CN116441870B - 一种超高强度轻量化的钢管或型材及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请钢材生产加工技术领域，尤其是涉及一种超高强度轻量化的钢管或型材及其制造工艺，在于提供一种钢板，将该钢板进行连续成型为钢型材或焊接成钢管，再使所述钢管或钢型材加热后快速冷却，再次加热及冷却，使该钢管或钢型材的洛氏表面硬度达到HRC40度至53度之间，获得表面形成铝锌铁合金层或铝锌镁铁合金层的钢管或钢型材；其中所述钢管横截面为封闭式，所述钢型材的或非封闭式；所述钢板为含碳在0.05‑0.5WT%，含硼在0.0001‑0.01wt%，表面有采用热浸涂层方法形成的锌铝或锌铝镁或铝镁合金或铝镁合金镀层，屈服强度在于300兆帕和800兆帕之间；厚度在0.2‑4.0mm之间；将所述钢板在低于300摄氏度的温度下，进行连续成型或成型后焊接。
Description
技术领域
本申请钢材生产加工技术领域，尤其是涉及一种超高强度轻量化的钢管或型材及其制造工艺。
背景技术
现有的支撑型材，虽用料较多，但还是存在强度低、耐腐蚀性不高的情况。一般传统的型材支架是采用屈服强度低于600兆帕以下，最多应用的是Q235级别的钢材，如工字钢、槽钢、角钢，特别是光伏支架和抗震支架型材U型型钢，强度等级低，需要增加钢材的壁厚或综合用钢量来保证型钢的整体强度，防锈一般选用涂防锈漆或镀锌镀铝等方法来防止钢材腐蚀，成本较高，防腐效果不够理想。原有的防腐镀锌及其他工艺一般是采用电镀或热浸镀方式，由于镀锌、镀铝锌或镀锌铝镁或镀铝时，工艺温度较低，一般在500度以下，跟钢材结合时无法有效形成含铁合金，或只能形成极薄的含铁合金，防腐能力无法有效满足。
本发明旨在提供一种高强度、轻量化、耐腐蚀性好、耐用性佳的钢材支撑件及其制造工艺。主要解决我国在光伏支架、抗震支架、厂房钢结构、通讯电力铁塔、公路护栏的减碳、绿色强量化应用，减少我国工业等领域对钢材的消耗，同时减少应为钢材生产而带来的电力、煤炭、等能源消耗，及因此带来的碳排放及粉尘、氮氧化物的污染排放。减少各行业因为用钢减少而带来的运输、搬运、施工等成本的下降及碳排放的增加。由于新材料钢材强度提高带来的轻量化施工，不仅提高工程安全系数的同时，减少工人施工时的安全事故发生几率和改善工人劳动强度的职业健康保护。
发明内容
本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超高强度轻量化的钢管或型材及其制造工艺，提供一种钢板，将该钢板进行连续成型为钢型材或焊接成钢管，再使所述钢管或钢型材加热后快速冷却，再次加热及冷却，使该钢管或钢型材的洛氏表面硬度达到HRC40度至53度之间，获得表面形成铝锌铁合金层或铝锌镁铁合金层的钢管或钢型材；其中所述钢管横截面为封闭式，所述钢型材的或非封闭式。
在一实施例中，所述钢板为含碳在0.05-0.5WT%，含硼在0.0001-0.01wt%，表面有采用热浸涂层方法形成的锌铝或锌铝镁或铝镁合金或铝镁合金镀层，屈服强度在于300兆帕和800兆帕之间；厚度在0.2-4.0mm之间。
在一实施例中，将所述钢板在低于300摄氏度的温度下，进行连续成型或成型后焊接。
在一实施例中，在加热后快速冷却的工序中，将所述钢管或钢型材加热到750摄氏度到950摄氏度之间，时间在10秒至500秒之间。
在一实施例中，在加热后快速冷却的工序中，在1秒到300秒之内将加热好的钢管或钢型材降温至10摄氏度至300摄氏度之内。
在一实施例中，在再次加热及冷却的工序中，将钢管或钢型材重新加热到180摄氏度-400摄氏度，时间在5秒-500秒之间。
