CN104294148A - 一种高强度涂锌捆带及生产方法 - Google Patents

Abstract

一种高强度涂锌捆带，其组分及重量百分比为：C：0.05~0.15%，Mn：0.50~1.00%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Nb：0.020~0.040%，Als：0.045~0.085%，其余为Fe及不可避免的杂质；生产方法：热轧；冷轧；制带：冷轧原料→开卷→分条及去毛刺→高温奥氏体化→盐浴等温淬火→回火→空冷→涂锌→烘干→卷取。本发明产品的抗拉强度不低于1000MPa，延伸率不低于9%，无分层脆断现象；表面生成了一层附着力强、厚度为0.40~0.60μm、具有光泽的银灰色锌层；置于室内大气环境中，100天不发生明显锈蚀，完全达到捆扎中低端冷轧汽车板的要求。

Description

一种高强度涂锌捆带及生产方法

技术领域

本发明涉及一种捆带及生产方法，具体地属于一种高强度涂锌捆带及生产方法。

背景技术

从目前的捆带市场来讲，一般是高档冷轧汽车板主要采用热镀锌捆带或电镀锌捆带进行包装，借助美丽的金属光泽，以增强产品的外观美感，提升档次。但是，无论是热镀锌还是电镀锌，都存在工艺流程长、能耗大、生产成本高的问题。同时，它们对基材表面性能的要求都比较苛刻。

对生产中低端冷轧汽车板的厂家来说，由于产品的附加值一般不高，使用热镀锌或电镀锌捆带显然不是很经济划算。因此，使用性价比高、节能环保的捆带成为必然选择。本申请经过研究分析及试验，认为采用涂锌捆带就可以达到目的。这是因为涂锌捆带主要采用辊涂或浸涂工艺进行生产，工艺简单，对基材表面性能要求也不是太苛刻，成本较低。同时，由于涂料中富含锌粉，涂覆在捆带表面后，可以形成具有一定附着力、厚度、金属光泽和耐蚀能力的锌层，完全可以捆扎中低端冷轧汽车板。

就捆带自身的生产工艺来说，目前主要有去应力退火、铅浴等温淬火+回火、两相区淬火+回火等三种方式。

就去应力退火工艺来讲，虽然操作简单、污染较小、能耗较低，但是对原料性能要求较高，产品质量不容易稳定。

就铅浴等温淬火+回火工艺来讲，虽然能够保证产品性能，生产规模也能实现，但由于剧毒元素Pb的存在，严重污染环境，国家早已明令禁止，是一种濒临淘汰的落后工艺。

就两相区淬火+回火工艺来讲，以水作为淬火介质，虽然污染较小，但由于冷却能力较强，钢板容易产生较大的内应力，容易发生开裂，因而无法保证产品具有良好的板形。

本申请经过大量试验，认为采用含铌的低碳钢及盐浴等温淬火+回火工艺，可以解决上述问题。这是因为：一是以硝酸盐为淬火介质，冷却能力较弱，钢板产生的内应力较小，不易发生开裂，可以保证产品的板形；二是硝酸盐为无毒或低毒物质，能完全替代剧毒元素Pb，大大减轻对环境的污染；三是合适的原料钢种与生产工艺相配合，可以保证产品性能，降低对原料的依赖。

公开号为CN101734422A的中国专利公开了一种抗拉强度≥800 MPa的中等强度涂锌捆带及其制造方法。原料采用常规钢种Q235B，通过去应力退火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，工艺简单，能耗较小。但是，该工艺对原料性能要求较高，产品质量不容易稳定。同时，产品强度过低，完全达不到使用要求。

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，采用热镀锌处理，工艺流程长，能耗大、生产成本高。此外，对基材表面性能要求较为苛刻。同时，热镀锌类似于去应力退火，对原料性能要求较高，产品质量不容易稳定。

