CN116426815A - 热镀锌板、其制备方法及包含热镀锌板的面板、侧板和冰箱 - Google Patents

热镀锌板、其制备方法及包含热镀锌板的面板、侧板和冰箱 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种热镀锌板、其制备方法及包含热镀锌板的面板、侧板和冰箱，属于热镀锌板加工技术领域，能够解决现有技术为提高热镀锌板综合力学性能，需要添加多种合金，造成钢板材料生产成本增加，不利于大规模推广的技术问题问题。该技术方案包括：热镀锌板，为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，钢板的化学成分为：C：0.10％‑0.20％，Si：0.01％‑0.05％，Mn：0.81％‑1.04％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.018％‑0.032％，Ti：0.018％‑0.043％，Cu：0.82％‑1.73％，余量为Fe和杂质。本发明能够应用于冰箱面板或侧板方面。

Description

热镀锌板、其制备方法及包含热镀锌板的面板、侧板和冰箱
技术领域
本发明属于热镀锌板加工技术领域，尤其涉及一种热镀锌板、其制备方法及包含热镀锌板的面板、侧板和冰箱。
背景技术
热镀锌板是一种表面镀锌的钢铁材料，由于其具有优异的加工与使用性能，使其在家用电器、汽车、建筑等工业领域得到广泛应用，其中，在家电冰箱产品中，面板、侧板都需要大量使用热镀锌板作为基板。
冰箱面板或侧板对钢材品质的要求较为严格，它不仅体现在对表面质量的高要求，也体现在其对钢板的综合力学性能与减薄的高要求。目前，为了提高热镀锌板的综合力学性能，通常需要在钢基体中加入一定量的合金元素，但这种方式需要添加的合金种类繁多且使用量较高，会明显增加钢板成本，不便于大规模的推广使用。
因此，如何研发出一种综合力学性能理想、成本较低且能满足冰箱产品减薄要求的热镀锌板是解决上述问题的关键。
发明内容
本发明针对现有技术为了提高热镀锌板综合力学性能，需要添加多种合金，造成钢板材料生产成本增加，不利于大规模推广的技术问题，提出一种高强高韧、成本可控且能够满足冰箱产品减薄要求的热镀锌板、其制备方法及包含热镀锌板的面板、侧板和冰箱。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
热镀锌板，所述热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，所述钢板的化学成分为：
C：0.10％-0.20％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.81％-1.04％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.018％-0.032％，Ti：0.018％-0.043％，Cu：0.82％-1.73％，余量为Fe和杂质。
作为优选，以质量百分比计，所述钢板的化学成分为：
C：0.17％-0.18％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.96％-1.03％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.025％-0.034％，Cu：0.94％-0.96％，余量为Fe和杂质。
作为优选，所述热镀锌板的厚度为0.25-0.35mm。
作为优选，，所述热镀锌板的屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥500MPa，延伸率≥20％。
本发明还提供了一种利用上述任一优选技术方案所述的热镀锌板的制备方法，包括以下步骤：
铁水经搅拌、脱磷、脱碳和精炼处理，得到用于制备所述钢板的铁水；
所述铁水进行连铸，得到板坯；
对所述板坯进行热轧处理，得到热轧卷；
对所述热轧卷进行冷轧处理，得到冷硬卷；
对所述冷硬卷进行连续退火和镀锌处理，得到所述热镀锌板。
作为优选，所述热轧处理包括：
板坯加热：对板坯进行加热处理，板坯加热温度为1170-1230℃，得到加热后的板坯；
热轧粗轧：所述加热后的板坯进行粗轧，粗轧出口温度为1130-1150℃，得到粗轧板；
热轧精轧：所述粗轧板进行多道次精轧，精轧终轧温度为790-830℃，得到精轧板；
热轧卷取：所述精轧板通过层流冷却后卷取，卷取温度为510-530℃，得到热轧卷。
作为优选，所述冷轧处理的压下率为70-90％。
作为优选，所述连续退火和镀锌处理过程中，于670-710℃进行退火，保温50-60s。
本发明又提供了一种面板或侧板，其利用上述任一优选技术方案所述的热镀锌板制备得到。
本发明还提供了一种冰箱，其包含上述技术方案所述的面板或侧板。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明提出的热镀锌板采用C-Mn-Al-Ti-Cu为主的合金添加方式，通过调整C、Mn、Al、Ti、Cu含量，结合热轧、冷轧的工艺优化，最终制备得到一款综合性能理想的热镀锌板，不仅满足高强高韧的力学性能，还能进一步满足冰箱面板或侧板减薄的要求；
