CN102605244B - 一种耐腐蚀结构用彩涂钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及耐腐蚀结构用彩涂钢及其生产方法。其组分及重量百分比为：C：0.05%～0.09%，Si：0.10%~0.18%，Mn：0.60%～0.80%，P：0.025%～0.040%，S：≤0.01%，solAl：0.02%～0.06%，N：≤0.006%，Nb：0.02%～0.04%，其余为Fe；生产步骤：冶炼并连铸成坯；对连铸坯依次加热，热轧、酸洗、冷轧；退火；热镀锌；在带钢的正面涂覆聚氨酯底漆；在带钢的正面涂覆偏聚氟乙烯面漆。本发明具有涂层附着力优良、耐腐蚀好的优点，有利于提高彩涂板的使用寿命，降低用户成本等特点。

Description

一种耐腐蚀结构用彩涂钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及结构用彩涂板及其生产方法，具体属于耐腐蚀结构用彩涂钢及其生产方法。

背景技术

我国彩涂板主要应用于建筑领域，而其中夹芯板和瓦楞板的比例就占到了建筑用彩涂板的85%左右，并要求具有高耐蚀、良好的韧性和优良的加工性。目前，许多用户尤其是建筑业用户提出要求结构用彩涂板的强度高，重量轻，成本低。

因此，为满足市场需求，研发一种强度高，重量轻，成本低的结构用彩涂板则为必然。当前人们也正致力于此项研究及开发。

如中国专利申请号为：CN200710202415.7的《一种连退工艺生产冷轧硬质钢板的制造方法》专利文献，其公开了成分及重量百分比为：C：0.04~0.08%，Si：≤0.30%，Mn：0.15~0.40%，P：≤0.025%，S：≤0.025%，N：≤0.005%，Nb：0.015~0.035%，Al：≥0.015%，余量为Fe和不可避免杂质组成的钢种，及工艺步骤包括钢坯加热、热轧、卷取、冷轧、退火、冷却、常规过时效和平整，其特征在于：其工艺步骤中，钢坯加热温度为1200~1250℃，热轧温度为850℃以上，卷取温度为550~780℃，冷轧的压下率为45%~75%，退火的温度为630~850℃，退火时间30~60s。经分析，该发明是一种冷轧钢板，耐蚀性差，并且钢板的力学性能也未涉及。还有李峰等发明的《一种高强度表面质量好的全硬热镀锌钢板》（申请号为：CN200810012978.4），其公开了化学成分为C：0.02%~0.15%、Mn：0.15%~1.50%、Si≤0.05%、Ti和/或Nb：0.02%~0.10%，其余为铁和不可避免的杂质，及其生产方法包括冶炼、铸造、轧制和热镀锌工艺，特点：1)冶炼：精确控制各合金元素含量；2)轧制：热轧加热温度为1150~1260℃，精轧温度为850~1100℃，轧后层流快速集中冷却，卷取温度550~700℃；冷轧压下率控制在60~80%；3)热镀锌：连续退火温度控制在600~710℃的内容。分析认为该发明虽然适用于各种连续热镀锌线，并能提高全硬热镀锌板的强度，即便在NOF立式炉连续热镀锌线上生产，在冷却段不增加再加热设备也能有效解决采用常规方法生产该钢时所产生的漏铁和脱锌等缺陷。但该专利公开的是一种全硬热浸镀板，存在的不足是冲压加工性能较差，而且耐蚀性比锌铝合金镀层板低2~3倍，不适用于腐蚀环境恶劣的建筑领域，因此，用这类镀锌钢板作彩涂基板市场竞争力差，很难推广应用。

随着彩涂板技术的发展，逐步开始考虑将高耐蚀的结构用镀锌铝合金板作为基板应用到彩涂板中，但是仍存在一些技术问题：如为了保证结构用彩涂基材的高耐蚀，通常在钢中加入了较多的合金元素，但钢中加入了较多的合金元素后，一方面提高了结构用彩涂板的生产成本；另一方面，在高耐蚀彩涂钢中添加的合金元素中（如Mn、Si、A1、Cr、P、Ti、Nb等），有些元素（如Si、Ti、Al等）在热浸镀锌前的冷轧再结晶退火过程中易在表面富集，生成一层薄的氧化膜，降低了镀锌层的附着力，导致彩涂板的耐蚀性下降。

因此，国内外研究人员一直致力于开发出一种同时具有高耐蚀、加工性能优良的结构用彩涂板。

发明内容

本发明在于克服目前现有技术存在的不足，提供一种耐蚀性能更好、加工成型性优良的结构用彩涂钢及其生产方法。

实现上述目的的措施：

一种耐腐蚀结构用彩涂钢，其组分及重量百分比为：C：0.05%～0.09%，Si：0.10%~0.18%，Mn：0.60%～0.80%，P：0.025%～0.040%，S：≤0.01%，solAl：0.02%～0.06%，N：≤0.006%，Nb：0.02%～0.04%，其余为Fe 和不可避免的杂质。