综上所述，如果能将盐浴等温淬火+回火热处理及涂锌工艺有机结合起来并合理优化，就有可能生产出满足中低端冷轧汽车板打捆包装需要的高性价比涂锌捆带。这样既可以保证产品的力学性能和板形，减少对原料的依赖；又可以保证产品的表面质量和耐蚀性能，同时降低生产成本。

发明内容

本发明针对中低端冷轧汽车板打捆包装的需要，提供一种抗拉强度不低于1000 MPa，延伸率不低于9%，耐蚀性能好，经济环保的高强度涂锌捆带及生产方法。

本申请为实现上述目的，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铌的低碳钢，盐浴等温淬火+回火热处理及涂锌工艺进行生产。这里，钢种中添加适量的铌，以提高钢的淬透性，降低回火脆性，并增加产品的强度。通过盐浴等温淬火+回火热处理，既可以保证产品的力学性能及板形，又可以大大减轻对环境的污染。采用涂锌工艺，提高了产品的表面质量和耐蚀性能，并大幅降低了生产成本和能耗。

实现上述目的的措施：

一种高强度涂锌捆带，其组分及重量百分比为：C：0.05~0.15%，Mn：0.50~1.00%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Nb：0.020~0.040%，Als：0.045~0.085%，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选地：Mn的重量百分比为0.52~0.78%。

优选地：Als的重量百分比为0.063~0.085%。

生产一种高强度涂锌捆带的方法，其步骤：

1)  进行热轧：

其间，粗轧开轧温度控制在1100~1150 °C；精轧终轧温度控制在950~1000 °C；卷取温度控制在600~640 °C；卷取后进行酸洗；

2)  进行冷轧：

热轧酸洗卷采用10道次反复轧制，控制总压下率在72~75%； 

3)  进行制带：

生产工艺：冷轧原料→开卷→分条及去毛刺→高温奥氏体化→盐浴等温淬火→回火→空冷→涂锌→烘干→卷取；

其间：奥氏体化温度为820~870 °C，奥氏体化时间为10~20 s；奥氏体化后在冷却速度为80~120 °C/s下采用盐浴等温淬火至280~320 °C，盐浴淬火介质为熔融的硝酸盐；回火温度为500~550 °C，回火时间为30~50 s；经空冷后在温度为20~30 °C下进行涂锌，并在280~320 °C下烘干。

其特征在于：所述的硝酸盐为KNO₃+NaNO₃，其中KNO₃占组分的重量百分比50~70%，NaNO₃占组分的重量百分比50~30%。

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。C含量越高，捆带的强度和硬度也越高，但脆性也随之增加。C含量太低，又很难保证产品的强度和硬度。因此，在本发明中，C含量控制在0.05~0.15%。

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。并且，提高Mn的含量将有助于增加捆带的强度和硬度。但Mn含量太高，将降低捆带的塑性和韧性。Mn含量太低，脱氧和除硫的效果变得不佳。因此，在本发明中，Mn含量控制在0.50~1.00%。优选地，Mn含量为0.52~0.78%。

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，同时严重影响产品的表面质量。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。因此，在本发明中，P含量控制在≤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，应予以严格控制。因此，在本发明中，S含量控制在≤0.010 %。

铌：铌(Nb)作为合金元素，可以细化晶粒，提高产品的强度，增加钢的淬透性，降低回火脆性。但含量太高，造成生产成本极大增加。因此，在本发明中，Nb含量控制在0.020~0.040%。

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含量控制在0.045~0.085%。优选地，Als含量为0.063~0.085%。

冷轧工序

冷轧工序采用10道次轧制，控制总压下率在72~75%。之所以采用 10道次，是因为在原料含有合金元素铌及保证产品性能的情况下，适当增加轧制道次，降低道次压下率，有利于减少轧制难度及对轧辊的损耗，保护轧制设备。

