CN110872676A - 一种热镀铝锌钢板的生产方法 - Google Patents

一种热镀铝锌钢板的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热镀铝锌钢板的生产方法，主要解决现有技术中热镀铝锌钢板镀层锌花尺寸大、锌花控制成本高的技术问题。本发明提供的热镀铝锌钢板的生产方法，包括以下步骤：冷轧轧硬带钢经卧式连续退火炉退火、热浸镀铝锌、镀后冷却、平整，卷取得到厚度为0.4～0.6mm成品热镀铝锌钢板；所述冷轧轧硬带钢的化学成分重量百分比为：C：0.02‑0.08％，Si：0‑0.05％，Mn：0.1‑0.4％，P：0‑0.015％，S：0‑0.015％，Alt：0.015‑0.05％，其余为Fe和不可避免夹杂；冷轧轧硬带钢表面粗糙度为0.8‑1.5μm。本发明方法生产的热镀铝锌钢板镀层锌花为60‑100个/100mm。

Description

一种热镀铝锌钢板的生产方法
技术领域
本发明涉及一种热镀铝锌钢板，特别涉及一种热镀铝锌钢板的生产方法，具体而言，涉及一种热镀铝锌钢板镀层锌花控制的方法，属于连续热镀铝锌钢板制造技术领域。
背景技术
美国伯利恒(Bethlehem)钢铁公司在1964年开发研制出镀铝锌钢板，合金镀层中铝含量为55％，锌含量为43.5％(±0.5-1.0％)和硅含量为1.5％(±0.5％)时具有最佳的防腐和使用性能。
热镀铝锌基板由于具有很多优良特点因而具有广泛的工业应用性，例如，由于镀层(尤其是铝)的保护功能，热镀铝锌基板具有较好的耐腐蚀性，并且热镀铝锌基板还具有良好的耐热性和热反射性，因而在建筑、汽车和家电等领域广泛应用。到目前为止大量的铝锌方面的研究主要是提高镀层的耐腐蚀性。
随着国内外液晶模组行业及电器柜行业的快速发展，更小的锌花具有更好的美观性，对热镀铝锌钢板表面锌花提出明确的要求，通常要求大于等于60个/100mm，现有技术在热镀铝锌钢板表面锌花控制技术涉及控制参数较多，均为添加元素的方法。
申请公布号CN106319416A的中国专利文件公开了一种热镀铝锌钢板锌花尺寸的控制方法，其所述生产方法包括控制酸洗工艺、轧制工艺和热镀铝锌工艺。漂洗水电导率、温度分别为50μs/m以内和70℃以下，进酸量在2.0～3.5m3/h之间；轧制乳化液油浓度和杂油分别为在1.5～3.0％之间和小于18％，轧制乳化液中铁皂含量在0.5％以内；在镀铝锌机组清洗后，将残油量控制在80mg/m2以内，将锌锅高低功率的切换时间控制在60min以内，控制钛含量稳定地占镀液量的0.08～0.125ppm。
申请公布号CN103849828A的中国专利文件公开了一种热镀铝锌带钢的生产方法，其所述生产方法包括依次通过使用退火炉对所述基板基材进行退火并且在锌锅中对所述基板基材热浸镀铝锌合金，其中，使所述基板基材在所述出口段中的温度为590-595℃，所述锌锅中合金液的温度为595-605℃，其主要提供一种生产薄规格的工艺方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种热镀铝锌钢板的生产方法，主要解决现有技术中热镀铝锌钢板镀层锌花尺寸大、锌花控制成本高的技术问题。
本发明的技术思路是通过科学设计热镀工艺控制参数，进而控制热镀铝锌钢板镀层锌花尺寸。本发明方法基于以下研究发现，镀铝锌钢板镀层晶粒大小的主要原因是铝锌镀层成分和冷却工艺；钢板退火后以一定的温度进入锌液，钢板与镀液中的Al发生界面发应，钢板的入锅温度高低影响界面反应的程度，同时也决定了Fe在界面的分布，为镀层凝固在界面形核提供条件；镀液中的La微量元素由于熔点较高，起到形核剂的作用。镀后的冷却对锌花形核起到控制作用，特别是凝固点到480℃范围的冷却速度对锌花影响显著。
本发明采用的技术方案是，一种热镀铝锌钢板的生产方法，该方法包括以下步骤：