生产一种耐腐蚀结构用彩涂钢的方法，其步骤：

1）冶炼并连铸成坯；

2）对连铸坯加热，并进行热轧、酸洗、冷轧；

3）进行退火，控制退火温度在805℃～830℃，加热时间控制为20～60秒；

4）进行热镀锌，控制锌液温度在420℃～445℃，带钢入锌锅温度在440℃～470℃；锌液成分按照重量百分比计：铝：4.0%～6.0%，铈或镧或两者的混合：0.03%～0.095%，其余为锌；

5）在带钢的正面涂覆聚氨酯底漆，控制其镀层厚度在5～7微米；

6）在带钢的正面涂覆偏聚氟乙烯面漆，控制其膜厚度在20～25微米。

其特征在于：铈及镧以任意比例混合。

本发明的C含量选择在0.05～0.09%。由于渗碳体相对于碳钢（基体为铁素体）是阴极。因此，当碳含量增加时，增加了阴极数量及面积，相应地其腐蚀电流增加了，因而导致其耐腐蚀性降低。众所周知，碳是最有效的固溶强化元素，因此，随着碳含量的增加碳钢逐渐变硬，同时其冷加工（冲压、拉拔）和焊接性能变坏。此外，钢中碳含量对热镀锌铝有显著的影响，含碳量愈高，铁-锌反应就愈烈，铁的损失愈大，铁-锌合金层变得愈厚，使镀锌层粘附性变坏。综合上述因素，在保证高耐蚀彩涂板力学性能的前提下，需对C含量进行严格的控制，碳含量为0.05～0.09%。

本发明的Si含量0.10～0.18%。硅是一种较强的固溶强化元素，加入一定量的硅可提高钢的强度，但钢基中较高的含硅量对会热镀锌铝产生不利影响。随着钢基中的硅含量升高，则硅被氧化生成的SiO2含量随之增高，这将影响到后续的酸洗工序的效果，当酸洗后若钢板表面仍有残存的SiO2，导致镀层粘附性变坏。因此，必须将硅含量控制在合适的范围内。因此，Si含量为0.10～0.18%。

本发明的Mn含量0.60～0.80%。Mn能强化铁素体，而且还固溶增加彩涂基材的强度。此外，钢中加入锰能防止在热加工时因硫引起钢的脆化，但随着彩涂板Mn的含量越高，其加工性能将逐渐下降。因此，Mn含量为0.60～0.80%。

本发明的P含量0.025～0.040%。磷也是一种较强的固溶强化元素，磷对钢的强化使延性很少恶化，且对塑性应变值r影响较小。但磷的加入量过多，可能导致磷在晶界的偏析，引起钢的脆化，可焊性变差等，因此，一般钢中的P加入量不能太高。因此，P含量0.025～0.040%。

本发明的S含量≤0.01%。一般来说，在钢中S是有害杂质元素，S的含量是越小耐蚀性越好。因此，S含量≤0.01%。

本发明的solAl含量为0.02～0.06%。钢中Al的加入则会形成酸溶铝（Als）和酸不溶铝，而Als包括固溶铝和AlN，弥散的AlN粒子能阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶粒。但对于低碳铝镇静钢来说，随着Als的增加，钢的夹杂物数量增多，夹杂物尺寸也将变大，将导致彩涂板的镀层附着力、耐蚀性能及冲压加工性能变差。但为了保证钢中N与Al充分结合生成AlN，减少彩涂板成品的时效，以及钢水完全脱氧及连铸坯的表面质量，Als应保证≥0.02%。因此，solAl含量选择在0.02～0.06%。

本发明的N含量≤0.006%。N与C一样，也是固溶元素。随着钢中N含量的增加，将导致其冲压加工性能变坏（如n、r值下降），同时，固溶N是造成彩涂原板成品时效的主要原因，特别是对于平整后的应变时效作用，氮的影响尤其大，因此要求N尽量低。对高耐蚀结构用彩涂板来说，钢中的N含量应≤0.006%。

