TW202003874A - 熱浸鍍鋅鋼片之製造方法 - Google Patents

Abstract

一種熱浸鍍鋅鋼片之製造方法。在此方法中，提供冷軋鋼帶，其中此冷軋鋼帶之成分包含0.01wt%至0.1wt%的碳、0.1wt%以下的矽、0.1wt%至1.0wt%的錳、0.04wt%以下的磷、0.03wt%以下的硫、0.005wt%以下的氮、0.01wt%至0.1wt%的鋁、以及鐵。對冷軋鋼帶進行退火步驟，以形成退火冷軋鋼帶。對退火冷軋鋼帶進行熱浸鍍鋅步驟，以形成熱浸鍍鋅鋼材半成品。對熱浸鍍鋅鋼材半成品進行調質軋延步驟，以製得熱浸鍍鋅鋼片，其中調質軋延步驟包含利用工輥軋延熱浸鍍鋅鋼材半成品，其中工輥的表面粗糙度大於0.9μm且小於1.2μm。

Description

熱浸鍍鋅鋼片之製造方法

本發明是有關於一種熱浸鍍鋅鋼片之製造方法，且特別是有關於一種具有高光澤度的熱浸鍍鋅鋼片之製造方法。

熱浸鍍鋅鋼片廣泛應用於汽車材料、電腦、冷氣機、伺服器外殼、家電用料、建材用料、以及家具用料等領域。在3C產品日新月異的情況下，電腦外殼與家電產品不斷推陳出新，因此消費者對於產品表面色澤與外觀的標準也日益提高。

目前國外有關高光澤度熱浸鍍鋅生產的相關技術有例如日本專利公報號2000-144359(專利名稱為：表面外觀良好的熱浸鍍鋅鋼片)，該專利是在鋼帶進行熱浸鋅後，以壓力為50cc/m²的高壓水槍噴灑溫度控制在425℃之鍍鋅鋼片，以達到細化鋅花之目的。然而，此種作法需考量高壓水槍中的水溶液清淨度，若水溶液中有雜質，則會導致雜質噴附在鍍鋅鋼片表面，進而形成表面缺陷而影響表面光澤度。

另一篇中國專利號CN 1276990(專利名稱為：光澤保持性能優異的熱浸鍍鋅薄鋼片及其製備方式)主要是在鍍層凝固後進行水冷步驟，在水冷步驟中控制鍍層與水流之間的接觸溫度。且該專利另外在鍍液中添加少量易氧化元素來穩定鍍層表面層中鋁和鎂的氧化態，從而抑制熱浸鍍鋅-鋁-鎂的薄鋼片之表面光澤度的下降。然而，此種作法將會導致成本增加。而且，雖然易氧化元素可對鍍層有抑制光澤度下降的效果，但這些易氧化元素也會跟鍍槽中其他元素反應而形成化合物，進而沾附在鍍層表面，因而降低表面品質。

因此，本發明之一目的是在提供一種熱浸鍍鋅鋼片之製造方法，其可提升熱浸鍍鋅鋼片的表面光澤度。

根據本發明之上述目的，提出一種熱浸鍍鋅鋼片之製造方法，包含以下步驟。提供冷軋鋼帶，其中此冷軋鋼帶之成分包含0.01wt%至0.1wt%的碳、0.1wt%以下的矽、0.1wt%至1.0wt%的錳、0.04wt%以下的磷、0.03wt%以下的硫、0.005wt%以下的氮、0.01wt%至0.1wt%的鋁、不顯著之雜質、以及平衡量的鐵。對冷軋鋼帶進行退火步驟，以形成退火冷軋鋼帶。對退火冷軋鋼帶進行熱浸鍍鋅步驟，以形成熱浸鍍鋅鋼材半成品。對熱浸鍍鋅鋼材半成品進行調質軋延步驟，以製得熱浸鍍鋅鋼片，其中調質軋延步驟包含利用工輥軋延熱浸鍍鋅鋼材半成品，其中工輥的表面粗 糙度大於0.9μm且小於1.2μm。

