CN101736195A

CN101736195A - 热镀铝锌合金钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN101736195A
Application number: CN200810180707A
Authority: CN
Inventors: 郑之旺; 刘庆春; 王敏莉; 于丹; 周一林; 汤佩林
Original assignee: Panzhihua Iron and Steel Group Corp; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Panzhihua New Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Panzhihua Iron and Steel Group Corp; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Co Ltd; Panzhihua New Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2008-11-24
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2010-06-16

Abstract

本发明提供了一种热镀铝锌合金钢板及其生产方法，其中，该热镀铝锌合金钢板包括钢板基材和位于钢板基材表面的铝锌合金镀层，以钢板基材的总量为基准，该钢板基材含有大于0.03重量％至0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Mn，0.001-0.02重量％的Ti，0.005-0.03重量％的Nb，0.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。本发明通过在钢板中添加钛和铌，进一步细化晶粒、提高钢板表面质量和综合性能，而且通过板坯热轧、酸洗、冷轧和热浸镀铝锌合金，实现了厚规格高强度热浸铝锌合金钢板产品在连续热镀机组上的在线批量生产，本发明的厚度为1.5毫米的热镀铝锌合金钢板屈服强度(R_eL)高达420兆帕、抗拉强度(R_m)高达460兆帕，与不含钛或铌的钢板的屈服强度(R_eL)为300兆帕、抗拉强度(R_m)为370兆帕相比显著提高。

Description

热镀铝锌合金钢板及其生产方法

技术领域

本发明是关于一种热镀铝锌合金钢板以及其生产方法。

背景技术

彩色显像管防爆带是显像管上的重要部件，置于玻璃屏外围，主要起防爆作用，属A级要求材料，其材质的好坏直接影响彩色显像管的安全使用寿命，故对钢带的机械性能、焊接可靠性、耐热性、热膨胀系数、耐蚀性和表面质量要求极为严格。

目前国内生产的彩管防爆带用钢材主要为合金化热镀锌钢板，厚度为0.8-1.2mm，例如，CN 1135271C公开了一种制作彩色显像管防爆带用合金化热镀锌钢板，该镀锌钢板的基板的化学成分按重量百分数含有C：0.005～0.03、Si：＜0.03、Mn：0.10-0.25、P：0.006-0.025、S：0.005-0.02、Als：0.015-0.065，余量为Fe及不可避免的夹杂。并且该专利文献还公开了制作该彩色显像管防爆带用合金化热镀锌钢板的方法，该方法包括按通常铁水脱硫、转炉复吹冶炼、真空处理、将钢水成分控制在上述范围内，经连铸、板坯加热、热轧、卷取、酸洗、冷连轧、退火、热浸镀锌、合金化处理、平整、精整检验出厂，其特征在于冷连轧后的钢卷经过热浸镀锌形成Zn-Fe合金层后，离线经单机架平整机平整，用于平整的轧辊需经磨削抛光后，用细砂进行均匀地毛化处理；钢板平整的延伸率为0.4-1.2％。如上所述，为了保证表面质量，该专利文献公开的方法需要对钢板离线进行平整，这不仅增加了工序成本，还增加了表面缺陷的控制难度，且不能用作厚度大于1.2mm的大尺寸彩色显像管的防爆带。

随着彩色显像管尺寸的提高，防爆带钢的发展方向是高强度化，一般要求抗拉强度在410MPa以上，并且常用厚度为1.2mm和1.5mm。目前厚度为1.2mm和1.5mm的彩色显像管防爆带用钢材主要靠进口，镀层为纯铝，材质为超低碳高强IF钢(无间隙原子钢)，这种超低碳高强IF钢不仅价格较高，且生产难度较大，因为超低碳高强IF钢需真空处理，且热镀时要完成再结晶，需很高的退火温度，对于厚度为1.2mm和1.5mm的厚规格产品而言，这要求热镀生产线具有很强的加热能力和冷却能力，目前国内大多数热镀机组都不能满足该要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中彩色显像管防爆带用钢材生产工艺复杂、生产难度大的缺点，提供一种生产成本低、生产工艺简单、难度小的高强度热镀铝锌合金钢板，另外还提供了一种热镀铝锌合金钢板的生产方法。

本发明提供了一种热镀铝锌合金钢板，该热镀铝锌合金钢板包括钢板基材和位于钢板基材表面的铝锌合金镀层，其中，以钢板基材的总量为基准，该钢板基材含有大于0.03重量％至0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Mn，0.001-0.02重量％的Ti，0.005-0.03重量％的Nb，0.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。

