CN104046916A - 一种高强度冷轧电镀锌捆带及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种高强度冷轧电镀锌捆带，其组分及wt%为：C：0.05~0.10%，Mn：0.40~1.0%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Ti：0.40~0.60%，Cr：0.30~0.70%，Ni：0.50~0.80%，Als：0.030~0.060%；生产步骤：冶炼并连铸成坯，及进行常规铸坯加热；热轧；常规酸洗；进行二次冷轧及二次退火；制带。本发明产品的厚度为1.0mm，抗拉强度不低于1000MPa，延伸率不低于10%，反复弯曲次数不少于10次(R=5mm)，产品表面生成了一层均匀致密、附着力强、厚度为1.0~2.0μm的镀锌层，置于室内大气环境中，150天不发生明显锈蚀，板形好，完全满足精密极薄冷轧钢带打捆包装的要求。

Description

一种高强度冷轧电镀锌捆带及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种捆带及其生产方法，具体地属于一种高强度冷轧电镀锌捆带及其生产方法。

背景技术

高强度冷轧电镀锌捆带是一种具有高附加值和广阔市场前景的深加工产品，主要用于捆扎精密极薄冷轧钢带，一般应具有“厚度为0.9~1.0 mm，抗拉强度不低于1000 MPa，延伸率不低于10%，反复弯曲次数不少于10次(R=5 mm)，置于室内大气环境中150天不发生明显锈蚀”等特点。

精密极薄冷轧钢带主要用于二极管、三极管、纽扣电池、LED支架等电子产品的制造，对表面质量的要求非常高，不能有划痕、擦伤、锈蚀等缺陷，因此捆扎时需要特别小心，不能破坏其表面。普通的发蓝或涂漆捆带由于表面粗糙度较高，膜层不均匀，打捆时很容易伤及钢带表面，并且耐蚀能力极其有限，因而不能用于捆扎。

但是，如果采用表面性能高的镀锌捆带就有可能解决上述问题。这是因为镀锌捆带耐蚀能力强，表面缺陷较少，锌层均匀性好，并具有一定的光泽，可以增强产品的外观美感。

就镀锌工艺来说，一般有涂锌、热镀锌和电镀锌三种。其中，涂锌工艺比较简单，能耗较低。但主要采用的是含有锌粉的油漆，涂漆时很难精确控制锌层厚度，均匀性差，锌层容易脱落，进而削弱了产品的耐蚀性能。热镀锌工艺则容易形成生产规模，锌层附着力强、均匀性好、耐蚀性能优良。同时，热镀锌过程兼有热处理功能，可以同时调节产品的力学性能。但是，由于镀锌是在450 °C左右高温下进行，锌层形成速度较快，厚度较大，导致锌耗偏高，成本增加。此外，太厚的锌层容易脱落，不仅会造成卡带，也会导致产品表面产生裂纹，影响耐蚀能力。相对而言，电镀锌在常温下进行，能耗较低。同时，通过调节电流密度就可以精确控制锌层的厚度，减少不必要的锌耗，降低生产成本。另外，镀层相对较薄，不易发生脱落和开裂，表面也比较光滑，对钢卷表面的损伤较小。

就捆带的生产工艺来说，主要有铅浴等温淬火+回火、两相区淬火+回火、冷轧强化后退火等三种方式。铅浴等温淬火+回火工艺可以保证产品性能，生产规模也能实现，但操作十分复杂，能耗较大，对环境污染严重，国家早已明令禁止。两相区淬火+回火工艺以水作为淬火介质，其虽污染较小，但由于冷却能力较强，会引起较大的内应力，导致产品易开裂，使板形难以得到保证。冷轧强化后退火工艺虽然操作简单，污染较小，能耗较低，但生产中冷轧和退火工序往往只进行一次，导致产品力学性能极大地依赖原料。由于中间生产过程不易精确控制，因而性能调节余地较小。同时，轧制高强度捆带时也不容易控制板形。

