CN107034416A - 热镀铝锌合金钢板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于镀层钢板生产技术领域，具体涉及一种热镀铝锌合金钢板及其制备方法。针对现有技术生产的热镀铝锌合金钢板强度差、镀层质量差、成本高等问题，本发明提供一种热镀铝锌合金钢板，其基材组成为：按重量百分比计，C0.15％～0.20％，Si≤0.07％，Mn0.2％～0.5％，P0.02％～0.05％，S≤0.015％，Ti0.04～0.06％，Al0.020～0.070％，余量为Fe和不可避免杂质；其制备方法为：冶炼‑热轧‑冷轧‑清洗‑退火‑热镀铝锌‑镀后冷却‑光整‑拉矫‑表面处理‑涂油‑卷取‑成品；所述热轧时板坯加热温度为1230～1260℃，在炉时间为180min～300min，热轧终轧温度为840～900℃；所述退火温度为720～780℃，退火时间为45～85s；所述卷取温度为580～640℃。本发明的合金钢板强度高，延伸率高，镀层厚度薄、锌花均匀、致密，质量好。

Description

热镀铝锌合金钢板及其制备方法

技术领域

本发明属于镀层钢板生产技术领域，具体涉及一种热镀铝锌合金钢板及其制备方法。

背景技术

热镀铝锌钢板主要针对耐蚀性要求高但变形不太复杂的产品，特别适用于家电、建筑业及作为彩涂基板用。根据市场的发展需求，热镀铝锌板逐渐向高强化、薄镀层、高表面质量发展。结构用屈服强度350MPa以上的热镀铝锌板在家电背板、建筑厂房用外覆盖板等领域得到广泛应用。其生产技术关键在于基板成分及工艺合理设计，结合热镀铝锌工艺获得性能及镀层表面质量优良的产品。

专利CN 101736195A提供了一种热镀铝锌合金钢板及其生产方法，该热镀铝锌合金钢板包括钢板基板和位于钢板基材表面的铝锌合金镀层，以钢板基材的总量为基准，该钢板基材含有大于0.03重量％至0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Mn，0.001-0.02重量％的Ti，0.005-0.03重量％的Nb，0.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。通过在钢板中添加钛和铌，进一步细化晶粒、提高钢板表面质量和综合性能，而且通过板坯热轧、酸洗、冷轧和热浸镀铝锌合金，实现了厚规格高强度热浸铝锌合金钢板产品在连续热镀机组上的在线批量生产。该专利主要针对1.2mm和1.5mm厚彩色显像管防爆带用屈服强度420MPa级以上的热镀铝锌板的制备方法，采用Nb微合金化，合金成本较高。

专利CN 1542158A主要涉及一种热镀铝锌合金钢板及其制造方法，用于建筑行业钢结构及汽车零部件等。采用冷轧钢板经电化脱脂、热处理后，将铝锌溶液热镀在冷轧钢板正反面上，再经风机冷却、光整、烘干、液压剪切为成品。但该发明涉及基板为SPCD，未涉及高强钢的热浸镀铝锌工艺及表面质量工艺控制。

专利CN101352946B提供了一种深冲热镀铝锌钢板/带及其生产方法。其基板成分(wt％)为C≤0.01,Si≤0.12,Mn≤0.6,P≤0.1,S≤0.045,Ti≤0.3,余量为Fe和不可避免的杂质；通过脱脂处理、退火处理和热镀，获得成品屈服强度达140～220MPa，抗拉强度达260～350MPa，延伸率大于30％。但该热镀铝锌合金板不能满足建筑结构用、家电用热镀铝锌合金板所需的薄镀层、高强度、高表面质量要求。

专利CN104060165A公开了一种热镀铝锌合金钢板及其制备方法，其基板成分(Wt％)为0.04～0.12C，0.2～0.6Mn，0.02～0.1P，0.01～0.05Ti，0.02～0.07Al，≤0.05Si，≤0.015S，余量为Fe和不可避免的杂质；结合轧制工艺(热轧精轧入口温度950～1100℃，终轧温度820～900℃，卷取温度600～700℃，冷轧总压下率50～80％)、连续退火(退火温度680～820℃)和热镀铝锌工艺可获得结构用高强热镀铝锌钢板。该发明专利采用微钛处理，对N含量的控制未作要求，可能造成性能波动较大。

