CN103498095B

CN103498095B - 低成本耐腐蚀电梯用彩板及其生产方法

Info

Publication number: CN103498095B
Application number: CN201310498743.1A
Authority: CN
Inventors: 白会平; 涂元强; 陈园林; 蔡捷; 宋乙峰; 杜蓉; 黄道兵; 柳长福
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: CN103498095A

Abstract

本发明公开了一种低成本耐时效家电彩板，由按以下重量百分比的原料成分制成：C：0.01～0.05%、Si：≤0.018%、Mn：0.15～0.25%、P：≤0.020%、S：≤0.020%、Als：0.01～0.06%、N：≤0.0060%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。还公开了该电梯用彩板的制造方法，包括：铁水炼钢、连铸、热轧、酸洗、冷轧、热镀锌、光整、拉矫、彩涂，热镀锌步骤中，锌液加入Al、Fe、Pb和Sb，彩涂步骤中，初涂过程带钢的峰值温度控制在220～240℃，精涂过程带钢的峰值温度控制在224～232℃。本发明工艺简单、成本低廉、耐腐蚀性能优良，可广泛应用于钢铁冶炼技术领域。

Description

低成本耐腐蚀电梯用彩板及其生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体地指一种低成本耐腐蚀电梯用彩板及其生产方法。

背景技术

2011年以前，电梯用板大都采用不锈钢板。随着市场竞争的加剧，降本增效成为电梯生产企业面临的重要难题，而不锈钢板成本却一直居高不下，从性价比的角度考虑，彩板因其强度高、成本低而获得了电梯行业的广泛青睐。目前，电梯行业用彩板替代不锈钢板的趋势比较明显，并已成为彩板市场新的经济增长点。

通过对国内外的文献资源进行检索，共查到与本发明相关的技术文献12篇。其中，武钢发明了一种低成本高强度彩板及制造方法（专利申请号为201010195087.4），基材化学成份(wt%)分别为C：0.06～0.10、Si：≤0.05、Mn：0.30～0.70、P：0.01～0.03、S：≤0.02、solAl：0.01～0.07、N：≤0.005、Cr≤0.08、Cu≤0.11、Ni≤0.06，其余为Fe和不可避免的杂质；制作过程中通过热镀锌后合金化得到的基板屈服强度为280～325MPa，在中性盐雾试验1000小时后涂层无起泡、无锈蚀，但是此发明的彩板涂层的加工变形能力差，在90°折弯（内R=板厚）后，折弯变形处会开裂，不能满足电梯用彩板涂层附着力的需求。攀钢发明了一种热镀锌钢板的制法（专利申请号：CN200810303258），所述钢板原料成分及重量百分比为C：0.03～0.07%、Si：0.19～0.3%、Mn：0.01～0.03%、P：0.006～0.0019%、S：0.009～0.02%、Al：0.02～0.07%，其余为Fe和不可避免的杂质，制作过程中钢板经酸洗、退火后进行热镀锌操作，控制镀浴中Fe含量＜0.03%，镀浴中Al含量0.16～0.18%，使钢板与锌镀层之间的Fe-Al中间过渡层中Al和Zn的原子浓度Al/Zn比值大于0.75，镀层中不会形成Γ相，δ相较薄，ξ相很少，镀层大部分由η相组成，使镀层的附着性、抗划性、耐磨性明显提高，但是这种处理的基板耐加工变形能力差，会影响镀锌层与有机涂层的结合力，不适合做电梯彩基板。

电梯常用的彩板厚度规格为1.2mm～1.5mm，属于彩板领域超厚规格。电梯彩板不仅要保证电梯钢板所需的强度及加工性能，而且要保证与不锈钢同等的耐腐蚀性能，其腐蚀原理来源于镀锌层的电化学保护和有机涂层的机械阻挡作用，所以要求镀锌层和有机涂层在经过电梯行业的严苛加工变形后，镀锌层和有机涂层仍能保持完好，不出现裂纹甚至脱落。

因此，开发出一种同时具有低成本和耐腐蚀性优良性能的电梯用彩板一直是国内外研究人员努力的方向。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种工艺简单、成本低廉、耐腐蚀性能优良的低成本耐腐蚀电梯用彩板及其生产方法。

为实现上述目的，本发明所设计的低成本耐腐蚀电梯用彩板，该电梯用彩板由以下重量百分比的原料制成：C：0.01～0.05%、Si：≤0.018%、Mn：0.15～0.25%、P：≤0.020%、S：≤0.020%、Als：0.01～0.06%、N：≤0.0060%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

