CN103498101B

CN103498101B - 低成本耐时效家电彩涂板及其生产方法

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Publication number: CN103498101B
Application number: CN201310498371.2A
Authority: CN
Inventors: 白会平; 涂元强; 陈园林; 柳长福; 宋乙峰; 杜蓉; 蔡捷; 黄道兵
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: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: CN103498101A

Abstract

本发明公开了一种低成本耐时效家电彩涂板，由以下重量百分比的原料制成：C：0.010～0.030%、Si：≤0.030%、Mn：0.15～0.35%、P：≤0.020%、S：≤0.020%、Als：0.020～0.060%、Ti：0.005～0.020%、N：≤0.0040%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。还公开了低成本耐时效家电彩涂板的制造方法，包括：铁水炼钢、连铸、热轧、酸洗、冷轧、热镀锌、光整、拉矫、彩涂，热镀锌步骤中的连续退火温度为785～795℃，光整步骤和拉矫步骤中的延伸率之和为1.0～1.2%。本发明工艺简单、强度及硬度高、冲压性能好、耐时效、成本低廉，可广泛应用于钢铁冶炼技术领域。

Description

低成本耐时效家电彩涂板及其生产方法

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时效家电彩涂板及其生产方法。

背景技术

随着国内外对节能减排的逐渐重视，作为未来涂层钢板发展重要方向的家电彩涂板，在家电行业得到了广泛的应用。在彩涂的生产过程中，家电彩涂板的烘烤固化过程就是一个人工时效，而且家电彩涂板在后续的流通过程中还需放置一段时间（一般3～6个月），人工时效加上自然时效，容易导致家电彩涂板在冲压加工过程中表面出现拉伸应变纹，不仅影响产品美观，严重时还会导致基板轻微开裂，导致工件报废。

通过对国内外的文献资源进行检索，共查到与本领域相关文献11篇，其中，首钢发明了一种冰箱外板用热镀锌板及其生产方法（专利申请号为201210205829.6），其组分及重量百分比（wt%）为：C:0.020～0.10、Si≤0.04、Mn：0.20～0.50、P≤0.015、S≤0.015、Alt:0.020～0.060、N:≤0.0040，余量为Fe和微量元素，并通过设计合理的热轧、冷轧及热镀锌工艺制度获得高强度低时效的热镀锌钢板，其力学性能分别为屈服强度280～295MPa，抗拉强度355～365MPa，A80=33～36%，厚度0.45～0.5mm。但是，此发明并未考虑彩涂生产过程中人工时效对热镀锌板的影响，导致该冰箱外板易出现拉伸应变纹而容易报废。宝钢发明了一种抗烘烤时效的彩涂钢板/带及其制造方法（专利申请号为200910045844.7），其成分质量百分比含量（wt%）为C：≤0.003、Si：0.15～0.25、Mn：0.5～0.8、P：0.06～0.08、S：≤0.01、Ti：0.04～0.07、B：0.0004～0.0008、N：≤0.003、Al：0.025～0.065，其余为Fe和不可避免的夹杂，通过电镀锌后涂敷有机膜，该发明能够生产出耐时效彩涂板，但是，由于此发明采用IF钢（interstitial-freesteel，又称无间隙原子钢）作为基板生产家电彩涂板，不仅成本高，而且钢基的强度和硬度会偏低。

家电用彩涂板不仅要保证家电钢板所需的强度及硬度，还要保证优良的冲压性能，在冲压加工变形过程中不产生褶皱缺陷，不产生拉伸应变纹，并符合家电企业降本增效原则。因此，国内外研究人员一直致力于开发出一种低成本、耐时效的家电彩涂板。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种工艺简单、强度及硬度高、冲压性能好、耐时效、成本低廉的低成本耐时效家电彩涂板及其生产方法。

为实现上述目的，本发明所设计的低成本耐时效家电彩涂板，该家电彩涂板由以下重量百分比的原料制成：C：0.010～0.030%、Si：≤0.030%、Mn：0.15～0.35%、P：≤0.020%、S：≤0.020%、Als：0.020～0.060%、Ti：0.005～0.020%、N：≤0.0040%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

作为优选方案，该家电彩涂板由以下重量百分比的原料制成：C：0.015～0.020%、Si：0.018～0.028%、Mn：0.20～0.30%、P：0.009～0.016%、S：0.009～0.017%、Als：0.030～0.050%、Ti：0.010～0.017%、N：0.0018～0.0031%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