本发明的Nb含量为0.02～0.04%。Nb是最典型的微合金元素。在高强度低合金钢中，Nb的作用是细化晶粒，在提高钢强度的同时，改善钢的韧性，并产生一定程度Nb(C，N)的析出强化以及通过控制奥氏体／铁素体相变的实际进行程度和进行方式提高钢的强度。随钢中Nb含量的增大，强度提高，但塑性降低。随铌含量的提高，铁素体的显微硬度提高，进一步说明铌含量增加，铁素体中的碳氮化物析出相增多。微合金元素Nb在钢中的主要作用是：高温下未溶解的碳氮化铌阻止奥氏体晶粒长大；轧制温度下未溶解的或应变诱导析出的碳氮化铌阻止再结晶晶粒长大；轧制温度下固溶的Nb和应变诱导析出的微合金碳氮化物对基体的再结晶行为产生抑制作用；固溶的Nb对基体γ-α相变产生延迟作用，而碳氮化铌的析出又促进γ-α相变产生；较低温度下沉淀析出的尺寸非常细小的微合金碳氮化物产生强烈的沉淀强化效果。综合上述因素，确定高耐蚀结构用彩板钢中Nb含量为0.02～0.04%。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

（1）本发明的结构用彩涂板使用热镀锌铝合金板为基材，具有涂层附着力优良、耐腐蚀好的优点，有利于提高彩涂板的使用寿命，降低用户成本。本发明的高耐蚀结构用彩涂板化学成分中加入微量Nb等合金，为保证本发明彩涂板的强度打下良好的基础。

（2）本发明的结构用彩涂板具有强度高、冲压加工性能好、耐腐蚀性优良的优点，适用于高耐蚀结构用建筑材料（如加工成屋面板、侧面板等）、交通等行业。

附图说明

附图为本发明的基材的金相组织（铁素体+珠光体）图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

实施例1

低碳铝镇静钢的化学成分及重量百分比为： C：0.05%、Si：0.10%、Mn：0.65%、P：0.025%、S：0.007%、solAl：0.05%、N：0.0047%、Nb：0.027，其余为Fe和不可避免的杂质。

其生产步骤：

1）冶炼并连铸成坯；

2）对连铸坯加热，并进行热轧、酸洗、冷轧；

3）进行退火，控制退火温度在805℃～810℃，加热时间控制为60秒，其金相组织为铁素体+珠光体；

4）进行热镀锌，控制锌液温度在420℃～425℃，带钢入锌锅温度在440℃；锌液成分按照重量百分比计：铝：4.0%，铈：0.05%，其余为锌；

5）在带钢的正面涂覆聚氨酯底漆，控制其镀层厚度在5微米；

6）在带钢的正面涂覆聚偏氟乙烯面漆，控制其膜厚度在21微米。

生产的板厚为0.6毫米，经检测，其屈服强度R_P0.2为400MPa；抗拉强度Rm为450MPa；断后伸长率A_80mm为30%；涂层性能：T弯值1T；杯突值7.5毫米，反向冲击9J；热镀锌铝镀层重量为100g/m²（双面）；经中性盐雾试验2000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

实施例2：

低碳铝镇静钢的化学成分及重量百分比为：C：0.06%、Si：0.13%、Mn：0.60%、P：0.028%、S：0.010%、solAl：0.03%、N：0.0027%、Nb：0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质。

其生产步骤：

1）冶炼并连铸成坯；

2）对连铸坯加热，并进行热轧、酸洗、冷轧；

3）进行退火，控制退火温度在810℃～815℃，加热时间控制为40秒，其金相组织为铁素体+珠光体；

4）进行热镀锌，控制锌液温度在425℃～430℃，带钢入锌锅温度在445℃；锌液成分按照重量百分比计：铝：4.5%，镧：0.073%，其余为锌；

5）在带钢的正面涂覆聚氨酯底漆，控制其镀层厚度在6微米；

6）在带钢的正面涂覆聚偏氟乙烯面漆，控制其膜厚度在20微米。

生产的板厚为0.1毫米，经检测，其屈服强度R_P0.2为420MPa；抗拉强度Rm为490MPa；断后伸长率A_80mm为28%；涂层性能：T弯值1T；杯突值7.8毫米，反向冲击9J；热镀锌铝镀层重量为180g/m²（双面）；经中性盐雾试验2000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

实施例3：

低碳铝镇静钢的化学成分及重量百分比为：C：0.09%、Si：0.12%、Mn：0.70%、P：0.035%、S：0.006%、solAl：0.06%、N：0.0050%、Nb：0.020%，其余为Fe和不可避免的杂质。

其生产步骤：

1）冶炼并连铸成坯；

2）对连铸坯加热，并进行热轧、酸洗、冷轧；

3）进行退火，控制退火温度在815℃～820℃，加热时间控制为20秒，其金相组织为铁素体+珠光体；

4）进行热镀锌，控制锌液温度在440℃～445℃，带钢入锌锅温度在470℃；锌液成分按照重量百分比计：铝：6.0%，镧与铈以任意比例的混合：0.095%，其余为锌；