由于电镀锌是在常温下进行，完成后不能再进行诸如退火、淬火、回火等后续热处理，所以产品的力学性能完全取决于冷轧原料。要同时实现产品的高强度、高塑性和高韧性，冷轧原料就必须具有良好的力学性能。生产过程除非精确控制，否则一次冷轧+一次退火往往很难保证产品的力学性能和板形。但是，如果采用二次冷轧+二次退火工艺，就能解决上述问题。这是因为，通过二次冷轧，可以合理的分配压下率，最大限度保护轧机，减少轧辊的损耗，从而保证产品的板形。另一方面，结合二次退火，又可以增加调节力学性能的余地，并且污染较小。

经检索：

公开号为CN101734422A的中国专利公开了一种抗拉强度≥800 MPa的涂锌捆带及其制造方法。原料采用常规钢种Q235B，通过一次冷轧、一次退火和涂锌工艺生产出抗拉强度为800 MPa，延伸率为6%的中等强度涂锌捆带。由于产品强度太低，产品性能完全达不到使用要求。同时，该工艺难以精确控制锌层的厚度和均匀性，产品的表面性能不佳。本发明中，采用二次冷轧、二次退火及电镀锌工艺，既可以保证产品具有较好的板形、优良的力学性能和表面性能，也可以精确控制锌层厚度，减少不必要的锌耗，降低生产成本。

公开号为CN103805853A的中国专利公开了一种抗拉强度≥980 MPa的热镀锌捆带及其制造方法。原料钢种采用如下设计：C：0.25~0.35%，Mn：0.80~1.60%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Ti：0.030~0.050%，Als：0.030~0.060%。产品的抗拉强度不低于980 MPa，延伸率不低于10%，耐蚀性能良好。但是，原料钢种中C含量较高，这会极大影响锌层的附着力。同时，通过热镀锌处理，锌耗较大。此外，生产为一次冷轧和一次退火工艺完成，使产品的板形难以得到完全保证。本发明中，采用二次冷轧、二次退火及电镀锌工艺，既可以保证产品具有较好的板形、优良的力学性能和表面性能，也可以精确控制锌层厚度，减少不必要的锌耗，降低生产成本。

发明内容

本发明针对精密极薄冷轧钢带打捆包装的需要，提供一种镀锌层均匀致密、附着力强，不易发生脱落和开裂，表面光滑，板型好的高强度冷轧电镀锌捆带及其生产方法。

本申请为了实现上述目的，进行了大量的试验及分析，经过优化选择，采用添加少量合金元素Ti、Cr、Ni的原料钢种及二次冷轧、二次退火和电镀锌工艺进行生产。这里，钢种中添加适量的Ti、Cr、Ni，以提高产品的强度，增强耐蚀性；通过二次冷轧、二次退火和电镀锌工艺，以保证产品具有优良的板形和表面性能，增加调节力学性能的余地。

实现上述目的的措施：

一种高强度冷轧电镀锌捆带，其组分及重量百分比为：C：0.05~0.10%，Mn：0.40~1.0%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Ti：0.40~0.60%，Cr：0.30~0.70%，Ni：0.50~0.80%，Als：0.030~0.060%，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产一种高强度冷轧电镀锌捆带的方法，其步骤：

1) 冶炼并连铸成坯，及进行常规铸坯加热；

2) 进行热轧：

A、进行粗轧，控制粗轧开轧温度为1140~1220 °C；

B、进行精轧，控制精轧终轧温度为1070~1120 °C；

C、进行卷取，控制卷取温度为640~670 °C；卷取后，热轧钢板厚度控制为2.7±0.1 mm；

3) 进行常规酸洗，使钢板表面无氧化铁皮；

4) 进行冷轧：

A、进行第一次冷轧并常规脱脂，采用5道次反复轧制，控制总压下率为45~51%，控制轧制结束厚度为1.40±0.01 mm；

B、进行第一次退火，控制退火温度在680~720 °C，保温时间为40~60 min；

C、进行第二次冷轧并常规脱脂，采用2道次反复轧制至产品厚度1.00±0.01 mm，控制总压下率为27~30%；

D、进行第二次退火，控制退火温度为630~670 °C，保温时间为30~50 min；

5) 进行制带：

A、经第二次退火后的冷轧钢板开卷后进行分条并去除毛刺；

B、在20~30 °C下进行电镀锌，控制电流密度为10~20 A/dm²；

C、进行常规水洗并烘干；

D、进行常规钝化处理；

E、再次进行常规水洗并烘干； 

F、常规卷取。

本发明中各元素及主要工序的作用：

碳：碳(C)是影响捆带力学性能的重要元素，一般来说，C含量高于0.10%，捆带的强度和硬度也越高，但脆性也随之增加，同时耐蚀性能也会下降。C含量低于0.05%，又很难保证产品的强度和硬度。因此，在本发明中，C含量要求控制在0.05~0.10%。