作为优选方案，该电梯用彩板由以下重量百分比的原料制成：C：0.02～0.04%、Si：0.009～0.013%、Mn：0.18～0.23%、P：0.014～0.018%、S：0.013～0.017%、Als：0.02～0.05%、N：0.0021～0.0047%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

进一步地，该电梯用彩板由以下重量百分比的原料制成：C：0.02%、Si：0.012%、Mn：0.22%、P：0.015%、S：0.015%、Als：0.03%、N：0.0030%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明所设计的低成本耐腐蚀电梯用彩板的制造方法，依次包括以下步骤：铁水炼钢、连铸、热轧、酸洗、冷轧、热镀锌、光整、拉矫、彩涂，所述热镀锌步骤中，锌液加入具有以下重量百分比的成分：Al：0.19～0.22%、Fe：≤0.015%、Pb：≤0.0030%、Sb：≤0.0030%，其中，锌液温度控制在457～463℃，带钢入锌锅温度控制在460～500℃；所述彩涂步骤必须严格控制烘烤固化温度，其中，初涂过程带钢的峰值温度控制在220～240℃，精涂过程带钢的峰值温度控制在224～232℃。

作为优选方案，所述热镀锌步骤中，锌液加入具有以下重量百分比的成分：Al：0.20～0.22%、Fe：0.010～0.013%、Pb：0.0015～0.0027%、Sb：0.0017～0.0026%，其中，锌液温度控制在459～462℃，带钢入锌锅温度控制在475～490℃；所述彩涂步骤中，初涂过程带钢的峰值温度控制在226～237℃，精涂过程带钢的峰值温度控制在226～231℃。

进一步地，所述热镀锌步骤中，锌液加入具有以下重量百分比的成分：Al：0.21%、Fe：0.012%、Pb:0.0022%、Sb:0.0022%，其中，锌液温度控制在461℃，带钢如锌锅温度控制在482℃；所述彩涂步骤中，初涂过程带钢的峰值温度为232℃，精涂过程带钢的峰值温度为229℃。

本发明的工作原理是这样的：首先经铁水脱硫、转炉冶炼，将冶炼的钢水进行吹氩，然后将钢水进行连续铸造成钢坯，连铸坯经热连轧成钢带，用酸轧联合机组对热轧钢带进行酸洗，随后进行多道次的冷轧，经热镀锌、光整、拉矫、彩涂步骤后，生产出低成本耐腐蚀电梯用彩板。其中，热镀锌步骤中，锌液加入具有以下重量百分比的成分：Al：0.19～0.22%、Fe：≤0.015%、Pb：≤0.0030%、Sb：≤0.0030%，其中，锌液温度控制在457～463℃，带钢入锌锅温度控制在460～500℃，以保证形成致密连续的镀锌层；彩涂步骤中，为了保证正面涂层的柔韧性，必须严格控制烘烤固化温度：初涂过程带钢的峰值温度控制在220～240℃，精涂过程带钢的峰值温度控制在224～232℃。

本发明的C含量选择在0.01～0.05%，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，在保证高强度彩板力学性能的前提下，需对C含量进行严格的控制，所以碳含量为0.01～0.05%。

本发明的Si含量≤0.018%，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，则镀锌后镀层中铁-锌合金层ζ相剧烈增厚，形成灰色镀层，而使镀层粘附性变坏。因此，必须将硅含量控制在合适的范围内。因此，Si含量为≤0.018%。

本发明的Mn含量0.15～0.25%，Mn能强化铁素体，而且还固溶增加预涂层基材的强度。此外，钢中加入锰能防止在热加工时因硫引起钢的脆化，但随着彩板Mn的含量越高，其加工性能将逐渐下降。因此，Mn含量为0.15～0.25%。

本发明的P含量≤0.020%，一般来说，对于要求具有良好耐蚀性的预涂层基材而言，磷的含量最好尽可能低，因为磷容易发生偏析，引起钢的脆化，可焊性变差等，因此，P含量≤0.020%。

本发明的S含量≤0.020%，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≤0.020%。

本发明的Als含量为0.01～0.06%，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，将导致电梯用彩板的镀层附着力、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，减少电梯用彩板成品的时效，以及钢水完全脱氧及连铸坯的表面质量，Als应保证≥0.01%，因此，Als含量选择在0.01～0.06%。