依據本發明之一實施例，上述之冷軋鋼帶的厚度為0.3mm至1.2mm、寬度為700mm至1830mm、以及降伏強度為180MPa至350Mpa。

依據本發明之一實施例，上述之退火步驟是在750℃至850℃的溫度、以及露點為-60℃至-20℃的條件下進行。

依據本發明之一實施例，上述之退火步驟是在包含氫濃度為4.0vol%至15.0vol%的氣氛中進行。

依據本發明之一實施例，上述之熱浸鍍鋅步驟是在溫度為450℃至470℃的鋅槽中進行。

依據本發明之一實施例，上述之鋅槽中的鋅液包含鋅以及鋁，且鋁的含量為0.15wt%至0.22wt%。

依據本發明之一實施例，在形成熱浸鍍鋅鋼材半成品後，更包含進行鍍鋅量調整步驟，以使熱浸鍍鋅鋼材半成品的鋅層單面總塗覆量為30g/m²至60g/m²。

依據本發明之一實施例，在形成熱浸鍍鋅鋼材半成品後，更包含進行冷卻步驟，冷卻步驟是以5℃/秒至25℃/秒的冷卻速度進行。

依據本發明之一實施例，上述之調質軋延步驟的調質率為1.2%至1.5%，且軋延力為200公噸至360公噸。

依據本發明之一實施例，在進行調質軋延步驟後，更包含進行塗覆步驟，以形成皮膜在熱浸鍍鋅鋼片之表面，完成塗覆步驟後，熱浸鍍鋅鋼片的表面粗糙度為0.5μ m至0.8μm。

由上述可知，本發明在不改變現有之熱浸鍍鋅設備的架構下，以低粗糙度工輥軋延熱浸鍍鋅鋼材半成品，並同時控制調質率與軋延力來調整完成後之熱浸鍍鋅鋼片的表面粗糙度，藉此達到熱浸鍍鋅鋼片維持優良色澤之功效。透過本發明之方法所製得之熱浸鍍鋅鋼片可得到表面粗糙度為約0.5μm至約0.8μm、85度入射角光澤度約30以上、以及明度約75以上的表面優良色澤。

100‧‧‧方法

102‧‧‧步驟

104‧‧‧步驟

106‧‧‧步驟

108‧‧‧步驟

110‧‧‧步驟

112‧‧‧步驟

114‧‧‧步驟

為了更完整了解實施例及其優點，現參照結合所附圖式所做之下列描述，其中：〔圖1〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種熱浸鍍鋅鋼片之製造方法的流程圖。

連續熱浸鍍鋅生產流程包含冷軋鋼帶銲接(鋼帶搭接)、鋼帶清洗、退火、熱浸鍍鋅、氣刀控制鋅層附著量、調質軋延處理以及後處理。相較於其他鋼廠提高光澤度(或抑制光澤度降低)的方式，本發明則是直接利用現有的熱浸鍍鋅設備，在連續熱浸鍍鋅產線的調質軋延處理中採用低粗糙度工輥，並配合適當的調質率以及軋延力，以控制鍍層表面粗糙度，使鍍鋅鋼片維持85度入射角光澤度高於30、 明度高於75之優良表面外觀。

請參照圖1，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種熱浸鍍鋅鋼片之製造方法的流程圖。在本實施方式中，利用方法100製造熱浸鍍鋅鋼片時，先進行步驟102，以提供冷軋鋼帶。在一實施例中，冷軋鋼帶的成分包含碳、矽、錳、磷、硫、氮、鋁與鐵。一般而言，冷軋鋼帶還包含有不顯著之雜質。在一些示範例子中，冷軋鋼帶之成分包含約0.01wt%至約0.1wt%的碳、約0.1wt%以下的矽、約0.1wt%至約1.0wt%的錳、約0.04wt%以下的磷、約0.03wt%以下的硫、約0.005wt%以下的氮、約0.01wt%至約0.1wt%的鋁，剩餘的部分為不顯著之雜質以及平衡量的鐵。

在一些特定例子中，冷軋鋼帶的厚度為約0.3mm至約2.0mm、寬度為約700mm至約1830mm、以及降伏強度(YS)為約180MPa至約350Mpa。

接下來，進行步驟104，以對冷軋鋼帶進行退火步驟，藉以形成退火冷軋鋼帶。在一些實施例中，退火步驟的溫度可例如控制在約750℃至約850℃，退火爐內的露點溫度控制在約-60℃至約-20℃。若露點超過約-20℃，冷軋鋼帶的表面將形成氧化物，形成未鍍點缺陷；若露點低於約-60℃，則會導致來源氣體乾燥成本過高，不符合經濟效益。在一實施例中，退火步驟是在包含氫濃度為約4.0vol%至約15.0vol%的氣氛中進行。若氫濃度為約4.0vol%以上，則有助於冷軋鋼帶表面活化，可促進後續的熱浸鍍鋅製 程；若氫濃度超過約15.0vol%，因高於氫氣的爆炸下限值(Low Explosion Limited，LEL)，則會有爐體爆炸的風險。