在一实施例中，在再次加热及冷却的工序中，将钢管或钢型材自然冷却到常温后,即得到一种含碳在0.05-0.5%含硼在0.001-0.01%，钢管本体HRC40度-53度，延伸率在4%-10%，屈服强度在1000-1500兆帕，抗拉强度在1300-1800兆帕，本体表面形成铝锌铁或铝镁铁或锌铝镁铁以金属键结合在一起的合金层结构，共键合金层的厚度在0.001微米以上，合金层外面通过共键的方式包覆不含铁的铝锌或铝镁或锌铝镁合金层，最外层通过金属键的方式结合着氧化锌铝或氧化镁铝或氧化锌铝镁结构层。
在一实施例中，在连续成型后，进行喷涂锌铝或者铝镁或者锌铝镁合金，该喷涂是通过电弧方式融化，在采用高压气体将融化后的合金喷涂到钢管含缝或型材表面及断面。
在一实施例中，连续成型或焊接后的钢管或钢型材，连续不裁断加热，或是裁断后进行加热。
在一实施例中，在钢管或钢型材加热后进行喷涂铝镁合金或锌铝镁合金或锌铝合金或锌或铝或镁，该喷涂是通过电弧方式融化上述合金后，再采用高压空气将融化后的合金喷涂在型钢表面。
在一实施例中，在冷却后的钢管或钢型材，再涂覆一层铝锌树脂涂层或锌铝镁树脂涂，树脂涂层采用喷涂或浸涂的方式，树脂固化方式为常温固化或是不超过300度的温度下固化。
现有的钢管或型钢强度一般不高于800兆帕屈服强度，采用强度不高于800兆帕的冷轧钢板或镀锌钢板或镀铝锌钢板直接焊接或冷成型而成，钢本体不含硼元素，或者是将未经镀锌或镀铝锌或镀锌铝镁合金的钢管或型钢，采用冷镀锌或热浸镀锌工艺来做防腐处理，这个时候的工艺温度一般不超过500度，形成的含铁合金层一般较薄。钢管的强度低，表面硬度低于HRC40度，无法起到有效的节约钢铁使用。只有采用含硼的钢管或型钢，并且在后续的热处理过程中才能有效的提高强度，当然也可以采用其他或如含铁高于0.50%的钢铁（如50号钢，40Mn等材质），通过热处理也可以提高强度，达到HRC40度以上，但是采用含铁高的钢管或型钢焊接性很差，成型性能也很差，容易开裂，成才率低，产品很脆。
本申请中，进一步提供一种超高强度轻量化的钢管或型材，所述钢管或钢型材的横截面由外到内依次为第一合金层、第二合金层、第三合金层、钢型材本体、第三合金层、第二合金层和第一合金层，所述第一合金层为锌合金层或氧化锌合金层或氧化锌铝合金层或氧化锌铝镁合金层或氧化铝镁合金层或氧化锌镁合金层；所述第二合金层为锌铝合金层或锌铝镁合金层或铝镁合金层或锌镁合金层；所述第三合金层为锌铝铁合金层、锌铝镁铁合金层、铝铁合金层或铝镁铁合金层中的其中一种；所述钢型材本体为屈服强度大于800兆帕的合金结构钢；所述第一合金层、第二合金层、第三合金层的厚度分别为0.001-0.2mm；所述钢型材本体的厚度的0.4-5.0mm。
在一实施例中，所述第一合金层为氧化锌铝合金层；所述第二合金层为锌铝合金层；所述第三合金层为锌铝铁合金层。
在一实施例中，所述钢型材本体的屈服强度为800-1600兆帕，抗拉强度为1100-2000兆帕，延伸率为4%-15%。
进一步提供一种超高强度轻量化的钢管或型材的制造工艺，可以来制得上述高强度轻量化耐腐蚀的钢型材，在一实施例中，包括以下步骤：
S1，取钢坯进行加热，并进入热轧机进行热轧；
S2，进行层流冷却，并对钢坯进行卷取，即开卷及收卷，在卷取后进入下个工序进行酸洗；
S3，进入冷轧机得到预设厚度的钢材；
S4，对S3得到的钢材进行加热，并进入至涂层池进行预涂层，使钢材表面得到锌层、或锌铝层，或锌铝镁层，或铝镁层；
S5，采用纵剪机对钢材进行分条，得到若干设定宽度的钢带；
S6，对这些钢带进行冷成型，形成截面非封闭式的钢型材或截面封闭式的焊接钢管；
S7，高温加热至700-1000摄氏度，并进行补锌、补铝、补镁中的其中一种或多种组合；
S8，快速冷却至10-300摄氏度；