本发明的N含量≤0.0060%，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（如加工硬化指数n、塑性各向异性比r值下降），同时，固溶N是造成彩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。对本发明低成本耐腐蚀电梯用彩板来说，钢中的N含量应为≤0.0060%。

本发明除含有上述化学原料成分外，余量为Fe及不可避免的夹杂。

制作完成后，本发明低成本耐腐蚀电梯用彩板厚度为1.2mm～1.5mm，热镀锌镀层重量为120～160g/m²（双面），彩板面漆厚度为23～27um，屈服强度R_P0.2（或R_eL）为200～280MPa；90°折弯（内R=板厚）后，10倍放大镜下观看，折弯变形处无开裂，无露锌点，折弯处96h盐雾后，表面完好，无锈蚀（黑点）、脱落、气泡等缺陷。

综上所述，本发明的优点在于：本发明的低成本耐腐蚀电梯用彩板通过使用上述成分和工艺步骤加工而成，具有冲压加工和耐腐蚀性性能好的优点，相比不锈钢，大大降低了成本，适于用作电梯材料。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

实施例1：

本实施例中，低成本耐腐蚀电梯用彩板由按以下重量百分比的原料成分制成：C：0.05%、Si：0.013%、Mn：0.25%、P：0.015%、S：0.017%、Als：0.05%、N：0.0021%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

低成本耐腐蚀电梯用彩板的制造方法，依次包括以下步骤：铁水炼钢、连铸、热轧、酸洗、冷轧、热镀锌、光整、拉矫、彩涂，其中，所述热镀锌步骤中，锌液加入具有以下重量百分比的成分：Al：0.22%、Fe：0.010%、Pb：0.0022%、Sb：0.0030%，其中，锌液温度为459℃，带钢入锌锅温度为460℃，以保证形成致密连续的镀锌层；所述彩涂步骤中，为了保证正面涂层的柔韧性，必须严格控制烘烤固化温度，其中，初涂过程带钢的峰值温度为237℃，精涂过程带钢的峰值温度为229℃。

经检验，本实施例低成本耐腐蚀电梯用彩板厚度规格为1.50mm，热镀锌镀层重量为160g/m²（双面），彩板面漆厚度为25μm，屈服强度R_P0.2（或R_eL）为278Mpa；90°折弯（内R=板厚）后，10倍放大镜下观看，折弯变形处无开裂，无露锌点，折弯处96h盐雾后，表面完好，无锈蚀（黑点）、脱落、气泡等缺陷。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中，低成本耐腐蚀电梯用彩板由按以下重量百分比的原料成分制成：C：0.04%、Si：0.012%、Mn：0.23%、P：0.020%、S：0.013%、Als：0.04%、N：0.0030%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

低成本耐腐蚀电梯用彩板的制造方法中，所述热镀锌步骤中，锌液加入具有以下重量百分比的成分：Al：0.22%、Fe：0.012%、Pb：0.0015%、Sb：0.0022%，其中，锌液温度为461℃，带钢入锌锅温度为490℃；所述彩涂步骤中，初涂过程带钢的峰值温度为232℃，精涂过程带钢的峰值温度为226℃。

经检验，本实施例低成本耐腐蚀电梯用彩板厚度规格为1.45mm，热镀锌镀层重量为140g/m²（双面），彩板面漆厚度为26μm，屈服强度R_P0.2（或R_eL）为269Mpa。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中，低成本耐腐蚀电梯用彩板由按以下重量百分比的原料成分制成：C：0.01%、Si：0.010%、Mn：0.15%、P：0.014%、S：0.015%、Als：0.05%、N：0.0041%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

低成本耐腐蚀电梯用彩板的制造方法中，所述热镀锌步骤中，锌液加入具有以下重量百分比的成分：Al：0.20%、Fe：0.015%、Pb：0.0030%、Sb：0.0017%，其中，锌液温度为457℃，带钢入锌锅温度为482℃；所述彩涂步骤中，初涂过程带钢的峰值温度为220℃，精涂过程带钢的峰值温度为232℃。

经检验，本实施例低成本耐腐蚀电梯用彩板厚度规格为1.20mm，热镀锌镀层重量为120g/m²（双面），彩板面漆厚度为23μm，屈服强度R_P0.2（或R_eL）为205Mpa。