本发明还提供了上述热镀铝锌合金钢板的生产方法，其中，该方法包括将含有钛和铌的钢水铸造成板坯，将所得板坯依次进行热轧、酸洗、冷轧和热浸镀铝锌合金，以板坯的总量为基准，该板坯含有大于0.03重量％至0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Mn，0.001-0.02重量％的Ti，0.005-0.03重量％的Nb，0.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。

本发明提供的热镀铝锌合金钢板由于含有了钛和铌，因此与现有技术中彩色显像管防爆带用钢材相比，本发明的热镀铝锌合金钢板具有表面质量和综合性能优良、制造厚度为1.2mm和1.5mm的厚规格产品的实施难度小、可在连续热镀机组在线批量生产、适用于制作大尺寸彩色显像管的优点。具体的，本发明的厚度为1.5毫米的热镀铝锌合金钢板屈服强度(R_eL)高达420兆帕、抗拉强度(R_m)高达460兆帕，与不含钛或铌的钢板的屈服强度(R_eL)为300兆帕、抗拉强度(R_m)为370兆帕相比显著提高。因此，本发明的热镀铝锌合金钢板及其生产方法具有很高的应用价值。

具体实施方式

根据本发明的热镀铝锌合金钢板，该热镀铝锌合金钢板包括钢板基材和位于钢板基材表面的铝锌合金镀层，其中，以钢板基材的总量为基准，该钢板基材含有大于0.03重量％至0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Mn，0.001-0.02重量％的Ti，0.005-0.03重量％的Nb，0.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。优选情况下，以钢板基材的总量为基准，该钢板基材含有0.04-0.08重量％的C，0.25-0.35重量％的Mn，0.005-0.015重量％的Ti，0.01-0.025重量％的Nb，0.015-0.06重量％的Al，99.47-99.68重量％的Fe。

微量的钛(Ti)的主要作用是固定钢中的氮形成TiN。一方面TiN具有细化晶粒的作用，另一方面通过固定钢中的氮可以增加铌的强化作用。钛含量过少，钢中间隙氮原子固定得不够充分，钛含量过多，其固定钢中氮含量的作用饱和，因此，Ti的含量应该适当。本发明的热镀锌铝合金钢板中，钛的含量为0.001-0.02重量％，优选为0.005-0.015重量％。

所述铌(Nb)在钢中起到细晶强化和沉淀强化的作用，其含量低于0.005重量％时，强化作用不够强，其含量超过0.03重量％时，其阻碍再结晶的作用过强，要获得优良的综合性能，需采用较高的退火温度，而且热浸镀时需采用较低的机组速度，使得镀层质量难以保证，此外还降低生产效率。

碳(C)是影响钢板性能的重要元素，当碳含量增加时，钢板强度提高，但成形性能和焊接性能降低。所述碳含量范围的选择主要考虑到炼钢工艺的可操作性和经济性，以及产品的综合性能，如果碳含量≤0.03重量％，炼钢时须进行真空处理，增加生产成本，如果碳含量超过0.10重量％，不仅因增碳操作而使炼钢的生产成本增加，且钢板的塑性降低，同时焊接性能恶化。

锰(Mn)是固溶强化元素，增加锰含量可以提高强度，但本发明为了保证点焊性能，将锰的含量控制在0.15-0.35重量％。锰的主要作用是与硫结合成MnS，防止因形成FeS所造成的热裂纹。

钢中的铝分为两种，一种是来不及上浮到渣中的脱氧产物Al₂O₃中的铝，由于Al₂O₃不能溶于酸中，所以将与氧结合的铝称为酸不溶铝，将其余可被酸溶解的铝称为酸溶铝，酸溶铝常用“Als”表示。本发明中的Al指如以上所描述的存在于钢中可以被酸溶解的铝(Als)，所涉及的对铝的量的表述也指上述可以被酸溶解的酸溶铝中铝元素的量。钢中加入铝的目的主要有两个，其一为脱除钢中的氧，避免在凝固过程中形成非金属夹杂物，其二为以氮化铝(AlN)的形式固定钢中的氮。所述铝主要是作为脱氧元素添加的，要实现完全脱氧，其含量要求在0.010重量％以上，但过高的铝将影响钢的焊接性能以及镀层附着力并且不经济，但含量过低，增加生产控制难度，因此，Al含量以选择在0.01-0.065重量％范围内为宜，优选为0.015-0.06重量％。

所述磷和硫作为不可避免的杂质而残留存在。由于过量的磷(P)和硫(S)将对热镀铝锌合金钢板的塑性产生不利影响，综合考虑到炼钢工序的经济性和Ca处理的效果，因此本发明控制钢板中磷和硫的总含量不超过0.025重量％，一般分别为≤0.025重量％和≤0.015重量％。

