CN108866428B - 一种屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板及其制造方法 - Google Patents

一种屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板及其制造方法，主要解决现有技术中屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板制造成本高、生产效率低、伸长率低的技术问题。本发明提供的一种屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.05％～0.06％，Si：0～0.05％，Mn：1.0％～1.2％，P：0～0.015％，S：0～0.015％，Nb：0.061％～0.080％，其余为Fe和不可避免夹杂。本发明热镀铝锌钢板的金相组织为纤维状铁素体+渗碳体及细小的碳化铌析出物，0.60～0.80mm厚热镀铝锌钢板的断后伸长率A80mm为10～18％，主要用于建筑钢结构部件。

Description

一种屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种冷轧热镀铝锌钢板，特别涉及一种屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板及其制造方法，具体而言，涉及屈服强度为550～650MPa的热镀铝锌钢板及其制造方法，属于铁基合金技术领域。
背景技术
近年来中国冷轧热镀铝锌钢板市场需求不断增大，竞争越来越激烈，对高强度热镀铝锌钢板的力学性能要求显著提高，对高强度热镀铝锌钢板的生产成本控制要求也不断增加。
高强度热镀铝锌(合金镀层)钢板具有优良耐大气腐蚀性和耐高温腐蚀性，镀层表面的锌花好看且表面光滑，具有良好的外观性，同时能减少钢材用量，主要应用于建筑行业(主要目标市场)，用作屋顶、墙壁、防水板、车库门等；可以应用于家用电器业，如空调、热水器、电冰箱等；也可以应用于工业仪表，如电控柜、工业冷冻柜、自动售货机等；还可以应用于汽车行业，如排气管、下护板等特殊部件。在上述领域，高强度热镀铝锌钢板主要是替代普通热镀铝锌钢板、热镀铝钢板、涂装和不涂装的热镀铝锌钢板以及某些涂装的冷轧钢板。
因此，高强度热镀铝锌钢板集产品性能与耐腐蚀性能于一体，同时高强度热镀铝锌钢板材料具有较好塑性，满足产品使用的成形性能。
申请公布号CN105039848A的中国专利文件公开了一种500－600MPa级冷轧退火低合金高强钢的生产方法，该方法生产的产品抗拉强度在500～600MPa之间，屈强比在0.55～0.85范围内变化，其获得的最终产品抗拉强度为500～600MPa，其采用立式退火炉生产，加热时间较长。
发明内容
本发明的目的是提供一种屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板及其制造方法，主要解决现有技术中屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板制造成本高、生产效率低、伸长率低的技术问题，满足了建筑行业对高强度热镀铝锌钢板滚压成型塑性加工需求。
本发明采取的技术思路通过合适成分设计，利用卧式连续退火炉短时间退火、快速加热的能力的特点，通过高温快速退火工艺，获得的热镀铝锌钢板，热镀铝锌钢板金相组织为纤维状铁素体+渗碳体及细小的碳化铌析出物，达到的材料高屈服强度和伸长率的目的。
本发明采用的技术方案是：一种屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.05％～0.06％，Si：0～0.05％，Mn：1.0％～1.2％，P：0～0.015％，S：0～0.015％，Nb：0.061％～0.080％，其余为Fe和不可避免夹杂。
本发明热镀铝锌钢板的金相组织为纤维状铁素体+渗碳体及细小的碳化铌析出物，0.60～0.80mm厚热镀铝锌钢板的屈服强度RP0.2为550～650Mpa，抗拉强度Rm为600～750Mpa，断后伸长率A80mm为10～18％。
