CN108796388B - 一种彩涂用热镀锌钢板及其制造方法 - Google Patents

一种彩涂用热镀锌钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种彩涂用热镀锌钢板及其制造方法，彩涂用热镀锌钢板包括以下重量百分比的化学成分：C：≤0.05％，Si≤0.03％，Mn：0.1～0.25％，S：≤0.012％，P≤0.012％，Alt：0.01～0.02％，N:≤0.002％，Ti:≤0.009％或B:≤0.0016％，且4≤Ti/N≤4.5或0.8≤B/N≤1.0，其余为铁和不可避免杂质。本发明化学成分中N量、含Al量、Ti或B含量的控制能够有效的控制时效；本发明控制各元素成分及含量，同时对热轧、冷轧和热镀锌和光整工艺进行控制，变温卷取工艺使钢卷头、中、尾部分的均匀性大大增加；光整延伸率和拉矫延伸率对时效的控制大大增加。因此，所生产的热镀锌钢板，具有优良时效性能和力学稳定性，提高了产品质量。

Description

一种彩涂用热镀锌钢板及其制造方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种彩涂用热镀锌钢板及其制造方法。
背景技术
彩色涂层钢板简称彩涂板，是以冷轧钢板或镀锌钢板为基板，经表面预处理后，以连续辊涂法涂上涂料，经过烘烤和冷却而制成。彩涂板具有轻质、美观和良好的防腐蚀性能，又可直接加工，广泛应用于建筑业、造船业、车辆制造业、家电行业、电气行业。彩涂工艺主要改善材料的外观、表面结构以及防腐性能，而其加工性能主要取决于机械性能的好坏，而机械性能直接取决于作为基板的冷轧板或热镀锌板的材料化学成分、机械性能等，其中最关键的一点是，在彩涂过程中烘烤具有一定的温度，约为200～350℃，对于钢板来说，容易引起由于固溶原子发生移动而产生时效现象，具体表现为在单向拉伸的应力-应变曲线上可以观察到屈服应变Ae，如果屈服应变较大，在彩涂板进行零件加工时容易出现滑移线等缺陷(一般Ae值大于5％时，产生缺陷的概率达到80％)。
目前有关应用于彩涂的热镀锌专用钢板的研究中，侧重于钢板的强度及防腐性能，而较少关注在烘烤过程中所出现的时效现象的控制。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种彩涂用热镀锌钢板及其制造方法，得到的热镀锌用彩涂钢板产品的成本较低、屈服强度良好、成形性能好、抗时效性能优良，且钢卷头、中、尾性能稳定。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种彩涂用热镀锌钢板，包括以下重量百分比的化学成分：C：≤0.05％，Si≤0.03％，Mn：0.1～0.25％，S：≤0.012％，P≤0.012％，Alt：0.01～0.02％，N:≤0.002％，Ti:≤0.009％或B:≤0.0016％，且4≤Ti/N≤4.5或0.8≤B/N≤1.0，其余为铁和不可避免杂质。
作为进一步的优选，所述彩涂用热镀锌钢板，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.02-0.05％，Si：0.01-0.03％，Mn：0.12～0.25％，S：0.004-0.012％，P：0.003-0.012％，Alt：0.01～0.02％，N:0.0006-0.0019％，Ti:0.004-0.008％或B:0.0005-0.0017％，且4≤Ti/N≤4.5，或0.8≤B/N≤1.0，其余为铁和不可避免杂质。
作为进一步的优选，所述彩涂用热镀锌钢板的屈服强度小于230MPa，抗拉强度大于310MPa，延伸率A80大于35％，经彩涂烘烤后屈服延伸率(Ae)小于2％，钢卷的头部、中部、尾部彩涂后屈服强度偏差不超过20Mpa。
本发明的另一目的在于提供上述彩涂用热镀锌钢板的制备方法，包括如下步骤：
