CN117026077A - 一种经济型建筑压型钢板用热镀锌基板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种经济型建筑压型钢板用热镀锌基板及其生产方法，其中经济型建筑压型钢板用热镀锌基板的化学成分按质量百分比计为：C：0.06～0.08％，Si：≤0.04％，Mn：0.40～0.50％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Alt：0.020～0.050％，Ca：0.0008～0.0020％；其余为Fe及不可避免夹杂。本发明提供的生产方法包括冶炼→连铸→热轧→酸轧→连续退火→热浸镀锌→光整、拉矫→钝化→卷取，能够得到一种具有较高的抗拉强度以及优良的抗变形能力的经济型建筑压型钢板用热镀锌基板。

Description

一种经济型建筑压型钢板用热镀锌基板及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金板材生产技术领域，具体涉及一种经济型建筑压型钢板用热镀锌基板及其生产方法。
背景技术
随着社会经济的高度发展以及科技的持续进步，传统的混凝土结构厂房因为综合成本高，施工难度大、周期长而难以满足业主的要求，而轻型钢结构厂房的应用则不仅满足了工业厂房功能需求，而且缩短了施工周期，深得业主青睐。建筑用压型钢板成为轻钢结构应用的重要领域，在新建的住宅、体育场、菜市场、展览馆等各类场馆中得到大量应用。使用压型钢板屋面的建筑物可使结构自重大为减轻，主要的承重用材亦可随之减少，整个工程的工作量可大大减少，有良好的综合经济效益。压型钢板组合楼板是一种新型的楼板结构体系，利用压型钢板自身具有的重量轻、强度高、承重大、抗震性好的特点，取消了传统的模板支撑系统，这种结构已在国外被广泛地应用于工业与民用建筑中。目前国际上用于压型钢板的材料主要有镀锌、镀锌铝和镀铝锌三种钢板，应用最多的是镀锌板。压型钢板作为冷弯成型钢构件的一种，经过辊压冷弯形成各种波型。因其有自重轻、强度高、抗震性能好、建造及安装迅速、节能环保，并可循环使用等特点，而且施工过程中对季节的环境影响极小，因此，越来越多的应用在高楼建筑、大跨度空间结构及住宅等建筑工程中，在工业厂房中的应用也日趋广泛。近几年来，轻钢结构在我国的发展可以说是异军突起，这大大刺激了建筑业对压型钢板的需求，其应用前景非常广阔。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种经济型建筑压型钢板用热镀锌基板及其生产方法，本发明提到的热镀锌基板在保证较高强度的同时又具有良好的成形性能、优良的抗腐蚀能力、高的表面质量，并且钢板表面具有良好的锌层附着性，极好地满足了建筑行业对减重、安全、节能、环保、耐蚀性等的要求，且各项性能均满足相关标准要求和用户使用需求。
本发明一方面提供一种经济型建筑压型钢板用热镀锌基板，其化学成分按质量百分比计为：C：0.06～0.08％，Si：≤0.04％，Mn：0.40～0.50％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Alt：0.020～0.050％，Ca：0.0008～0.0020％；其余为Fe及不可避免夹杂。
在一些实施方式中，所述经济型建筑压型钢板用热镀锌基板的力学性能满足：屈服强度274～325MPa，抗拉强度356～401MPa，延伸率≥29％。
本发明另一方面提供一种经济型建筑压型钢板用热镀锌基板的生产方法，其包括以下工艺：冶炼→连铸→热轧→酸轧→连续退火→热浸镀锌→光整、拉矫→钝化→卷取；其中：
所述冶炼→连铸工艺包括以下流程：KR脱硫—转炉—LF精炼—RH真空处理—板坯连铸—缓冷，其中供铸机钢水成分为C：0.06～0.08％，Si：≤0.04％，Mn：0.40～0.50％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Alt：0.020～0.050％，Ca：0.0008～0.0020％，其余为Fe及不可避免夹杂；
所述热轧工艺包括以下流程：铸坯加热—粗轧—精轧—冷却—卷取，其中铸坯出炉温度1205±20℃，粗轧采用3+3模式2机架轧机粗轧，精轧采用7机架连续变凸度(Continuouslyvariable crown，cvc)轧机精轧，中间坯厚度40～45mm；所述精轧的开轧温度1010±10℃，所述精轧的终轧温度为830±10℃，热轧钢带厚度2.8～4.6mm；冷却采用层流冷却设备，前分散冷却模式，冷却速度为20±5℃/s，所述卷取温度为625±5℃；
所述酸轧工艺包括以下流程：将热轧带钢经i-BOX技术盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，经过5机架冷轧机冷轧，冷轧压下率为61～74％，轧至目标厚度0.6～1.8mm；
所述连续退火→热浸镀锌工艺包括以下流程：采用美钢联法工艺生产，将冷硬卷钢带开卷后加热进行连续退火和热浸镀锌，加热温度和均热温均为745±10℃，加热时间85～120s，均热时间85～120s，缓冷温度650±20℃，快冷温度465±10℃，入锌锅温度460±10℃；
所述光整、拉矫工艺为：光整延伸率为0.8～1.3％，拉矫延伸率为0.2～0.4％。
本发明的有益效果是通过采用生产成本相对较低的C-Mn成分设计，配合利用现有生产设备条件，对热轧温度、酸轧压下率、镀锌退火温度及光整延伸率等关键工艺参数进行精准控制，生产一种经济型建筑压型钢板用热镀锌基板，该产品的显微组织主要为铁素体基体和少量弥散析出的碳化物，力学性能满足：屈服强度274～325MPa，抗拉强度356～401MPa，延伸率≥29％。该钢种有较高的抗拉强度以及优良的抗变形能力，符合强度和成型性能的良好匹配，满足压型钢板经辊压冷弯成各种波型的要求，弯折性能良好，无锌层脱落，同时本发明生产的热镀锌基板产品表面质量良好，涂层附着力优良，满足相关技术要求和用户使用需求。