本发明所述的屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板的基板的化学成分限定在上述范围内的理由如下：
碳：碳是较便宜和经济的固溶强化元素，也是与钢基体铌合金元素形成碳化铌进行强化目的。通常设计中，随着碳含量的增加钢基体强度增加，由于碳含量增加，材料塑性也会快速下降，同时含量在0.07～0.11％范围内，处于包晶钢范围内，连铸生产难度加大，本发明考虑到低成本和高强的特性，设定C含量范围设定为0.05％～0.06％。
硅：硅对强度贡献度较大，但对于卧式退火炉加热过程为氧化性气氛，钢板中的硅元素容易被氧化，对镀铝锌镀层结合力不利，根据试验结果，生产制造过程中不添加硅合金，Si含量设计为0～0.05％。
锰：重要固溶强化元素，为了保证钢的综合机械强度，添加适当Mn提高钢板强度，考虑到钢板的力学性能，同时兼顾低成本要求，本发明Mn含量控制范围为Mn：1.0～1.2％。
铌：Nb是热镀铝锌钢板的基板中的重要元素。钢中加入Nb元素主要作用是在热轧轧制时提高再结晶温度，起到晶粒细化的作用，同时添加铌元素后，冷轧后的钢板再结晶退火温度提高，并且获得大量细小的碳化铌析出物弥散于基体，强化基体，本发明综合退火炉加热能力和性能成本要求，加入含量为Nb：0.061％～0.080％。
硫：本发明中的S为杂质元素，根据实际炼钢生产能力，本发明要求S控制范围为S≤0.015％。
磷：本发明中的P为杂质元素，根据实际炼钢生产能力，本发明要求P含量控制为P≤0.015％
一种屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板的制造方法，该方法包括：
钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分的重量百分比为：C：0.05％～0.06％，Si：0～0.05％，Mn：1.0％～1.2％，P：0～0.015％，S：0～0.015％，Nb：0.061％～0.080％，其余为Fe和不可避免夹杂；
连铸板坯经加热炉加热至1250～1300℃后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，精轧为7道次连轧，精轧结束温度为780℃～799℃；精轧后钢板厚度为1.8～2.0mm，层流冷却采用前段冷却，卷取温度为500℃～550℃卷取获得热轧钢卷；
热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、卧式连续退火炉退火、热镀铝锌、平整，卷取得到厚度为0.60mm～0.80mm成品热镀铝锌钢板，所述冷轧压下率为55％～70％，经过冷轧后的轧硬状态带钢在卧式连续退火炉退火的加热温度720～730℃，均热段温度为841～860℃，带钢在均热段的退火时间为20～30s，带钢入铝锌锅的温度为570～580℃，平整延伸率为0.7～1.0％。
本发明采取的生产工艺的理由如下：
1、连铸板坯加热温度的设定
连铸板坯的加热过程需要较高的加热温度，为了使NbC等第二相粒子的充分溶解，便于充分发挥Nb元素的晶料细化的作用，因此，加热温度设定在1250～1300℃。
2、精轧结束温度的设定
由于钢中添加碳、锰、铌微合金元素，造成材料相变点A3下降，经材料试验和计算，其相变点A3范围为760～770℃，根据试验分析，为了达到奥氏体轧制的目的，因此本发明设定精轧终轧温度为780℃～799℃。
3、层流冷却方式和热轧卷取温度的设定
为了获得细小的晶粒，需在在相变过程进行快速冷却，同时卷取温度的下降，可控制铁素体晶粒长大，减少脆性相珠光体的量，有利于提高材料伸长率，综合考虑，层流冷却采用前段冷却，卷取温度为500℃～550℃卷取获得热轧钢卷。
4、冷轧压下率的设定
热轧钢卷重新开卷经过酸洗掉表面氧化铁皮后，在冷连轧机上或往复式单机架轧机上经过多次冷轧后，受到轧制能力的限制，冷轧的压下率为为冷轧压下率为55％～70％，性价比佳。
5、退火温度和退火时间的设定
通过材料退火工艺研究，该成分和热轧工艺条件下的退火再结晶温度开始温度为780～800℃，为了得到具有纤维状特征的再结晶铁素体金相组织的钢板，经综合考虑，本发明设定带钢在卧式连续退火炉的加热温度为720～730℃，带钢在卧式连续退火炉均热段的温度为841～860℃，带钢在卧式连续退火炉均热段的退火时间为20～30s。
