CN111108226A - 具有改善的表面外观的热浸涂覆的钢带及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于热浸涂覆扁钢产品的方法，包括借助于至少一个喷嘴剥离经涂覆的钢带的步骤，所述喷嘴在经涂覆的钢带的方向上以角度α排出温度为T3的剥离气体，其中角度α，熔池表面与喷嘴下边缘之间的距离h(以mm为单位)、剥离气体的温度(以℃为单位)和熔池温度T2和钢带温度T1之间的差彼此存在特定的关系，本发明还涉及相应制造的、经热浸涂覆的扁钢产品。

Description

具有改善的表面外观的热浸涂覆的钢带及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于热浸涂覆扁钢产品的方法，并涉及一种相应地制造的热浸涂覆的扁钢产品。
背景技术
用基于Zn或基于Zn和镁的腐蚀保护涂层涂覆扁钢产品的方法本身是本领域技术人员已知的。
DE 20 2014 010 854 U1和DE 20 2014 008 863 U1各自公开了具有含Zn和铝的涂层的钢板。这些板材具有小于或等于0.43μm的Wa0.8值，该Wa0.8值是涂层表面的长波的量度。在该文本中公开的制造方法包括通过热镀锌来涂覆冷带材，这意味着将未涂覆的带材引导通过包含涂层组分的熔池。为了获得薄的涂层，在液态中通过氮剥离过量的涂层材料。
DE 11 2014 000 102 T5公开了一种具有优化的脱离的制造经Zn-Al涂覆的板材的方法。为了获得以小于或等于0.55μm的低Wa0.8值为特征的表面，根据该公开文本有必要保持喷嘴与板材之间的距离、平均喷嘴高度、剥离气体(Abstreifgas)压力、待涂覆的带材运行速度和在剥离气体中氧体积比例的非常精确限定的关系。
US 2012/0107636 A1公开了一种用腐蚀保护涂层涂覆钢带的方法，其中，在浸入包含熔融形式的涂层组分的熔池之后，借助于喷嘴将过量的涂层材料剥离。在此使用具有低氧化能力的剥离气体。另外，在用剥离气体进行处理时，经涂覆的钢带被引导通过盒子。
现有技术中公开的用腐蚀保护涂层来涂覆扁钢产品的方法以及所生产的产品在其表面特性方面仍需要改进。尤其期望如此构造腐蚀保护涂层的表面，使得所施加的漆满足高品质要求，从而可以省去底漆或底涂层的施加。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种用于制造具有腐蚀保护涂层的扁钢产品的方法，该腐蚀保护涂层具有视觉上吸引人的表面，该表面可以在不使用底漆或底涂层的情况下被涂漆并且满足高品质要求。
这些任务通过根据本发明的用于生产具有腐蚀保护涂层的钢带的方法来解决，该方法至少包括以下步骤：
(A)引导温度为T1的钢带通过温度为T2的熔池，该熔池包含熔融形式的腐蚀保护涂层的成分，以获得经涂覆的钢带，
(B)借助于至少一个喷嘴剥离经涂覆的钢带，该喷嘴在经涂覆的钢带的方向上以角度α排出温度为T3的剥离气体，
其中值Q≤6.956，通过以下表示：
Figure BDA0002417349840000021
在其中
α是垂直于经涂覆的钢带并指向至少一个喷嘴的中间的虚构的直线与设定的喷嘴方向之间的角度，以°为单位，
h是熔池表面与喷嘴下边缘之间的距离，以mm为单位，
T3是剥离气体的温度，以℃为单位，
ΔT是熔池温度T2和钢带温度T1之间的差，以℃为单位。
在下文中详细描述本发明的方法的各个步骤。
根据本发明的方法可以间歇或连续进行。在一个优选的实施方案中，它是连续进行的。
根据本发明方法的步骤(A)包括引导温度为T1的钢带通过温度为T2且包含熔融形式的腐蚀保护涂层成分的熔池，以获得经涂覆的钢带。
在根据本发明的方法中，通常可以使用本领域技术人员已知的任何钢带。在一个优选的实施形式中，本发明的方法中使用的钢带除了Fe和不可避免的杂质还包含(所有规定均以重量％计)：
C：0.00至0.3，特别优选0.0001至0.3，最优选0.0001至0.2，
Si：0.00至1.50，特别优选0.0005至0.50，最优选0.0005至0.45，
Mn：0.01至4.00，特别优选0.05至2.50，最优选0.05至2.0，
P：0.00至0.10，特别优选0.001至0.07，最优选0.001至0.06，
S：0.00至0.02，特别优选0.00至0.012
Al：0.001至2.20，特别优选0.01至1.5，最优选0.01至1.3，
Ti+Nb：至高0.2，特别优选至高0.15，
Cr+Mo：至高1.50，特别优选0.001至0.9
V：至高0.25，特别优选至高0.02，
N:至高0.01，特别优选至高0.009，