附图说明
图1为实施例1生产的经济型建筑压型钢板用热镀锌基板的显微组织图。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，实施例旨在有助于理解本发明，而不在于限制本发明的内容。
实施例1
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1653℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1566℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为26℃，之后进行板坯清理、缓冷以及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1220℃，加热时间为227min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1016℃，精轧终轧温度为840℃，成品厚度2.5mm。层流冷却采用前分散冷却，冷却速度20℃/s，钢带温度降低到621℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为70％，轧至目标厚度0.6mm。冷硬卷镀锌工艺选用美钢联法热镀锌生产工艺及立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为86m/min，加热温度和均热温均为750℃，加热时间85～120s，均热时间85～120s；缓冷温度662℃，缓冷速度6℃/s，时间13～15s；快冷温度466℃，快冷速度23℃/s，时间8～12s；入锌锅温度465℃，时间25～30s，出锌锅后以16℃/s冷却至250℃以下随后经水淬烘干至室温；光整延伸率为0.8％，拉矫延伸率为0.2％，最后进行产品性能检测，如下表2所示。如图1所示，示出了该实施例获得的建筑压型钢板用热镀锌基板的显微组织图，可见显微组织为铁素体和少量弥散析出碳化物。
实施例2
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1643℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1560℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为30℃，之后进行板坯清理、缓冷以及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1218℃，加热的时间为225min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1005℃，精轧终轧温度为826℃，成品厚度3.0mm。层流冷却采用前分散冷却，冷却速度20℃/s，钢带温度降低到625℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为73％，轧至目标厚度0.8mm。冷硬卷镀锌工艺选用美钢联法热镀锌生产工艺及立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为85m/min，加热温度和均热温均为746℃，加热时间85～120s，均热时间85～120s；缓冷温度650℃，缓冷速度6℃/s，时间13～15s；快冷温度462℃，快冷速度26℃/s，时间8～10s；入锌锅温度460℃，时间25～30s，出锌锅后以16℃/s冷却至250℃以下随后经水淬烘干至室温；光整延伸率为0.9％，拉矫延伸率为0.2％，最后进行产品性能检测，如下表2所示。
实施例3
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1646℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1562℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为27℃，之后进行板坯清理、缓冷以及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1210℃，加热的时间为232min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1012℃，精轧终轧温度为822℃，成品厚度3.5mm。层流冷却采用前分散冷却，冷却速度20℃/s，钢带温度降低到626℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为71％，轧至目标厚度1.0mm。冷硬卷镀锌工艺选用美钢联法热镀锌生产工艺及立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为82m/min，加热温度和均热温均为743℃，加热时间85～120s，均热时间85～120s；缓冷温度660℃，缓冷速度6℃/s，时间13～15s；快冷温度468℃，快冷速度25℃/s，时间8～10s；入锌锅温度462℃，时间25～30s，出锌锅后以16℃/s冷却至250℃以下随后经水淬烘干至室温；光整延伸率为0.8％，拉矫延伸率为0.4％，最后进行产品性能检测，如下表2所示。
实施例4
