糙度偏高，镀层表面平整率易偏低，钢板成形性能差；平整延伸率高于1.5％时，最终产品的塑性下降，且镀层表面粗糙度容易偏低，而镀层表面平整率易偏高，成形性能恶化，对于烘烤硬化钢，还容易出现烘烤硬化值偏低的问题。

下面通过几个实施例来具体说明本发明的有益效果：

实例1

厚度为0.75mm的烘烤硬化钢汽车外板，其基板化学成分质量百分含量为：C：0.0023％；Si：0.005％；Mn：0.50％；P：0.050％；S：0.008％；N：0.0023％；Sol.Al：0.046％；Nb：0.013％。经连铸后，板坯加热到1200℃，保温2小时，进行热轧，热轧终轧温度为910℃，卷取温度为700℃。热轧卷自然冷却后，进行酸洗和冷轧，冷轧压下率为78％，然后进行清洗、退火和热镀锌，退火温度为850℃，保温时间为30秒，带钢入锌锅温度为470℃，锌锅内锌液温度为460℃，锌液铝含量为0.125％，带钢经气刀吹扫后，镀层重量为48g/m²，经高频感应加热炉加热到490℃，然后进入保温段进行保温，带钢出均热炉的温度为475℃，总共合金化时间为18秒，经风机冷却后进行水淬冷却和平整，平整工作辊辊面粗糙度为1.0μm，平整延伸率为1.3％。其中，合金化镀层热处理退火工艺曲线图中T_A处的温度为400℃左右，T_B处的温度为490℃，T_C处的温度为475℃，以及T_D处的温度为250℃左右。所制钢板的各指标值如表1所示，改进后的钢板镀层抗粉化性能和钢板成形性能都优良。

实例2

厚度为0.8mm的IF钢汽车内板，其基板化学成分质量百分含量为：C：0.0015％；Si：0.003％；Mn：0.12％；P：0.010％；S：0.006％；N：0.0020％；Sol.Al：0.030％；Ti：0.030％；Nb：0.015％。经连铸后，板坯加热到1210℃，保温2小时，进行热轧，热轧终轧温度为920℃，卷取温度为720℃。热轧卷自然冷却后，进行酸洗和冷轧，冷轧压下率为78％，然后进行清洗、退火和热镀锌，退火温度为860℃，保温时间为30秒，带钢入锌锅温度为460℃，锌锅内锌液温度为455℃，锌液铝含量为0.130％，带钢经气刀吹扫后，镀层重量为50g/m²，经高频感应加热炉加热到460℃，然后进入保温段进行保温，带钢出均热炉的温度为450℃，总共合金化时间为18秒，经风机冷却后进行水淬冷却和平整，平整工作辊辊面粗糙度为1.0μm，平整延伸率为0.8％。其中，合金化镀层热处理退火工艺曲线图中T_A处的温度为400℃左右，T_B处的温度为460℃，T_C处的温度为450℃，以及T_D处的温度为250℃左右。所制钢板的各指标值如表1所示，改进后的钢板镀层抗粉化性能和钢板成形性能都优良。

实例3

厚度为0.7mm的高强IF钢汽车外板，其基板化学成分质量百分含量为：C：0.0015％；Si：0.045％；Mn：0.39％；P：0.030％；S：0.008％；N：0.0016％；Sol.Al：0.030％；Nb：0.023％；Ti：0.025％；B：0.0002％。经连铸后，板坯加热到1210℃，保温2小时，进行热轧，热轧终轧温度为910℃，卷取温度为670℃。热轧卷自然冷却后，进行酸洗和冷轧，冷轧压下率为75％，然后进行清洗、退火和热镀锌，退火温度为790℃，保温时间为30秒，带钢入锌锅温度为470℃，锌锅内锌液温度为460℃，锌液铝含量为0.125％，带钢经气刀吹扫后，镀层重量为49g/m²，经高频感应加热炉加热到500℃，然后进入保温段进行保温，带钢出均热炉的温度为480℃，总共合金化时间为18秒，经风机冷却后进行水淬冷却和平整，平整工作辊辊面粗糙度为1.0μm，平整延伸率为1.0％。其中，合金化镀层热处理退火工艺曲线图中T_A处的温度为400℃左右，T_B处的温度为500℃，T_C处的温度为480℃，以及T_D处的温度为250℃左右。所制钢板的各指标值如表1所示，改进后的钢板镀层抗粉化性能和钢板成形性能都优良。