6、带钢入铝锌锅的温度和平整率的设定
通过对钢板不同的入锅温度的研究发现，入铝锌锅温度越高，钢板的伸长率越高，但入铝锌锅温度越高，钢板表面质量不好，因此，结合实际试验结果，设定钢带入铝锌锅温度为570～580℃；热镀铝锌生产过程不可避免产生锌渣，因此，通过在平整的方法控制热镀铝锌钢板表面的锌渣缺陷，经综合考虑，本发明设定平整延伸率为0.7～1.0％。
本发明方法生产的高强热镀铝锌钢板的金相组织为纤维状铁素体+渗碳体及细小的碳化铌析出物，0.60～0.80mm厚热镀铝锌钢板的屈服强度RP0.2为550～650Mpa，抗拉强度Rm为600～750Mpa，断后伸长率A80mm为10～18％，满足了镀铝锌建筑高强钢滚压成型塑性加工需求。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明方法是一种经济型镀铝锌高强度钢板的研制，研究一种屈服强度550～650MPpa的低成本高强钢，获得纤维状铁素体、渗碳体及细小的碳化铌析出物，达到的材料高屈服强度和伸长率的目的。2、本发明通过合适成分设计，利用卧式炉退火炉短时间退火、快速加热的能力，通过高温快速退火工艺实现技术，其生产效率高，是一种非常节约能源的生产方式。3、本发明采用的成分设计，在冶炼和连铸过程中，容易生产制造性，避免包晶钢带来的板坯裂纹问题。4、本发明方法中采用的热轧工艺充分结合材料的特性，充分发挥添加碳、铌元素的强化作用，热轧轧制工艺实现更可靠。5、本发明采用较低冷轧变形率设计，可以在冷轧轧制能力受到限制的轧机上实现，同时低压缩比有利减少能源的消耗。
附图说明
图1为本发明实施例4热镀铝锌钢板的金相组织照片。
具体实施方式
下面结合实施例1—6对本发明作进一步说明，如表1-4所示：
表1为本发明实施例热镀铝锌钢板的基板的化学成分(按重量百分比计)，余量为Fe及不可避免杂质。
表1 本发明实施例热镀铝锌钢板的基板的化学成分，单位：重量百分比
元素 C Mn Si P S Nb
本发明 0.05～0.06 1.0～1.2 0～0.05 0～0.015 0～0.015 0.061～0.080
实施例1 0.051 1.2 0.011 0.013 0.014 0.08
实施例2 0.06 1.05 0.013 0.015 0.012 0.061
实施例3 0.053 1.1 0.022 0.010 0.011 0.070
实施例4 0.055 1.0 0.013 0.013 0.012 0.072
实施例5 0.052 1.15 0.05 0.012 0.013 0.072
实施例6 0.058 1.0 0.016 0.010 0.009 0.067
通过转炉熔炼得到符合要求化学成分的钢水，通过真空脱碳、添加合金元素铌得到符合要求化学成分的钢水，将钢水进行连铸得到连铸板坯，连铸板坯的厚度为210～230mm，宽度为800～1300mm，长度为5000～10000mm。
炼钢生产的定尺板坯送至加热炉再加热，出炉除磷后送至连续热连轧轧机上轧制；通过粗轧轧机和精轧连轧机组控制轧制，层流冷却采用前段冷却，然后进行卷取，产出热轧钢卷。热轧工艺控制见表2。
表2 本发明实施例热轧工艺控制参数
Figure BDA0001290505330000051
将上述热轧钢卷重新开卷经过酸洗后，在可逆轧制或5机架冷连轧机上进行冷轧，冷轧的压下率为55％～70％，经过冷轧后轧硬状态的带钢经过卧式连续退火炉退火、热镀铝锌、平整，卷取得到厚度0.60～0.80mm的成品热镀铝锌钢卷。退火工艺为：带钢在卧式连续退火炉的加热温度720～730℃，带钢在卧式连续退火炉均热段的退火温度为841～860℃，带钢在卧式连续退火炉均热段的退火时间为20～30s，带钢入铝锌锅的温度为570～580℃，平整延伸率为0.7～1.0％。冷轧、退火、平整工艺控制参数见表3。
表3 本发明实施例冷轧、退火、平整工艺控制参数
Figure BDA0001290505330000052
利用上述方法得到的热镀铝锌钢板，参见图1，热镀铝锌钢板的金相组织为纤维状铁素体+渗碳体及细小的碳化铌析出物，0.60～0.80mm厚热镀铝锌钢板的屈服强度RP0.2为550～650Mpa，抗拉强度Rm为600～750Mpa，断后伸长率A80mm为10～18％。