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1645℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1564℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为28℃，之后进行板坯清理、缓冷以及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1208℃，加热时间为230min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1008℃，精轧终轧温度为825℃，成品厚度3.8mm。层流冷却采用前分散冷却，冷却速度20℃/s，钢带温度降低到630℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为68％，轧至目标厚度1.2mm。冷硬卷镀锌工艺选用美钢联法热镀锌生产工艺及立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为90m/min，加热温度和均热温均为745℃，加热时间85～120s，均热时间85～120s；缓冷温度650℃，缓冷速度6℃/s，时间13～15s；快冷温度463℃，快冷速度28℃/s，时间8～10s；入锌锅温度463℃，时间25～30s，出锌锅后以16℃/s冷却至250℃以下随后经水淬烘干至室温；光整延伸率为1.0％，拉矫延伸率为0.3％，最后进行产品性能检测，如下表2所示。
实施例5
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1645℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1560℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为28℃，之后进行板坯清理、缓冷以及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1203℃，加热时间为233min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1017℃，精轧终轧温度为833℃，成品厚度4.0mm。层流冷却采用前分散冷却，冷却速度20℃/s，钢带温度降低到628℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为65％，轧至目标厚度1.4mm。冷硬卷镀锌工艺选用美钢联法热镀锌生产工艺及立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为87m/min，加热温度和均热温均为742℃，加热时间85～120s，均热时间85～120s；缓冷温度663℃，缓冷速度6℃/s，时间13～15s；快冷温度465℃，快冷速度25℃/s，时间8～10s；入锌锅温度460℃，时间25～30s，出锌锅后以16℃/s冷却至250℃以下随后经水淬烘干至室温；光整延伸率为1.2％，拉矫延伸率为0.3％，最后进行产品性能检测，如下表2所示。
实施例6
将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉，转炉出钢温度1652℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度≥1563℃，LF炉外精炼进行测温和成分微调，LF炉外精炼供铸机化学成分如表1所示。板坯连铸过热度为30℃，之后进行板坯清理、缓冷以及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1215℃，加热时间为226min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1015℃，精轧终轧温度为826℃，成品厚度4.3mm。层流冷却采用前分散冷却，冷却速度20℃/s，钢带温度降低到620℃进行卷取。将热轧带钢经盐酸槽酸洗，该酸槽采用MH最新开发的i-BOX技术，操作和维护大大简化，节省能源和劳动力，热轧带钢去除表面氧化铁皮后，经过5机架UCM轧机冷轧，冷轧压下率为61％，轧至目标厚度1.8mm。冷硬卷镀锌工艺选用美钢联法热镀锌生产工艺及立式退火炉中进行，钢带在炉区运行速度为82m/min，加热温度和均热温均为750℃，加热时间85～120s，均热时间85～120s；缓冷温度656℃，缓冷速度6℃/s，时间13～15s；快冷温度467℃，快冷速度26℃/s，时间8～10s；入锌锅温度460℃，时间25～30s，出锌锅后以16℃/s冷却至250℃以下随后经水淬烘干至室温；光整延伸率为1.3％，拉矫延伸率为0.2％，最后进行产品性能检测，如下表2所示。
对比例1
生产方法按照实施例1所示的方法，不同之处在于LF炉外精炼供铸机化学成分与实施例1所用的不同，如下表1所示。最后进行产品性能检测，如下表2所示。
对比例2
生产方法按照实施例5所示的方法，不同之处在于LF炉外精炼供铸机化学成分与实施例5所用的不同，如下表1所示。最后进行产品性能检测，如下表2所示。
对比例3-4
对比例3-4的生产方法按照实施例4所示的方法，不同之处在于加热温度和均热温度与实施例4不同，具体地，对比例3的退火温度(加热温度和均热温)为765℃，对比例4的退火温度为720℃。最后进行产品性能检测，如下表2所示。
表1：本发明实施例1～6对比例1～4的化学成分(wt％)
实施例 C Si Mn P S Alt Ca
