CN105500822A

CN105500822A - 一种锌铝镁拉丝镀层钢板及其生产方法

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Publication number: CN105500822A
Application number: CN201410505764.6A
Authority: CN
Inventors: 杨洪刚; 李锋; 吕家舜; 周芳
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: CN105500822B

Abstract

本发明公开一种锌铝镁拉丝镀层钢板，包括钢基板，其特征在于，拉丝面由外到里依次为钝化膜、锌铝镁镀层、钢基板；未拉丝面由外到里依次为钝化膜、锌铝镁镀层、钢基板，锌铝镁镀层中的化学成分按质量百分比为Al6.1％～13.8％，Mg1.5％～6.7％，Si1.5％～4.2％，Fe0.1％～0.5％，混合稀土≤0.15％，其余为Zn；拉丝面锌铝镁镀层厚度≥8μm，未拉丝面锌铝镁层厚度12μm～30μm，锌铝镁镀层表面硬度为HV120～HV200，拉丝面横向Ra≤0.5μm，Rz≤4，200≥Rpc≥140(/cm)。

Description

一种锌铝镁拉丝镀层钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于钢板热浸镀领域，特别涉及一种锌铝镁拉丝镀层钢板及其生产方法。

背景技术

热浸镀镀层钢板由于其优良的防腐性能已被广泛应用于汽车、家电等领域。相比传统的热镀锌镀层钢板，热镀锌铝镁镀层的耐蚀性能更为优异，目前已得到欧洲、美国及日韩等先进钢铁企业的高度重视。韩国浦项、日本新日铁及欧美大型钢铁公司已陆续开发出ZM、Z6A3M、Z10A3M等产品。CN101812653A、US6235410B1等开发了含铝、镁的锌基镀层，大大提高了耐蚀性。

热浸镀锌铝镁镀层由于表面Al、Mg元素的加入，表面硬度一般稍高于普通的镀锌层，因此相对于普通的锌层，锌铝镁镀层更易于表面机械加工。从耐蚀性上来说，锌铝镁的耐蚀性为同厚度普通镀锌层的4倍以上。锌铝镁表面呈无锌花光亮的金属光泽，尤其是低铝低镁系的锌铝镁镀层，表面非常光亮。

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。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，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划伤缺陷，获得了较好的耐蚀和美观性。但镀锌层表面的硬度相对于钢板来说较低，进行拉丝加工存在一定难度，且拉丝后镀层存在一定程度的减薄，耐蚀性受到很大影响，无法完全取代不锈钢拉丝板。

普通锌层的表面硬度明显低于不锈钢表面硬度，且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等手段多方面入手改进。

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、外观美观的热浸镀锌铝镁镀层拉丝钢板。采用连续热浸镀工艺对钢板进行热镀锌铝镁处理后，在拉丝机上进行拉丝加工，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。

一种锌铝镁拉丝镀层钢板，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)、锌铝镁镀层、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)、锌铝镁镀层、钢基板，锌铝镁镀层中的化学成分按质量百分比为Al6.1％～13.8％，Mg1.5％～6.7％，Si1.5％～4.2％，Fe0.1％～0.5％，混合稀土≤0.15％，其余为Zn；拉丝面的锌铝镁镀层厚度≥8μm，未拉丝面的锌铝镁镀层厚度12μm～30μm，锌铝镁镀层表面硬度为HV120～HV200，拉丝面横向Ra≤0.5μm，Rz≤4，200≥Rpc≥140(/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％。

一种锌铝镁拉丝镀层钢板生产方法，如下：

a)钢基板在含有0.5vol％～30vol％H₂的N₂退火后，经冷却浸入镀液，镀液的温度为480℃～550℃，钢板入锌锅温度为460℃～580℃，钢板在镀液中浸镀时间为1s～10s；锌铝镁镀液中的化学成分按质量百分比为Al5.6％～13％，Mg1％～6％，Si1.2％～3.8％，Fe0.1％～0.5％，混合稀土≤0.12％，其余为Zn；

b)经气刀冷却后锌铝镁钢板进入合金化炉进行合金化处理，合金化温度430℃～650℃，合金化时间3s～20s，随后以10-50℃/s速度冷却钢板。

c)合金化后，锌铝镁镀层钢板需经光整机进行光整，光整压下率为2％～10％。

d)将锌铝镁镀层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6m～25m/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0.3～1.5MPa，磨辊粗糙度为2.0～8.0μm，板带张力为8KN～30KN；

e)拉丝条纹可以为直纹、雪花纹或直纹雪花纹混合纹；

f)拉丝后拉丝面的锌铝镁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，因此要求原始锌铝镁镀层要有一定厚度(≥12μm)。

