CN109321841A - 一种屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al-Zn合金钢带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al‑Zn合金钢带及其制备方法。基板成份[C]:0.03～0.07Wt%、[Si]:≤0.05Wt%、[Mn]:0.60～0.80Wt%、[P]:≤0.025Wt%、[S]:≤0.010Wt%、[Als]:0.020～0.050Wt%、[Nb]:0.015～0.030Wt%、其余为Fe和Ca、Ni、Cr、Cu等不可避免的微量元素。镀液化学成分重量百分比[Al]:51.00～61.00Wt%、[Si]:0.70%～2.3Wt%、其余为Zn，[Fe]:≤0.6Wt%。其制备方法包括：铁水预处理、BOF转炉冶炼、LF精炼脱氧合金化、(Nb、Mn)微合金化、CSP薄板坯连铸、均热、热连轧、层流冷却、卷取、焊接、酸洗、冷连轧、卷取、焊接、脱脂清洗、连续退火、连续热浸镀锌、光整、拉矫、钝化处理、卷取。本发明产品屈服强度大于560Mpa、抗拉强度大于600Mpa、断后伸长率大于6%，且表面锌花均匀、镀层附着性能优良，该钢带可满足90°辊压成型要求。

Description

一种屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al-Zn合金钢带及其 制备方法
技术领域
本发明属于金属合金钢带材技术领域，涉及屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al-Zn合金钢带及其制备方法。
背景技术
装配式房屋、新能源等领域各类金属结构件对屈服强度大于560MPa的55%铝-锌合金镀层钢带有广泛需求。GB/T14978《连续热镀铝锌合金镀层钢板及钢带》、JISG3321《热镀55%铝-锌合金钢板及钢带》、A792/A792M《热镀55%铝-锌合金钢板标准》及AS1397《热镀锌或铝锌合金钢板及钢带》中分别对屈服强度大于560Mpa的热镀55%铝-锌合金镀层钢带规定了规格、质量等一致要求，要求屈服强度≥550、560Mpa、抗拉强度≥560、570、550Mpa、断后伸长率不要求或要求≥2%；要求镀液中铝含量约55%、硅含量约1.6%、其余为锌。
对于屈服强度大于560MPa的55%Al-Zn合金镀层板，生产制造难度巨大，需要从冶炼、热轧、冷轧、退火、热浸镀等制造环节统一设计，解决诸多相互限制性问题。
第一，55%Al-Zn合金镀层钢带的生产制造难度巨大，国内外能够稳定生产的企业不多。
第二，55%Al-Zn合金镀层钢带生产工艺特殊。镀液温度在580-600℃、入锌锅板温520-570℃的条件下，能够获得稳定、较好的镀层表面质量及镀层附着性能。
第三，在连续退火炉中，带钢在均热炉段达到并保持设定的退火温度，之后要经过冷却段（缓冷段、喷冷段等）进入锌锅熔池热浸镀，但镀锌线连续退火炉冷却段长度一般至少在90米以上，均热段温度较低时难以保证入锅板温符合要求。
第四，采用C-Mn钢基板成本较低，但此类基板在530-570℃范围开始再结晶，均热段板温设定在570℃以下可实现屈服强度大于560MPa，但通过冷却段后无法满足入锅板温要求。均热段板温设定值大于570℃，满足入锅板温时，基板发生再结晶软化，无法实现屈服强度＞560MPa。
第五，冷轧系统轧制热轧屈服强度大于500MPa的热轧钢带难度巨大。故采用屈服强度大于560MPa热轧钢带经冷轧后完全退火热浸镀工艺不具备可行性。
第六，镀55%铝-锌合金板主要需求品种为CQ钢种（DX51D+AZ），其均热温度在680-750℃。采用C-Mn钢基板需要在500-570℃范围均热，以生产屈服强度大于560MPa热镀铝锌板，这导致需要大批量的温度过渡卷或停机降低炉温后起机，造成成本大幅上升，并且无法实现柔性制造。
发明内容
本发明为了解决以上问题，提出一种屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al-Zn合金钢带，同时提出其制备方法。
