CN103526113B

CN103526113B - 一种抗折皱结构用预涂层钢板及其生产方法

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Publication number: CN103526113B
Application number: CN201310523223.1A
Authority: CN
Inventors: 涂元强; 白会平; 蔡捷; 宋乙峰; 刘安哲; 黄道兵; 杜蓉; 柳长福
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: CN103526113A

Abstract

一种抗折皱结构用预涂层钢板，其组分及wt%含量为：C：0.03~0.08%，Si≤0.03%，Mn：0.35~0.60%，P≤0.025%，S≤0.015%，solAl：0.02~0.06%，N≤0.007%，Ti：0.015~0.030%；生产步骤：铁水脱硫后经转炉冶炼并连铸成坯；经常规热轧后进行酸洗；冷轧；热镀锌；连续退火；光整、拉矫、彩涂。本发明经加入微量Ti，并在冷轧热镀锌中控制光整延伸率在0.8~1.2%，能够保证本发明预涂层钢板的强度及抗折皱性能，而且还能满足力学性能在屈服强度R_P0.2（或R_eH)为250～300MPa，抗拉强度R_m为330～400MPa，断后伸长率A_80mm为28%～40%，正面涂层膜厚为20～25μm，正面涂层性能：T弯值≤2T，杯突值≥8.0mm，且具有优良的冲压加工及耐蚀性能。

Description

一种抗折皱结构用预涂层钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种结构用钢及生产方法，具体地属于一种抗折皱结构用预涂层钢板及其生产方法，其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。

背景技术

我国预涂层钢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预涂层钢板的85%左右，并要求具有加工成形性能和优良的耐腐蚀性。大型厂房，是预涂层钢板需求量最大、发展最迅速的地方，每年将以15%的速度增长，并要求具有优良的加工成形性。国内许多用户（特别是建筑业用户）需要抗折皱的预涂层钢板，以提高结构件冲压加工变形处的表面质量及耐腐蚀性，降低成本。因此，急需开发抗折皱性能优良的结构用预涂层钢板，满足国内市场不断增长的需求。

经检索：发表于《钢铁》2006年12月,第4l卷增刊(2).173-177的文献，为本溪钢铁公司研制的冲压用St03Z热镀锌钢带，其公开了通过对关键工艺的设计及控制优化，冲压用St03Z热镀锌钢带化学成分稳定、钢质纯净，具有优良的力学性能、冲压成型性能、耐腐蚀性能。其主要应用于制造洗衣机的电机托架、角板，空调的支架、盖板、底盘、室外机前板等部件，还用于要求冲压成型性能的建筑构件、彩色涂层钢板的基板、汽车座椅等。生产工艺：铁水预脱硫处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→加热→粗轧→精轧→层流冷却→卷取→酸洗、冷连轧→连续退火→热镀锌→镀后处理→卷取→取样→检验→包装出厂。

其公开的化学成分(wt%)

标准

C

Si

Mn

P

S

Sol.Al

企业标准

≤0.08

≤0.03

≤0.35

≤0.030

0.02～0.07

内控

≤0.03

0.15-0.25

≤0.012

≤0.020

0.02～0.06

其生产的热镀锌钢带的力学性能：

该文献所公开的是一种热镀锌板，强度低，不适用于制用建筑结构件，并且钢板的加工抗折皱性未知。

日本专利文献：JPH1060589(A、JPH1060591AJPH10265902A，所其公开的文献中，板坯中均含有一定量的Ti、Nb、Zr和V的超低碳钢，并经过热轧→550℃卷取，以0.5～20℃/min冷速冷却到400℃→酸洗→冷轧→830℃在连续镀锌线上退火→镀锌→合金化处理→表面调质压延→形成厚度≤1.2mm的热镀锌钢板。板材无压状态的屈服强度为147MPa，应用于汽车、电机和建筑等，其板坯成分(wt%)：

其所公开的也是一种热镀锌板，基材为超低碳钢。其存在的不足是加工的合金元素多，生产成本高，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。

随着预涂层钢板技术的发展，已考虑将抗折皱结构用镀锌板作为基板应用到预涂层钢板中，但是仍存在一些技术问题：如为了保证结构用彩涂基材的抗折皱性，通常采用超低碳钢，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预涂层钢板的生产成本；另一方面，在预涂层钢中添加的合金元素中（如Ti、Nb、Zr、V、Si、A1、P、Ti等），有些元素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，导致预涂层钢板的耐蚀性下降。

