CN105437653A - 一种超厚热镀锌拉丝镀层钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超厚热镀锌拉丝镀层钢板，包括钢基板，拉丝面由外到里依次为钝化膜、热镀锌镀层、钢基板；未拉丝面由外到里依次为钝化膜、热镀锌镀层、钢基板，热镀锌镀层成分为Al0.7wt％～1.5wt％，Si0.4wt％～1.2wt％，Fe0.1wt％～wt0.5％，余量为Zn；拉丝面镀层厚度≥25μm，不拉丝面镀层厚度10μm～20μm，热镀锌镀层表面硬度为HV110～HV160，拉丝面横向Ra≤0.6μm，Rz≤6，180≥Rpc≥120(/cm)。

Description

一种超厚热镀锌拉丝镀层钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于钢板热浸镀领域，特别涉及一种超厚热镀锌拉丝镀层钢板及其制造方法。

背景技术

热镀锌层钢板已被广泛应用于汽车、家电、建筑等领域。锌层的牺牲性腐蚀能力是热镀锌钢板耐蚀的关键因素。一般来说，锌层越厚，耐蚀性越强，因此获得厚的热镀锌层是提高钢板耐蚀性的重要手段。

热镀锌层厚度一般大于10微米以上，具有一定厚度，即使表面有轻微划伤，锌的牺牲性腐蚀仍能保证钢板不受到腐蚀侵害，而锌层之上涂覆钝化保护膜或耐指纹膜，其耐蚀性能更佳。

目前市场上热镀锌板的价格远低于不锈钢产品，尤其在家电领域，以低成本的热镀锌件代替高成本的不锈钢件已成为重要的研究对象。

在家电领域，不仅要求钢板表面具有优良的耐蚀性，还要求具有一定的美观性。拉丝加工是家电领域常用的表面装饰手段，目前市场上多以不锈钢为基材，进行表面拉丝加工，以获得一定的美观性，专利CN102173121A和CN102107350A均涉及一种不锈钢拉丝钢板，但近年来不锈钢的价格成本逐渐升高，制约了家电成品的价格，因此出现了各种仿不锈钢拉丝板技术。

专利CN102848639A提出一种铝基的涂层拉丝板，但铝的价格成本也比较高，且铝的表面较软，对拉丝机械加工来说在工艺上存在一定难度。为了便于加工和降低成本，专利CN101564920A、CN101564915A和CN102489503A均提出了一种仿不锈钢的低成本拉丝钢板，即在普通钢板上拉丝后进行特定的有机涂覆，以获得一定的美观性和耐蚀性。但膜层或漆层表面存在孔洞，大气通过孔洞渗入，与钢板接触后可直接腐蚀钢板，往往造成家电等样板的内腐蚀，主要表现为表面漆层或膜层产生鼓泡和红锈现象。此外表面有机膜的硬度较低，膜层厚度有限，表面膜一旦划伤，基板便会暴露于大气环境，易出现扩散性腐蚀，造成钢板失效。

CN102442151A采用镀锌钢板为基材进行拉丝加工，锌层作为阳极性牺牲镀层可有效克服内腐蚀和划伤缺陷，获得了较好的耐蚀和美观性。但提到的电镀锌层一般较薄，拉丝加工本身要去除一定厚度锌层，因此剩下的较薄锌层耐蚀性有限。而传统的热镀锌层表面硬度值也不高，对拉丝加工工艺产生一定难度。此外，虽然锌层厚度一般在10微米以上，但拉丝后表面锌层仍会存在薄区，通常拉丝加工后的表面层高度差可达到3～8微米，因此在拉丝锌层面的局部区域易存在极薄区，这将使成品的耐蚀性能明显下降。

传统的普通锌层的表面硬度明显低于不锈钢表面硬度，拉丝加工存在难度，且镀层厚度有限，耐蚀性难以媲美不锈钢。镀锌板毕竟为锌层和基板结合的复合板料，利用传统的不锈钢拉丝工艺对传统的热镀锌产品进行加工，会产生诸多问题，如拉毛、脱层、拉伤等，因此要想完全取代高成本的不锈钢拉丝钢板，必须从镀锌工艺、镀层品种及拉丝工艺改进等手段多方面入手。

综上所述，急需研发出一种低成本的、高耐蚀的、可完全代替不锈钢的镀锌拉丝钢板。

发明内容

为克服现有技术的不足，提出一种低成本的、高耐蚀的、外观美观的超厚热浸镀锌拉丝钢板。采用连续热浸镀工艺对钢板进行热镀锌，获得超厚镀锌层。在拉丝机上对锌层进行拉丝加工，从而获得可以取代高成本不锈钢的拉丝镀层钢板。适用于表面装饰的，耐蚀要求高的家电板和汽车板。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明采用冷轧带钢在连续热镀锌机组经连续退火和热浸镀锌铝镁镀层后，对热浸镀锌铝镁钢板进行拉丝加工处理。