本发明的技术方案：一种屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al-Zn合金钢带，其特征在于，基板化学成份重量百分比[C]:0.03～0.07Wt%、[Si]:≤0.05Wt%、[Mn]:0.60～0.80Wt%、[P]:≤0.025Wt%、[S]:≤0.010Wt%、[Als]:0.020～0.050Wt%、[Nb]:0.015～0.030Wt%，其余为Fe和Ca、Ni、Cr、Cu等不可避免的微量元素；镀液化学成分重量百分比[Al]:51.00～61.00Wt%、[Si]:0.70%～2.3Wt%，其余为Zn，[Fe]:≤0.6Wt%。
一种屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al-Zn合金钢带的制备方法，其生产工艺路线如下：
高炉铁水→铁水脱硫预处理→BOF转炉冶炼→LF精炼脱氧合金化和Nb、Mn微合金化→CSP薄板坯连铸→辊底式隧道炉均热→热连轧→层流冷却→卷取→焊接→酸洗→冷连轧→卷取→焊接→脱脂清洗→连续退火炉退火→热浸镀→光整→拉矫→钝化处理→卷取。
BOF转炉冶炼中：出钢C控制在0.03～0.05%，出钢温度控制在1630～1670℃，选用钢砂铝脱氧；使用LCMnFe合金配锰；合金配加完毕后，加入钢包合成渣、小粒石灰。
LF精炼脱氧合金化、(Nb、Mn)微合金化中：钢水升温→喂铝线深脱氧→造渣脱硫→铌合金化→钙处理；根据生产节奏，出站温度控制在1575～1610℃。
CSP薄板坯连铸、连轧及冷轧中：采用2流立弯形CSP薄板坯连铸机进行浇注，长水口保护浇注，钢包下渣检测控制，连浇中包温度为1540～1560℃，中包使用无碳覆盖剂，使用低碳钢保护渣，铸坯拉速为3.8～4.9m/min，控制铸坯出炉温度为1150～1180℃；热连轧采用六机架热连轧机，第1和第2道次轧制压缩比大于50%、44%，终轧温度控制在880～920℃，卷取温度525～575℃；冷连轧采用TCM五机架连轧机组，总压缩比大于50%。
连续退火炉退火中:采用立式辐射管加热连续退火炉,炉内氢气含量6-8%，其余氮气，氧含量＜1000ppm，退火与镀锌阶段带钢速度60-120m/min，均热段板温650-690℃、缓冷段板温580-620℃、入锌锅板温520-570℃。
热浸镀中:采用陶瓷锌锅热浸镀、气刀刮去多余镀液，镀后采用快速喷气冷却装置，气刀距镀液面高度200-300mm，单侧气刀至板面距离10-20mm，气刀压力5-15Kpa,镀液温度580-600℃。
本发明的有益效果：1、本发明采用CSP+冷轧+连续热浸镀流程生产，连续热镀55%Al-Zn合金带钢要求较高的入锅板温，通过低碳中锰及Nb微合金化成分设计，均热、轧制工艺细化晶粒技术，适宜的冷轧总压缩比进一步细化晶粒，从而使基板比一般冷轧基板再结晶温度提高约100℃以上。
2、基板再结晶温度特性的改变，可以确保连续退火均热温度在530-690℃的宽范围内均可获得屈服强度大于560MPa,也可充分满足热镀55Al-Zn合金对入锅板温的任意要求，实现了屈服强度大于560MPa热度铝锌板的柔性制造，大幅降低生了产成本。
3、通过低碳、中锰、微铌成分设计，热轧采取低碳铌微合金轧制技术，获得细小、均匀的晶粒及析出碳化物，冷连轧适宜的变形率，连续退火过程中适宜的速度、均热温度及冷却温度确保了最终产品良好的加工性能。提供了一种CSP+冷轧+连续热浸镀流程生产屈服强度大于560MPa的55Al-Zn合金镀层钢带的制备方法，并确保钢带的理化性能、加工性能、镀层质量等指标均符合国标、欧标、美标、日标、澳大利亚等标准中牌号S550GD+AZ、Grade80、SGLC570、G550等钢种的要求，且富性能余量充分。
具体实施方式
本发明针对国标、欧标、日标、澳标、美标等标准中S550GD+AZ、SGLC570、G550、Grade80等钢种的使用要求、性能特点，在充分考虑CSP+冷轧+连续热浸镀工艺特点的基础上，通过基板成分设计，薄板坯低碳微铌钢轧制工艺设计、55%Al-Zn合金镀层板退火工艺设计、热浸镀工艺设计，形成了CSP薄板坯连铸连轧+冷轧+连续热浸镀生产工艺流程的冶炼、薄板坯连铸、热轧、冷轧及连续退火、热浸镀核心技术，发明了一种屈服强度大于560MPa的热镀55%Al-Zn合金镀层钢带的稳定、高效、优质、低成本生产制造方法。