因此，国内外研究人员一直致力于开发出一种同时具有抗折皱、冲压加工性能优良的低成本结构用预涂层钢板。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种在保证力学性能，即屈服强度R_P0.2（或R_eH)为250～300MPa，抗拉强度R_m为330～400MPa，断后伸长率A_80mm为28%～40%，正面涂层膜厚为20～25μm，正面涂层性能：T弯值≤2T，杯突值≥8.0mm的前提下，具有优良的抗折皱、冲压加工及耐蚀性能的冷轧钢板的抗折皱结构用预涂层钢板及其生产方法。

实现上述目的的措施：

一种抗折皱结构用预涂层钢板，其组分及重量百分比含量为：C：0.03~0.08%，Si≤0.03%，Mn：0.35~0.60%，P≤0.025%，S≤0.015%，solAl：0.02~0.06%，N≤0.007%，Ti：0.015~0.030%，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产一种抗折皱结构用预涂层钢板的方法，其步骤：

1）铁水脱硫后经转炉冶炼并连铸成坯；

2）经常规热轧后进行酸洗；

3）进行冷轧，控制冷轧总压下率在60~70%；

4）进行热镀锌，控制双面热镀层重量在100~200g/m²，并控制钢带入锌锅温度在470~500℃，锌锅温度在455~465℃；

5）进行连续退火，控制退火温度在700~750℃，退火时间在20~60秒；

6）进行光整、拉矫、彩涂，控制光整延伸率在0.8~1.2%。

本发明中各元素及主要工序的作用

本发明的C含量选择在0.03～0.08%。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，在保证高耐蚀预涂层钢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0.03～0.08%。

本发明的Si含量≤0.03%。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，导致镀层粘附性变坏。因此，为保证基材的高耐蚀性和高表面质量，对Si含量进行严格的控制，Si含量≤0.03%。

本发明的Mn含量0.35～0.60%。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，但随着预涂层钢板Mn的含量越高，其加工性能将逐渐下降。因此，Mn含量为0.35～0.60%。

本发明的P含量≤0.025%。一般来说，对于要求具有良好耐蚀性的基材而言，磷的含量最好尽可能低，因为磷容易发生偏析，并导致耐蚀性能降低。因此，P含量≤0.025%。

本发明的S含量≤0.015%。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≤0.015%。

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，将导致预涂层钢板的镀层附着力、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，减少预涂层钢板成品的时效，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Ti含量0.015~0.030%。Ti是典型的微合金元素。Ti的作用是细化晶粒，在提高钢强度的同时，改善钢的韧性。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退出来，有效地抑制了“柯氏气团”的产生，从而有效地防止结构用预涂层钢板加工时折皱的产生。在冷轧低碳钢中，一般认为Ti的加入量应≤0.030%，如含Ti量过多时，将形成大的氮化钛质点，致使钢材变脆，从而使镀锡板冲压加工性能变坏，如含Ti量过少，其在钢中难以起到防止加工折皱的作用。综合上述因素，确定钢中Ti含量为0.015～0.030%。

本发明的N含量≤0.007%。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是造成预涂层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。对结构用预涂层钢板来说，钢中的N含量应≤0.007%。

本发明之所以严格控制冷轧热镀锌生产控制光整延伸率，即在0.8~1.2%，是为了保证本发明预涂层钢板的强度及抗折皱性能。

本发明与现有技术相比，具有优良的抗折皱、冲压加工及耐蚀性能，有利于提高预涂层钢板的使用寿命，降低用户成本。其加入微量Ti，并在冷轧热镀锌生产中控制光整延伸率在0.8~1.2%，能够保证本发明预涂层钢板的强度及抗折皱性能，而且还能满足力学性能在屈服强度R_P0.2（或R_eH)为250～300MPa，抗拉强度R_m为330～400MPa，断后伸长率A_80mm为28%～40%，正面涂层膜厚为20～25μm，正面涂层性能：T弯值≤2T，杯突值≥8.0mm。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

实施例1

一种抗折皱结构用预涂层钢板，其组分及重量百分比含量为：C：0.08%，Si：0.01%，Mn：0.45%，P：0.015%，S：0.008%，sol.Al：0.02%，N：0.0023%，Ti：0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产步骤：

1）铁水脱硫后经转炉冶炼并连铸成坯；

2）经常规热轧后进行酸洗；

3）进行冷轧，冷轧总压下率为60%；

4）进行热镀锌，双面热镀层重量为100g/m²，钢带入锌锅温度为470℃，锌锅温度为460℃；

5）进行连续退火，退火温度为710℃，退火时间为60秒；

6）进行光整、拉矫、彩涂，光整延伸率为1.2%。

经检测，所轧板厚为0.8mm，无折皱产生，且屈服强度R_P0.2为300MPa，抗拉强度Rm为400MPa，断后伸长率A_80mm为28%，正面涂层性能为：T弯值2T，杯突值为8.0mm。