将本发明得到的热镀铝锌钢板按照《GB/T228.1～2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验，钢板的力学性能见表4。
表4 本发明实施例热镀铝锌钢板的力学性能
Figure BDA0001290505330000053
Figure BDA0001290505330000061
本发明实施例1～6表明，热镀铝锌钢板中碳含量控制在0.05％～0.06％，锰含量控制在1.0％～1.2％，铌含量控制在0.061％～0.080％，硅含量控制0～0.05％，硫含量控制范围为0～0.015％，磷含量控制范围为0～0.015，屈服强度范围可控制在RP0.2为550～650Mpa，抗拉强度Rm为600～750Mpa，断后伸长率A80mm为10～18％。
实施例4热镀铝锌钢板的屈服强度RP0.2为642MPa、抗拉强度Rm为744MPa，断后伸长率A80mm为11％，表明通过低成本的成分设计，结合快速加热退火工艺技术的实现了低成本高屈服强度、高伸长率镀铝锌板制造。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.05％～0.06％，Si：0～0.05％，Mn：1.0％～1.2％，P：0～0.015％，S：0～0.015％，Nb：0.061％～0.080％，其余为Fe和不可避免夹杂；所述热镀铝锌钢板的金相组织为纤维状铁素体+渗碳体及细小的碳化铌析出物；0.60～0.80mm厚热镀铝锌钢板的屈服强度RP0.2为550～650Mpa，抗拉强度Rm为600～750Mpa，断后伸长率A80mm为10～18％；所述热镀铝锌钢板的制造方法，包括：
连铸板坯经加热炉加热至1250～1300℃后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，精轧为7道次连轧，精轧结束温度为780℃～799℃；层流冷却采用前段冷却，卷取温度为500℃～550℃卷取获得热轧钢卷；
热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、卧式连续退火炉退火、热镀铝锌、平整，卷取得到厚度为0.60mm～0.80mm成品热镀铝锌钢板，所述冷轧压下率为55％～70％，经过冷轧后的轧硬状态带钢在卧式连续退火炉退火的加热温度720～730℃，均热段温度为841～860℃，带钢在均热段的退火时间为20～30s，带钢入铝锌锅的温度为570～580℃，平整延伸率为0.7～1.0％。
2.一种屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板的制造方法，该方法包括：
钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分的重量百分比为：C：0.05％～0.06％，Si：0～0.05％，Mn：1.0％～1.2％，P：0～0.015％，S：0～0.015％，Nb：0.061％～0.080％，其余为Fe和不可避免夹杂；
连铸板坯经加热炉加热至1250～1300℃后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，精轧为7道次连轧，精轧结束温度为780℃～799℃；层流冷却采用前段冷却，卷取温度为500℃～550℃卷取获得热轧钢卷；
热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、卧式连续退火炉退火、热镀铝锌、平整，卷取得到厚度为0.60mm～0.80mm成品热镀铝锌钢板，所述冷轧压下率为55％～70％，经过冷轧后的轧硬状态带钢在卧式连续退火炉退火的加热温度720～730℃，均热段温度为841～860℃，带钢在均热段的退火时间为20～30s，带钢入铝锌锅的温度为570～580℃，平整延伸率为0.7～1.0％。
3.如权利要求2所述的屈服强度550MPa级热镀铝锌钢板的制造方法，其特征是，精轧后，控制热轧钢板厚度为1.8～2.0mm。
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