S9，低温处理，温度为100-500摄氏度；
S10，进行涂层，加锌铝树脂或铝树脂，常温或低温固化使产品得到锌铝树脂防腐层；
S11，收集堆垛，包装入库；
其中，也可以不进行步骤S10。
进一步提供一种超高强度轻量化的钢管或型材的制造工艺，可以来制得上述高强度轻量化耐腐蚀的钢型材，在另一实施例中，包括以下步骤：
S1，取钢坯进行加热，并进入热轧机进行热轧；
S2，进行层流冷却，并对钢坯进行卷取，即开卷及收卷，在卷取的过程中进行酸洗；
S3，进入冷轧机得到预设厚度的钢材；
S4，对S3得到的钢材进行加热，并进入至涂层池进行预涂层，使钢材表面得到锌层、或锌铝层，或锌铝镁层；
S5，采用纵剪机对钢材进行分条，得到若干设定宽度的钢带；
S6，冷成型，形成截面非封闭式的钢型材或截面封闭式的焊接钢管；
S7，高温加热至700-1000摄氏度，并进行补锌、补铝、补镁中的其中一种或多种组合；
S8，快速冷却至5-100摄氏度；
S9，低温处理，温度为100-500摄氏度；
S10，进行裁切形成预定长度；
S11，收集堆垛，包装入库。
进一步提供一种超高强度轻量化的钢管或型材的制造工艺，可以来制得上述高强度轻量化耐腐蚀的钢型材，在又一实施例中，包括以下步骤：
S1，取钢坯进行加热，并进入热轧机进行热轧；
S2，进行层流冷却，并对钢坯进行卷取，即开卷及收卷，在卷取后进行酸洗工序及冷轧工序；
S3，对钢坯加工后形成的钢带进行冷成型，形成截面非封闭式的钢型材或截面封闭式的焊接钢管；
S4，高温加热至700-1000摄氏度，并进行补锌、补铝、补镁中的其中一种或多种组合；
S5，快速冷却至10-300摄氏度；
S6，低温处理，温度为100-500摄氏度；
S7，进行涂层，加锌铝树脂或铝树脂，并进行树脂固化，使产品得到防腐树脂锌铝涂层；
S8，收集堆垛，包装入库；
其中，也可以不进行步骤S7。
基于上述三种不同实施例的制造工艺中，以下步骤中：以下步骤中：加热至700-1000摄氏度，并进行补锌、补铝、补镁中的其中一种或多种组合；采用两个导电丝，分别为铝丝、锌丝或两种铝丝或铝丝、镁丝或锌丝、镁丝，产生电弧并通过高压空气将短路后形成的合金层喷至钢材表面。
基于上述三种不同实施例的制造工艺中，以下步骤中：所述钢材在高温加热、快速冷却后得到屈服强度在800-1600兆帕、抗拉强度在1000-2000兆帕、延伸率在4%-14%的钢材本体；在低温处理后，使钢材本体的应力得到充分释放，形成稳定不易开裂的钢材本体；在高温加热700-1000摄氏度的同时，将表面预镀的锌铝合金涂层，锌铝合金镀层、锌铝镁合金镀层或铝镁合金镀层与刚材本体表面合金化，形成铝铁锌合金、铝镁铁锌合金、铝硅铁合金、铝镁铁合金合金层中一种或多种组合，各合金层厚度为0.0001mm-0.3mm。
本申请的有益效果是：提供了一种高强度、轻量化、耐腐蚀性好、耐用性佳的钢型材支撑件。该钢型材合金层防腐蚀能力优于传统热浸镀锌工艺镀层的锌铝、锌铝镁、铝镁镀层，该工艺有效解决了800-1600的高强钢防腐的难题，先单独强化钢本体在采用传统热浸镀工艺的话，优于传统热浸镀工艺需要温度为400度-500度之间，在这个温度下将会使钢本体的强度下降在800兆帕以下，就失去的钢本体强度提高的意义，钢本体强度为800-1600兆帕时，将有效的解决了现在传统钢型材由于强度低，为了提高型材的整体强度不得不提高壁厚等整体用钢量，该材料的发明使工程项目在施工时在同等受力条件下，减少用钢量可达50%以上。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。
图1是本申请的钢型材内部结构示意图。
图2是本申请的图1中A处放大示意图。