专利CN103911551B公开了一种热镀铝锌合金钢板及其制备方法，其基板成分(Wt％)为0.01～0.039C，0.15～0.19Mn，≤0.015P，0.005～0.025Ti，0.02～0.07Al，≤0.05Si，≤0.015S，余量为Fe和不可避免的杂质；结合轧制工艺(热轧精轧入口温度900～1050℃，终轧温度850～900℃，卷取温度700～750℃，冷轧总压下率60～80％)、连续退火(退火温度750～800℃)和热镀铝锌工艺工艺可获得250～310MPa屈服强度、300～380MPa抗拉强度的热镀铝锌合金钢板。该专利制备的结构用热镀铝锌板的屈服强度未达到350MPa以上，不能满足S350GD+AZ钢板的力学性能要求。

综上所述，现有技术生产的热镀铝锌合金钢板要么屈服强度和抗拉强度差，不能满足建筑结构用、家电用热镀铝锌合金钢板的要求，要么镀层质量不好，成本高，不宜推广使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：现有技术生产的热镀铝锌合金钢板屈服强度和抗拉强度差，镀层质量不好，生产成本高等问题。

本发明解决技术问题的技术方案为：提供一种热镀铝锌合金钢板及其制备方法。

本发明的热镀铝锌合金钢板，其基材成分为：按重量百分比计，C0.15％～0.20％，Si≤0.07％，Mn 0.2％～0.5％，P0.02％～0.05％，S≤0.015％，Ti0.04～0.06％，Al0.020～0.070％，余量为Fe和不可避免杂质。

优选的，上述热镀铝锌合金钢板，其基材成分为：按重量百分比计，C 0.17～0.19％，Si≤0.07％，Mn 0.3％～0.4％，P 0.03％～0.04％，S≤0.015％，Ti 0.045％～0.055％，Al 0.04％～0.05％，余量为Fe和不可避免杂质。

本发明还提供一种上述热镀铝锌合金钢板的制备方法，包括以下步骤：

冶炼-热轧-冷轧-清洗-退火-热镀铝锌-镀后冷却-光整-拉矫-表面处理-涂油-卷取-成品；

所述热轧时板坯加热温度为1230～1260℃，在炉时间为180min～300min，热轧终轧温度为840～900℃；所述退火温度为720～780℃，退火时间为45～85s；所述卷取温度为580～640℃。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，所述冷轧步骤中，控制总压下率为44～80％。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，所述清洗采用碱洗，碱洗槽游离碱度为65～80Pt，温度为70～85℃；电解清洗液游离碱度控制在65～80Pt，温度为70～90℃，电解电流控制在6500～7500A。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，所述热镀铝锌步骤中镀液温度为575～585℃，基板入锌锅前的锌板温度为580～600℃。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，所述热镀铝锌步骤中气刀吹扫压力为12～20KPa，气刀高度为250～350mm，距带钢23～30mm。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，所述热镀铝锌步骤中镀锌后冷却时移动风量为20～65％。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，所述光整步骤控制光整延伸率为0.2～0.5％，拉矫延伸率为0.2～0.4％。

进一步的，所述光整步骤采用轧制力控制模式，所述轧制力为130～180t。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，所述表面处理步骤采用无铬钝化，辊涂涂敷辊与蘸液辊辊速比为130﹕70，上辊辊压为50～110daN，下辊辊压为70～140daN。