於退火步驟後，可進行步驟106，以對退火冷軋鋼帶進行熱浸鍍鋅步驟，藉以形成熱浸鍍鋅鋼材半成品。在此步驟中，退火冷軋鋼帶進入熔融鋅槽的溫度(即浸入板溫)並沒有特別限制。在一特定例子中，浸入板溫為鋅槽所設定之約450℃至約470℃溫度。這樣的溫度設定對於鋅槽溫度變化小，有助於熱浸鍍鋅製程，可避免鍍鋅不良、鋅槽中出現鋅渣、或是所形成的熱浸鍍鋅鋼材半成品出現麻點等缺陷。具體而言，若鋅槽的溫度高於約470℃時，將使得鋼帶初始合金化，所形成熱浸鍍鋅鋼材半成品易產生麻點缺陷。若鋅槽的溫度低於約450℃時，將使鋅槽表面的的浮渣增多，且鋅槽輥易產生結晶，此結晶會轉印至鋼片上而導致鍍鋅不良。

在鍍鋅過程中，由於鐵鋅反應會生成硬脆鐵鋅相，而降低鋼帶的成形性。因此，在一些實施例中，在熱浸鍍鋅步驟中，鋅槽中的鋅液組成除了鋅外，可包含鋁、或其他所需元素。在一實施例中，鋅槽中的鋁含量可限制在約0.15wt%至約0.22wt%的範圍內，如此有助於熱浸鍍鋅的過程中形成鐵鋁相，並抑制鐵鋅相的形成，以提升鋼材的成形性。在本實施例中，若鋁含量太少，例如低於約0.15wt%時，則會使鋅液的流動性差，導致鍍鋅的效果差。

在熱浸鍍鋅鋼材半成品移出鋅槽後，接著進行 步驟108，以進行鍍鋅量調整步驟。在鍍鋅量調整步驟中，可利用調整氣刀裝置來調整鍍鋅量。透過調整氣刀裝置的氣壓、或是氣刀裝置與熱浸鍍鋅鋼材半成品間的距離，來使熱浸鍍鋅鋼材半成品的鋅層單面總塗覆量為約30g/m²至約60g/m²。其中，當鋅層塗覆量小於約30g/m²時，較難以確保完成後的熱浸鍍鋅鋼片的耐腐蝕性。而當鋅層塗覆量超過約60g/m²時，則會產生漣漪鋅層缺陷、或是發生因鍍覆不良而導致鋅層剝離等問題。

在進行鍍鋅量調整步驟後，接著可進行步驟110，以進行冷卻步驟，藉以使熱浸鍍鋅鋼材半成品冷卻。在一實施例中，冷卻步驟是以約5℃/秒至約25℃/秒的冷卻速度進行。欲陳明者，前述之鍍鋅量調整步驟以及冷卻步驟的先後順序可依據需求而調整，並非以前述實施例之順序的為限。

接下來，可進行步驟112，以對熱浸鍍鋅鋼材半成品進行調質軋延(Skin Pass Process)步驟，以製得熱浸鍍鋅鋼片。在一實施例中，調質軋延步驟包含利用工輥軋延熱浸鍍鋅鋼材半成品，且工輥的表面粗糙度大於約0.9μm且小於約1.2μm。當工輥的表面粗糙度小於或等於約0.9μm時，工輥軋延至鍍鋅鋼片的轉印率太低，將導致完成之熱浸鍍鋅鋼片表面粗糙度太低，而不利於後續塗覆皮膜或塗油處理。當工輥的表面粗糙度大於或等於約1.2μm時，將導致完成之熱浸鍍鋅鋼片表面粗糙度太高，而使光線的折射率增加且反射率減少，導致整體熱浸鍍鋅鋼片光澤度下降。 在一些例子中，工輥可為噴砂工輥(Shot-Blast Texture Roll，SBT工輥)、或放電加工工輥(Electro-Discharge Texture Roll，EDT工輥)等。