另外，所述硅和氮也作为不可避免的杂质而残留存在，不特意添加，越低越好。这是因为随着硅含量的增加，热处理后钢板表面硅富集明显，钢板的可镀性会下降，钢板表面容易产生漏镀点缺陷，不仅影响钢板的耐蚀性能，而且严重影响钢板的表面质量。而氮为有害杂质元素。其中，以钢板的总量为基准，Si的含量不超过0.03重量％，N的含量不超过0.005重量％。

本发明主要涉及对钢板基材的改进，对铝锌合金镀层的组成及厚度没有特别的限定，可以采用常规的铝锌合金镀层组成和厚度。但优选情况下，为了兼顾镀层耐腐蚀性能和点焊性能，本发明提供的热镀铝锌合金钢板中，相对于每平方米的钢板基材，所述铝锌合金镀层的重量为70-100克。所述铝锌合金镀层的重量为两面铝锌合金镀层的总重量。本发明中所述铝锌合金可以为常规的名义成分为55％Al-43.5％Zn-1.5％Si的铝锌合金。以铝锌合金镀层的总量为基准，所述铝锌合金镀层中铝的含量可以为50-65重量％，锌的含量可以为35-50重量％。优选情况下，以铝锌合金镀层的总量为基准，所述铝锌合金镀层中铝的含量为52-58重量％，锌的含量为40-47重量％，硅的含量为1.2-1.8重量％。

本发明还提供了上述热镀铝铝锌合金钢板的生产方法，其中，该方法包括将含有钛和铌的钢水铸造成板坯，将所得板坯依次进行热轧、酸洗、冷轧和热浸镀铝锌合金，以板坯的总量为基准，该板坯含有大于0.03重量％至0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Mn，0.001-0.02重量％的Ti，0.005-0.03重量％的Nb，0.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。

如本领域技术人员所公知，可以通过控制冶炼和铸造的条件来获得上述板坯。所述铸造的方法可以是模铸或连铸，具体条件已为本领域技术人员所公知，本发明在此不再赘述。

热轧前板坯的均热温度应足够高，以使铌的析出相完全固溶，出炉温度即热轧前的板坯温度优选控制在1200-1250℃，热轧终轧温度控制在880-930℃，因为终轧温度在880℃以下时，部分铌可能会在奥氏体区析出，从而减小在铁素体区的析出量，减弱其在冷轧退火过程中的强化作用，终轧温度在930℃以上时，热轧带钢表面质量可能较差。卷取温度优选控制在550-650℃范围内，因为在该温度区间，卷取温度对退火态的性能影响不大。

酸洗和冷轧可采用酸轧联合机组生产，或者先酸洗、后进行冷连轧或者可逆轧机生产，但本发明优选采用酸轧联合机组生产，以提高生产效率和成材率。酸冼时根据机组的工艺特点，通过调整机组速度来保证酸洗效果。冷轧压下率根据冷轧机的能力来确定，越大越好，本发明实施时采用四机架连轧，冷轧压下率一般为55-65％。

所述热浸镀铝锌合金可以采用连续式热浸镀法，也可以采用间歇式热浸镀法，但为了提高生产率和成材率，本发明优选采用连续式热浸镀法。所述连续式热浸镀法可以在明火炉的生产线或者全辐射管的热镀锌机组进行。由于铌含量对成品性能的影响较大，为了保证成品性能的稳定性，根据铌含量来确定热浸镀铝锌合金前的退火工艺，当铌的含量为0.010-0.020重量％时，退火温度优选控制在750-770℃，保温时间优选控制在30-40秒。当铌的含量为大于0.020重量％至0.025重量％即0.02重量％＜铌的含量≤0.025重量％时，退火温度优选控制在大于770℃至790℃即770℃＜退火温度≤790℃，保温时间优选控制在30-40秒。可以通过控制热镀生产线机组的速度来保证上述退火时间，本发明的发明人发现，保证热镀生产线机组的速度不小于75米/分钟，优选80-95米/分钟可保证上述退火工艺的保温时间，而且可保证得到表面光滑、美观的镀层。由于只要保证本发明的热镀铝锌合金钢板的镀层组成即可实现本发明的目的，因此本发明对热浸镀生产过程的其它步骤没有特别限定，可以是本领域技术人员常规使用的工艺参数。