冷轧轧硬带钢经卧式连续退火炉退火、热浸镀铝锌、镀后冷却、平整，卷取得到厚度为0.4～0.6mm成品热镀铝锌钢板；所述冷轧轧硬带钢的化学成分重量百分比为：C：0.02-0.08％，Si：0-0.05％，Mn：0.1-0.4％，P：0-0.015％，S：0-0.015％，Alt：0.015-0.05％，其余为Fe和不可避免夹杂；冷轧轧硬带钢的表面粗糙度为0.8-1.5μm，抗拉强度大于700MPa，厚度为0.4～0.6mm；
所述的退火工艺包括轧硬状态冷轧带钢在卧式连续退火炉退火的均热段温度为730-780℃，带钢在均热段的退火时间为28～40s；
所述的热浸镀铝锌工艺包括带钢进入锌锅时的温度为600-610℃，锌锅内铝锌液的温度为591-595℃，带钢通过锌锅的速度为90～130m/min；
所述的镀后冷却为三段式冷却，第一段冷却、第二段冷却和第三段冷却均采用空气冷却，第一段冷却为对经过气刀后的热镀铝锌钢板进行将空气冷却，第一段冷却速度为10-15℃/S，第一段冷却结束温度为560-570℃；第二段冷却为将热镀铝锌钢板自560-570℃空气冷却至480-500℃，第二段冷却速度为30-50℃/S，第二段冷却结束温度为480-500℃；第三段冷却为将热镀铝锌钢板自480-500℃空气冷却至280-300℃，第三段冷却速度为15-25℃/S，第三段冷却结束温度为280-300℃；
所述的平整工艺包括平整延伸率为1.0-1.2％。
进一步，所述的锌锅内铝锌液的化学成分重量百分比为：Al：50-60％，Si：1.2-1.8％，La：0.06-0.1％，其余为锌和不可避免夹杂。
本发明方法生产的热镀铝锌钢板的屈服强度RP0.2为220-350MPa，抗拉强度Rm为350-420MPa，断后伸长率A80mm为30-36％；热镀铝锌钢板镀层锌花为60-100个/100mm。
本发明采取的生产工艺的理由如下：
1、退火温度和退火时间的设定
为了实现退火过程完全再结晶，该化学成分范围内的再结晶完成温度为700℃，因此，为了保证生产的可靠性，设计退火温度730-780℃；退火时间与材料再结晶时间和机组加热能力相关，实际生产中带钢速度90～130m/min，对应再均热段时间为28～40s。
2、热浸镀铝锌工艺参数的设定
本发明设定锌锅内铝锌液的化学成分重量百分比为：Al：50-60％，Si：1.2-1.8％，La：0.06-0.1％，其余为锌和不可避免夹杂，铝锌液中添加有稀土元素La，其熔点921℃，在锌液中呈单质状态，同时La元素的加入可增加钢板与镀液的浸润性，在镀层凝固过程中起到很好的形核剂的作用，但是过量的加入会造成La元素富集形成渣相，因此，La元素添加量为0.06-0.1％；Al含量根据材料耐蚀性要求，设定含量为50-60％；Si含量通常根据可镀性要求，添加一定的硅，可提高镀层与基板的结合力，设定含量为1.2-1.8％。
热镀铝锌钢板的基板入锌锅时的温度设定，基板入锌液后基板中的铁与锌液中的铝发生反应，入锅温度决定着钢板中Fe与镀液中的Al反应，温度高会造成合金层增厚，镀层性能不利，但带来镀层界面铁含量富集，有利于界面形核，有利镀层组织细化，入锅温度过低则反应不充分，造成结合力不足，同时晶粒细化效果不明显，通过研究，设定热镀铝锌钢板的基板入锌锅时的温度为600-610℃。
锌锅温度设定，基板与锌液中的反应受温度影响，与基板温度和锌液温度有关，结合锌锅的能力和实际表面质量，设定热镀铝锌钢板的基板热浸镀时的锌锅温度591-595℃。
3、镀后冷却工艺参数的设定
镀后冷却为三段式冷却，第一段冷却、第二段冷却和第三段冷却均采用空气冷却，第一段冷却为对经过气刀后的热镀铝锌钢板进行将空气冷却，第一段冷却速度为10-15℃/S，第一段冷却结束温度为560-570℃；由于这时镀锌温度还在液态，对镀层晶粒大小无影响，通常这段属于自由冷却阶段，实际生产中不加以控制。
