CN112251680A - 一种热基无锌花镀锌钢卷及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冶金技术领域，具体公开一种热基无锌花镀锌钢卷及其生产方法。所述热基无锌花镀锌钢卷的基板的化学成分及质量百分比为：C：0.15～0.18％；Si≤0.1％；Mn：0.67～0.7％；P≤0.02％；S≤0.01％；Als：0.022～0.04％；Nb：0.009～0.012％；V：0.003～0.007％；Ti：0.048～0.06％，余量为Fe及不可避免杂质，镀锌层重量为600～620g/㎡。本发明提供的热基无锌花镀锌钢卷，具有较高的强度和耐腐蚀性能，屈服强度达到550～600MPa，抗拉强度达到635～700MPa，延伸率≥18％。

Description

一种热基无锌花镀锌钢卷及其生产方法
技术领域
本发明涉及金属涂镀技术领域，尤其涉及一种热基无锌花镀锌钢卷及其生产方法。
背景技术
目前，新能源行业太阳能光伏支架主要采用铝合金和热镀锌钢板加工而成，由于铝合金支架强度低、易变形、承载能力差，无法应用于大型的太阳能光伏电站支架，一般多用于电池边框或民用光伏支架。镀锌钢板性能稳定、承载能力高，安装便捷，故广泛应用于民用、工业光伏和大型太阳能光伏电站项目。
由于大型光伏电站多建于环境恶略的野外，光伏支架材料不仅要满足防腐蚀要求，同时还要承受风、雪载荷。因此，要求光伏支架用材料同时具有高的强度和良好的耐腐蚀性能。
现有的生产技术中，热镀锌钢板多采用强度200～300Mpa级热轧卷为原料进行热镀锌，且一般为有锌花镀锌产品，有锌花镀锌产品易产生晶间腐蚀，难以满足光伏支架用材料高强度和高耐腐蚀性能的要求。因此，研发生产高强度热基无锌花镀锌钢卷具有重大意义。
发明内容
针对现有采用热轧卷为原料进行热镀锌难以满足光伏支架用材料高强度和高耐腐蚀性能的要求的问题，本发明提供一种热基无锌花镀锌钢卷及其生产方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种热基无锌花镀锌钢卷，所述镀锌钢卷的基板的化学成分及质量百分比为：C：0.15～0.18％；Si≤0.1％；Mn：0.67～0.7％；P≤0.02％；S≤0.01％；Als：0.022～0.04％；Nb：0.009～0.012％；V：0.003～0.007％；Ti：0.048～0.06％，余量为Fe及不可避免杂质。
相对于现有技术，本发明提供的热基无锌花镀锌钢卷，通过合金元素铌(Nb)、钒(V)、钛(Ti)与锰(Mn)相互作用，来改善镀锌钢卷的综合性能。其中，在控制锰含量的基础上，添加微量的铌和钒通过沉淀强化作用和细化晶粒作用来提高钢的强度和韧性，再配合少量的钛加强沉淀强化作用和阻止晶粒粗化作用，进一步地改善钢的强度。此外，多余的钛与基板表面的还原铁共同作用有助于提高镀锌层的附着力，进而改善镀锌钢卷的耐腐蚀性；而锰含量的合理控制，有助于形成厚度均匀的无锌花镀锌层，且还有助于提高镀锌层的耐腐蚀性和抗氧化性。本发明通过多种化学成分的共同作用，使热基无锌花镀锌钢卷具有较高的强度和耐腐蚀性能。
本发明还提供了上述热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，包括如下步骤：
S1：配制铁水，并将铁水进行转炉冶炼、LF精炼和RH精炼，连铸得到板坯；
S2：所述板坯经热轧产线，制得厚度为1.8～2.0mm的热轧钢；
S3：所述热轧钢进入连续酸洗工序，经酸洗、检验、卷取，得酸洗卷；
S4：所述酸洗卷进入连续镀锌工序，经加热、冷却、镀锌、光整、钝化、卷取，得热基无锌花镀锌钢卷。
相对于现有技术，本发明提供的热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，将含Nb、V、Ti与Mn的铁水，经过常规方法进行冶炼、轧制得到热轧钢，经过酸洗后获得镀锌原料酸洗卷，保证钢卷表面的洁净度，有助于提高镀锌层的附着力；再利用退火加热使铌、钒、钛的碳、氮化物析出和均匀化，从而达到对钢的强化作用；然后经镀锌在带钢表面形成镀锌层。通过化学成分优化结合连续镀锌工序，提高所得热基无锌花镀锌钢卷具有较高的强度和耐腐蚀性能，钢卷厚度为1.8～2.0mm，屈服强度达到500～600MPa，抗拉强度达到600～700MPa，延伸率≥18％，产品表面质量合格，满足使用要求。此外，本发明提供的生产方法无需冷轧，能够降低成本、节约能源。