在調質軋延步驟中，調質軋延時的調質率為約1.2%至約1.5%，且軋延力為約200公噸至約360公噸。其中，在此所指的調質率是指熱浸鍍鋅鋼材半成品在軋延時之伸長的比率。若調質率低於約1.2%、軋延力低於約200公噸時，會使得完成之熱浸鍍鋅鋼片粗糙度較低，且材料容易發生降伏伸長現象，將導致熱浸鍍鋅鋼片於後續沖壓或其他塑性成形過程中產生伸張應變痕。若調質率高於約1.5%、軋延力高於約360公噸時，會使得完成之熱浸鍍鋅鋼片粗糙度增加，而導致後續塗覆皮膜或塗油處理時，粗糙度的輪廓的峰值(尖點)露出所塗覆的皮膜或油膜外，而造成熱浸鍍鋅鋼片的耐蝕性不良。此外，粗糙度增加也會使得熱浸鍍鋅鋼片的光澤度下降，且過高的調質率與軋延力也會增加熱浸鍍鋅鋼片的降伏強度而影響成形性。

在進行調質軋延步驟後，可進行步驟114，以進行塗覆步驟，形成皮膜(或油膜)在熱浸鍍鋅鋼片之表面。在塗覆步驟中，可於熱浸鍍鋅鋼片的表面實施塗覆處理或塗油覆蓋，且塗覆處理可經加熱、烘乾、固化後形成皮膜。在本實施例中，塗覆皮膜的種類與塗覆處理的溶液可依需求而選擇。完成塗覆步驟後，熱浸鍍鋅鋼片的表面粗糙度為約0.5μm至約0.8μm。若完成之熱浸鍍鋅鋼片的表面粗糙度小於約0.5μm表示粗糙度不足，若大於約0.8μm則會使得 光線折射率與光澤度下降。

利用上述方法100所製備出來的熱浸鍍鋅鋼片在使用光澤度計量測85度入射角的光澤度(GU)值為約30以上。當GU值低於約30以下，則熱浸鍍鋅鋼片的外觀較霧白，不具高光澤度特性。而且，利用上述方法100所製備出來的熱浸鍍鋅鋼片在使用色差計所量測出來的明度(L)值為約75以上。L值是反映熱浸鍍鋅鋼片的明亮程度，當L值低於約75時，熱浸鍍鋅鋼片的表面為出現帶黑的雜色，雖然較低的L值不會影響熱浸鍍鋅鋼片的耐蝕性，但此較低的L值並非於均勻分布在鍍層表面，而是從鍍層表面上的污點所測得，故影響整體熱浸鍍鋅鋼片的表面品質。

以下利用多個實施例與比較例，來更具體說明利用本實施方式的技術內容與功效。請參照下表一，表一表列出七個實施例與五個比較例之製程條件與熱浸鍍鋅鋼片的對應量測結果。

上表一所列之實施例與比較例係採用前述之冷 軋鋼帶，經清洗、退火、熱浸鍍鋅、表一所列之製程參數所進行之調質軋延、以及塗覆處理所製備之熱浸鍍鋅鋼片。其中，在實施例1~7的製程條件中，調質軋延時所採用工輥表面粗糙度為1μm、調質率為1.2%~1.5%、以及軋延力為200~360公噸之製程條件來製備熱浸鍍鋅鋼片。所製備出來的熱浸鍍鋅鋼片之85度角的光澤度與明度分別大於30及75，代表這些熱浸鍍鋅鋼片具有良好的光澤度外觀。其中，實施例7是採用調質率為1.2%以及軋延力為360公噸之製程條件所完成之熱浸鍍鋅鋼片，所測得之光澤度與明度均符合標準，但此條件為製程條件上限，若軋延力超過360公噸的話，則會造成熱浸鍍鋅鋼片張力過大，生產過程不穩定。