5）在带钢的正面涂覆聚氨酯底漆，控制其镀层厚度在5微米；

6）在带钢的正面涂覆聚偏氟乙烯面漆，控制其膜厚度在23微米。

生产的板厚为0.8毫米，经检测，其屈服强度R_P0.2为460MPa；抗拉强度Rm为500MPa；断后伸长率A_80mm为22%；涂层性能：T弯值1T；杯突值8.0毫米，反向冲击10J；热镀锌铝镀层重量为180g/m²（双面）；经中性盐雾试验2000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

实施例4：

低碳铝镇静钢的化学成分及重量百分比为： C：0.07%、Si：0.18%、Mn：0.80%、P：0.031%、S：0.010%、solAl：0.05%、N：0.0021%、Nb：0.040%，其余为Fe和不可避免的杂质。

其生产步骤：

1）冶炼并连铸成坯；

2）对连铸坯加热，并进行热轧、酸洗、冷轧；

3）进行退火，控制退火温度在813℃～818℃，加热时间控制为35秒，其金相组织为铁素体+珠光体；

4）进行热镀锌，控制锌液温度在430℃～435℃，带钢入锌锅温度在455℃；锌液成分按照重量百分比计：铝：5.5%，镧与铈以任意比例的混合：0.035%，其余为锌；

5）在带钢的正面涂覆聚氨酯底漆，控制其镀层厚度在5微米；

6）在带钢的正面涂覆聚偏氟乙烯面漆，控制其膜厚度在25微米。

生产的板厚为1.5毫米，经检测，其屈服强度R_P0.2为435MPa；抗拉强度Rm为470MPa；断后伸长率A_80mm为25%；涂层性能：T弯值1T；杯突值7.6毫米，反向冲击9J；热镀锌铝镀层重量为220g/m²（双面）；经中性盐雾试验2000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

实施例5：

低碳铝镇静钢的化学成分及重量百分比为：C：0.08%、Si：0.16%、Mn：0.72%、P：0.040%、S：0.008%、solAl：0.02%、N：0.0028%、Nb：0.032%，其余为Fe和不可避免的杂质。

其生产步骤：

1）冶炼并连铸成坯；

2）对连铸坯加热，并进行热轧、酸洗、冷轧；

3）进行退火，控制退火温度在820℃～825℃，加热时间控制为25秒，其金相组织为铁素体+珠光体；

4）进行热镀锌，控制锌液温度在435℃～440℃，带钢入锌锅温度在465℃；锌液成分按照重量百分比计：铝：4.5%，镧：0.04%，其余为锌；

5）在带钢的正面涂覆聚氨酯底漆，控制其镀层厚度在7微米；

6）在带钢的正面涂覆聚偏氟乙烯面漆，控制其膜厚度在20微米。

生产的板厚为0.75毫米，经检测，其屈服强度R_P0.2为450MPa；抗拉强度Rm为490MPa；断后伸长率A_80mm为27%；涂层性能：T弯值0T；杯突值8.2毫米，反向冲击9J；热镀锌铝镀层重量为120g/m²（双面）；经中性盐雾试验2000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

Claims (2)

1.一种耐腐蚀结构用彩涂钢，其组分及重量百分比为：C：0.06%、Si：0.13%、Mn：0.60%、P：0.028%、S：0.010%、solAl：0.03%、N：0.0027%、Nb：0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质；其生产步骤：

1）冶炼并连铸成坯；

2）对连铸坯加热，并进行热轧、酸洗、冷轧；

3）进行退火，控制退火温度在810℃～815℃，加热时间控制为40秒，其金相组织为铁素体+珠光体；

4）进行热镀锌，控制锌液温度在425℃～430℃，带钢入锌锅温度在445℃；锌液成分按照重量百分比计：铝：4.5%，镧：0.073%，其余为锌；

5）在带钢的正面涂覆聚氨酯底漆，控制其镀层厚度在6微米；

6）在带钢的正面涂覆聚偏氟乙烯面漆，控制其膜厚度在20微米。

2.一种耐腐蚀结构用彩涂钢，其组分及重量百分比为：C：0.08%、Si：0.16%、Mn：0.72%、P：0.040%、S：0.008%、solAl：0.02%、N：0.0028%、Nb：0.032%，其余为Fe和不可避免的杂质；其生产步骤：

1）冶炼并连铸成坯；

2）对连铸坯加热，并进行热轧、酸洗、冷轧；

3）进行退火，控制退火温度在820℃～825℃，加热时间控制为25秒，其金相组织为铁素体+珠光体；

4）进行热镀锌，控制锌液温度在435℃～440℃，带钢入锌锅温度在465℃；锌液成分按照重量百分比计：铝：4.5%，镧：0.04%，其余为锌；

5）在带钢的正面涂覆聚氨酯底漆，控制其镀层厚度在7微米；

6）在带钢的正面涂覆聚偏氟乙烯面漆，控制其膜厚度在20微米。

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