根据本发明提供的热镀铝锌合金钢板的制备方法，通常情况下还包括将热浸镀后的板坯进行在线拉矫但不进行平整，以保证热镀铝锌合金钢板的表面为美观的锌花结构。本发明的拉矫延伸率优选为0.2-0.4％，更优选为0.2-0.3％。所述拉矫机可以采用在本领域常用的各种拉矫机上进行。

本发明提供了一种生产工艺简单、生产成本较为低廉、综合性能良好、市场竞争力强的高强度热镀铝锌合金钢板。本发明的热镀铝锌合金钢板在连续热镀锌线上在线生产，不需要离线平整的操作，从而使生产工艺变得简单。本发明的钢板可用于制作厚度大于1.2mm的大尺寸彩色显像管的防爆带，还可广泛用于汽车、家电、建筑等行业。

下面通过实施例进一步说明本发明的热镀铝锌合金钢板及其生产方法。

实施例1

该实施例用于说明本发明提供的热镀铝锌合金钢板及其生产方法。

用连铸法制备的具有表1所示的化学组成的钢板坯作为原料；将制得的连铸板坯在热连轧机组上热轧冷却后卷取，板坯温度、终轧温度和卷取温度分别为1220℃、900℃和600℃；制得的热轧卷经3天25℃室温冷却后在酸洗和冷连轧联合机组(CDCM机组)上生产冷轧卷，冷轧压下率为60％，轧制工艺的主要工艺参数如表2所示，将制得的冷轧带钢在连续热镀锌机组进行清洗、退火、双面热浸镀铝锌合金和拉矫，退火温度为770℃，退火时间为35秒，主要工艺参数见表3。

得到厚度为1.2毫米的镀锌铝合金钢板，所述铝锌合金镀层的重量为80克/平方米。

实施例2

用连铸法制备的具有表1所示的化学组成的钢板坯作为原料；将制得的连铸板坯热轧冷却后卷取，板坯温度、终轧温度和卷取温度分别为1200℃、880℃和650℃；制得的热轧卷经2天25℃室温冷却后在酸洗和冷连轧联合机组(CDCM机组)上生产冷轧卷，冷轧压下率为65％，轧制工艺的主要工艺参数如表2所示，将制得的冷轧带钢在连续热镀锌机组进行清洗、退火、双面热浸镀铝锌合金和拉矫，退火温度为750℃，退火时间为40秒，主要工艺参数见表3。

得到厚度为1.5毫米的热镀铝锌合金镀层钢板，所述铝锌合金镀层的重量为100克/平方米。

实施例3

用连铸法制备的具有表1所示的化学组成的钢板坯作为原料；将制得的连铸板坯在热连轧机组上热轧冷却后卷取，板坯温度、终轧温度和卷取温度分别为1250℃、930℃和550℃；制得的热轧卷经3天25℃室温冷却后在酸洗和冷连轧联合机组(CDCM机组)上生产冷轧卷，冷轧压下率为55％，轧制工艺的主要工艺参数如表2所示。将制得的冷轧带钢在连续热镀锌机组进行清洗、退火、热浸镀和拉矫，退火温度为790℃，退火时间为30秒，主要工艺参数见表3。将冷轧带钢在连续热镀锌机组进行清洗、退火、双面热浸镀铝锌合金和拉矫，退火和拉矫工艺如表3所示。

得到厚度为1.5毫米的热镀铝锌合金钢板，所述铝锌合金镀层的重量为70克/平方米。

实施例4

该实施例用于说明本发明提供热镀铝锌合金钢板及其生产方法。

按照实施例1的方法制备热镀铝锌合金钢板，不同的是，将制得的冷轧带钢在790℃退火35秒，得到热镀铝锌合金钢板。

实施例5

按照实施例3的方法制备热镀铝锌合金钢板，不同的是，将制得的冷轧带钢在750℃退火30秒，得到热镀铝锌合金钢板。

实施例6

按照实施例1的方法制备热镀铝锌合金钢板，不同的是，热轧终轧温度为850℃，得到热镀铝锌合金钢板。

实施例7

按照实施例1的方法制备热镀铝锌合金钢板，不同的是，热轧卷取温度为700℃，得到热镀铝锌合金钢板。

实施例8

按照实施例1的方法制备热镀铝锌合金钢板，不同的是，压下率为45％，得到热镀铝锌合金钢板。

对比例1

按照实施例1的方法制备热镀铝锌合金钢板，不同的是，钢板坯的化学组成如表1所示，不含有钛，得到热镀铝锌合金钢板。

对比例2

按照实施例1的方法制备热镀锌铝合金钢板，不同的是，钢板坯的化学组成如表1所示，不含有铌，得到热镀铝锌合金钢板。

表1

表2

表3

性能测试

对制得的热镀锌铝合金镀层钢板按照GB/T228规定的方法测试屈服强度(R_eL)、抗拉强度(R_m)和延伸率(A_80％)；按照GB/T232规定的180°弯曲试验方法(弯心直径a＝0)来测试镀层附着力，弯曲试验后试样外表面不出现镀层脱落即为合格，否则视为不合格。测试结果如表4所示。