下述实例采用CSP+冷轧+连续热浸镀流程的屈服强度大于560MPa的55%Al-Zn合金镀层钢带，其生产工艺路线为：高炉铁水→铁水脱硫预处理→BOF转炉冶炼→LF精炼脱氧合金化和Nb、Mn微合金化→CSP薄板坯连铸→辊底式隧道炉均热→六机架热连轧→层流冷却→卷取→焊接→酸洗→TCM五机架冷连轧→卷取→焊接→脱脂清洗→连续退火炉退火→热浸镀→光整→拉矫→钝化处理→卷取。
为获得屈服强度≥560Mpa、抗拉强度≥570Mpa、断后伸长率≥6%的55%Al-Zn合金镀层钢带，基板化学成分含量（重量百分比）设计为[C]:0.03～0.07Wt%、[Si]:≤0.05Wt%、[Mn]:0.60～0.80Wt%、[P]:≤0.025Wt%、[S]:≤0.010Wt%、[Als]:0.020～0.050Wt%、[Nb]:0.015～0.030Wt%，其余为Fe和Ca、Ni、Cr、Cu等不可避免的微量元素。这种成分设计导致基板在连续退火过程中再结晶温度从690℃以上开始,有效解解决了入锌锅板温问题、温度过渡问题及柔性制造问题。
所述转炉钢水冶炼中：出钢C控制在0.03～0.05%；出钢温度控制在1630～1670℃；选用钢砂铝脱氧；使用LCMnFe合金配锰；合金配加完毕后，加入钢包合成渣、小粒石灰。
所述LF钢水精炼处理中：钢水升温→喂铝线深脱氧→造渣脱硫→铌合金化→钙处理；根据生产节奏，出站温度控制在1575～1610℃。
所述CSP薄板坯连铸连轧中：采用2流立弯形CSP薄板坯连铸机进行浇注，要求长水口保护浇注，钢包下渣检测控制，连浇中包温度为1540～1560℃，中包使用无碳覆盖剂，使用低碳钢保护渣，铸坯拉速为3.8～4.9m/min。控制铸坯出炉温度为1150～1180℃；采用六机架热连轧机，第1和第2道次轧制压缩比大于50%、44%，终轧温度控制在880～920℃，卷取温度525～575℃。
所述冷连轧中：TCM五机架冷连轧中总压缩比大于50%。
所述连续退火中:采用立式辐射管加热连续退火炉,炉内氢气含量6-8%，其余氮气，氧含量＜1000ppm。退火与镀锌阶段带钢速度60-120m/min，均热段板温650-690℃、缓冷段板温580-620℃、入锌锅板温520-570℃。
所述热浸镀中:采用陶瓷锌锅热浸镀、气刀刮去多余镀液，镀后采用快速喷气冷却装置，气刀距镀液面高度200-300mm，单侧气刀至板面距离10-20mm，气刀压力5-15Kpa,镀液温度580-600℃。
实施例1
工艺为：高炉铁水→铁水脱硫预处理→BOF转炉冶炼→LF精炼脱氧合金化和Nb、Mn微合金化→CSP薄板坯连铸→辊底式隧道炉均热→六机架热连轧→层流冷却→卷取→焊接→酸洗→TCM五机架冷连轧→卷取→焊接→脱脂清洗→连续退火炉退火→热浸镀→光整→拉矫→钝化处理→卷取。
成品基板成分：
[C]:0.052Wt%、[Si]:0.022Wt%、[Mn]:0.689Wt%、[P]:0.0117Wt%、[S]:0.0036Wt%、[Als]:0.0282Wt%、[Nb]:0.0188Wt%，其余为Fe和Ca、Ni、Cr、Cu等不可避免的微量元素。
镀液化学成分：
[Al]:54.46Wt%、[Si]:1.05Wt%，[Fe]:0.21Wt%,[Zn]:44.28%。
转炉、精炼工艺：转炉终点碳含量为0.035%；出钢温度为1643℃；精炼出站温度为1587℃。
CSP薄板坯连铸连轧工艺：中包温度1550～1551℃，铸坯拉速4.5m/min，出炉温度1167℃，第一、二架轧机压缩比59%、48%，终轧温度908℃，卷取温度554℃，采用前段集中冷却模式。热轧卷规格5.5×1500mm。
冷连轧工艺：总压缩比75%。
连续退火工艺：炉内氢气含量6.4%，氧含量500ppm。退火与镀锌阶段带钢速度100m/min，均热段板温680℃、缓冷段板温600℃、入锌锅板温545℃。
连续热浸镀工艺：气刀距镀液面高度200mm，单侧气刀至板面距离18.3mm，气刀压力6.65Kpa,镀液温度585℃。
镀55%Al-Zn合金镀层卷规格：S550GD+AZ 0.8*1100mm，镀层重量75/75g/m2