本发明的有益效果为：本发明提供一种厚度规格在0.4～2.0mm，具有屈服强度不低于350MPa，420～560MPa抗拉强度，不低于20％的延伸率，镀层厚度薄、锌花均匀、致密的热镀铝锌合金钢板及其制备方法，采用0.15～0.20％C和低成本的P、Ti微合金化处理，通过合理的轧制及连续热镀铝锌工艺生产出铁素体晶粒度大于11级、铁素体和珠光体相对体积分数分别控制在75％～90％和10％～25％的细晶高强热镀铝锌钢板，成分设计简单、工艺控制窗口大和适应性较强，产品表面质量优良。

说明书附图

图1所示为本发明实施例1制备的热镀铝锌合金板的金相显微组织图；

图2所示为本发明对比例1制备的热镀铝锌合金板的金相显微组织图；

图3所示为本发明对比例4制备的热镀铝锌合金板的金相显微组织图。

具体实施方式

本发明提供一种热镀铝锌合金钢板，其基材成分为：按重量百分比计，C0.15％～0.20％，Si≤0.07％，Mn 0.2％～0.5％，P0.02％～0.05％，S≤0.015％，Ti0.04～0.06％，Al0.020～0.070％，余量为Fe和不可避免杂质。

优选的，上述热镀铝锌合金钢板，其基材成分为：按重量百分比计，C 0.17～0.19％，Si≤0.07％，Mn 0.3％～0.4％，P 0.03％～0.04％，S≤0.015％，Ti 0.045％～0.055％，Al 0.04％～0.05％，余量为Fe和不可避免杂质。

本发明选择基材各成分的原因为：碳(C)是影响钢板性能的重要元素，当碳含量增加时，钢板强度提高，但成形性能和焊接性能降低。当碳含量范围为0.15～0.20％时，可以通过获得一定的珠光体强化相相对体积分数来提高热镀铝锌合金钢板的强度；并且，根据铁-碳相图，平衡态下可获得17％～24％的珠光体，增加碳来强化的方式可以降低其它合金元素的添加量，从而降低合金成本，因此，本发明基材的碳含量控制为0.15～0.20％，优选为0.17～0.19％。

锰(Mn)是固溶强化元素，增加锰含量可以提高强度，同时与硫结合成MnS，防止因形成FeS所造成的热裂纹，但锰过量时，点焊性能降低，因此，适宜的锰含量为0.2～0.5％，优选0.3～0.4％。

磷(P)元素是经济有效的固溶强化元素，增加磷含量可以提高强度，但磷元素易在晶界偏析，造成冷脆，因此，综合考量后，将磷含量控制在0.02～0.05％，优选0.03～0.04％。

本发明基材中微量的钛(Ti)能固定钢中的氮形成TiN，并在退火过程中析出TiC，TiN具有细化晶粒的作用，TiC具有析出强化作用；但钛含量过多时，其强化作用趋于饱和，因此，钛含量控制在0.03～0.06％，优选0.045～0.055％。

铝(Al)元素主要作用是脱除钢中的氧，避免在凝固过程中形成非金属夹杂物，同时以氮化铝的形式固定钢中的氮，但过高的铝将影响钢的焊接性能以及镀层附着力。因此，铝含量控制在0.02～0.07％，优选0.04～0.05％。

硅(Si)和硫(S)作为不可避免的杂质而残留存在，越低越好。随着硅含量的增加，热处理后钢板表面硅富集明显，影响钢板的可镀性，造成钢板表面漏镀点缺陷，影响钢板的耐蚀性和表面质量；硫对钢板的塑性产生不利的影响，易造成热脆，综合考虑到炼钢工序的经济性和Ca处理的效果，将其含量限定低于0.015％。

本发明还提供一种上述热镀铝锌合金钢板的制备方法，包括以下步骤：

冶炼-热轧-冷轧-清洗-退火-热镀铝锌-镀后冷却-光整-拉矫-表面处理-涂油-卷取-成品；

所述热轧时板坯加热温度为1230～1260℃，在炉时间为180min～300min，热轧终轧温度为840～900℃；所述退火温度为720～780℃，退火时间为45～85s；所述卷取温度为580～640℃。