进一步地，该家电彩涂板由以下重量百分比的原料制成：C：0.015%、Si：0.020%、Mn：0.25%、P：0.014%、S：0.011%、Als：0.030%、Ti：0.012%、N：0.0023%，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时效家电彩涂板的制造方法，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，所述热镀锌步骤中的连续退火温度为785～795℃，所述光整步骤和拉矫步骤中的延伸率之和为1.0～1.2%。

作为优选方案，所述热镀锌步骤中的连续退火温度为790℃，所述光整步骤和拉矫步骤中的延伸率之和为1.1%。

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5道次的冷轧，经热镀锌、光整、拉矫、彩涂步骤后，生产出低成本耐时效家电彩涂板。

本发明的C含量选择在0.010～0.030%，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，在保证一定强度的前提下，需对C含量进行严格的控制，在本发明中碳含量为0.01～0.03%。

本发明的Si含量≤0.030%，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，在本发明中Si含量为≤0.030%。

本发明的Mn含量0.15～0.35%，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，但如果彩涂板Mn的含量过高，其加工性能将明显下降。因此，在本发明中Mn含量为0.15～0.35%。

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，在本发明中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，Ti与S的亲和力很强，因此，要充分发挥Ti的作用，首先要稳定和减少钢中的S含量。因此，在本发明中S含量≤0.020%。

本发明的Als含量为0.020～0.060%，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≥0.010%。因此，在本发明中Als含量选择在0.020～0.060%。

本发明的Ti含量为0.005～0.020%，Ti是典型的微合金元素。为避免家电彩涂板在冲压加工时产生褶皱或拉伸应变纹，可加入微量的Ti合金。在高温下，Ti与N或O生成TiN或Ti2O3微粒子，细化奥氏体晶粒并作为先共析α—Fe的形核核心。此外，Ti与N或C结合生成稳定化合物而使溶质组元从固溶体中析出来，有效地抑制了“柯氏气团”的产生。在冷轧低碳钢中，如含Ti量过多时，将形成大的氮化钛质点，致使钢材变脆，从而使彩涂板冲压加工性能变坏，如含Ti量过少，其在钢中难以起到微合金化的作用。因此，在本发明中Ti的加入量应控制在0.005～0.020%。

本发明的N含量≤0.0040%，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是造成彩涂板时效的主要原因，特别是对于平整后的应变时效作用，N的影响尤其大，因此要求N尽量低。因此，本发明低成本耐时效家电彩涂板钢中的N含量应为≤0.0040%。

本发明除含有上述化学组分外，余量为Fe及不可避免的夹杂。

热镀锌连续退火温度控制在785～795°，以确保N、C充分与Ti结合生成稳定化合物；光整步骤和拉矫步骤的延伸率之和控制在1.0～1.2%，以确保消除屈服平台，减缓或消除彩涂工序的烘烤时效作用。

本发明低成本耐时效家电彩涂板厚度为0.38mm～0.80mm，热镀锌镀层重量为80～120g/m²（双面），屈服强度R_P0.2为200～250MPa；家电彩涂板正面漆膜厚度20～23μm，弯曲实验值≤1T，杯突值≥8.5mm，反向冲击功≥9J；家电彩涂板经用户使用（甚至在放置1～6个月后），在彩涂板板冲压加工部位没有皱折起棱，在冲压或拉伸变形后没有出现滑移线。

综上所述，本发明的优点在于：本发明的低成本耐时效家电彩涂板经由低碳钢进行热镀锌后辊涂而成，屈服强度达到200～250MPa，既能满足家电板所需的强度和硬度，又具有耐时效性强的优点，减少了冲压加工时开裂、滑移线或弯曲表面起棱等缺陷出现的几率，具有良好的冲压加工性能，有利于用户制作深冲和变形较复杂的家电零部件，提高了家电彩涂板的成材率。

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，低成本耐时效家电彩涂板由以下重量百分比的原料制成：C：0.030%、Si：0.028%、Mn：0.35%、P：0.015%、S：0.017%、Als：0.050%、Ti：0.017%、N：0.0024%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

低成本耐时效家电彩涂板的制造方法，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，所述热镀锌步骤中的连续退火温度为795，℃所述光整步骤和拉矫步骤中的延伸率之和为1.2%。