Ni：0.00至0.20，特别优选0.001至0.15，
B：至高0.01，特别优选至高0.005，和
Ca：至高0.01。
在本发明的方法中使用的钢带可以例如通过由相应的熔体获得的热板坯热轧来获得。根据本发明，本领域技术人员已知的热带材可具有常见的厚度和宽度。
在另一个可能的实施形式中，将所述热带材冷轧以获得所谓的冷带材。根据本发明，本领域技术人员已知的该冷带材可具有常见的厚度和宽度。
通常，在根据本发明的方法的步骤(A)中使用的钢带可具有本领域技术人已知适合的任何组织。在优选的实施形式中，所使用的钢带由双相钢、烘烤硬化钢或IF钢组成。
在根据本发明方法的步骤(A)之前，可以通过本领域技术人员已知的方法使钢带经受预处理，例如清洁、脱脂、酸洗、重结晶退火、脱碳。相应的方法是本领域技术人员已知的，并且例如在A.R.Marder,The metallurgy of zinc-coated steel scheet,Progressin Materials Science 45(2000)，第191至271页中所描述的。
在根据本发明方法的步骤(A)中，将温度为T1的钢带引导通过温度为T2的熔池。
例如，在本发明的方法中，钢带的温度T1为400至550℃，优选为400至500℃。根据本发明，在步骤(A)之前，通过加热使根据本发明的钢带达到所述温度T1。在本发明的方法中，步骤(A)中使用的熔池的温度T2为例如400至650℃，优选为440至600℃。
本发明的发明人已经发现，结合其他参数，熔池的温度T2和钢带的温度T1之间的差ΔT对施加了腐蚀保护涂层的钢带的表面具有明显的影响。根据本发明，ΔT优选为-60至+120℃，特别优选-55至+115℃。
根据本发明使用的熔池包含存在于腐蚀保护涂层中的成分。除了Zn和不可避免的杂质以外，根据本发明使用的熔池优选地包含0.1重量％至2.0重量％的Al以及任选地0.1重量％至3.0重量％的Mg。
因此，在第一个优选的实施形式中，除了Zn和不可避免的杂质以外，根据本发明使用的熔池包含0.1重量％至2.0重量％的Al，优选0.05重量％至0.4重量％的Al。
在第二实施方式中，除了Zn和不可避免的杂质以外，根据本发明使用的熔池包含0.1重量％至2.0重量％的Al，优选1.0重量％至2.0重量％的Al，以及0.1重量％至3.0重量％的Mg，优选1.0％至2.0％的Mg。
在相应的温度T2下提供这样的熔池是本领域技术人员已知的，并且例如描述于A.R.Marder,The metallurgy of zinc-coated steel scheet,Progress in MaterialsScience 45(2000)，第191至271页。
在优选的实施形式中，在根据本发明的方法的步骤(A)中，如此地引导钢带通过熔池，使得钢带再次垂直或几乎垂直地从熔池中出来。在钢带通过熔池期间，相应的熔体附着在钢带的表面上。
优选地，将在根据本发明方法的步骤(A)之后获得的经涂覆的钢带直接递送到根据本发明方法的步骤(B)中。
根据本发明的方法的步骤(B)包括借助于至少一个喷嘴对经涂覆的钢带进行剥离，该喷嘴在经涂覆的钢带的方向上以角度α排出温度为T3的剥离气体。
根据本发明，α被理解为垂直于经涂覆的钢带并指向至少一个喷嘴的中间的虚构的直线与设定的喷嘴方向之间的角度。角度α以°表示。
根据本发明，α的正值表示所设定的喷嘴方向相对于虚构的直线沿钢带运动的方向偏转，该虚构的直线垂直于经涂覆的钢带并且指向至少一个喷嘴的中间。在经涂覆的钢带垂直向上离开熔池的优选实施形式中，由此α的正值表示喷嘴向上偏转。
根据本发明，α的负值表示所设定的喷嘴方向相对于虚构的直线与钢带运动的方向相反地偏转，该虚构的直线垂直于经涂覆的钢带并且指向至少一个喷嘴的中间。在经涂覆的钢带垂直向上离开熔池的优选实施形式中，由此α的负值表示喷嘴向下偏转。
根据本发明，α优选为-5.0°至+5.0°，优选为-4.0°至+4.0°。
根据本发明，h描述了熔池表面与喷嘴下边缘之间的距离，单位为mm。在实施根据本发明的方法时，熔池的表面通常不是平静的而是波形地运动。在这种情况下，根据本发明，在确定距离h时，使用熔池表面的高度的平均值作为熔池的表面。根据本发明，熔池的表面与喷嘴的下边缘之间的距离h为例如50至800mm，优选为80至700mm。
根据本发明，T3描述了以℃为单位的剥离气体的温度。根据本发明，T3为例如15至50℃，优选20至40℃。根据本发明，有可能的是，在离开喷嘴之前将剥离气体加热到相应的温度T3。对此的装置是本领域技术人员已知的。根据本发明，所使用的剥离气体可以是本领域技术人员视作合适的任何剥离气体或剥离气体混合物。优选地，本发明涉及根据本发明的方法，其中在步骤(B)中使用的剥离气体选自氮气或由氮气、氧气和不可避免的杂质组成的混合物。