1)钢水经过转炉冶炼、精炼后获得板坯，所述板坯化学成分重量百分比如下：C：≤0.05％，Si≤0.03％，Mn：0.1～0.25％，S：≤0.012％，P≤0.012％，Alt：0.01～0.02％，N:≤0.002％，Ti:≤0.009％或B:≤0.0016％，且4≤Ti/N≤4.5或0.8≤B/N≤1.0，其余为铁和不可避免杂质；
2)将所述板坯进行加热，再经过热轧获得热轧板，其中，所述板坯的加热温度为1100～1290℃；开始和结束轧制温度控制在1050～950℃之间；
3)将所述热轧板进行变温卷取得到热轧卷，所述热轧板本体的卷取温度范围680～750℃；
4)将所述热轧卷经过酸洗后进行冷轧，得到冷轧钢板，所述冷轧总的压下率在60％～90％；
5)将所述冷轧钢板进行连续热镀锌退火处理获得带钢；其中，采用连续热镀锌，加热段温度为760-850℃，均热段温度为760-850℃，缓冷段出口温度为660-690℃，快冷段出口温度为460-480℃，入锌锅温度为460±10℃；
6)将所述带钢进行光整、拉矫后得到成品。
作为进一步的优选，所述步骤3)中，距离钢卷头部50m～100m以及距离钢卷尾部100m～150m以内，卷取温度较本体卷取温度提高≥20℃。
作为进一步的优选，所述步骤5)中，生产带速为60-140m/min。
作为进一步的优选，所述步骤6)中，光整工艺采用单机架在线光整，光整延伸率根据钢板的厚度进行匹配，最小值不低于1.5％。
作为进一步的优选，所述步骤6)中，所述光整延伸率为1.5-3.0％。
作为进一步的优选，所述步骤6)中，采用在线拉矫，拉矫延伸率≥0.3％。
作为进一步的优选，所述步骤6)中，所述拉矫延伸率为0.3-0.5％。
本发明的有益效果是：本发明彩涂用热镀锌钢板，包括以下重量百分比的化学成分：C：≤0.05％，Si≤0.03％，Mn：0.1～0.25％，S：≤0.012％，P≤0.012％，Alt：0.01～0.02％，N:≤0.002％，Ti:≤0.009％或B:≤0.0016％，且4≤Ti/N≤4.5或0.8≤B/N≤1.0，其余为铁和不可避免杂质。本发明化学成分中N量、含Al量、Ti或B含量的控制能够有效的控制时效；本发明控制各元素成分及含量，同时对热轧、冷轧和热镀锌和光整工艺进行控制，变温卷取工艺使钢卷头、中、尾部分的均匀性大大增加；光整延伸率和拉矫延伸率对时效的控制大大增加。因此，所生产的热镀锌钢板，具有优良时效性能和力学稳定性，提高了产品质量，可带来可观的经济效益。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
图1为实施例1的热镀锌钢板卷头部金相组织扫描电镜图。
图2为实施例1的热镀锌钢板卷头部工程应力应变曲线图。
图3为实施例1的热镀锌钢板卷头部彩涂后的工程应力应变曲线图。
具体实施方式
本发明通过提供一种彩涂用热镀锌钢板及其制造方法，解决了现有彩涂用热镀锌钢板强度较高，合金元素较多，成本较高，时效性能关注较少等缺陷。
为了解决上述问题，本发明实施例的主要思路是：
本发明实施例彩涂用热镀锌钢板，包括以下重量百分比的化学成分：C：≤0.05％，Si≤0.03％，Mn：0.1～0.25％，S：≤0.012％，P≤0.012％，Alt：0.01～0.02％，N:≤0.002％，Ti:≤0.009％或B:≤0.0016％，且4≤Ti/N≤4.5或0.8≤B/N≤1.0，其余为铁和不可避免杂质。
本发明实施例的C：≤0.05％，碳含量越低，钢板的强度越低，成形性越好，碳含量越高，时效性能差，彩涂烘烤后强度高；
本发明实施例的Si：≤0.03％，Si作为脱氧剂用于去除钢液中的氧，Si是热镀锌用彩涂钢中的有害元素，Si含量增加会显著降低热镀锌锌层附着性能，因此选择将Si含量控制在0.03％以下。
本发明实施例的Mn:0.1～0.25％，Mn在本钢板中的主要作用是保证一定的强度，另外锰与硫反应生成硫化锰，消除S的脆性；