进一步地，步骤S3中，连续酸洗工序中，酸洗槽由三个串连并相互独立的酸槽组成，采用三段连续式盐酸酸洗，1号酸槽自由酸浓度为30～45g/L；2号酸槽自由酸浓度为120～150g/L；3号酸槽自由酸浓度为150～180g/L，3号酸槽酸液中氯离子浓度为170～210g/L，保证清除热轧钢基板表面的油污、锈迹、氧化皮，以增加锌层与基板的结合力。
进一步地，步骤S3中，连续酸洗工序中，酸洗温度为75～85℃，酸洗后的漂洗水温度为40～70℃，烘干温度为70～120℃，保证酸洗效果和基板表面洁净度。
进一步地，步骤S4中，连续镀锌工序中，加热包括直燃段加热和辐射管均热段加热，直燃段加热温度为660～670℃，氧含量≤0.9％，通过火焰直燃加热实现快速加热和去除带钢表面残余杂质；辐射管均热段加热温度为640～650℃，氢含量＞9％，氧含量、氢含量的限定确保了带钢表面被充分还原，形成海绵状还原铁，有助于提升锌层的附着力，同时，温度的限定既有效保证了带钢组织的再结晶，又避免了带钢发生过烧现象，可有效节约能源消耗，并促进铌、钒、钛的碳、氮化物析出和均匀化，协同作用达到细化晶粒的目的，提高钢的强度和韧性，此外，多余的钛以固溶Ti形式存在，阻止再结晶的同时，与海绵状还原铁协同作用，进一步地增强锌层的附着力，进而改善镀锌钢卷的耐腐蚀性。
进一步地，步骤S4中，连续镀锌工序中，采用氮氢混合气体对带钢进行喷射冷却，将带钢冷却至440～445℃，保证入锌锅温度，避免再次氧化的同时，适当增加表面氮的附着，有利于与微合金元素析出形成氮化物，并改善锌层的附着力。
进一步地，步骤S4中，连续镀锌工序中，带钢入锌锅板温为438～442℃。
进一步地，步骤S4中，连续镀锌工序中，锌锅中锌液化学成分及质量百分比为：Zn＞99％；Al：0.1～0.22％；Fe≤0.03％；Sb≤0.001％，其他≤0.015％，对铝含量的控制可改善锌液流动性，有利于提升锌层附着力和锌层厚度的增加，并保证形成无锌花表面。
进一步地，步骤S4中，连续镀锌工序中，锌液温度为455～457℃。
进一步地，步骤S4中，连续镀锌工序中，带钢运行速度为50～60m/min，与各工序参数相配合，保证加热段对钢的强化效果，实现带钢连续热镀锌，并确保锌层厚度的均匀性和表面质量。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种热基无锌花镀锌钢卷，所述镀锌钢卷的基板的化学成分及质量百分比为：C：0.15％；Si：0.03％；Mn：0.68％；P：0.02％；S：0.004％；Als：0.022％；Nb：0.010％；V：0.006％；Ti：0.06％，余量为Fe及不可避免杂质。
上述热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，包括如下步骤：
S1：配制铁水，并将铁水进行转炉冶炼、LF精炼和RH精炼，连铸得到板坯；
S2：所得板坯经热轧产线，制得厚度为1.8mm的热轧钢；
S3：所得热轧钢进入连续酸洗工序，经酸洗、检验、卷取，得酸洗卷，其中，连续酸洗工序中，酸洗槽由三个串连并相互独立的酸槽组成，采用三段连续式盐酸酸洗，1号酸槽自由酸浓度为30g/L；2号酸槽自由酸浓度为120g/L；3号酸槽自由酸浓度为150g/L，3号酸槽酸液中氯离子度为170g/L，酸洗温度为85℃，漂洗水温度为50℃，烘干温度为80℃；
S4：所得酸洗卷进入连续镀锌工序，先经直燃段加热至温度为660℃，控制氧含量≤0.9％，再经辐射管均热段加热至温度为642℃，控制氢含量＞9％，然后采用氮氢混合气体对带钢进行喷射冷却，将带钢冷却至436℃，入锌锅进行镀锌，带钢入锌锅板温为440℃，锌液温度为456℃，最后经光整、钝化、涂油、卷取，得热基无锌花镀锌钢卷，镀锌层厚度为610mg/m2，其中，锌锅中锌液化学成分及质量百分比为：Zn＞99％；Al：0.22％；Fe：0.03％；Sb：0.001％，其他≤0.015％，带钢运行速度为50～60m/min。
实施例2
一种热基无锌花镀锌钢卷，所述镀锌钢卷的基板的化学成分及质量百分比为：C：0.18％；Si：0.04％；Mn：0.69％；P：0.02％；S：0.004％；Als：0.026％；Nb：0.010％；V：0.007％；Ti：0.056％，余量为Fe及不可避免杂质。
上述热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，包括如下步骤：
S1：配制铁水，并将铁水进行转炉冶炼、LF精炼和RH精炼，连铸得到板坯；
S2：所得板坯经热轧产线，制得厚度为1.8mm的热轧钢；