1 0.070 0.02 0.50 0.015 0.003 0.035 0.0014
2 0.066 0.03 0.45 0.016 0.005 0.032 0.0018
3 0.078 0.02 0.48 0.017 0.006 0.036 0.0016
4 0.075 0.04 0.40 0.014 0.003 0.035 0.0014
5 0.080 0.03 0.46 0.015 0.005 0.037 0.0018
6 0.060 0.02 0.48 0.016 0.004 0.032 0.0015
对比例1 0.070 0.03 0.65 0.016 0.005 0.032 0.0016
对比例2 0.080 0.03 0.25 0.014 0.003 0.032 0.0015
对比例3 0.075 0.04 0.40 0.014 0.003 0.035 0.0014
对比例4 0.075 0.04 0.40 0.014 0.003 0.035 0.0014
对本发明实施例1～6的钢卷进行力学性能检验，检验结果见表2。
表2：本发明实施例1～6和对比例1～4的钢卷的力学性能
实施例 屈服强度ReL(MPa) 抗拉强度Rm(MPa) 延伸率A80(％)
实施例1 325 401 29
实施例2 276 361 34
实施例3 293 367 33
实施例4 291 364 31
实施例5 274 356 33
实施例6 308 379 31
对比例1 325 427 21
对比例2 249 317 35
对比例3 244 315 41
对比例4 325 419 22
由以上表1和表2记载的内容可知，该热镀锌基板满足建筑压型钢板质轻、强度高且塑韧性优良的要求，同时本发明生产的热镀锌基板产品表面质量优良，生产成本低，制备方法简单，适合工业化生产，并满足相关标准要求和用户使用需求。
本发明提供的经济型建筑压型钢板用热镀锌基板的力学性能可满足：屈服强度274～325MPa，抗拉强度356～401MPa，延伸率≥29％，具有较高的抗拉强度以及优良的抗变形能力，符合强度和成型性能的良好匹配，满足压型钢板经辊压冷弯成各种波型的要求，弯折性能良好，无锌层脱落，同时本发明生产的热镀锌基板产品表面质量良好，涂层附着力优良，满足相关技术要求和用户使用需求。根据对比例1-2的结果可知，当材料化学成分含量不符合本发明的要求范围时，尤其是Mn成分的含量偏高或偏低，均会导致获得的产品不能达到预定的力学性能，例如对比例1获得的产品的强度偏高而延伸率富余量较小，容易导致该产品在折弯过程中产生裂纹失效；对比例2获得的产品抗拉强度未达到需要的强度要求，该基板在实际使用时降低承重能力。根据对比例3-4的结果可知，当该基板的化学成分含量满足本发明的要求，但生产方法不能满足本发明的要求时，主要为退火温度不同，对比例3的退火温度高则会导致获得的产品达不到预定的强度，会降低成品压型钢板的实际承重能力，对比例4的退火温度低导致产品强度偏高塑性较差，在后续加工时增加折弯难度和开裂风险。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种经济型建筑压型钢板用热镀锌基板，其化学成分按质量百分比计为：C：0.06～0.08％，Si：≤0.04％，Mn：0.40～0.50％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Alt：0.020～0.050％，Ca：0.0008～0.0020％；其余为Fe及不可避免夹杂。
2.根据权利要求1所述的经济型建筑压型钢板用热镀锌基板，其力学性能满足：屈服强度274～325MPa，抗拉强度356～401MPa，延伸率≥29％。
3.权利要求1或2所述的经济型建筑压型钢板用热镀锌基板的生产方法，其包括以下工艺：冶炼→连铸→热轧→酸轧→连续退火→热浸镀锌→光整、拉矫→钝化→卷取；其中：
所述冶炼→连铸工艺包括以下流程：KR脱硫—转炉—LF精炼—RH真空处理—板坯连铸—缓冷，其中供铸机钢水成分为C：0.06～0.08％，Si：≤0.04％，Mn：0.40～0.50％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Alt：0.020～0.050％，Ca：0.0008～0.0020％，其余为Fe及不可避免夹杂；
所述热轧工艺包括以下流程：铸坯加热—粗轧—精轧—冷却—卷取，其中铸坯出炉温度1205±20℃，粗轧采用3+3模式2机架轧机粗轧，精轧采用7机架连续变凸度(Continuously variable crown，cvc)轧机精轧，中间坯厚度40～45mm；所述精轧的开轧温度1010±10℃，所述精轧的终轧温度为830±10℃，热轧钢带厚度2.8～4.6mm；冷却采用层流冷却设备，前分散冷却模式，冷却速度为20±5℃/s，所述卷取温度为625±5℃；
所述酸轧工艺包括以下流程：将热轧带钢经i-BOX技术盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，经过5机架冷轧机冷轧，冷轧压下率为61～74％，轧至目标厚度0.6～1.8mm；
所述连续退火→热浸镀锌工艺包括以下流程：采用美钢联法工艺生产，将冷硬卷钢带开卷后加热进行连续退火和热浸镀锌，加热温度和均热温均为745±10℃，加热时间85～120s，均热时间85～120s，缓冷温度650±20℃，快冷温度465±10℃，入锌锅温度460±10℃；
所述光整、拉矫工艺为：光整延伸率为0.8～1.3％，拉矫延伸率为0.2～0.4％。
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