本发明实施例的S：≤0.012％，在本钢中属于杂质元素，其含量越低越好；
本发明实施例的P：≤0.012％，磷为杂质元素，容易在晶界偏聚，会增加钢板脆性，损害钢板的成形性，在本钢中控制越低越好；
本发明实施例的Alt：0.01～0.02％，铝是强脱氧剂，能够抑制其他氧化物的生成，铝与氧反应生成氧化铝，氧化铝的塑形差，大量的氧化铝夹杂会损害钢板的加工性，另外铝有晶粒细化作用，从强度的角度出发，本钢种Al含量不宜过高；
本发明实施例的N:≤0.002％，N是固溶原子，N含量越高，时效性能越差，在本钢中控制越低越好；
本发明实施例的Ti:≤0.009％或B:≤0.0016％，且4≤Ti/N≤4.5，或0.8≤B/N≤1.0，Ti和B都是亲N原子，微量的Ti/B能够在钢中形成TiN/BN粒子，而消除固溶N原子的时效影响。
本发明实施例通过上述成分的配比设计以及选用相应的制备方法，且对方法中的参数进行调整，得到了一种用于彩涂热镀锌钢板产品，该产品的屈服强度小于230MPa，抗拉强度大于310MPa，延伸率A80大于35％，经彩涂烘烤后屈服延伸率(Ae)小于2％，产品性能的稳定性较好，钢卷的头、中、尾彩涂后屈服强度偏差不超过20MPa。
为了让本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例，来说明本发明所述之彩涂用热镀锌钢板及其制造方法。
本发明实施例彩涂用热镀锌钢板的制造方法，包括如下步骤：
进行铁水预处理、转炉冶炼、精炼；
连铸得到板坯；
对板坯加热，控制板坯加热温度在1100～1290℃；
热轧：对板坯进行热轧，开始和结束轧制温度控制在1050～950℃之间；
卷取：卷取过程实行变温卷取，本体卷取温度范围680～750℃，距离钢卷头部50m～100m以及距离钢卷尾部100m～150m以内，卷取温度较本体提高≥20℃；
酸洗：去除钢卷的氧化铁皮及其它杂质；
冷连轧，冷轧总的压下率在60％～90％；
热镀锌：采用连续热镀锌，加热段温度为760-850℃，均热段温度为760-850℃，缓冷段出口温度为660-690℃，快冷段出口温度为460-480℃，入锌锅温度为460±10℃；生产带速为60-140m/min；
光整：光整工艺采用单机架在线光整，光整延伸率根据钢板的厚度进行匹配，最小值不低于1.5％；
拉矫：采用在线拉矫，拉矫延伸率≥0.3％。
在上述技术方案中，钢坯加热温度控制在1100～1290℃，能保证钢坯充分奥氏体化，达到组织均匀的目的。
开始和结束轧制温度在1050～950℃之间，在这个温度区间，剩余的微量N与B元素充分结合，形成BN，减少固溶N元素的含量，达到进一步控制时效的目的。
本体卷取温度处于较高温度区间680～750℃，一方面为了使Fe3C充分析出，减少固溶C含量，控制好时效性能，另一方面，获得比较粗大的晶粒组织，以达到降低强度的目的。另外，整个钢卷实行变温卷取，由于钢卷头部与卷取机接触，冷速较快，Fe3C到不及充分析出，通过提高温度进行补偿，而尾部卷取后位于钢卷外圈，与空气接触，冷速也相对比较快，同理通过提高卷取温度进行补偿，以达到减缓冷速的目的。
冷轧总的压下率在60％～90％，采用较高的冷轧压下率可使钢中储存足够的畸变能，有利于织构发展，改善钢板成形性能，同时还降低再结晶温度，有利于退火后的再结晶。
采用连续热镀锌，加热段温度为760-850℃，均热段温度为760-850℃，缓冷段出口温度为660-690℃，快冷段出口温度为460-480℃，入锌锅温度为460±10℃；生产带速为60-140m/min，保证完全再结晶和织构发展，并达到目标强度。
光整：光整工艺采用单机架在线光整，光整延伸率根据钢板的厚度划分，但光整延伸率必须≥1.5％，光整延伸率的设定随着厚度增加而增大。通过光整将可动位错进行钉扎，从而避免屈服平台的出现。
拉矫：采用在线拉矫，拉矫延伸率≥0.3％，拉矫的原理与光整类似，通过变形使可动位错进行钉轧，对控制时效有积极作用。