一种超厚热镀锌拉丝镀层钢板，包括钢基板，其特征在于，拉丝面由外到里依次为钝化膜(耐指纹膜)、热镀锌镀层、钢基板；未拉丝面由外到里依次为漆层(可没有)、钝化膜(耐指纹膜)、热镀锌镀层、钢基板，热镀锌镀层成分为Al0.7wt％～1.5wt％，Si0.4wt％～1.2wt％，Fe0.1wt％～wt0.5％，余量为Zn；拉丝面镀层厚度≥25μm，不拉丝面镀层厚度10μm～20μm，热镀锌镀层表面硬度为HV110～HV160，拉丝面横向Ra≤0.6μm，Rz≤6，180≥Rpc≥120(/cm)。

所述钢基板的主要化学成分按质量百分比为：C0.002～0.3％，Si≤0.5,Mn≤2.0,S≤0.03,P≤0.03,Ti0.01～0.08％。

一种超厚热镀锌拉丝镀层钢板生产方法，如下：

a)连续镀锌时，镀液成分为Al0.5wt％～1.0wt％，Si0.3wt％～1.0wt％，Fe0.1wt％～wt0.5％，余量为Zn；钢板带速为30m/min～80m/min，锌锅温度420℃-470℃，板带浸入锌锅温度为450℃～520℃，浸镀时间为5s～20s；拉丝前的拉丝面的锌层厚度40μm～100μm；

b)板带出锌锅后，需拉丝镀锌层面气刀压力控制为60mb～150mb，气刀喷口到板带距离为15mm～25mm；不需拉丝镀锌层面压力控制为100mb～200mb，气刀喷口到板带距离为5mm～15mm；

c)经光整机光整，光整压下率为2％～15％，板带张力控制为30～60KN；

d)将钢板在连续拉丝机组进行拉丝加工，在拉丝机组上，板带运行速度为8m～20m/min；拉丝加工时，设有上下两组同向旋转差动辊轮，上辊为快速旋转磨辊，用于制备拉丝面，下辊为慢速传动胶辊；基板在两辊间传动，通过机械摩擦产生拉丝条纹；钢带与磨辊间压力为0.2～1.2MPa，磨辊粗糙度为2.0～6.0μm，板带张力为5KN～28KN；

e)拉丝条纹可以为直纹、雪花纹或直纹雪花纹混合纹；

f)拉丝后拉丝面的锌镀层进行透明钝化或耐指纹膜涂敷处理，未拉丝面还可进行涂漆处理。

拉丝加工不可避免的要去除一定厚度的镀层，而且锌层钢板耐蚀主要依靠锌的牺牲性腐蚀，为保证拉丝后的镀锌层具有足够的耐蚀性能，要求待拉丝面的原始锌层一定要有足够厚度，因此本发明采用超厚镀锌层作为拉丝基板面(≥40μm)，而不拉丝面采用传统的热镀锌层厚度，即镀锌板为两面差厚的镀锌钢板。

锌锅温度过低，镀液流动性差，镀层与基板反应过慢；锌锅温度过高，镀液流动性强，不利于保留厚镀层，并且合金层易过厚，镀层与基板结合力变差，不利于拉丝加工和成形，本发明选择锌锅温度为420℃-480℃。

传统镀锌过程中锌锅中Al含量在0.2wt％左右，但要得到超厚镀层应加速Al与基板中Fe的反应速度，以便使更多的锌层黏附于Al-Fe相之上，从而获得超厚镀锌层，但Al含量过大，会使锌液流动性增强难以获得厚镀层，本发明选用Al含量为0.5wt％～1.0wt％。锌铝镁镀层中含有少量的Si有利于改善镀层的韧性和镀层与基板的粘附性。

气刀参数控制直接影响镀层的厚度，压力过大则刮锌量增大，无法获得厚镀层，压力过小，锌浪缺陷明显，锌层表面质量变差，本发明选用气刀压力为60mb～150mb，气刀与板带距离的大小对镀层影响类似气刀压力，本发明选用的拉丝面的气刀喷口与板带距离为15mm～25mm。板带两侧的气刀压力不同可控制板才两侧的锌层厚度不同，待拉丝面需要超厚镀层，而不需拉丝面因为还可进行涂漆处理，因此为节约成本，不拉丝面的锌层厚度控制在传统的厚度范围内。