其中，热轧温度及时间、退火温度及时间以及卷取温度都对最后的热镀铝锌合金钢板强度和延伸率影响极大。保持适宜的热轧时板坯加热温度和在炉时间，可以保证Ti等合金元素充分固溶于奥氏体，同时避免长时间高温下氧化铁皮过厚或出现过热现象；保持适宜的终轧温度，可以保证奥氏体区轧制，避免在两相区轧制出现混晶组织；保持适宜的卷取温度，可以获得细晶铁素体和珠光体组织，增加合金强度。

本发明所述退火温度为720～780℃，退火时间为45～85s。退火温度低于720℃或退火时间低于45s，会使钢板再结晶不完全，还存在形变组织，强度异常高，塑性差，同时退火温度太低易使薄规格带钢进入锌锅时由于温度低而影响可镀性；若退火温度高于780℃或退火时间大于85s，则再结晶晶粒粗化，得不到细小均匀的再结晶组织，强度将低于目标值。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，为了实现减薄、获得优良板形及尺寸精度，同时为再结晶退火提供形变储能，控制冷轧总压下率在44％～80％。所述冷轧总压下率是指带钢总的减薄量与轧制之前厚度的比值，即总压下率＝(h0-h1)/h0,h0为轧制之前的厚度，h1为轧制之后的厚度。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，所述清洗采用碱洗，碱洗槽游离碱度为65～80Pt，温度为70～85℃；电解清洗液游离碱度控制在65～80Pt，温度为70～90℃，电解电流控制在6500～7500A。游离碱度低于65Pt，则不能充分清洗带钢表面残油、氧化铁皮、铁粉，影响带钢表面质量；高于80Pt则浪费脱脂液，增加生产成本。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，所述热镀铝锌步骤中镀液温度为575～585℃，基板入锌锅温度为580～600℃。镀液温度低于575℃，则镀液流动性差，影响可镀性；镀液高于585℃，镀液与基板反应激烈，使合金层增层，降低镀层的结合力。基板入锌锅温度低于580℃或高于600℃，易造成带钢周围镀液温度波动，降低可镀性。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，所述热镀铝锌步骤中气刀吹扫压力12～20KPa，气刀高度为250～350mm，距带钢23～30mm。气刀高度，距离及吹扫压力不匹配，均影响镀层均匀性，出现锌流纹、锌疤、锌起伏等表面缺陷。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，所述热镀铝锌步骤中镀锌后冷却时移动风量为20～65％，并与带钢运行速率及带钢厚度相协调，移动风量小于20％，则锌液不能快速凝固，锌花粗大不均匀，影响美观及表面耐蚀性，同时可防止顶辊结瘤，减少瘤印缺陷；移动风量高于65％，则镀液未充分与基板结合，同时也使锌花不均。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，所述光整采用轧制力控制模式，轧制力为130～180t,光整延伸率控制在0.2～0.5％，拉矫延伸率0.2～0.4％。光整及拉矫能有效改善带钢板形，获得均匀的光整锌花。为了不破坏镀层，光整及拉矫延伸率在保证板形情况下，尽量小些为好。

其中，上述热镀铝锌合金钢板的制备方法中，所述表面处理步骤采用无铬钝化，辊涂涂敷辊与蘸液辊辊速比为130﹕70，上辊辊压为50～110daN，下辊辊压为70～140daN，保证膜厚均匀稳定，并无明显色差。