各实施例的化学成分和和生产工艺参数分别如表1和表2所示：
表1实施例的化学成分，wt.％
Figure BDA0001754847680000061
表2实施例的工艺参数
Figure BDA0001754847680000062
Figure BDA0001754847680000071
下表3列举出了各实施例制备得到的彩涂用热镀锌钢板钢的力学性能；
表3实施例的力学性能
Figure BDA0001754847680000081
图1为实施例1的热镀锌钢板卷头部金相组织图(放大倍数500倍)。图2为实施例1的热镀锌钢板卷头部工程应力-应变曲线图。图3为实施例1的热镀锌钢板卷头部彩涂后的工程应力应变-曲线图。
从图1金相组织照片可以看出，本发明的钢板等轴晶尺寸粗大，平均晶粒尺寸在25μm以上，碳化物充分析出在晶内和晶界处。
图2可以看出，彩涂之前屈服平台(Ae)的长度为0，具有良好的时效性能；
图3可以看出，彩涂之后屈服平台(Ae)的长度为1.2，时效性能良好。
图1检测所用的标准为：GB/T 13299-91《钢的显微组织评定方法》。
图2，3所用的标准为：GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验方法》。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
本发明实施例化学成分中N量、含Al量、Ti或B含量的控制能够有效的控制时效；本发明控制各元素成分及含量，同时对热轧、冷轧和热镀锌和光整工艺进行控制，变温卷取工艺使钢卷头、中、尾部分的均匀性大大增加；光整延伸率和拉矫延伸率对时效的控制大大增加。因此，所生产的热镀锌钢板，具有优良时效性能和力学稳定性，提高了产品质量，可带来可观的经济效益。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种彩涂用热镀锌钢板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)钢水经过转炉冶炼、精炼后获得板坯，所述板坯化学成分重量百分比如下：C：0.02-0.05％，Si：0.01-0.03％，Mn：0.12～0.25％，S：0.004-0.012％，P：0.003-0.012％，Alt：0.01～0.02％，N:0.0006-0.0019％，Ti:0.004-0.008％或B:0.0005-0.0017％，且4≤Ti/N≤4.5，或0.8≤B/N≤1.0，其余为铁和不可避免的杂质；
2)将所述板坯进行加热，再经过热轧获得热轧板，其中，所述板坯的加热温度为1100～1290℃；开始和结束轧制温度控制在1050～950℃之间；
3)将所述热轧板进行变温卷取得到热轧卷，所述热轧板本体的卷取温度范围680～750℃；其中，距离钢卷头部50m～100m以及距离钢卷尾部100m～150m以内，卷取温度较本体卷取温度提高≥20℃；
4)将所述热轧卷经过酸洗后进行冷轧，得到冷轧钢板，所述冷轧总的压下率在60％～90％；
5)将所述冷轧钢板进行连续热镀锌退火处理获得带钢；其中，加热段温度为760-850℃，均热段温度为760-850℃，缓冷段出口温度为660-690℃，快冷段出口温度为460-480℃，入锌锅温度为460±10℃；其中，生产带速为60-140m/min；
6)将所述带钢进行光整、拉矫后得到成品；所述拉矫为在线拉矫，拉矫延伸率为0.3-0.5％；其中，光整工艺采用单机架在线光整，光整延伸率根据钢板的厚度进行匹配，最小值≥1.5％；所述光整延伸率为1.5-3.0％；
其中，所述彩涂用热镀锌钢板的屈服强度小于230MPa，抗拉强度大于310MPa，延伸率A80大于35％，经彩涂烘烤后屈服延伸率小于2％，钢卷的头部、中部、尾部彩涂后屈服强度偏差≤20MPa。
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