图中，1.第一合金层，2.第二合金层，3.第三合金层，4.钢型材本体。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
实施例一：一种超高强度轻量化的钢管或型材及其制造工艺，提供一种钢板，将该钢板进行连续成型为钢型材或焊接成钢管，再使所述钢管或钢型材加热后快速冷却，再次加热及冷却，使该钢管或钢型材的洛氏表面硬度达到HRC40度至53度之间，获得表面形成铝锌铁合金层或铝锌镁铁合金层的钢管或钢型材；其中当需要制得钢管，其横截面为封闭式，当需要制得钢型材时，其横截面为非封闭式，即具有断口或开口。
所述钢板为含碳在0.05-0.5WT%，含硼在0.0001-0.01wt%，表面有采用热浸涂层方法形成的锌铝或锌铝镁或铝镁合金或铝镁合金镀层，屈服强度在于300兆帕和800兆帕之间；厚度在0.2-4.0mm之间。后续加热过程，当温度到达900度以上，锌的汽化温度为900度左右，所以不能采用预镀锌这个工艺模式，锌铝或锌铝镁或铝镁合金的汽化温度高于950度以上，并且可以作为终端产品的有效防腐使用，也为工艺过程的起到有效防止钢本体被氧化。
将所述钢板在低于300摄氏度的温度下，进行连续成型或成型后焊接。上述成份的钢材由于强度较高，目前技术一般都是采用加热后在成型的方式，有些技术为了保证加热的过程不被氧化，可以有效的保护钢本体，采用在表面先预镀一层铝硅合金，因为汽化温度比较高，在加热时的工艺温度一般为800-900度之间，但是由于这个工艺表面的铝防锈能力远不如锌铝或锌铝镁或铝镁合金，仅仅只能作为工艺过程的防止氧化钢本体的作用，不能作为最终产品的防腐功能处理，该工艺不能用于型钢或钢管的制造。所以本工艺采用的是先连续预先冷成型的工艺。
在加热后快速冷却的工序中，将所述钢管或钢型材加热到750摄氏度到950摄氏度之间，时间在10秒至500秒之间。在这个过程中，合金在这个高温状态下，加速渗透钢本体，加速钢本体与合金的原子运动，形成较强的金属键结合，靠近钢本体的锌铝、锌铝镁、铝镁与钢本体形成一层新的防腐能力优于普通锌铝或锌镁或铝镁或锌铝镁合金的锌铝铁合金或锌铝镁铁合金或铝镁铁合金或锌镁铁合金。同时将钢本体迅速奥氏体化，如果低于750度，将不能使钢管充分奥氏体化，如果高于950度，将会使表面合金成汽化减少防腐性能甚至失去防腐性能。如果时间少于10秒，将会使钢管弯曲变形，高于500秒会使晶体组织粗大，会使冷却后的钢管延伸率很差，并且烧毁表面的合金失去防腐性能。
在一实施例中，在加热后快速冷却的工序中，在1秒到300秒之内将加热好的钢管或钢型材降温至10摄氏度至300摄氏度之内。将融化状态的合金迅速凝固在钢本体周围，同时将奥氏体化的钢本体组织转化为马氏体为主的组织结构，使该合金钢管的表面硬度由原来的HRC30度以下的硬度直接转化为HRC40度到57度之间。如果降温时间少于1秒，将会使合金钢本体很脆，容易断裂，延伸率会降低到4%以下，如果时间在300秒以上，不能使组织充分马氏体化，使合金管的强度达不到HRC40度到57度之间。
在再次加热及冷却的工序中，将钢管或钢型材重新加热到180摄氏度-400摄氏度，时间在5秒-500秒之间。如果温度在180度以下，无法有效的消除组织应力，使得到的钢管或型钢在后续应用过程中脆化，容易断裂造成事故，这时硬度不会发生变化。如果高于400度的温度，将回使合金钢管的硬度下降到40度以下，失去的提高强度的意义。
在再次加热及冷却的工序中，将钢管或钢型材自然冷却到常温后,即得到一种含碳在0.05-0.5%含硼在0，,001-0,01%，钢管本体HRC40度-53度，延伸率在4%-10%，屈服强度在1000-1500兆帕，抗拉强度在1300-1800兆帕，本体表面形成铝锌铁或铝镁铁或锌铝镁铁以金属键结合在一起的合金层结构，共键合金层的厚度在0.001微米以上，合金层外面通过共键的方式包覆不含铁的铝锌或铝镁或锌铝镁合金层，最外层通过金属键的方式结合着氧化锌铝或氧化镁铝或氧化锌铝镁结构层。