2、本发明提出的热镀锌板无需添加过量的合金，节约了生产成本，为后续的规模化生产奠定基础，解决了现有技术为提高热镀锌板综合力学性能，需要添加多种合金，造成钢板材料生产成本增加，不利于大规模推广的技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的热镀锌板微观金相组织照片。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种热镀锌板，所述热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，所述钢板的化学成分为：
C：0.10％-0.20％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.81％-1.04％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.018％-0.032％，Ti：0.018％-0.043％，Cu：0.82％-1.73％，余量为Fe和杂质。
在上述技术方案中，本发明提出了一种热镀锌板，该款热镀锌板采用了以C-Mn-Al-Ti-Cu为主的合金添加方式，通过调整C、Mn、Al、Ti、Cu含量，结合热轧、冷轧的工艺优化，最终制备得到一款综合性能理想的热镀锌板，不仅满足高强高韧的力学性能，还能进一步满足冰箱面板或侧板减薄的要求。
进一步地，本发明选择上述化学成分的原因以及各元素的主要作用如下：
1)碳：碳是钢中最基本、最重要的元素，会影响钢强度、硬度、韧性和淬透性、耐磨性的至关重要的元素。如碳含量过高，热处理后形成的高碳马氏体硬度高，韧性低，且热处理时易产生裂纹现象；碳含量过低，硬度差，耐磨性不佳。因此，本发明将碳含量控制在0.10％-0.20％，其具体可选取0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％或根据实际需求选取上述范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
2)硅：硅在钢中不形成碳化物，而以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中。在炼钢过程中，硅还作为还原剂和脱氧剂，能提升钢的强度和硬度。然而过量的硅会导致钢的加工性能降低。因此，本发明将硅含量控制在0.01％～0.05％，具体可选取0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％或根据实际需求选取上述范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
3)锰：锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，能显著提高淬透性。锰和铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁元子，起到细化珠光体作用。但是，如锰含量较高时，钢晶粒会有粗化倾向，锻轧后容易产生白点。所以，本发明将锰含量控制在0.81％～1.04％，其具体可选取0.81％、0.82％、0.83％、0.84％、0.85％、0.86％、0.87％、0.88％、0.89％、0.90％、0.91％、0.92％、0.93％、0.94％、0.95％、0.96％、0.97％、0.98％、0.99％、1.00％、1.01％、1.02％、1.03％、1.04％或根据实际需求选取上述范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
4)磷：一般情况下，磷是钢中的有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变差并降低冷弯性能。因此，本发明将磷元素含量控制在≤0.015％。
5)硫：一般情况下，硫是钢中的有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的韧性和耐腐蚀性能。因此，本发明将硫元素含量控制在≤0.009％
6)铝：铝是钢种常用的脱氧剂。少量的铝的加入可以细化晶粒，提高冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。但过量的铝会造成钢的热加工性能和切削性能降低。因此，本发明将铝元素含量控制在0.018％～0.032％，其具体可选取0.018％、0.019％、0.020％、0.021％、0.022％、0.023％、0.024％、0.025％、0.026％、0.027％、0.028％、0.029％、0.030％、0.031％、0.032％或根据实际需求选取上述范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
7)钛：钛是钢中强脱氧剂，能使钢的内部组织致密，钛和碳形成细微的TiC颗粒。当含量合适时，细小的颗粒均匀分布在晶界，起到细化晶粒的作用。因此，本发明将钛含量控制在0.018％～0.043％，其具体可选取0.018％、0.019％、0.020％、0.021％、0.022％、0.023％、0.024％、0.025％、0.026％、0.027％、0.028％、0.029％、0.030％、0.031％、0.032％、0.033％、0.034％、0.035％、0.036％、0.037％、0.038％、0.039％、0.040％、0.041％、0.042％、0.043％或根据实际需求选取上述范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