根据本发明，剥离气体离开喷嘴的压力p例如为50至800mbar，优选为100至600mbar。
在本发明方法的步骤(B)中，喷嘴与带材的距离为例如4至15mm，优选为6至12mm。
根据本发明的重要的值Q由下式(I)确定：
Figure BDA0002417349840000061
在其中表示：
α是垂直于经涂覆的钢带并指向至少一个喷嘴的中间的虚构直线与设定的喷嘴方向之间的角度，以°为单位，
h是熔池表面与喷嘴下边缘之间的距离，以mm为单位，
T3是剥离气体的温度，以℃为单位，
ΔT是熔池温度T2和钢带温度T1之间的差，以℃为单位。
参数α、h、T3和ΔT在上文中详细解释。
对于本发明来说至关重要的是，可以通过式(I)计算的值Q小于或等于6.956。如果Q值小于或等于6.956，则得到的是根据本发明的具有特别有利的表面的经涂覆的钢带，尤其通过值wsa_mod测定的长波是有利的。如果由式(I)获得的Q值小于或等于6.956，则在腐蚀保护表面的表面上沿纵向和横向(参见式(II))测得的wsa_mod值的商优选为0.700至1.290。如果由式(I)获得的Q值大于6.956，则获得在腐蚀保护表面的表面的纵向和横向方向上(参见式(II))测得的wsa_mod值的不利的商大于或等于1.300。
优选地，根据本发明，获得根据以下公式(II)在纵向和横向上测量的wsa_mod值的商，该商的值为0.700至1.290：
Figure BDA0002417349840000062
根据本发明获得的涂层的表面具有纵向上的Wsa_mod与横向上的Wsa_mod的特别有利的比例。当本申请提及wsa_mod值时，则由此仅指腐蚀保护层(即经涂覆的板材的涂层)的固有波度(Eigenwelligkeit)。wsa_mod值是根据DIN EN ISO 3497借助空间分辨的扫描X射线荧光分析(Fischerscope X射线)在面积大小为20x 20mm的腐蚀保护层的涂层分布的测量中得出的。用于确定wsa_mod值的极限波长为λc＝1mm和λf＝5mm。极限波长是这样的波长，对于该波长，滤波器将正弦波的幅度减小到50％。可以将极限波长理解为粗糙度和波度之间的边界的量度。极限波长λf相对于较长的波长限定了波度。
在根据本发明方法的步骤(B)之后，腐蚀保护层具有例如为0.1至20μm，优选为1至10μm的厚度。
在根据本发明的方法中获得涂层，存在于涂层中的Fe2Al5颗粒具有特别小的粒径。因此，本发明尤其涉及根据本发明的方法，其中存在于涂层中的Fe2Al5颗粒在涂层包含、尤其由Zn、Mg和Al组成的情况下具有≤210nm的平均粒径，并且在涂层包含、尤其由Zn和Al组成的情况下具有≤565nm的平均粒径。
在根据本发明方法的步骤(B)之后，可以将经涂覆的钢带送至进一步的方法步骤。这些是本领域技术人员已知的，并且包括例如单次或重复的平整(Dressieren)、拉伸矫平、热处理、尤其用于生产合金层、表面涂层，例如涂油、施加成型助剂、化学钝化、蒙护(Versiegelung)，卷取、干燥、修整等。
本发明还涉及一种通过本发明的方法制造的设有腐蚀保护涂层的钢带。通过至少包括步骤(A)和(B)的根据本发明方法获得了具有特别少长波度的经涂覆的钢带，使得可以不额外使用底漆或底涂料地涂漆，并且获得了满足高品质要求的经涂漆的表面。
本发明还涉及一种设有腐蚀保护涂层的钢带，其特征在于，该涂层具有在纵向上的Wsa_mod与在横向上的Wsa_mod的0.700至1.290的商。按照上述方法进行wsa_mod值的确定。
本发明优选涉及根据本发明的钢带，其中腐蚀保护涂层除了Zn和不可避免的杂质外还包含0.1重量％至2.0重量％的Al和可选地0.1重量％至3重量％的Mg。
关于根据本发明的方法给出的细节和优选实施形式相应地适用于本发明的钢带。
此外，本发明还涉及根据本发明的钢带在汽车领域中的用途，尤其是用于商用车、尤其是卡车、建筑机械和土方车辆，用于工业领域，例如用作壳体或伸缩滑轨，在建筑领域中，例如作为门面元件，用于家用电器，在能源领域、在造船领域。
关于根据本发明的方法和根据本发明的钢带给出的细节和优选实施方式相应地适用于根据本发明的用途。
具体实施方式
以下实施例用于进一步说明本发明。
具有以下组成(所有规定均以重量％计)的钢带0.075C、0.1Si、1.53Mn、0.010P、0.001S、0.035Al、0.53Cr、0.05Cu、0.05Mo、0.0025N、0.025Ti、0.05Ni、0.0030B、余量为Fe和不可避免的杂质，在表1指定的条件下，用含有表1指定的合金成分的熔池进行涂覆。在施加保护层后，在其表面处按照如上所述的方法测定wsa_mod值。在此从钢带取出板材样品并在纵向和横向上进行测量。然后确定纵向的wsa_mod值与横向的wsa_mod值的商。