锰：锰(Mn)是钢中的有益元素，作为脱氧剂，可以有效去除钢液中的氧。同时，通过与钢液中的硫结合形成硫化锰，很大程度上消除了硫在钢中的有害影响。但Mn含量高于1.0%，将降低捆带的塑性和韧性，且导致生产成本上升。Mn含量低于0.40%，脱氧和除硫的效果变得不佳。因此，在本发明中，Mn含量要求控制在0.40~1.0%。

硅：硅(Si)也是钢中的有益元素，具有很强的固溶强化作用，能提高捆带的强度和硬度。但Si含量太高，将使捆带的塑性和韧性显著下降，同时严重影响产品表面质量。Si含量太低，将削弱强化作用，影响产品的强度和硬度。因此，在本发明中，Si含量要求控制在≤0.010%。

磷：磷(P)是钢中的有害元素，容易引起严重的偏析，降低捆带的韧性，导致发生脆断。此外，过高的P含量将显著降低捆带的焊接性能，一般应予以去除。因此，在本发明中，P含量要求控制在≤0.010%。

硫：硫(S)是钢中的有害元素，容易引起热脆，降低捆带的韧性，并严重削弱捆带的焊接性能，一般应予以去除。因此，在本发明中，S含量要求控制在≤0.010%。

钛、铬、镍：钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)作为合金元素，可以提高产品的强度，增强耐蚀性。含量太低，起不到应有的作用。含量太高，则会造成生产成本大大增加，并且恶化钢板性能。因此，在本发明中，Ti含量要求控制在0.40~0.60%，Cr含量要求控制在0.30~0.70%，Ni含量要求控制在0.50~0.80%。

铝：铝(Al)是钢中的有益元素，作为脱氧剂可以细化晶粒，改善捆带的韧性。因此，在本发明中，Al含量要求控制在0.030~0.060%。

冷轧工序

由于产品厚度为1.0 mm，抗拉强度不低于1000 MPa，采用常规的一次冷轧+退火工艺已难以保证产品的板形和力学性能，而且使轧机和轧辊的工作负荷较大，损耗增加。为解决上述问题，本发明中采用二次冷轧+二次退火工艺。第一次冷轧采用5道次反复轧制，总压下率为45~51%。第一次退火的温度为680~720 °C，保温时间为40~60 min。第二次冷轧采用2道次反复轧制，总压下率为27~30%。第二次退火的温度为630~670 °C，保温时间为30~50 min。之所以采用这种工艺，是因为该工艺可以合理的分配压下率，最大限度保护轧机，减少轧辊的损耗，从而保证产品的板形。又可以增加调节力学性能的余地，并且污染较小。

制带工序

在第二次退火冷轧钢板完成开卷、分条并去除毛刺后，进行电镀锌。这里，电镀锌工序是在常温20~30 °C下完成，采用ZnCl₂酸性电镀液，通过控制电流密度来控制锌层厚度，电流密度为10~20 A/dm²。电镀后，采用铬酸盐进行钝化，增强锌层的耐蚀能力。之所以采用这种工艺，是因为电镀锌在常温下进行，能耗较低。同时，通过调节电流密度可以精确控制锌层的厚度，减少不必要的锌耗，降低生产成本。另外，镀层相对较薄，不易发生脱落和开裂，表面也比较光滑，对钢卷表面的损伤较小。