8)铜：铜是扩大奥氏体相区的元素，可提升淬透性能和固溶强化作用，提高钢的强度和屈强比。而含铜较高的钢，在热加工时容易开裂。因此，本发明将铜元素含量控制在0.82-1.73％，其具体可选取0.82％、0.84％、0.86％、0.88％、0.90％、0.92％、0.94％、0.96％、0.98％、1.00％、1.02％、1.04％、1.06％、1.08％、1.10％、1.12％、1.14％、1.16％、1.18％、1.20％、1.22％、1.24％、1.26％、1.28％、1.30％、1.32％、1.34％、1.36％、1.38％、1.40％、1.42％、1.44％、1.46％、1.48％、1.50％、1.52％、1.54％、1.56％、1.58％、1.60％、1.62％、1.64％、1.66％、1.68％、1.70％、1.72％、1.73％或根据实际需求选取上述范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，以质量百分比计，所述钢板的化学成分为：
C：0.17％-0.18％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.96％-1.03％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.025％-0.034％，Cu：0.94％-0.96％，余量为Fe和杂质。
在一优选实施例中，所述热镀锌板的厚度为0.25-0.35mm。
在一优选实施例中，，所述热镀锌板的屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥500MPa，延伸率≥20％。
本发明还提供了一种上述任一优选技术方案所述的热镀锌板的制备方法，包括以下步骤：
S1、铁水经搅拌、脱磷、脱碳和精炼处理，得到用于制备钢板的铁水；
S2、所述铁水进行连铸，得到板坯；
S3、对所述板坯进行热轧处理，得到热轧卷；
S4、对所述热轧卷进行冷轧处理，得到冷硬卷；
S5、对所述冷硬卷进行连续退火和镀锌处理，得到所述热镀锌板。
在一优选实施例中，所述热轧处理包括：
S3-1、板坯加热：对板坯进行加热处理，板坯加热温度为1170-1230℃，得到加热后的板坯；
上述S3-1步骤中，板坯加热温度具体可选取1170℃、1180℃、1190℃、1200℃、1210℃、1220℃、1230℃或根据实际需求选取上述范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
S3-2、热轧粗轧：所述加热后的板坯进行粗轧，粗轧出口温度为1130-1150℃，得到粗轧板；
上述S3-2步骤中，粗轧出口温度具体可选取1130℃、1140℃、1150℃或根据实际需求选取上述范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
S3-3、热轧精轧：所述粗轧板进行多道次精轧，精轧终轧温度为790-830℃，得到精轧板；
上述S3-3步骤中，精轧终轧温度具体可选取790℃、800℃、810℃、820℃、830℃或根据实际需求选取上述范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
S3-4、热轧卷取：所述精轧板通过层流冷却后卷取，卷取温度为510-530℃，得到热轧卷。
上述S3-4步骤中，卷取温度具体可选取510℃、520℃、530℃或根据实际需求选取上述范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述冷轧处理的压下率为70-90％，具体可选取70％、80％、90％或根据实际需求选取上述范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
在一优选实施例中，所述连续退火和镀锌处理过程中，于670-710℃进行退火，保温50-60s。
在上述优选实施例中，退火温度具体可选取670℃、680℃、690℃、700℃、710℃或根据实际需求选取上述范围内的任一数值均落在本发明的保护范围之内。
本发明实施例还提供了一种面板或侧板，其利用上述任一优选技术方案所述的热镀锌板制备得到。
本发明又提供了一种冰箱，其包含上述实施例所述的面板或侧板。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的热镀锌板及其制备方法，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例1
本实施例提供了一种热镀锌板及其制备方法，具体为：
热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，钢板的化学成分为：
C：0.17％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.98％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.025％，Cu：0.94％，余量为Fe和杂质。
热镀锌板的制备方法，包括：
(1)铁水经搅拌、脱磷、脱碳和精炼处理，得到用于制备钢板的铁水；
(2)铁水进行连铸，得到板坯；
(3)对板坯进行热轧处理，得到热轧卷；
(4)对热轧卷进行冷轧处理，冷轧压下率为90％，得到冷硬卷；
(5)对冷硬卷进行连续退火和镀锌处理，得到热镀锌板。