第二段冷却为将热镀铝锌钢板自560-570℃空气冷却至480-500℃，第二段冷却速度为30-50℃/S，第二段冷却结束温度为480-500℃；通过相图计算和试验表明，平衡条件下该设计成分铝锌液富铝相凝固开始温度为556℃，结束温度为510℃，通常实际凝固结束温度下降20-30℃，通过试验研究发现，在556-480℃快速冷却有利于形核，对镀层晶粒细化效果显著。
第三段冷却为将热镀铝锌钢板自480-500℃空气冷却至280-300℃，第三段冷却速度为15-25℃/S，第三段冷却结束温度为280-300℃；通过镀液成分、入锅温度和二段冷却工艺为镀层凝固形核创造条件，由于镀液在凝固过程中会释放出大量的潜热，大量的形核点会在凝固过程中再次熔化，因此镀层冷却的持续性非常重要。通过相图计算和试验表明，平衡条件下该设计成分富锌相凝固结束温度为320℃。
申请人通过多年研究积累解决了热镀铝锌钢板镀层晶粒尺寸控制的行业难题，提出通过控制镀层成分和镀后冷却的方法解决镀层凝固时的形核点，从而形成细小晶粒。本发明通过控制镀层成分微量元素添加、热浸镀基板入锅时的温度、锌锅温度和镀后不同段冷却速度来解决镀层晶粒尺寸问题。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、通过热浸镀镀液微量元素添加和工艺控制解决了0.4-0.6mm热镀铝锌产品镀层晶粒细化的技术问题，与公开技术添加钛元素和硼元素达到类似效果，但该方法有益处就是在锌锅中不会产生大量TiAl3质点，从而减少生产过程中大量渣的产生，有利于锌锅的稳定运行，避免生产过程中因质量缺陷带来合格率不高，生产成本高的问题。2、本发明通过风冷速度的调整即可实现产品镀层晶粒尺寸的控制，控制方法灵活，实施方便，对镀层钢板的表面质量带来有益效果，从而获得表面平整，锌花均匀的效果。3、本发明通过快速的冷却产生晶粒细化效果，是获得组织均匀一致的好方法，在保证镀层耐蚀性的前提下，该方法有利于提高镀层与钢基板的结合力，有效提高材料加工可靠性。
附图说明
图1为按本发明实施例2热镀铝锌钢板镀层的金相组织照片。
图2为按本发明实施例2热镀铝锌钢板镀层表面细小锌花形貌照片。
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。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)，其余为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 Si Mn P S Alt
本发明 0.02-0.08 0-0.05 0.1-0.4 0-0.015 0-0.015 0.015-0.05
实施例1 0.03 0.03 0.2 0.010 0.015 0.030
实施例2 0.05 0.05 0.3 0.014 0.014 0.015
实施例3 0.02 0.03 0.1 0.012 0.013 0.050
实施例4 0.08 0.04 0.4 0.015 0.010 0.015
实施例5 0.07 0.03 0.3 0.010 0.009 0.020
实施例6 0.055 0.02 0.3 0.011 0.013 0.026
将表面粗糙度为0.8-1.5μm，抗拉强度大于700MPa的轧硬钢带钢经卧式连续退火炉退火、热浸镀铝锌、镀后三段冷却、平整，卷取得到厚度为0.4～0.6mm成品热镀铝锌钢板。所述退火工艺为：将商品材带钢在卧式连续退火炉退火的均热段温度为730-780℃，带钢在均热段的退火时间为28-40s，平整延伸率为1.0-1.2％。退火、热浸镀铝锌、镀后冷却、平整工艺控制参数见表2。
表2本发明实施例退火、热浸镀铝锌、镀后冷却、平整工艺控制参数