表4

	R_eL(Mpa)	R_m(Mpa)	A₈₀(％)	镀层结合力
	R_eL(Mpa)	R_m(Mpa)	A₈₀(％)	镀层结合力	实施例1	410	450	31	合格
实施例2	400	440	33	合格	实施例1	410	450	31	合格
实施例2	400	440	33	合格	实施例3	420	460	30	合格
实施例4	390	430	32	合格	实施例3	420	460	30	合格
实施例4	390	430	32	合格	实施例5	430	460	27	合格
实施例6	375	435	32	合格	实施例5	430	460	27	合格
实施例6	375	435	32	合格	实施例7	370	425	33	合格
实施例8	365	420	30	合格	实施例7	370	425	33	合格
实施例8	365	420	30	合格	对比例1	340	400	30	合格
对比例2	300	370	32	合格	对比例1	340	400	30	合格

从上表4所示的力学性能可以看出，本发明的热镀铝锌合金钢板与不含钛或铌的钢板相比，屈服强度(R_eL)、抗拉强度(R_m)显著提高、断后伸长率(A₈₀)基本相当，完全满足生产大尺寸彩色显像管防爆带用钢板抗拉强度要求在410MPa以上的要求。

本发明的热镀锌铝合金钢板除可用于制作厚度大于1.2mm的大尺寸彩色显像管的防爆带外，还可广泛用于汽车、家电、建筑等行业。

Claims

1.一种热镀铝锌合金钢板，该热镀铝锌合金钢板包括钢板基材和位于钢板基材表面的铝锌合金镀层，其特征在于，以钢板基材的总量为基准，该钢板基材含有大于0.03重量％至0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Mn，0.001-0.02重量％的Ti，0.005-0.03重量％的Nb，0.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。

2.根据权利要求1所述的热镀铝锌合金钢板，其中，以钢板基材的总量为基准，该钢板基材含有0.04-0.08重量％的C，0.25-0.35重量％的Mn，0.005-0.015重量％的Ti，0.01-0.025重量％的Nb，0.015-0.06重量％的Al，99.47-99.68重量％的Fe。

3.根据权利要求1或2所述的热镀铝锌合金钢板，其中，以钢板基材的总量为基准，所述钢板基材中，Si的含量不超过0.03重量％，P的含量不超过0.025重量％，S的含量不超过0.015重量％，N的含量不超过0.005重量％。

4.根据权利要求1所述的热镀铝锌合金钢板，其中，相对于每平方米的钢板基材，所述铝锌合金镀层的重量为70-100克。

5.一种权利要求1所述热镀铝锌合金钢板的生产方法，其特征在于，该方法包括将含有钛和铌的钢水铸造成板坯，将所得板坯依次进行热轧、酸洗、冷轧和热浸镀铝锌合金，以板坯的总量为基准，该板坯含有大于0.03重量％至0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Mn，0.001-0.02重量％的Ti，0.005-0.03重量％的Nb，0.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。

6.根据权利要求5所述的生产方法，其中，所述热轧的条件包括板坯的加热温度为1200-1250℃，热轧终轧温度为880-930℃；热轧卷取温度为550-650℃；所述冷轧条件包括冷轧压下率为55-65％。

7.根据权利要求5所述的生产方法，其中，该方法还包括热浸镀铝锌合金前进行退火，所述热浸镀铝锌合金前退火的条件包括：以板坯的总量为基准，所述板坯中，铌的含量为0.01-0.02重量％，退火的温度为750-770℃，退火的保温时间为30-40秒；或者，以板坯的总量为基准，所述板坯中，铌的含量为大于0.02重量％至0.025重量％，退火的温度为大于770℃至790℃，退火的保温时间为30-40秒。

8.根据权利要求5所述的生产方法，其中，所述热浸镀的条件使得相对于每平方米的钢板，所述铝锌合金镀层的重量为70-100克。

9.根据权利要求5所述的生产方法，其中，该方法还包括将热浸镀铝锌合金后的板坯进行拉矫。

10.根据权利要求9所述的生产方法，其中，所述拉矫的延伸率为0.2-0.4％。