S3：所得热轧钢进入连续酸洗工序，经酸洗、检验、卷取，得酸洗卷，其中，连续酸洗工序中，酸洗槽由三个串连并相互独立的酸槽组成，采用三段连续式盐酸酸洗，1号酸槽自由酸浓度为40g/L；2号酸槽自由酸浓度为120g/L；3号酸槽自由酸浓度为150g/L，3号酸槽中酸液氯离子浓度为190g/L，酸洗温度为80℃，漂洗水温度为50℃，烘干温度为100℃；
S4：所得酸洗卷进入连续镀锌工序，先经直燃段加热至温度为670℃，控制氧含量≤0.9％，再经辐射管均热段加热至温度为640℃，控制氢含量＞9％，然后采用氮氢混合气体对带钢进行喷射冷却，将带钢冷却至439℃，入锌锅进行镀锌，带钢入锌锅板温为440℃，锌液温度为455℃，最后经光整、钝化、涂油、卷取，得热基无锌花镀锌钢卷，镀锌层厚度为620mg/m2，其中，锌锅中锌液化学成分及质量百分比为：Zn＞99％；Al：0.20％；Fe：0.02％；Sb：0.0008％，其他≤0.015％，带钢运行速度为60m/min。
实施例3
一种热基无锌花镀锌钢卷，所述镀锌钢卷的基板的化学成分及质量百分比为：C：0.17％；Si：0.07％；Mn：0.7％；P：0.014％；S：0.002％；Als：0.04％；Nb：0.009％；V：0.003％；Ti：0.053％，余量为Fe及不可避免杂质。
上述热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，包括如下步骤：
S1：配制铁水，并将铁水进行转炉冶炼、LF精炼和RH精炼，连铸得到板坯；
S2：所得板坯经热轧产线，制得厚度为2.0mm的热轧钢；
S3：所得热轧钢进入连续酸洗工序，经酸洗、检验、卷取，得酸洗卷，其中，连续酸洗工序中，酸洗槽由三个串连并相互独立的酸槽组成，采用三段连续式盐酸酸洗，1号酸槽自由酸浓度为45g/L；2号酸槽自由酸浓度为120g/L；3号酸槽自由酸浓度为150g/L，3号酸槽中酸液氯离子浓度为210g/L，酸洗温度为75℃，漂洗水温度为40℃，烘干温度为70℃；
S4：所得酸洗卷进入连续镀锌工序，先经直燃段加热至温度为665℃，控制氧含量≤0.9％，再经辐射管均热段加热至温度为643℃，控制氢含量＞9％，然后采用氮氢混合气体对带钢进行喷射冷却，将带钢冷却至439℃，入锌锅进行镀锌，带钢入锌锅板温为442℃，锌液温度为455℃，最后经光整、钝化、涂油、卷取，得热基无锌花镀锌钢卷，镀锌层厚度为620mg/m2，其中，锌锅中锌液化学成分及质量百分比为：Zn＞99％；Al：0.1％；Fe：0.01％；Sb：0.001％，其他≤0.015％，带钢运行速度为53m/min。
实施例4
一种热基无锌花镀锌钢卷，所述镀锌钢卷的基板的化学成分及质量百分比为：C：0.16％；Si：0.08％；Mn：0.67％；P：0.014％；S：0.003％；Als：0.028％；Nb：0.012％；V：0.004％；Ti：0.048％，余量为Fe及不可避免杂质。
上述热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，包括如下步骤：
S1：配制铁水，并将铁水进行转炉冶炼、LF精炼和RH精炼，连铸得到板坯；
S2：所得板坯经热轧产线，制得厚度为2.0mm的热轧钢；
S3：所得热轧钢进入连续酸洗工序，经酸洗、检验、卷取，得酸洗卷，其中，连续酸洗工序中，酸洗槽由三个串连并相互独立的酸槽组成，采用三段连续式盐酸酸洗，1号酸槽自由酸浓度为30g/L；2号酸槽自由酸浓度为120g/L；3号酸槽自由酸浓度为180g/L，3号酸槽中酸液中氯离子浓度为200g/L，酸洗温度为75℃，漂洗水温度为40℃，烘干温度为120℃；
S4：所得酸洗卷进入连续镀锌工序，先经直燃段加热至温度为670℃，控制氧含量≤0.9％，再经辐射管均热段加热至温度为650℃，控制氢含量＞9％，然后采用氮氢混合气体对带钢进行喷射冷却，将带钢冷却至444℃，入锌锅进行镀锌，带钢入锌锅板温为438℃，锌液温度为457℃，最后经光整、钝化、涂油、卷取，得热基无锌花镀锌钢卷，镀锌层厚度为600mg/m2，其中，锌锅中锌液化学成分及质量百分比为：Zn＞99％；Al：0.22％；Fe：0.03％；Sb：0.001％，其他≤0.015％，带钢运行速度为50m/min。
为了更好的说明本发明实施例提供的热基无锌花镀锌钢卷的特性，下面将实施例1～4制备的镀锌钢卷进行力学性能测试，屈服强度、抗拉强度和延伸率结果如表1所示。
表1
产品厚度/mm 抗拉强度Rm/MPa 屈服强度Re/MPa 延伸率A80mm/％