实施例4：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中，低成本耐腐蚀电梯用彩板由按以下重量百分比的原料成分制成：C：0.02%、Si：0.018%、Mn：0.18%、P：0.018%、S：0.015%、Als：0.03%、N：0.0047%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

低成本耐腐蚀电梯用彩板的制造方法中，所述热镀锌步骤中，锌液加入具有以下重量百分比的成分：Al：0.21%、Fe：0.013%、Pb：0.0015%、Sb：0.0026%，其中，锌液温度为463℃，带钢入锌锅温度为475℃；所述彩涂步骤中，初涂过程带钢的峰值温度为226℃，精涂过程带钢的峰值温度为224℃。

经检验，本实施例低成本耐腐蚀电梯用彩板厚度规格为1.35mm，热镀锌镀层重量为150g/m²（双面），彩板面漆厚度为27μm，屈服强度R_P0.2（或R_eL）为248Mpa。

实施例5：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中，低成本耐腐蚀电梯用彩板由按以下重量百分比的原料成分制成：C：0.03%、Si：0.009%、Mn：0.22%、P：0.018%、S：0.020%、Als：0.02%、N：0.0041%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

低成本耐腐蚀电梯用彩板的制造方法中，所述热镀锌步骤中，锌液加入具有以下重量百分比的成分：Al：0.19%、Fe：0.015%、Pb：0.0027%、Sb：0.0026%，其中，锌液温度为462℃，带钢入锌锅温度为500℃；所述彩涂步骤中，初涂过程带钢的峰值温度为240℃，精涂过程带钢的峰值温度为231℃。

经检验，本实施例低成本耐腐蚀电梯用彩板厚度规格为1.42mm，热镀锌镀层重量为130g/m²（双面），彩板面漆厚度为24μm，屈服强度R_P0.2（或R_eL）为251Mpa。

Claims

1.一种低成本耐腐蚀电梯用彩板，其特征在于：该电梯用彩板由以下重量百分比的原料制成：C：0.01～0.05%、Si：≤0.018%、Mn：0.15～0.25%、P：≤0.020%、S：≤0.020%、Als：0.01～0.06%、N：≤0.0060%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的低成本耐腐蚀电梯用彩板，其特征在于：该电梯用彩板由以下重量百分比的原料制成：C：0.02～0.04%、Si：0.009～0.013%、Mn：0.18～0.23%、P：0.014～0.018%、S：0.013～0.017%、Als：0.02～0.05%、N：0.0021～0.0047%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的低成本耐腐蚀电梯用彩板，其特征在于：该电梯用彩板由以下重量百分比的原料制成：C：0.03%、Si：0.012%、Mn：0.22%、P：0.015%、S：0.015%、Als：0.03%、N：0.0030%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

4.一种如权利要求1所述低成本耐腐蚀电梯用彩板的制造方法，依次包括以下步骤：铁水炼钢、连铸、热轧、酸洗、冷轧、热镀锌、光整、拉矫、彩涂，其特征在于：所述热镀锌步骤中，锌液加入具有以下重量百分比的成分：Al：0.19～0.22%、Fe≤0.015%、Pb≤0.0030%、Sb≤0.0030%，其中，锌液温度控制在457～463℃，带钢入锌锅温度控制在460～500℃；所述彩涂步骤严格控制烘烤固化温度，其中，初涂过程带钢的峰值温度控制在220～240℃，精涂过程带钢的峰值温度控制在224～232℃。

5.根据权利要求4所述低成本耐腐蚀电梯用彩板的制造方法，其特征在于：所述热镀锌步骤中，锌液加入具有以下重量百分比的成分：Al：0.20～0.22%、Fe：0.010～0.013%、Pb：0.0015～0.0027%、Sb：0.0017～0.0026%，其中，锌液温度控制在459～462℃，带钢入锌锅温度控制在475～490℃；所述彩涂步骤中，初涂过程带钢的峰值温度控制在226～237℃，精涂过程带钢的峰值温度控制在226～231℃。

6.根据权利要求5所述低成本耐腐蚀电梯用彩板的制造方法，其特征在于：所述热镀锌步骤中，锌液加入具有以下重量百分比的成分：Al：0.21%、Fe：0.012%、Pb:0.0022%、Sb:0.0022%，其中，锌液温度控制在461℃，带钢入锌锅温度控制在482℃；所述彩涂步骤中，初涂过程带钢的峰值温度为232℃，精涂过程带钢的峰值温度为229℃。