表1 实施例1的产品性能、指标
。
实施例2
工艺为：高炉铁水→铁水脱硫预处理→BOF转炉冶炼→LF精炼脱氧合金化和Nb、Mn微合金化→CSP薄板坯连铸→辊底式隧道炉均热→六机架热连轧→层流冷却→卷取→焊接→酸洗→TCM五机架冷连轧→卷取→焊接→脱脂清洗→连续退火炉退火→热镀铝锌→光整→拉矫→钝化处理→卷取。
成品基板成分：
[C]:0.070Wt%、[Si]:0.038Wt%、[Mn]:0.658Wt%、[P]:0.0089Wt%、[S]:0.0043Wt%、[Als]:0.0321Wt%、[Nb]:0.0168Wt%，其余为Fe和Ca、Ni、Cr、Cu等不可避免的微量元素。
镀液化学成分：
[Al]:55.23Wt%、[Si]:1.10Wt%，[Fe]:0.20Wt%,[Zn]:43.47%。
转炉、精炼工艺：转炉终点碳含量为0.048%；出钢温度为1650℃；精炼出站温度为1600℃。
CSP薄板坯连铸连轧工艺：中包温度1553～1555℃，铸坯拉速4.9m/min，出炉温度1163℃，第一、二架轧机压缩比56%、49%，终轧温度897℃，卷取温度549℃，采用前段集中冷却模式。
冷连轧工艺：总压缩比68%。
连续退火工艺：炉内氢气含量6.8%，氧含量400ppm。退火与镀锌阶段带钢速度80m/min，均热段板温685℃、缓冷段板温615℃、入锌锅板温548℃。
连续热浸镀工艺：气刀距镀液面高度235mm，单侧气刀至板面距离16.3mm，气刀压力6.05Kpa，镀液温度590℃。
镀55%Al-Zn合金镀层卷规格：S550GD+AZ 1.0*1250mm，镀层重量75/75g/m2
表2 实施例2的产品性能、指标
。
实施例3
工艺为：高炉铁水→铁水脱硫预处理→BOF转炉冶炼→LF精炼脱氧合金化和Nb、Mn微合金化→CSP薄板坯连铸→辊底式隧道炉均热→六机架热连轧→层流冷却→卷取→焊接→酸洗→TCM五机架冷连轧→卷取→焊接→脱脂清洗→连续退火炉退火→热镀铝锌→光整→拉矫→钝化处理→卷取。
成品基板成分：
[C]:0.058Wt%、[Si]:0.030Wt%、[Mn]:0.751Wt%、[P]:0.0116Wt%、[S]:0.0046Wt%、[Als]:0.0293Wt%、[Nb]:0.022Wt%，其余为Fe和Ca、Ni、Cr、Cu等不可避免的微量元素。
镀液化学成分：
[Al]:53.85Wt%、[Si]:1.15Wt%，[Fe]:0.19Wt%,[Zn]:44.81%。
转炉、精炼工艺：转炉终点碳含量为0.044%；出钢温度为1660℃；精炼出站温度为1584℃。
CSP薄板坯连铸连轧工艺：中包温度1557～1560℃，铸坯拉速4.5m/min，出炉温度1171℃，第一、二架轧机压缩比58%、46%，终轧温度901℃，卷取温度544℃，采用前段集中冷却模式。
冷连轧工艺：总压缩比61.7%。
连续退火工艺：炉内氢气含量6.1%，氧含量600ppm。退火与镀锌阶段带钢速度70m/min，均热段板温670℃、缓冷段板温610℃、入锌锅板温540℃。
连续热浸镀工艺：气刀距镀液面高度220mm，单侧气刀至板面距离19.8mm，气刀压力7.0Kpa，镀液温度595℃。
镀55%Al-Zn合金镀层卷规格：S550GD+AZ 1.2*1250mm，镀层重量75/75g/m2
表3 实施例3的产品性能、指标
。
本发明根据热镀55Al-Zn合金镀层板入锅板温的最佳控制范围，从影响基板再结晶温度的因素入手，设计化学成分，采用低碳中锰钢Nb微合金化，设计CSP均热、轧制工艺细化晶粒，设计适宜的冷连轧总压缩比，从而使基板比一般冷轧基板再结晶温度提高约100℃以上。基板再结晶温度特性的改变，可以确保连续退火中均热温度在530-690℃的宽范围内均可实现屈服强度大于560MPa,也可充分满足热浸镀55Al-Zn合金镀层板对入锅板温的任意要求。基板在结晶温度特性的改变，可实现屈服强度大于560MPa热度铝锌板的柔性制造，并降低生产成本。通过低碳、中锰、微铌成分设计，热轧采取低碳铌微合金钢轧制技术，获得细小、均匀的铁素体晶粒及细小、弥散、均匀分布的碳化物，冷轧轧适宜的变形率，连续退火过程中适宜的速度、均热温度及冷却温度确保了最终产品良好的加工性能。提供了一种CSP+冷轧+连续热浸镀流程生产屈服强度大于560MPa的55Al-Zn合金镀层钢带的制备方法，并确保钢带的理化性能、加工性能、镀层质量等指标均符合国标、欧标、美标、日标、澳大利亚等标准中S550GD+AZ、Grade80、SGLC570、G550D等牌号的要求，且性能富余量充分。产品55%铝-锌合金镀层钢带的屈服强度大于560Mpa、抗拉强度大于600Mpa、断后伸长率大于6%，并且表面锌花均匀、美观、镀层附着性能优良，该钢带可满足90°辊压成型要求。