光整处理能够保证镀层表面质量，对于拉丝加工工艺来说，更使镀层产生一定量的形变，从而获得更高的镀层硬度，这有利于机械加工，光整压下率过小，难以保证镀层质量和形变量，压下率过大则镀层韧性变差，易脆断。

拉丝后的镀锌层表面Ra值和Rz值过大会影响板材表面的反光效果，板材表面无法达到美观的效果，Rpc应在合理的范围内(180≥Rpc≥120(/cm))，以便后续的透明钝化处理及耐指纹处理。

板带在拉丝机组的运行速度过快，会使拉丝条纹不均匀，美观性不好，运行速度过慢，会使粗糙度增大，镀层减薄量增加，对成品造成不好影响。本发明选用的带速为8m～20m/min。

本发明超厚热镀锌层拉丝钢板盐雾腐蚀耐白锈超过120小时(5％HCl)，生产成本低于不锈钢拉丝板，可取代不锈钢拉丝板材，作为新型的家电、建筑、汽车用装饰板材。

附图说明

图1超厚热镀锌拉丝镀层钢板结构示意图；

图2超厚热镀锌拉丝镀层钢板样板形貌；

图3超厚热镀锌层的截面图片；

图4混合纹拉丝后镀锌层表面二维形貌(200倍)；

图5混合纹拉丝后镀锌层表面三维形貌(1000倍)；

其中，1-钝化(耐指纹)膜，2-超厚拉丝热镀锌镀层，3-钢基板，4-未拉丝热镀锌镀层，5-钝化(耐指纹)膜，6-漆层。

具体实施方式

冷轧带钢在连续热镀锌机组经连续退火和热浸镀锌后，获得超厚镀锌层。对热浸镀锌钢板进行拉丝加工处理。拉丝条纹为直纹、雪花纹及直纹雪花纹混合纹。

如图1，拉丝面由外到里依次为钝化膜(耐指纹膜)、热镀锌镀层、钢基板；未拉丝面由外到里依次为漆层(可没有)、钝化膜(耐指纹膜)、热镀锌镀层、钢基板，

实施例1

钢基板主要化学成分按质量百分比C0.003％，Si0.16,Mn0.56,S0.01,P0.01,Ti0.05％。

取厚度0.5mm的冷轧基板，锌锅温度460℃，带速为60m/min；浸镀时间为7s。

出锌锅后待拉丝面锌层气刀压力控制为80mb，气刀喷口距离板带的间距为17mm。

镀液成分为Al0.8wt％，Si0.6wt％，Fe0.3wt％，余量为Zn；

镀锌层的光整压下率为6％；

图3为获得的超厚镀锌层的截面图片，镀层厚度为75μm。

镀锌钢板在拉丝机组进行拉丝加工，将镀层钢板在拉丝机组进行直纹和雪花纹的混合拉丝加工，即放料—接片—整平—拉丝加工—高压洗—档水—高压洗—档水—吹干—烘干—牵引—纠偏—收卷后，带速为15m/min。

板带与磨辊间压力为0.8MPa，选用磨辊粗糙度为3.8um，钢带张力为17KN

获得热镀锌拉丝钢板，拉丝镀层凹陷区的最小厚度为56μm，Ra：0.33μm，Rz：3.9，Rpc：158(/cm)。

随后将拉丝镀层钢板进行透明钝化和耐指纹处理，最终得到耐蚀的、美观的、可替代不锈钢的镀锌拉丝钢板，超厚热镀锌拉丝钢板的盐雾腐蚀试验白锈出现时间为132小时。

混合纹拉丝后的镀锌层表面形貌如图4和5所示。

实施例2

钢基板主要化学成分按质量百分比C0.06％，Si0.2,Mn0.62,S0.008,P0.012,Ti0.02。

取厚度0.3mm的冷轧基板，锌锅温度470℃，带速为80m/min；浸镀时间为5s。

出锌锅后待拉丝面锌层气刀压力控制为60mb，气刀喷口距离板带的间距为25mm。

镀液成分为Al1.0wt％，Si0.3wt％，Fe0.1wt％，余量为Zn；

镀锌层的光整压下率为2％；

获得的超厚镀锌层厚度为92μm。

镀锌钢板在拉丝机组进行拉丝加工，将镀层钢板在拉丝机组进行直纹拉丝加工，即放料—接片—整平—拉丝加工—高压洗—档水—高压洗—档水—吹干—烘干—牵引—纠偏—收卷后，带速为8m/min。