在连续成型后，进行喷涂锌铝或者铝镁或者锌铝镁合金，该喷涂是通过电弧方式融化，在采用高压气体将融化后的合金喷涂到钢管含缝或型材表面及断面。
在一实施例中，连续成型或焊接后的钢管或钢型材，连续不裁断加热，或是裁断后进行加热。
在一实施例中，在钢管或钢型材加热后进行喷涂铝镁合金或锌铝镁合金或锌铝合金或锌或铝或镁，该喷涂是通过电弧方式融化上述合金后，再采用高压空气将融化后的合金喷涂在型钢表面。
在一实施例中，在冷却后的钢管或钢型材，再涂覆一层铝锌树脂涂层或锌铝镁树脂涂，树脂涂层采用喷涂或浸涂的方式，树脂固化方式为常温固化或是不超过300度的温度下固化。
现有的钢管或型钢强度一般不高于800兆帕屈服强度，采用强度不高于800兆帕的冷轧钢板或镀锌钢板或镀铝锌钢板直接焊接或冷成型而成，钢本体不含硼元素，或者是将未经镀锌或镀铝锌或镀锌铝镁合金的钢管或型钢，采用冷镀锌或热浸镀锌工艺来做防腐处理，这个时候的工艺温度一般不超过500度，形成的含铁合金层一般较薄。钢管的强度低，表面硬度低于HRC40度，无法起到有效的节约钢铁使用。只有采用含硼的钢管或型钢，并且在后续的热处理过程中才能有效的提高强度，当然也可以采用其他或如含铁高于0.50%的钢铁（如50号钢，40Mn等材质），通过热处理也可以提高强度，达到HRC40度以上，但是采用含铁高的钢管或型钢焊接性很差，成型性能也很差，容易开裂，成才率低，产品很脆。
实施例二：本申请中，参照图1-2所示，进一步提供一种超高强度轻量化的钢管或型材，在附图中，示出了钢型材的横截面，当需要获得本申请的钢管时，其横截面为封闭式，整体形状可以是封闭式的圆形、方形或异形。而钢型材的整体形状可以是槽钢、C型钢、角钢、不规则型材等。如图所示，所述钢管或钢型材的横截面由外到内依次为第一合金层、第二合金层、第三合金层、钢型材本体、第三合金层、第二合金层和第一合金层，所述第一合金层为锌合金层或氧化锌合金层或氧化锌铝合金层或氧化锌铝镁合金层或氧化铝镁合金层或氧化锌镁合金层；所述第二合金层为锌铝合金层或锌铝镁合金层或铝镁合金层或锌镁合金层；所述第三合金层为锌铝铁合金层、锌铝镁铁合金层、铝铁合金层或铝镁铁合金层中的其中一种；所述钢型材本体为屈服强度大于800兆帕的合金结构钢；所述第一合金层、第二合金层、第三合金层的厚度分别为0.001-0.2mm；所述钢型材本体的厚度的0.4-5.0mm。
作为优选的，所述第一合金层为氧化锌铝合金层；所述第二合金层为锌铝合金层；所述第三合金层为锌铝铁合金层。
作为优选的，所述钢型材本体的屈服强度为800-1600兆帕，抗拉强度为1100-2000兆帕，延伸率为4%-15%。
实施例三：提供一种超高强度轻量化的钢管或型材的制造工艺，可以来制得上述高强度轻量化的钢管或钢型材，包括以下步骤：
S1，取钢坯进行加热，并进入热轧机进行热轧；
S2，进行层流冷却，并对钢坯进行卷取，即开卷及收卷，在卷取后进入下个工序进行酸洗；
S3，进入冷轧机得到预设厚度的钢材；
S4，对S3得到的钢材进行加热，并进入至涂层池进行预涂层，使钢材表面得到锌层、或锌铝层，或锌铝镁层，或铝镁层；
S5，采用纵剪机对钢材进行分条，得到若干设定宽度的钢带；
S6，对这些钢带进行冷成型，形成截面非封闭式的钢型材或截面封闭式的焊接钢管；
S7，高温加热至700-1000摄氏度，并进行补锌、补铝、补镁中的其中一种或多种组合；
S8，快速冷却至10-300摄氏度；
S9，低温处理，温度为100-500摄氏度；
S10，进行涂层，加锌铝树脂或铝树脂，常温或低温固化使产品得到锌铝树脂防腐层；