Claims (7)

1.一种屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al-Zn合金钢带，其特征在于，基板化学成份重量百分比[C]:0.03～0.07Wt%、[Si]:≤0.05Wt%、[Mn]:0.60～0.80Wt%、[P]:≤0.025Wt%、[S]:≤0.010Wt%、[Als]:0.020～0.050Wt%、[Nb]:0.015～0.030Wt%，其余为Fe和Ca、Ni、Cr、Cu等不可避免的微量元素；镀液化学成分重量百分比[Al]:51.00～61.00Wt%、[Si]:0.70%～2.3Wt%，其余为Zn，[Fe]:≤0.6Wt%。
2.一种屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al-Zn合金钢带的制备方法，其生产工艺路线如下：
高炉铁水→铁水脱硫预处理→BOF转炉冶炼→LF精炼脱氧合金化和Nb、Mn微合金化→CSP薄板坯连铸→辊底式隧道炉均热→热连轧→层流冷却→卷取→焊接→酸洗→冷连轧→卷取→焊接→脱脂清洗→连续退火炉退火→热浸镀→光整→拉矫→钝化处理→卷取。
3.根据权利要求2所述的屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al-Zn合金钢带的制备方法，其特征是：BOF转炉冶炼中：出钢C控制在0.03～0.05%，出钢温度控制在1630～1670℃，选用钢砂铝脱氧；使用LCMnFe合金配锰；合金配加完毕后，加入钢包合成渣、小粒石灰。
4.根据权利要求2所述的屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al-Zn合金钢带的制备方法，其特征是：LF精炼脱氧合金化和Nb、Mn微合金化中：钢水升温→喂铝线深脱氧→造渣脱硫→铌合金化→钙处理；根据生产节奏，出站温度控制在1575～1610℃。
5.根据权利要求2所述的屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al-Zn合金钢带的制备方法，其特征是：CSP薄板坯连铸、连轧及冷轧中：采用2流立弯形CSP薄板坯连铸机进行浇注，长水口保护浇注，钢包下渣检测控制，连浇中包温度为1540～1560℃，中包使用无碳覆盖剂，使用低碳钢保护渣，铸坯拉速为3.8～4.9m/min，控制铸坯出炉温度为1150～1180℃；热连轧采用六机架热连轧机，第1和第2道次轧制压缩比大于50%、44%，终轧温度控制在880～920℃，卷取温度525～575℃；冷连轧采用TCM五机架连轧机组，总压缩比大于50%。
6.根据权利要求2所述的屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al-Zn合金钢带的制备方法，其特征是：连续退火炉退火中:采用立式辐射管加热连续退火炉,炉内氢气含量6-8%，其余氮气，氧含量＜1000ppm，退火与镀锌阶段带钢速度60-120m/min，均热段板温650-690℃、缓冷段板温580-620℃、入锌锅板温520-570℃。
7.根据权利要求2所述的屈服强度大于560MPa的连续热镀55%Al-Zn合金钢带的制备方法，其特征是：热浸镀中:采用陶瓷锌锅热浸镀、气刀刮去多余镀液，镀后采用快速喷气冷却装置，气刀距镀液面高度200-300mm，单侧气刀至板面距离10-20mm，气刀压力5-15Kpa,镀液温度580-600℃。
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