实施例2

一种抗折皱结构用预涂层钢板，其组分及重量百分比含量为：C：0.05%，Si：0.02%，Mn：0.30%，P：0.02%，S：0.012%，sol.Al：0.04%，N：0.0035%，Ti：0.030%，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产步骤：

1）铁水脱硫后经转炉冶炼并连铸成坯；

2）经常规热轧后进行酸洗；

3）进行冷轧，冷轧总压下率为68%；

4）进行热镀锌，双面热镀层重量为150g/m²，钢带入锌锅温度为480℃，锌锅温度为465℃；

5）进行连续退火，退火温度为730℃，退火时间为20秒；

6）进行光整、拉矫、彩涂，光整延伸率为0.8%。

经检测，所轧板厚为0.6mm，无折皱产生，且屈服强度R_P0.2为250MPa，抗拉强度Rm为350MPa，断后伸长率A_80mm为40%，正面涂层性能为：T弯值1T，杯突值为8.5mm。

实施例3

一种抗折皱结构用预涂层钢板，其组分及重量百分比含量为：C：0.07%，Si：0.011%，Mn：0.60%，P：0.009%，S：0.015%，sol.Al：0.06%，N：0.0042%，Ti：0.025%，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产步骤：

1）铁水脱硫后经转炉冶炼并连铸成坯；

2）经常规热轧后进行酸洗；

3）进行冷轧，冷轧总压下率为63%；

4）进行热镀锌，双面热镀层重量为220g/m²，钢带入锌锅温度为500℃，锌锅温度为462℃；

5）进行连续退火，退火温度为750℃，退火时间为50秒；

6）进行光整、拉矫、彩涂，光整延伸率为1.1%。

经检测，所轧板厚为1.5mm，无折皱产生，且屈服强度R_P0.2为260MPa，抗拉强度Rm为360MPa，断后伸长率A_80mm为32%，正面涂层性能为：T弯值2T，杯突值为9.2mm。

实施例4

一种抗折皱结构用预涂层钢板，其组分及重量百分比含量为：C：0.061%，Si：0.03%，Mn：0.55%，P：0.025%，S：0.006%，sol.Al：0.05%，N：0.0021%，Ti：0.018%，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产步骤：

1）铁水脱硫后经转炉冶炼并连铸成坯；

2）经常规热轧后进行酸洗；

3）进行冷轧，冷轧总压下率为70%；

4）进行热镀锌，双面热镀层重量为180g/m²，钢带入锌锅温度为485℃，锌锅温度为455℃；

5）进行连续退火，退火温度为740℃，退火时间为45秒；

6）进行光整、拉矫、彩涂，光整延伸率为0.9%。

经检测，所轧板厚为1.2mm，无折皱产生，且屈服强度R_P0.2为270MPa，抗拉强度Rm为380MPa，断后伸长率A_80mm为33%，正面涂层性能为：T弯值2T，杯突值为8.9mm。

实施例5

一种抗折皱结构用预涂层钢板，其组分及重量百分比含量为：C：0.04%，Si：0.01%，Mn：0.38%，P：0.017%，S：0.009%，sol.Al：0.03%，N：0.0052%，Ti：0.021%，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产步骤：

1）铁水脱硫后经转炉冶炼并连铸成坯；

2）经常规热轧后进行酸洗；

3）进行冷轧，冷轧总压下率为65%；

4）进行热镀锌，双面热镀层重量为120g/m²，钢带入锌锅温度为475℃，锌锅温度为461℃；

5）进行连续退火，退火温度为705℃，退火时间为33秒；

6）进行光整、拉矫、彩涂，光整延伸率为1.0%。

经检测，所轧板厚为1.0mm，无折皱产生，且屈服强度R_P0.2为290MPa，抗拉强度Rm为370MPa，断后伸长率A_80mm为36%，正面涂层性能为：T弯值1T，杯突值为8.7mm。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims

1.生产一种抗折皱结构用预涂层钢板的方法，其步骤：

1）铁水脱硫后经转炉冶炼并连铸成坯；铸坯的组分及重量百分比含量为：C：0.061~0.08%，Si≤0.03%，Mn：0.55~0.60%，P≤0.025%，S≤0.015%，solAl：0.05~0.06%，N≤0.007%，Ti：0.021~0.030%，其余为Fe及不可避免的杂质；

2）经常规热轧后进行酸洗；

3）进行冷轧，控制冷轧总压下率在60~70%；

4）进行连续退火，控制退火温度在700~740℃，退火时间在20~60秒；

5）进行热镀锌，控制双面热镀层重量在100~200g/m²，并控制钢带入锌锅温度在470~500℃，锌锅温度在455~465℃；

6）进行光整、拉矫、彩涂，控制光整延伸率在0.8~1.2%。