下面通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。

实施例中所述板坯的制备方法为：

入炉铁水、半钢[S]≤0.015％；出钢温度1665-1695℃；出钢用铝铁进行钢液预脱氧，加入数量按表1执行。

表1终点[C％]与Fe-Al加入量的关系

合金加入顺序：铝铁、中碳锰铁。出钢过程向钢包内加入400-500kg活性石灰和100-120kg莹石，出钢后加入调渣剂200kg或电石20kg。

小平台吹氩3min后定氧，根据氧含量进行补喂铝线，目标Als按0.04％-0.06％控制，铝线喂入量参见表2的规定。

表2炉后小平台Al线喂入量

a[O]/PPm	≤10	10～20	＞20
				Al线喂入量/m	100	200	300

小平台边喂线边吹氩，吹氩强度控制在吹开渣面直径300mm～400mm，严禁钢水剧烈翻腾，喂线后必须继续吹氩5min～8min，吹氩后取样。

LF进站加入熔渣发泡剂200kg或电石20-40kg，加入高碱度精炼渣200kg。

LF炉视炉后[Als]喂铝线，喂入量见表3。边吹氩边喂铝线，喂线后吹氩时间不小于4分钟。不需二次喂线的炉次，也必须吹氩，吹氩时间4分钟以上。

表3 LF炉喂铝线量

Als/％	≤0.010	0.011-0.020	0.021-0.030	0.031-0.040	0.041-0.050	＞0.050
							喂铝线量，m/炉	400	300	200	150	50	不喂

对钢水化学成分进行Ti微合金化、合金微调及磷合金化；

视钢水化学成分进行合金微调，目标化学成分见表4，Ti微合金化在加热末期。

表4 LF工序处理目标化学成分/％

化学元素	C	Mn	P	Ti	Als
						目标成分	0.18	0.35	0.035	0.050	0.040

合金化后软吹氩时间≥6分钟，在软吹氩过程中确保钢液面不裸露。

LF炉出站温度(见表5)。

表5 LF出站温度，℃

实施例1用本发明方法制备热镀铝锌合金钢板

用具有表6所示的化学组成的板坯作为原料，经1240℃加热炉内加热，在炉时间为253min，经5道次粗轧，精轧入口温度为1050℃，经6机架热连轧，终轧温度为871℃，采用前段冷却至618℃卷取，冷却压下率为72％，在连续热镀铝锌机组上以100m/min机组速度进行脱脂清洗、退火、镀铝锌。其中碱洗槽游离碱度控制在75Pt，温度为80℃；电解清洗液游离碱度控制在75Pt，温度为85℃，电解电流控制在7000A。退火均热温度为754℃，均热时间为55s。热浸镀铝锌合金时镀液温度为585℃，基板入锌锅温度为586℃。气刀吹扫压力18KPa，气刀高度为300mm，距带钢28mm。镀后冷却时移动风量开45％。光整延伸率控制在0.35％，拉矫延伸率0.3％。采用无铬钝化，辊涂涂敷辊与蘸液辊辊速比为130：70，上辊辊压为100daN，下辊辊压为80daN，得到铁素体晶粒度为12级、铁素体和珠光体组织相对体积分数分别为90％和10％、表面质量优良、高强度的热镀铝锌合金板，见图1。