板带与磨辊间压力为0.2MPa，选用磨辊粗糙度为6.0um，钢带张力为28KN

获得热镀锌拉丝钢板，拉丝镀层凹陷区的最小厚度为78μm，Ra：0.47μm，Rz：3.3，Rpc：176(/cm)。

随后将拉丝镀层钢板进行透明钝化和耐指纹处理，最终得到耐蚀的、美观的、可替代不锈钢的镀锌拉丝钢板，超厚热镀锌拉丝钢板的盐雾腐蚀试验白锈出现时间为146小时。

实施例3

钢基板主要化学成分按质量百分比C0.035％，Si0.32,Mn0.52,S0.009,P0.01,Ti0.032。

取厚度0.8mm的冷轧基板，锌锅温度420℃，带速为30m/min；浸镀时间为20s。

出锌锅后待拉丝面锌层控制气刀压力为150mb，气刀喷口距离板带的间距为15mm。

镀液成分为Al0.5wt％，Si1.0wt％，Fe0.5wt％，余量为Zn；

镀锌层的光整压下率为15％；

获得的超厚镀锌层厚度为43μm。

镀锌钢板在拉丝机组进行拉丝加工，将镀层钢板在拉丝机组进行雪花纹拉丝加工，即放料—接片—整平—拉丝加工—高压洗—档水—高压洗—档水—吹干—烘干—牵引—纠偏—收卷后，带速为20m/min。

板带与磨辊间压力为1.2MPa，选用磨辊粗糙度为2.0um，钢带张力为5KN

获得热镀锌拉丝钢板，拉丝镀层凹陷区的最小厚度为33μm，Ra：0.28μm，Rz：3.1，Rpc：169(/cm)。

随后将拉丝镀层钢板进行透明钝化和耐指纹处理，最终得到耐蚀的、美观的、可替代不锈钢的镀锌拉丝钢板，超厚热镀锌拉丝钢板的盐雾腐蚀试验白锈出现时间为128小时。

Claims (5)

1.一种超厚热镀锌拉丝镀层钢板，包括钢基板，其特征在于，拉丝面由外到里依次为钝化膜、热镀锌镀层、钢基板；未拉丝面由外到里依次为钝化膜、热镀锌镀层、钢基板，热镀锌镀层成分为Al0.7wt％～1.5wt％，Si0.4wt％～1.2wt％，Fe0.1wt％～wt0.5％，余量为Zn；拉丝面镀层厚度≥25μm，未拉丝面镀层厚度10μm～20μm，热镀锌镀层表面硬度为HV110～HV160，拉丝面横向Ra≤0.6μm，Rz≤6，180≥Rpc≥120(/cm)。

2.根据权利要求1所述的锌铝镁拉丝镀层钢板，其特征在于，未拉丝面由外到里依次为漆层、钝化膜、热镀锌镀层、钢基板。

3.根据权利要求1所述的锌铝镁拉丝镀层钢板，其特征在于，所述钢基板的主要化学成分按质量百分比为：C0.002％～0.3％，Si≤0.5，Mn≤2.0％，S≤0.03％，P≤0.03％，Ti0.01％～0.08％。

4.一种如权利要求1或2或3所述的超厚热镀锌拉丝镀层钢板生产方法，包括如下步骤：

a)连续镀锌时，镀液成分为Al0.5wt％～1.0wt％，Si0.3wt％～1.0wt％，Fe0.1wt％～wt0.5％，余量为Zn；钢板带速为30m/min～80m/min，锌锅温度420℃-470℃，板带浸入锌锅温度为450℃～520℃，浸镀时间为5s～20s；拉丝前的拉丝面的锌层厚度40μm～100μm；

b)板带出锌锅后，需拉丝镀锌层面气刀压力控制为60mb～150mb，气刀喷口到板带距离为15mm～25mm；不需拉丝镀锌层面压力控制为100mb～200mb，气刀喷口到板带距离为5mm～15mm；

c)经光整机光整，光整压下率为2％～15％，板带张力控制为30～60KN；

d)将钢板在连续拉丝机组进行拉丝加工，在拉丝机组上，板带运行速度为8m～20m/min；拉丝加工时，设有上下两组同向旋转差动辊轮，上辊为快速旋转磨辊，用于制备拉丝面，下辊为慢速传动胶辊；基板在两辊间传动，通过机械摩擦产生拉丝条纹；钢带与磨辊间压力为0.2～1.2MPa，磨辊粗糙度为2.0～6.0μm，板带张力为5KN～28KN；

e)拉丝后拉丝面的热镀锌镀层进行透明钝化或耐指纹膜涂敷处理。

5.根据权利要求4所述的超厚热镀锌拉丝镀层钢板生产方法，其特征在于：拉丝后未拉丝面进行涂漆处理。