实例4

厚度为1.0mm的DP(双相)钢汽车结构件，其基板化学成分质量百分含量为：C：0.078％；Si：0.028％；Mn：1.76％；Cr：0.13％；Mo：0.16％；P：0.010％；S：0.004％；N：0.0023％；Sol.Al：0.030％。经连铸后，板坯加热到1220℃，保温2小时，进行热轧，热轧终轧温度为910℃，卷取温度为600℃。热轧卷自然冷却后，进行酸洗和冷轧，冷轧压下率为75％，然后进行清洗、退火和热镀锌，退火温度为810℃，保温时间为30秒，带钢入锌锅温度为470℃，锌锅内锌液温度为460℃，锌液铝含量为0.127％，带钢经气刀吹扫后，镀层重量为51g/m²，经高频感应加热炉加热到470℃，然后进入保温段进行保温，带钢出均热炉的温度为460℃，总共合金化时间为18秒，经风机冷却后进行水淬冷却和平整，平整工作辊辊面粗糙度为1.0μm，平整延伸率为0.5％。其中，合金化镀层热处理退火工艺曲线图中T_A处的温度为400℃左右，T_B处的温度为470℃，T_C处的温度为460℃，以及T_D处的温度为250℃左右。所制钢板的各指标值如表1所示，改进后的钢板镀层抗粉化性能和钢板成形性能都优良。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而需要说明也是可以理解的是，上述实施例的描述是例示性的而不是限制性的，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述内容作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法，其特征在于：

在气刀与顶辊之间设置至少一套带钢稳定装置，其中在气刀与合金化加热段之间设置一套带钢稳定装置，并使该带钢稳定装置靠近气刀；

稳定控制带钢入锌锅温度为455～480℃、锌锅内锌液温度为453～463℃、锌液铝含量为0.118～0.135％，以及气刀与带钢之间的距离、气刀压力、气刀高度气刀参数，并选择调控能力和控制精度较高的气刀设备；

设定在均热段先高温后低温的、倾斜的合金化镀层热处理退火曲线，其中在均热段开始时的高温处的温度范围为460～530℃，在均热段结束时的低温处的温度范围为430～510℃；

将带钢按照设定的热处理退火曲线进行均匀的合金化处理。

2.根据权利要求1所述的控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法，其特征在于，所述带钢稳定装置为接触辊、电磁稳定装置或气垫稳定装置。

3.根据权利要求1所述的控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法，其特征在于，所述均匀的合金化处理过程包括对带钢进行均匀均热，其中：

按照均热段先高温后低温的、倾斜的合金化镀层热处理退火曲线，采用沿带钢宽度方向散热速率可控的合金化均热炉进行均热处理。

4.根据权利要求1所述的控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法，其特征在于，所述均匀的合金化处理过程包括对带钢进行均匀冷却，其中：

采用沿带钢宽度方向冷却能力可控的合金化热处理冷却装置进行镀层的均匀冷却。

5.根据权利要求3或4所述的控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法，其特征在于，所述均匀的合金化处理过程还包括使带钢以均匀的温度进入合金化炉，其中：

在带钢边部增设补偿加热装置，使带钢以沿带钢横向均匀的温度进入合金化加热炉进行加热。

6.根据权利要求5所述的控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法，其特征在于，所述的带钢边部补偿加热装置为边部烧嘴或者边部电磁感应加热装置。 

7.根据权利要求1所述的控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法，其特征在于，所述均匀的合金化处理过程包括：使带钢温度均匀地进入合金化加热炉，然后再均匀均热和均匀冷却，其中：

加热段：在带钢进入合金化加热炉之前，在带钢边部增设补偿加热装置，使带钢以沿带钢横向更加均匀的温度进入合金化加热炉进行加热；

均热段：按照在均热段先高温后低温的、倾斜的合金化镀层热处理退火曲线，采用沿带钢宽度方向散热速率可控的合金化均热炉进行均热处理；

冷却段：采用沿带钢宽度方向冷却能力可控的合金化热处理冷却装置进行镀层的均匀冷却。

8.根据权利要求7所述的控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法，其特征在于，所述的带钢边部补偿加热装置为边部烧嘴或者边部电磁感应加热装置。

9.根据权利要求6或8所述的控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法，其特征在于，还包括：

通过控制平整辊的辊面粗糙度和平整延伸率，以控制镀层表面粗糙度和镀层表面平整率。

10.根据权利要求9所述的控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法，其特征在于，所述平整辊的辊面粗糙度控制在0.8～1.5μm之间。

11.根据权利要求9所述的控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法，其特征在于，所述平整辊的辊面粗糙度控制在1.0～1.3μm之间。

12.一种合金化热镀锌钢板，其采用前述任意一项权利要求所述的控制合金化热镀锌钢板镀层相结构的方法制得，其特征在于：

在经过合金化处理后，该钢板镀层重量在35～55g/m²之间，且镀层重量沿轧制方向和钢板横向都均匀分布；

镀层重量沿轧制方向和钢板横向的单点最大值和最小值之差小于8g/m²；

镀层铁含量在9～11％之间；

镀层表面以粒状δ相为主，镀层表面层柱状ζ相的量满足5％＜ζ/(ζ+δ)＜30％；

镀层与基板界面(Γ+Γ₁)相的总厚度小于1.0μm。 

13.根据权利要求12所述的合金化热镀锌钢板，其特征在于：

在经过平整处理后，该钢板的镀层表面粗糙度Ra值在0.5μm～1.0μm之间；

镀层表面粗糙度PPI值在200～400之间；

镀层表面粗糙度Wca值小于0.6μm；

镀层表面平整率在40％～60％之间。 

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