从表1清楚地看出，具有小于6.956的Q值的本发明的实施例产生相应的经涂覆的钢带，其具有wsa_mod值的有利的商，而在Q值位于6.956之上的比较实施例中，获得明显差的wsa_mod值的商和由此的表面品质。
表1实施例和比较实施例
Figure BDA0002417349840000081
Figure BDA0002417349840000091
Figure BDA0002417349840000101
V：比较实施例
工业适用性
通过根据本发明的方法，可以获得具有特别高品质表面结构的经涂覆的钢带。因此，这些钢带可有利地用于汽车领域。

Claims (13)

1.一种用于制造具有腐蚀保护涂层的钢带的方法，至少包括以下步骤：
(A)引导温度为T1的钢带通过温度为T2的熔池，所述熔池包含熔融形式的腐蚀保护涂层的成分，以获得经涂覆的钢带，
(B)借助于至少一个喷嘴剥离经涂覆的钢带，所述喷嘴在经涂覆的钢带的方向上以角度α排出温度为T3的剥离气体，
其特征在于，值Q≤6.956，通过以下表示：
Figure FDA0002417349830000011
在其中
α是垂直于经涂覆的钢带并指向至少一个喷嘴的中间的虚构的直线与设定的喷嘴方向之间的角度，以°为单位，
h是熔池表面与喷嘴下边缘之间的距离，以mm为单位，
T3是剥离气体的温度，以℃为单位，和
ΔT是熔池温度T2和钢带温度T1之间的差，以℃为单位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，除Zn和不可避免的杂质以外，所述熔池包含0.1重量％至2.0重量％的Al和可选地0.1重量％至3重量％的Mg。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，除Fe和不可避免的杂质以外，所述钢带包含(所有规定以重量％计)：
C：0.00至0.3，
Si：0.00-1.50，
Mn：0.01至4.00，
P：0.00至0.10，
S：0.00至0.02，
Al：0.001至2.20，
Ti+Nb：至高0.2，
Cr+Mo：至高1.50，
V：至高0.25，
N:至高0.01，
Ni：0.00至0.20，
B：至高0.01，和
Ca：至高0.01。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法是连续进行的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述腐蚀保护涂层具有1至10μm的厚度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，存在于所述涂层中的Fe2Al5颗粒在涂层包含Zn、Mg和Al、尤其由Zn、Mg和Al组成的情况下具有≤210nm的平均粒径，并且在涂层包含Zn和Al、尤其由Zn和Al组成的情况下具有≤565nm的平均粒径。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，T3为15至50℃。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，ΔT为-60至+120℃。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(B)中使用的所述剥离气体选自氮气、氧气、空气及其混合物。
10.一种设有腐蚀保护涂层的钢带，其通过根据权利要求1至9中任一项所述的方法生产。
11.一种设有腐蚀保护涂层的钢带，其特征在于，所述涂层具有在纵向上的Wsa_mod与在横向上的Wsa_mod的0.700至1.290的比例。
12.根据权利要求11所述的钢带，其特征在于，除Zn和不可避免的杂质以外，所述腐蚀保护涂层包含0.1重量％至2.0重量％的Al和可选的0.1重量％至3重量％的Mg。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的钢带的用途，其用在汽车领域中，尤其用于商用车、尤其是卡车，用于建筑机械和土方车辆，用于工业领域，例如用作壳体或伸缩滑轨，用在建筑领域中，例如作为门面元件，用于家用电器，用在能源领域，用在造船领域。
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