实施例1 1.8 700 600 19
实施例2 1.8 635 550 20
实施例3 2.0 665 585 20
实施例4 2.0 655 580 19
同时，对实施例1～4制备的镀锌钢卷进行耐腐蚀性测试。耐腐蚀性试验：将实施例1～4制备的镀锌钢卷均切断成尺寸为150mm×70mm的镀锌钢板，通过GB/T105125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》中性盐雾试验记载的方法进行试验。测试结果如表2所示。
表2
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
耐腐蚀时间/h 110h 115h 112h 100h
由以上数据可知，本发明实施例制备得到了厚度为1.8～2.0mm的热基无锌花镀锌钢卷，具有较高的强度和耐腐蚀性能，屈服强度达到550～600MPa，抗拉强度达到635～700MPa，延伸率≥18％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热基无锌花镀锌钢卷，其特征在于：所述镀锌钢卷的基板的化学成分及质量百分比为：C：0.15～0.18％；Si≤0.1％；Mn：0.67～0.7％；P≤0.02％；S≤0.01％；Als：0.022～0.04％；Nb：0.009～0.012％；V：0.003～0.007％；Ti：0.048～0.06％，余量为Fe及不可避免杂质。
2.一种权利要求1所述的热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：配制铁水，并将铁水进行转炉冶炼、LF精炼和RH精炼，连铸得到板坯；
S2：所述板坯经热轧产线，制得厚度为1.8～2.0mm的热轧钢；
S3：所述热轧钢进入连续酸洗工序，经酸洗、检验、卷取，得酸洗卷；
S4：所述酸洗卷进入连续镀锌工序，经加热、冷却、镀锌、光整、钝化、卷取，得热基无锌花镀锌钢卷。
3.如权利要求2所述的热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，其特征在于：步骤S3中，连续酸洗工序中，酸洗槽由三个串连并相互独立的酸槽组成，1号酸槽自由酸浓度为30～45g/L；2号酸槽自由酸浓度为120～150g/L；3号酸槽自由酸浓度为150～180g/L，3号酸槽酸液中氯离子浓度为170～210g/L。
4.如权利要求2所述的热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，其特征在于：步骤S3中，连续酸洗工序中，酸洗温度为75～85℃，漂洗水温度为40～70℃，烘干温度为70～120℃。
5.如权利要求2所述的热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，其特征在于：步骤S4中，连续镀锌工序中，加热包括直燃段加热和辐射管均热段加热，直燃段加热温度为660～670℃，氧含量≤0.9％；辐射管均热段加热温度为640～650℃，氢含量＞9％。
6.如权利要求2所述的热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，其特征在于：步骤S4中，连续镀锌工序中，采用氮氢混合气体对带钢进行喷射冷却，将带钢冷却至435～445℃。
7.如权利要求6所述的热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，其特征在于：步骤S4中，连续镀锌工序中，带钢入锌锅板温为438～442℃。
8.如权利要求7所述的热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，其特征在于：步骤S4中，连续镀锌工序中，锌锅中锌液化学成分及质量百分比为：Zn＞99％；Al：0.1～0.22％；Fe≤0.03％；Sb≤0.001％，其他≤0.015％。
9.如权利要求8所述的热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，其特征在于：步骤S4中，连续镀锌工序中，锌液温度为455～457℃。
10.如权利要求2至9任一项所述的热基无锌花镀锌钢卷的生产方法，其特征在于：步骤S4中，连续镀锌工序中，带钢运行速度为50～60m/min。
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