拉丝工艺要求被加工样表面具有一定硬度，锌铝镁镀层由于镁、铝的元素加入，并进行合金化处理，使镀层硬度高于纯锌层，便于机械加工，且加工后的成品具有一定的耐划伤性，保证成品受到刮蹭后的美观性。

光整是为保证镀层表面质量，并使镀层产生一定量的形变，从而获得更高的镀层硬度，更有利于机械加工，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。

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。

耐蚀性高是锌铝镁镀层的一大优势，相同厚度下，锌铝镁的耐蚀性是镀锌层的4倍以上，家电板大多暴露于外部环境，因此对耐蚀性要求高，锌铝镁镀层钢板能够更好的取代不锈钢，达到成品使用要求。

拉丝后的锌铝镁镀层表面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(200≥Rpc≥140(/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。

本发明提供了高表面硬度、高耐蚀、抗划伤、美观的锌铝镁镀层拉丝钢板。锌铝镁拉丝镀层钢板盐雾腐蚀耐白锈超过150小时(5％HCl)，表面硬度为HV120～200，且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、汽车、建筑用装饰板材。

附图说明

图1锌铝镁拉丝镀层钢板结构示意图；

图2热镀锌铝镁镀层拉丝钢板样板形貌；

图3为锌铝镁直纹拉丝镀层钢板200倍放大倍数的表面二维形貌；

图4为锌铝镁直纹拉丝镀层钢板1000倍放大倍数的表面三维形貌；

图5为锌铝镁雪花纹拉丝镀层钢板200倍放大倍数的表面二维形貌；

图6为锌铝镁雪花纹拉丝镀层钢板1000倍放大倍数的表面三维形貌；

其中，1-钝化(耐指纹)膜，2-拉丝锌铝镁镀层，3-钢基板，4-未拉丝锌铝镁镀层，5-钝化(耐指纹)膜，6-漆层。

具体实施方式

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。

如图1，拉丝面由外到里依次为钝化膜(耐指纹膜)、锌铝镁镀层、钢基板；未拉丝面由外到里依次为漆层、钝化膜(耐指纹膜)、锌铝镁镀层、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％。

锌铝镁镀层中的化学成分按质量百分比为Al6.2％，Mg1.7％，Si1.6％，Fe0.2％，其余为Zn；

将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，获得镀层厚度为22μm，镀层表面硬度为HV156。

镀液中的化学成分为Al5.6wt％，Mg1.2wt％，Si1.2wt％，Fe0.17wt％，其余为Zn；

钢板在含有5vol％H₂的N₂退火后，经冷却浸入镀液，镀液的温度为480℃，钢板入锌锅温度为460℃，钢板在镀液中浸镀时间为5s；

经气刀冷却后锌铝镁钢板进入合金化炉进行合金化处理，合金化温度520℃，合金化时间6s，随后以30℃/s速度冷却钢板。

合金化后，锌铝镁镀层钢板经光整机进行光整，光整压下率为6％。

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12m/min。

板带与磨辊间压力为0.9MPa，选用磨辊粗糙度为5.0um，钢带张力为20KN

获得锌铝镁镀层拉丝钢板，拉丝镀层凹陷区的最小厚度为16μm，Ra：0.31μm，Rz：3.2，Rpc：168(/cm)，拉丝镀层钢板盐雾腐蚀试验白锈出现时间为180小时。