其中，热轧处理包括：
(3-1)板坯加热：对板坯进行加热处理，板坯加热温度为1170-1230℃，得到加热后的板坯；
(3-2)热轧粗轧：加热后的板坯进行粗轧，粗轧出口温度为1130-1150℃，得到粗轧板；
(3-3)热轧精轧：粗轧板进行多道次精轧，精轧终轧温度为790-830℃，得到精轧板；
(3-4)热轧卷取：精轧板通过层流冷却后卷取，卷取温度为510-530℃，得到热轧卷。
实施例2
本实施例提供了一种热镀锌板及其制备方法，具体为：
热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，钢板的化学成分为：
C：0.18％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.96％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.028％，Cu：0.98％，余量为Fe和杂质。
热镀锌板的制备方法，其制备方法同实施例1，不同之处在于冷轧处理压下率为85％。
实施例3
本实施例提供了一种热镀锌板及其制备方法，具体为：
热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，钢板的化学成分为：
C：0.17％，Si：0.01％-0.05％，Mn：1.02％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.028％，Cu：0.98％，余量为Fe和杂质。
热镀锌板的制备方法，其制备方法同实施例1，不同之处在于冷轧处理压下率为80％。
实施例4
本实施例提供了一种热镀锌板及其制备方法，具体为：
热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，钢板的化学成分为：
C：0.19％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.81％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.028％，Cu：1.02％，余量为Fe和杂质。
热镀锌板的制备方法，其制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例提供了一种热镀锌板及其制备方法，具体为：
热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，钢板的化学成分为：
C：0.16％，Si：0.01％-0.05％，Mn：1.09％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.024％，Cu：0.99％，余量为Fe和杂质。
热镀锌板的制备方法，其制备方法同实施例1。
实施例6
本实施例提供了一种热镀锌板及其制备方法，具体为：
热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，钢板的化学成分为：
C：0.19％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.99％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.018％，Cu：0.94％，余量为Fe和杂质。
热镀锌板的制备方法，其制备方法同实施例1。
实施例7
本实施例提供了一种热镀锌板及其制备方法，具体为：
热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，钢板的化学成分为：
C：0.17％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.96％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.034％，Cu：0.96％，余量为Fe和杂质。
热镀锌板的制备方法，其制备方法同实施例1。
实施例8
本实施例提供了一种热镀锌板及其制备方法，具体为：
热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，钢板的化学成分为：
C：0.18％，Si：0.01％-0.05％，Mn：1.03％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.043％，Cu：0.96％，余量为Fe和杂质。
热镀锌板的制备方法，其制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例提供了一种热镀锌板及其制备方法，具体为：
热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，钢板的化学成分为：
C：0.18％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.07％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：≤0.001％，Cu：≤0.001％，余量为Fe和杂质。
热镀锌板的制备方法，其制备方法同实施例1。
对比例2
本实施例提供了一种热镀锌板及其制备方法，具体为：
热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，钢板的化学成分为：