与现有普通捆带相比，本发明产品的厚度为1.0 mm，抗拉强度不低于1000 MPa，延伸率不低于10%，反复弯曲次数不少于10次(R=5 mm)，产品表面生成了一层均匀致密、附着力强、厚度为1.0~2.0 μm的镀锌层，置于室内大气环境中，150天不发生明显锈蚀，板形好，完全满足精密极薄冷轧钢带打捆包装的要求。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的化学成分列表；

表2为本发明各实施例及对比例的轧制及热处理工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例的电镀锌工艺参数及力学性能情况列表；

表4为本发明各实施例及对比例的耐蚀性能情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

1) 冶炼并连铸成坯，及进行常规铸坯加热；

2) 进行热轧：

A、进行粗轧，控制粗轧开轧温度为1140~1220 °C；

B、进行精轧，控制精轧终轧温度为1070~1120 °C；

C、进行卷取，控制卷取温度为640~670 °C；卷取后，热轧钢板厚度控制为2.7±0.1 mm；

3) 进行常规酸洗，使钢板表面无氧化铁皮；

4) 进行冷轧：

A、进行第一次冷轧并常规脱脂，采用5道次反复轧制，控制总压下率为45~51%，控制轧制结束厚度为1.40±0.01 mm；

B、进行第一次退火，控制退火温度在680~720 °C，保温时间为40~60 min；

C、进行第二次冷轧并常规脱脂，采用2道次反复轧制至产品厚度1.00±0.01 mm，控制总压下率为27~30%；

D、进行第二次退火，控制退火温度为630~670 °C，保温时间为30~50 min；

5) 进行制带：

A、经第二次退火后的冷轧钢板开卷后进行分条并去除毛刺；

B、在20~30 °C下进行电镀锌，控制电流密度为10~20 A/dm²；

C、进行常规水洗并烘干；

D、进行常规钝化处理；

E、再次进行常规水洗并烘干； 

F、常规卷取。

表1 本发明各实施例及对比例的化学成分(wt%)

表2 本发明各实施例及对比例的轧制及热处理工艺参数

表3 本发明各实施例及对比例的电镀锌工艺参数及力学性能

表4 本发明各实施例及对比例的耐蚀性能

从表3及表4中可以看出，本发明申请的捆带，其抗拉强度为1000~1030 MPa；延伸率为10~11.5%；反复弯曲次数(R=5 mm)为10~12次；锌层厚度为1.0~2.0 μm。在温度23~28 °C、相对湿度40~50%、暴露时间150 d的情况下，表面未发生明显锈蚀。产品性能完全满足使用要求。

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 (2)

1.一种高强度冷轧电镀锌捆带，其组分及重量百分比为：C：0.05~0.10%，Mn：0.40~1.0%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Ti：0.40~0.60%，Cr：0.30~0.70%，Ni：0.50~0.80%，Als：0.030~0.060%，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.生产权利要求1所述的一种高强度冷轧电镀锌捆带的方法，其步骤：

1) 冶炼并连铸成坯，及进行常规铸坯加热；

2) 进行热轧：

A、进行粗轧，控制粗轧开轧温度为1140~1220 °C；

B、进行精轧，控制精轧终轧温度为1070~1120 °C；

C、进行卷取，控制卷取温度为640~670 °C；卷取后，热轧钢板厚度控制为2.7±0.1 mm；

3) 进行常规酸洗，使钢板表面无氧化铁皮；

4) 进行冷轧：

A、进行第一次冷轧并常规脱脂，采用5道次反复轧制，控制总压下率为45~51%，控制轧制结束厚度为1.40±0.01 mm；

B、进行第一次退火，控制退火温度在680~720 °C，保温时间为40~60 min；

C、进行第二次冷轧并常规脱脂，采用2道次反复轧制至产品厚度1.00±0.01 mm，控制总压下率为27~30%；

D、进行第二次退火，控制退火温度为630~670 °C，保温时间为30~50 min；

5) 进行制带：

A、经第二次退火后的冷轧钢板开卷后进行分条并去除毛刺；

B、在20~30 °C下进行电镀锌，控制电流密度为10~20 A/dm²；

C、进行常规水洗并烘干；

D、进行常规钝化处理；

E、再次进行常规水洗并烘干； 

F、常规卷取。