实施例2用本发明方法制备热镀铝锌合金钢板

按照实施例1方法制备热镀铝锌合金钢板。不同的工艺参数控制见表7所示。

实施例3用本发明方法制备热镀铝锌合金钢板

按照实施例1方法制备热镀铝锌合金钢板。不同的工艺参数控制见表7所示。

实施例4用本发明方法制备热镀铝锌合金钢板

按照实施例1方法制备热镀铝锌合金钢板。不同的工艺参数控制见表7所示。

实施例5用本发明方法制备热镀铝锌合金钢板

按照实施例1方法制备热镀铝锌合金钢板。不同的工艺参数控制见表7所示。

对比例1用不同的工艺参数制备热镀铝锌合金钢板

按照实施例1方法制备热镀铝锌合金钢板。不同的工艺参数控制见表7所示。

对比例1中，由于成分中C、Mn、P、Ti等元素含量不足，造成珠光体含量等强化组织不足5％，使强度不足350MPa。

对比例2用不同的工艺参数制备热镀铝锌合金钢板

按照实施例1方法制备热镀铝锌合金钢板。不同的工艺参数控制见表7所示。

对比例2中，由于成分中C、Mn、P、Ti等元素含量过高，造成强度很高，延伸率不足。

对比例3用不同的工艺参数制备热镀铝锌合金钢板

成分按表1实施例1，工艺按照实施例1方法制备热镀铝锌合金钢板，不同的工艺参数控制见表7所示。

由于板坯加热温度及保温时间不足，造成合金元素不能充分深入奥氏体中，无法发挥其强化作用，造成强度不足。

对比例4用不同的工艺参数制备热镀铝锌合金钢板

成分按表1实施例1，工艺按照实施例1方法制备热镀铝锌合金钢板，不同的工艺参数控制见表7所示。

由于终轧温度低，出现珠光体带状组织，见图3。

对比例5用不同的工艺参数制备热镀铝锌合金钢板

成分按表6实施例1，工艺按照实施例1方法制备热镀铝锌合金钢板，不同的工艺参数控制见表7所示。

由于退火温度及退火均热时间长，造成铁素体晶粒粗化，使其强度不足。

表6不同基材制备热镀铝锌合金钢板

表7不同处理工艺制备热镀铝锌合金钢板

表8不同基材和处理工艺下制备的热镀铝锌合金钢板性能

由实施例和对比例结果可知，本发明通过选择成分适宜的基材，并控制适宜的热轧温度和在炉时间、终轧温度和卷取温度等参数，能够制备得到厚度规格在0.4～2.0mm，具有屈服强度不低于350MPa，420～560MPa抗拉强度，不低于20％的延伸率，镀层厚度薄、锌花均匀、致密的热镀铝锌合金钢板。本发明方法操作简单，适宜推广实施，制备的热镀铝锌合金钢板性能优良，具有重要的意义。

Claims (10)

1.热镀铝锌合金钢板，其特征在于，基材成分为：按重量百分比计，C0.15％～0.20％，Si≤0.07％，Mn 0.2％～0.5％，P0.02％～0.05％，S≤0.015％，Ti0.04～0.06％，Al0.020～0.070％，余量为Fe和不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的热镀铝锌合金钢板，其特征在于，基材成分为：按重量百分比计，C 0.17～0.19％，Si≤0.07％，Mn 0.3％～0.4％，P 0.03％～0.04％，S≤0.015％，Ti0.045％～0.055％，Al 0.04％～0.05％，余量为Fe和不可避免杂质。

3.权利要求1或2所述的热镀铝锌合金钢板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

冶炼-热轧-冷轧-清洗-退火-热镀铝锌-镀后冷却-光整-拉矫-表面处理-涂油-卷取-成品；

所述热轧时板坯加热温度为1230～1260℃，在炉时间为180min～300min，热轧终轧温度为840～900℃；所述退火温度为720～780℃，退火时间为45～85s；所述卷取温度为580～640℃。

4.根据权利要求3所述的热镀铝锌合金钢板的制备方法，其特征在于：所述冷轧步骤中，控制总压下率为44～80％。

5.根据权利要求3或4所述的热镀铝锌合金钢板的制备方法，其特征在于：所述热镀铝锌步骤中镀液温度为575～585℃，基板入锌锅前的锌板温度为580～600℃。

6.根据权利要求3～5任一项所述的热镀铝锌合金钢板的制备方法，其特征在于：所述热镀铝锌步骤中气刀吹扫压力为12～20KPa，气刀高度为250～350mm，距带钢23～30mm。

7.根据权利要求3～6任一项所述的热镀铝锌合金钢板的制备方法，其特征在于：所述热镀铝锌步骤中镀锌后冷却时移动风量为20～65％。

8.根据权利要求3～7任一项所述的热镀铝锌合金钢板的制备方法，其特征在于：所述光整步骤控制光整延伸率为0.2～0.5％，拉矫延伸率为0.2～0.4％。

9.根据权利要求3～8任一项所述的热镀铝锌合金钢板的制备方法，其特征在于：所述光整步骤采用轧制力控制模式，所述轧制力为130～180t。

10.根据权利要求3～9任一项所述的热镀铝锌合金钢板的制备方法，其特征在于：，所述表面处理步骤采用无铬钝化，辊涂涂敷辊与蘸液辊辊速比为130﹕70，上辊辊压为50～110daN，下辊辊压为70～140daN。