S11，收集堆垛，包装入库；
其中，也可以不进行步骤S10。
实施例四：提供一种超高强度轻量化的钢管或型材的制造工艺，可以来制得上述高强度轻量化的钢管或钢型材，包括以下步骤：
S1，取钢坯进行加热，并进入热轧机进行热轧；
S2，进行层流冷却，并对钢坯进行卷取，即开卷及收卷，在卷取的过程中进行酸洗；
S3，进入冷轧机得到预设厚度的钢材；
S4，对S3得到的钢材进行加热，并进入至涂层池进行预涂层，使钢材表面得到锌层、或锌铝层，或锌铝镁层；
S5，采用纵剪机对钢材进行分条，得到若干设定宽度的钢带；
S6，冷成型，形成截面非封闭式的钢型材或截面封闭式的焊接钢管；
S7，高温加热至700-1000摄氏度，并进行补锌、补铝、补镁中的其中一种或多种组合；
S8，快速冷却至5-100摄氏度；
S9，低温处理，温度为100-500摄氏度；
S10，进行裁切形成预定长度；
S11，收集堆垛，包装入库。
实施例五：提供一种超高强度轻量化的钢管或型材的制造工艺，可以来制得上述高强度轻量化的钢型材，在又一实施例中，包括以下步骤：
S1，取钢坯进行加热，并进入热轧机进行热轧；
S2，进行层流冷却，并对钢坯进行卷取，即开卷及收卷，在卷取后进行酸洗工序及冷轧工序；
S3，对钢坯加工后形成的钢带进行冷成型，形成截面非封闭式的钢型材或截面封闭式的焊接钢管；
S4，高温加热至700-1000摄氏度，并进行补锌、补铝、补镁中的其中一种或多种组合；
S5，快速冷却至10-300摄氏度；
S6，低温处理，温度为100-500摄氏度；
S7，进行涂层，加锌铝树脂或铝树脂，并进行树脂固化，使产品得到防腐树脂锌铝涂层；
S8，收集堆垛，包装入库；
其中，也可以不进行步骤S7。
基于上述三种不同实施例的制造工艺中，以下步骤中：以下步骤中：加热至700-1000摄氏度，并进行补锌、补铝、补镁中的其中一种或多种组合；采用两个导电丝，分别为铝丝、锌丝或两种铝丝或铝丝、镁丝或锌丝、镁丝，产生电弧并通过高压空气将短路后形成的合金层喷至钢材表面。
基于上述三种不同实施例的制造工艺中，以下步骤中：所述钢材在高温加热、快速冷却后得到屈服强度在800-1600兆帕、抗拉强度在1000-2000兆帕、延伸率在4%-14%的钢材本体；在低温处理后，使钢材本体的应力得到充分释放，形成稳定不易开裂的钢材本体；在高温加热700-1000摄氏度的同时，将表面预镀的锌铝合金涂层，锌铝合金镀层、锌铝镁合金镀层或铝镁合金镀层与刚材本体表面合金化，形成铝铁锌合金、铝镁铁锌合金、铝硅铁合金、铝镁铁合金合金层中一种或多种组合，各合金层厚度为0.0001mm-0.3mm。
基于上述三种不同实施例（实施例三至五）的制造工艺中，在涂层的步骤中，也可以加入树脂，加树脂用于潮湿领域，来提升防腐性能。
基于上述三种不同实施例（实施例三至五）的制造工艺中，用屈服强度800-1600兆帕的钢材本体，通过预先涂层工艺，通过高温700度-1000度的温度加热后，快速冷却，得到了屈服强度在800-1600兆帕、抗拉强度在1000-2000兆帕、延伸率在4%-14%的钢材本体，通过加热到低温100-400度温度，使钢材本体的应力得到充分释放，形成温度不易开裂的钢材本体，在高温700-1000度的同时，将表面预镀的铝合金涂层，锌铝合金镀层、锌铝镁合金镀层或铝镁合金镀层与刚本体表面合金化，形成铝铁锌合金、铝镁铁锌合金、铝硅铁合金、铝镁铁合金合金层，各合金厚度可以为0.001mm-0.3mm，该合金层防腐蚀能力优于传统热浸镀锌工艺镀层的锌铝、锌铝镁、铝镁镀层，该工艺有效解决了800-1600的高强钢防腐的难题，先单独强化钢本体在采用传统热浸镀工艺的话，优于传统热浸镀工艺需要温度为400度-500度之间，在这个温度下将会使钢本体的强度下降在800兆帕以下，就失去的钢本体强度提高的意义，钢本体强度为800-1600兆帕时，将有效的解决了现在传统钢型材由于强度低，为了提高型材的整体强度不得不提高壁厚等整体用钢量，该材料的发明使工程项目在施工时在同等受力条件下，减少用钢量可达50%以上。