C：0.15％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.68％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.025％，Cu：0.94％，余量为Fe和杂质。
热镀锌板的制备方法，其制备方法同实施例1。
对比例3
本实施例提供了一种热镀锌板及其制备方法，具体为：
热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，钢板的化学成分为：
C：0.18％，Si：0.01％-0.05％，Mn：1.21％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.025％，Cu：0.96％，余量为Fe和杂质。
热镀锌板的制备方法，其制备方法同实施例1。
对比例4
本实施例提供了一种热镀锌板及其制备方法，具体为：
热镀锌板为表面镀锌的钢板，以质量百分比计，钢板的化学成分为：C：0.16％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.98％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.012％，Cu：0.94％，余量为Fe和杂质。
热镀锌板的制备方法，其制备方法同实施例1。
性能测试
本发明对上述各实施例与对比例的所制备得到的热镀锌板进行了屈服强度、抗拉强度以及延伸率测试，具体测试方法及测定结果如下：
屈服强度(YS)：GB/T228金属材料室温拉伸试验方法
抗拉强度(TS)：GB/T228金属材料室温拉伸试验方法
延伸率(A50)：GB/T228金属材料室温拉伸试验方法
表1 实施例1-11及对比例钢板化学成分及性能测试结果
Figure BDA0003454589360000111
由于上表数据可知，本发明采用C-Mn-Al-Ti-Cu为主的合金添加方式，通过调整C、Mn、Al、Ti、Cu含量，结合热轧、冷轧的工艺优化，最终制备得到一款综合性能理想的热镀锌板，不仅满足高强高韧的力学性能，还能进一步满足冰箱面板或侧板减薄的要求，该款热镀锌板的屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥500MPa，延伸率≥20％。
本发明还拍摄了实施例1所得热镀锌板的微观金相组织照片(见图1)，从图中可知，经冷轧后板材晶粒细小并沿着轧制方向伸长，形成部分再结晶晶粒。平均晶粒尺寸约为6.1μm。

Claims (10)

1.热镀锌板，所述热镀锌板为表面镀锌的钢板，其特征在于，以质量百分比计，所述钢板的化学成分为：
C：0.10％-0.20％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.81％-1.04％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.018％-0.032％，Ti：0.018％-0.043％，Cu：0.82％-1.73％，余量为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的热镀锌板，其特征在于，以质量百分比计，所述钢板的化学成分为：
C：0.17％-0.18％，Si：0.01％-0.05％，Mn：0.96％-1.03％，P：≤0.015％，S：≤0.009％，Al：0.02％，Ti：0.025％-0.034％，Cu：0.94％-0.96％，余量为Fe和杂质。
3.根据权利要求1所述的热镀锌板，其特征在于，所述热镀锌板的厚度为0.25-0.35mm。
4.根据权利要求1所述的热镀锌板，其特征在于，所述热镀锌板的屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥500MPa，延伸率≥20％。
5.如权利要求1-4中任一项所述的热镀锌板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
铁水经搅拌、脱磷、脱碳和精炼处理，得到用于制备权利要求1-4中任一项所述钢板的铁水；
所述铁水进行连铸，得到板坯；
对所述板坯进行热轧处理，得到热轧卷；
对所述热轧卷进行冷轧处理，得到冷硬卷；
对所述冷硬卷进行连续退火和镀锌处理，得到所述热镀锌板。
6.根据权利要求5所述的热镀锌板的制备方法，其特征在于，所述热轧处理包括：
板坯加热：对板坯进行加热处理，板坯加热温度为1170-1230℃，得到加热后的板坯；
热轧粗轧：所述加热后的板坯进行粗轧，粗轧出口温度为1130-1150℃，得到粗轧板；
热轧精轧：所述粗轧板进行多道次精轧，精轧终轧温度为790-830℃，得到精轧板；
热轧卷取：所述精轧板通过层流冷却后卷取，卷取温度为510-530℃，得到热轧卷。
7.根据权利要求5所述的热镀锌板的制备方法，其特征在于，所述冷轧处理的压下率为70-90％。
8.根据权利要求5所述的热镀锌板的制备方法，其特征在于，所述连续退火和镀锌处理过程中，于670-710℃进行退火，保温50-60s。
9.面板或侧板，其特征在于，利用如权利要求1-4中任一项所述的热镀锌板制备得到。
10.冰箱，其特征在于，包含如权利要求9所述的面板或侧板。
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