Figure BDA0001781361150000041
Figure BDA0001781361150000051
表3为本发明实施例锌锅中铝锌液的化学成分重量百分比为：Al：50-60％，Si：1.2-1.8％，La：0.06-0.1％，其余为锌和不可避免夹杂。
表3本发明实施例锌锅内铝锌液的化学成分，单位：重量百分比
元素 Al Si La
本发明 50-60 1.2-1.8 0.06-0.10
实施例1 58 1.6 0.08
实施例2 52 1.7 0.1
实施例3 60 1.2 0.06
实施例4 55 1.5 0.07
实施例5 50 1.8 0.05
实施例6 58 1.6 0.08
表4本发明实施例热镀铝锌钢板镀层锌花参数
类别 热镀铝锌钢板厚度/mm 锌花数/个/100mm
本发明 0.4-0.6 60-100
实施例1 0.4 71
实施例2 0.45 83
实施例3 0.6 60
实施例4 0.5 94
实施例5 0.55 100
实施例6 0.48 78
利用上述方法得到的热镀铝锌钢板，参见图1，热镀铝锌钢板镀层的金相组织为富铝相、富锌相、硅相和稀土相；参见图2，热镀铝锌钢板镀层表面形成细小锌花形貌，热镀铝锌钢板镀层表面锌花为83个/100mm，钢板表面锌花细小、均匀、美观；热镀铝锌钢板屈服强度RP0.2为220-350MPa，抗拉强度Rm为350-420MPa，断后伸长率A80mm为30-36％。
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)

1.一种热镀铝锌钢板的生产方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
冷轧轧硬带钢经卧式连续退火炉退火、热浸镀铝锌、镀后冷却、平整，卷取得到厚度为0.4～0.6mm成品热镀铝锌钢板；所述冷轧轧硬带钢的化学成分重量百分比为：C：0.02-0.08％，Si：0-0.05％，Mn：0.1-0.4％，P：0-0.015％，S：0-0.015％，Alt：0.015-0.05％，其余为Fe和不可避免夹杂；冷轧轧硬带钢的表面粗糙度为0.8-1.5μm，抗拉强度大于700MPa，厚度为0.4～0.6mm；
所述的退火工艺包括轧硬状态冷轧带钢在卧式连续退火炉退火的均热段温度为730-780℃，带钢在均热段的退火时间为28～40s；
所述的热浸镀铝锌工艺包括带钢进入锌锅时的温度为600-610℃，锌锅内铝锌液的温度为591-595℃，带钢通过锌锅的速度为90～130m/min；
所述的镀后冷却为三段式冷却，第一段冷却、第二段冷却和第三段冷却均采用空气冷却，第一段冷却为对经过气刀后的热镀铝锌钢板进行将空气冷却，第一段冷却速度为10-15℃/S，第一段冷却结束温度为560-570℃；第二段冷却为将热镀铝锌钢板自560-570℃空气冷却至480-500℃，第二段冷却速度为30-50℃/S，第二段冷却结束温度为480-500℃；第三段冷却为将热镀铝锌钢板自480-500℃空气冷却至280-300℃，第三段冷却速度为15-25℃/S，第三段冷却结束温度为280-300℃；
所述的平整工艺包括平整延伸率为1.0-1.2％。
2.如权利要求1所述的热镀铝锌钢板的生产方法，其特征是，所述的锌锅内铝锌液的化学成分重量百分比为：Al：50-60％，Si：1.2-1.8％，La：0.06-0.1％，其余为锌和不可避免夹杂。
3.如权利要求1所述的热镀铝锌钢板的生产方法，其特征是，所述的热镀铝锌钢板的屈服强度RP0.2为220-350MPa，抗拉强度Rm为350-420MPa，断后伸长率A80mm为30-36％；热镀铝锌钢板镀层锌花为60-100个/100mm。
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