同时采用锌铝或锌铝镁或锌镁或铝镁合金层表面可以提高汽化温度，有效防止在高温强化工艺过程中的钢材本体氧化产生，如单独采用镀锌防护时在钢材本体加热700度到1000度，锌层会汽化从而无法起到对钢本体的防止氧化腐蚀的作用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种超高强度轻量化的钢管或型材的制造工艺，其特征在于，
提供一种钢板，所述钢板为含碳在0.05-0.5wt%，含硼在0.0001-0.01wt%，表面有采用热浸涂层方法形成的锌铝或锌铝镁或铝镁合金或铝镁合金镀层，屈服强度在于300兆帕和800兆帕之间；厚度在0.2-4.0mm之间；
将所述钢板进行连续成型为钢型材或焊接成钢管，具体的，将所述钢板在低于300摄氏度的温度下，进行连续成型或成型后焊接；
再使所述钢管或钢型材在加热后快速冷却，具体的，在加热后快速冷却的工序中，将所述钢管或钢型材加热到750摄氏度到950摄氏度之间，时间在10秒至500秒之间，再在1秒到300秒之内将加热好的钢管或钢型材降温至10摄氏度至300摄氏度之内；
再次加热及冷却，在再次加热及冷却的工序中，将钢管或钢型材重新加热到180摄氏度-400摄氏度，时间在5秒-500秒之间，使该钢管或钢型材的洛氏表面硬度达到HRC40度至53度之间后自然冷却到常温，获得表面形成铝锌铁合金层或铝锌镁铁合金层的钢管或钢型材；其中所述钢管横截面为封闭式，所述钢型材的横截面为非封闭式。
2.根据权利要求1所述的一种超高强度轻量化的钢管或型材的制造工艺，其特征在于，在再次加热及冷却的工序中，将钢管或钢型材自然冷却到常温后，即得到一种含碳在0.05-0.5wt%，含硼在0.001-0.01wt%，钢管本体HRC40度-53度，延伸率在4%-10%，屈服强度在1000-1500兆帕，抗拉强度在1300-1800兆帕，本体表面形成铝锌铁或铝镁铁或锌铝镁铁以金属键结合在一起的合金层结构，共键合金层的厚度在0.001微米以上，合金层外面通过共键的方式包覆不含铁的铝锌或铝镁或锌铝镁合金层，最外层通过金属键的方式结合着氧化锌铝或氧化镁铝或氧化锌铝镁结构层。
3.根据权利要求1所述的一种超高强度轻量化的钢管或型材的制造工艺，其特征在于，在连续成型后，进行喷涂锌铝或者铝镁或者锌铝镁合金，该喷涂是通过电弧方式融化，采用高压气体将融化后的合金喷涂到钢管焊缝或钢型材表面及断面。
4.根据权利要求1所述的一种超高强度轻量化的钢管或型材的制造工艺，其特征在于，连续成型或焊接后的钢管或钢型材，连续不裁断加热，或是裁断后进行加热。
5.根据权利要求1所述的一种超高强度轻量化的钢管或型材的制造工艺，其特征在于，在钢管或钢型材再次加热后进行喷涂铝镁合金或锌铝镁合金或锌铝合金或锌或铝或镁，该喷涂是通过电弧方式融化上述合金后，再采用高压空气将融化后的合金喷涂在钢管或钢型材表面。
6.根据权利要求2所述的一种超高强度轻量化的钢管或型材的制造工艺，其特征在于，在再次冷却后的钢管或钢型材表面再涂覆一层铝锌树脂涂层或锌铝镁树脂涂，树脂涂层采用喷涂或浸涂的方式，树脂固化方式为常温固化或是不超过300摄氏度的温度下固化。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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