图3和4为获得的锌铝镁直纹拉丝镀层表面不同放大倍数的形貌。

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。

锌铝镁镀层中的化学成分按质量百分比为Al13.3％，Mg6.3％，Si3.9％，Fe0.5％，混合稀土0.12％，其余为Zn；

将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，获得镀层厚度为12μm，镀层表面硬度为HV200。

镀液中的化学成分为Al12wt％，Mg5.3wt％，Si3.1％，Fe0.5wt％，其余为Zn；此外，镀液中还含有0.10wt％的混合稀土；

钢板在含有30vol％H₂的N₂退火后，经冷却浸入镀液，镀液的温度为550℃，钢板入锌锅温度为580℃，钢板在镀液中浸镀时间为3s；

经气刀冷却后锌铝镁钢板进入合金化炉进行合金化处理，合金化温度650℃，合金化时间20s，随后以50℃/s速度冷却钢板。

合金化后，锌铝镁镀层钢板经光整机进行光整，光整压下率为2％。

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25m/min。

板带与磨辊间压力为1.5MPa，选用磨辊粗糙度为8.0um，钢带张力为30KN

获得锌铝镁镀层拉丝钢板，拉丝镀层凹陷区的最小厚度为8μm，Ra：0.28μm，Rz：2.9，Rpc：200(/cm)，拉丝镀层钢板盐雾腐蚀试验白锈出现时间为158小时。

图5和6为获得的锌铝镁雪花纹拉丝镀层表面不同放大倍数的形貌。

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。

锌铝镁镀层中的化学成分按质量百分比为Al8.6％，Mg4.1％，Si2.5％，Fe0.31％，混合稀土0.13％，其余为Zn；

将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，获得镀层厚度为30μm，镀层表面硬度为HV120。

镀液中的化学成分为Al8.2wt％，Mg3.3wt％，Si2.1wt％，Fe0.26wt％，其余为Zn；镀液中还含有0.010wt％的混合稀土

钢板在含有15vol％H2的N2退火后，经冷却浸入镀液，镀液的温度为500℃，钢板入锌锅温度为520℃，钢板在镀液中浸镀时间为5s；

经气刀冷却后锌铝镁钢板进入合金化炉进行合金化处理，合金化温度500℃，合金化时间10s，随后以15℃/s速度冷却钢板。

合金化后，锌铝镁镀层钢板经光整机进行光整，光整压下率为10％。

板带与磨辊间压力为0.3MPa，选用磨辊粗糙度为2.0um，钢带张力为8KN

获得锌铝镁镀层拉丝钢板，拉丝镀层凹陷区的最小厚度为18μm，Ra：0.37μm，Rz：3.8，Rpc：140(/cm)，拉丝镀层钢板盐雾腐蚀试验白锈出现时间为197小时。

Claims

1.一种锌铝镁拉丝镀层钢板，包括钢基板，其特征在于，拉丝面由外到里依次为钝化膜、锌铝镁镀层、钢基板；未拉丝面由外到里依次为钝化膜、锌铝镁镀层、钢基板，锌铝镁镀层中的化学成分按质量百分比为Al6.1％～13.8％，Mg1.5％～6.7％，Si1.5％～4.2％，Fe0.1％～0.5％，混合稀土≤0.15％，其余为Zn；拉丝面的锌铝镁镀层厚度≥8μm，未拉丝面的锌铝镁镀层厚度12μm～30μm，锌铝镁镀层表面硬度为HV120～HV200，拉丝面横向Ra≤0.5μm，Rz≤4，200≥Rpc≥140(/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、锌铝镁镀层、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所述的锌铝镁拉丝镀层钢板生产方法，包括如下步骤：

a)钢基板在含有0.5vol％～30vol％H₂的N₂退火后，经冷却浸入镀液，镀液的温度为480℃～550℃，钢板入锌锅温度为460℃～580℃，钢板在镀液中浸镀时间为1s～10s；锌铝镁镀液中的化学成分按质量百分比为Al5.6％～13％，Mg1％～6％，Si1.2％～3.8％，Fe0.1％～0.5％，混合稀土≤0.10％，其余为Zn；

b)经气刀冷却后锌铝镁钢板进入合金化炉进行合金化处理，合金化温度430℃～650℃，合金化时间3s～20s，随后以10-50℃/s速度冷却钢板；

c)合金化后，锌铝镁镀层钢板需经光整机进行光整，光整压下率为2％～10％；

d)将锌铝镁镀层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6m～25m/min；钢带与磨辊间压力为0.3～1.5MPa，磨辊粗糙度为2.0～8.0μm，板带张力为8KN～30KN；

e)拉丝后拉丝面的锌铝镁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所述的锌铝镁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。