经检验，本实施例低成本耐时效家电彩涂板厚度规格为0.60mm，热镀锌镀层重量为120g/m²（双面），彩涂板正面漆膜厚度为20μm，屈服强度R_P0.2为248MPa，涂层性能弯曲实验值为1T，杯突值为8.5mm，反向冲击功为9J；1个月后经用户使用，在低成本耐时效家电彩涂板板冲压加工部位没有皱折起棱，在冲压或拉伸变形后没有出现滑移线。

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，低成本耐时效家电彩涂板由以下重量百分比的原料制成：C：0.020%、Si：0.023%、Mn：0.30%、P：0.016%、S：0.015%、Als：0.060%、Ti：0.015%、N：0.0031%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

低成本耐时效家电彩涂板的制造方法中，所述热镀锌步骤中的连续退火温度为792。℃

经检验，本实施例低成本耐时效家电彩涂板厚度规格为0.50mm，热镀锌镀层重量为100g/m²（双面），彩涂板正面漆膜厚度为21μm，屈服强度R_P0.2为245MPa；2个月后经用户使用，在低成本耐时效家电彩涂板板冲压加工部位没有皱折起棱，在冲压或拉伸变形后没有出现滑移线。

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，低成本耐时效家电彩涂板由以下重量百分比的原料制成：C：0.020%、Si：0.020%、Mn：0.25%、P：0.012%、S：0.011%、Als：0.030%、Ti：0.012%、N：0.0023%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

低成本耐时效家电彩涂板的制造方法中，所述热镀锌步骤中的连续退火温度为790，℃所述光整步骤和拉矫步骤中的延伸率之和为1.1%。

经检验，本实施例低成本耐时效家电彩涂板厚度规格为0.45mm，热镀锌镀层重量为100g/m²（双面），屈服强度R_P0.2为230MPa；3个月后经用户使用，在彩涂板板冲压加工部位没有皱折起棱，在冲压或拉伸变形后没有出现滑移线。

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，低成本耐时效家电彩涂板由以下重量百分比的原料制成：C：0.015%、Si：0.020%、Mn：0.20%、P：0.009%、S：0.009%、Als：0.030%、Ti：0.012%、N：0.0021%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

低成本耐时效家电彩涂板的制造方法中，所述热镀锌步骤中的连续退火温度为788，℃所述光整步骤和拉矫步骤中的延伸率之和为1.0%。

经检验，本实施例低成本耐时效家电彩涂板厚度规格为0.40mm，热镀锌镀层重量为80g/m²（双面），彩涂板正面漆膜厚度为22μm，屈服强度R_P0.2为215MPa，杯突值9.0mm；4个月后经用户使用，在低成本耐时效家电彩涂板板冲压加工部位没有皱折起棱，在冲压或拉伸变形后没有出现滑移线。

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，低成本耐时效家电彩涂板由以下重量百分比的原料制成：C：0.010%、Si：0.018%、Mn：0.15%、P：0.014%、S：0.010%、Als：0.020%、Ti：0.010%、N：0.0018%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

低成本耐时效家电彩涂板的制造方法中，所述热镀锌步骤中的连续退火温度为785°，所述光整步骤和拉矫步骤中的延伸率之和为1.0%。

经检验，本实施例低成本耐时效家电彩涂板厚度规格为0.38mm，彩涂板正面漆膜厚度为23μm，屈服强度R_P0.2为202MPa，涂层性能弯曲实验值为0T，杯突值为9.0mm，反向冲击功为10J；6个月后经用户使用，在低成本耐时效家电彩涂板板冲压加工部位没有皱折起棱，在冲压或拉伸变形后没有出现滑移线。

Claims

1.一种低成本耐时效家电彩涂板的制造方法，该家电彩涂板由以下重量百分比的原料制成：C：0.010～0.030％、Si：≤0.030％、Mn：0.15～0.35％、P：≤0.020％、S：≤0.020％、Als：0.020～0.060％、Ti：0.005～0.020％、N：≤0.0040％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；所述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：所述热镀锌步骤中的连续退火温度为785～795℃，所述光整步骤和拉矫步骤中的延伸率之和为1.0～1.2％。

2.根据权利要求1所述低成本耐时效家电彩涂板的制造方法，其特征在于：所述热镀锌步骤中的连续退火温度为790℃，所述光整步骤和拉矫步骤中的延伸率之和为1.1％。