制带工序

制带工序采用盐浴等温淬火+回火热处理及涂锌工艺。热处理以硝酸盐作为淬火介质，既可以降低钢板的内应力，减少发生开裂的可能性，保证产品的板形，又可以大大减轻对环境的污染。采用涂锌工艺，可以保证产品的表面质量和耐蚀性能，又降低了生产成本和能耗。

本发明与现有普通捆带相比，产品的抗拉强度不低于1000 MPa，延伸率不低于9%，无分层脆断现象；表面生成了一层附着力强、厚度为0.40~0.60 μm、具有光泽的银灰色锌层；置于室内大气环境中，100天不发生明显锈蚀，完全达到捆扎中低端冷轧汽车板的要求。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

本发明试验生产的捆带厚度为0.8±0.01 mm。

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工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例的制带工艺参数列表；

表4为本发明各实施例及对比例的力学性能和耐蚀性能列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

1)  进行热轧：

其间，粗轧开轧温度控制在1100~1150 °C；精轧终轧温度控制在950~1000 °C；卷取温度控制在600~640 °C；卷取后进行酸洗；

2)  进行冷轧：

热轧酸洗卷采用10道次反复轧制，控制总压下率在72~75%； 

3)  进行制带：

生产工艺：冷轧原料→开卷→分条及去毛刺→高温奥氏体化→盐浴等温淬火→回火→空冷→涂锌→烘干→卷取；

其间：奥氏体化温度为820~870 °C，奥氏体化时间为10~20 s；奥氏体化后在冷却速度为80~120 °C/s下采用盐浴等温淬火至280~320 °C，盐浴淬火介质为熔融的硝酸盐；回火温度为500~550 °C，回火时间为30~50 s；经空冷后在温度为20~30 °C下进行涂锌，并在280~320 °C下烘干。

  需要说明的是：

表1与表2数据并非对应关系，仅为举例而已；

       盐浴淬火介质硝酸盐中的为KNO₃与NaNO₃，在其重量百分比50~70%及50~30%为任意取，只要两者之和满足100%即可。

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工艺参数

表3  本发明各实施例及对比例的制带工艺参数

表4  本发明各实施例及对比例的力学性能和耐蚀性能

从表4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9~10.5%；锌层厚度为0.40~0.60 μm。在温度23~28 °C、相对湿度40~60%、暴露时间100 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 (5)

1.一种高强度涂锌捆带，其组分及重量百分比为：C：0.05~0.15%，Mn：0.50~1.00%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Nb：0.020~0.040%，Als：0.045~0.085%，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的一种高强度涂锌捆带，其特征在于：Mn的重量百分比含量为0.52~0.78%。

3.如权利要求1所述的一种高强度涂锌捆带，其特征在于： Als的重量百分比含量为0.063~0.085%。

4.生产权利要求1所述的一种高强度涂锌捆带的方法，其步骤：

1)  进行热轧：

其间，粗轧开轧温度控制在1100~1150 °C；精轧终轧温度控制在950~1000 °C；卷取温度控制在600~640 °C；卷取后进行酸洗；

2)  进行冷轧：

热轧酸洗卷采用10道次反复轧制，控制总压下率在72~75%； 

3)  进行制带：

生产工艺：冷轧原料→开卷→分条及去毛刺→高温奥氏体化→盐浴等温淬火→回火→空冷→涂锌→烘干→卷取；

其间：奥氏体化温度为820~870 °C，奥氏体化时间为10~20 s；奥氏体化后在冷却速度为80~120 °C/s下采用盐浴等温淬火至280~320 °C，盐浴淬火介质为熔融的硝酸盐；回火温度为500~550 °C，回火时间为30~50 s；经空冷后在温度为20~30 °C下进行涂锌，并在280~320 °C下烘干。

5.如生产权利要求4所述的生产一种高强度涂锌捆带的方法，其特征在于：所述的硝酸盐为KNO₃+NaNO₃，其中KNO₃占组分的重量百分比50~70%，NaNO₃占组分的重量百分比50~30%。