請繼續參照表1，在比較例1~5的製程條件中，調質軋延時所採用之工輥的表面粗糙度分別為0.9μm及1.2μm，即使將調質率與軋延力分別控制在1.2%~1.5%以及200~360公噸，以工輥表面粗糙度為0.9μm之製程條件所製備熱浸鍍鋅鋼片仍會有伸張應變痕產生；而以工輥表面粗糙度為1.2μm之製程條件所製備熱浸鍍鋅鋼片則會提高鍍鋅層的表面粗糙度，導致光澤度下降。其中，比較例1是採用調質率為1.2%以及軋延力為150公噸之製程條件所完成之熱浸鍍鋅鋼片，雖然其光澤度高達52.7，但以此製程條件所生產的熱浸鍍鋅鋼片經拉伸試驗後，材料具降伏伸長現象，而導致熱浸鍍鋅鋼片在後續經沖壓等塑性加工時，會於產品邊緣產生伸張應變痕，造成產品的外觀不良。

由上述本發明實施方式可知，本發明在不改變 現有之熱浸鍍鋅設備的架構下，以低粗糙度工輥軋延熱浸鍍鋅鋼材半成品，並同時控制調質率與軋延力來調整完成後之熱浸鍍鋅鋼片的表面粗糙度，藉此達到熱浸鍍鋅鋼片維持優良色澤之功效。透過本發明之方法所製得之熱浸鍍鋅鋼片可得到表面粗糙度為約0.5μm至約0.8μm、85度入射角光澤度約30以上、以及明度約75以上的表面優良色澤。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧方法

102‧‧‧步驟

104‧‧‧步驟

106‧‧‧步驟

108‧‧‧步驟

110‧‧‧步驟

112‧‧‧步驟

114‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種熱浸鍍鋅鋼片之製造方法，包含：提供一冷軋鋼帶，其中該冷軋鋼帶之成分包含0.01wt%至0.1wt%的碳、0.1wt%以下的矽、0.1wt%至1.0wt%的錳、0.04wt%以下的磷、0.03wt%以下的硫、0.005wt%以下的氮、0.01wt%至0.1wt%的鋁、不顯著之雜質、以及平衡量的鐵；對該冷軋鋼帶進行一退火步驟，以形成一退火冷軋鋼帶；對該退火冷軋鋼帶進行一熱浸鍍鋅步驟，以形成一熱浸鍍鋅鋼材半成品；以及對該熱浸鍍鋅鋼材半成品進行一調質軋延步驟，以製得一熱浸鍍鋅鋼片，其中該調質軋延步驟包含利用一工輥軋延該熱浸鍍鋅鋼材半成品，其中該工輥的表面粗糙度大於0.9μm且小於1.2μm。
2. 如申請專利範圍第1項所述之熱浸鍍鋅鋼片之製造方法，其中該冷軋鋼帶的厚度為0.3mm至2.0mm、寬度為700mm至1830mm、以及降伏強度為180MPa至350MPa。
3. 如申請專利範圍第1項所述之熱浸鍍鋅鋼片之製造方法，其中該退火步驟是在750℃至850℃的溫度、以及露點為-60℃至-20℃的條件下進行。
4. 如申請專利範圍第1項所述之熱浸鍍鋅鋼片之製造方法，其中該退火步驟是在包含氫濃度為4.0vol%至15.0vol%的氣氛中進行。
5. 如申請專利範圍第1項所述之熱浸鍍鋅鋼片之製造方法，其中該熱浸鍍鋅步驟是在溫度為450℃至470℃的一鋅槽中進行。
6. 如申請專利範圍第5項所述之熱浸鍍鋅鋼片之製造方法，其中該鋅槽中的鋅液包含鋅以及鋁，且鋁的含量為0.15wt%至0.22wt%。
7. 如申請專利範圍第1項所述之熱浸鍍鋅鋼片之製造方法，其中在形成該熱浸鍍鋅鋼材半成品後，更包含進行一鍍鋅量調整步驟，以使該熱浸鍍鋅鋼材半成品的鋅層單面總塗覆量為30g/m ²至60g/m ²。
8. 如申請專利範圍第1項所述之熱浸鍍鋅鋼片之製造方法，其中在形成該熱浸鍍鋅鋼材半成品後，更包含進行一冷卻步驟，該冷卻步驟是以5℃/秒至25℃/秒的冷卻速度進行。
9. 如申請專利範圍第1項所述之熱浸鍍鋅鋼 片之製造方法，其中該調質軋延步驟的調質率為1.2%至1.5%，且軋延力為200公噸至360公噸。
10. 如申請專利範圍第1項所述之熱浸鍍鋅鋼片之製造方法，其中在進行該調質軋延步驟後，更包含進行一塗覆步驟，以形成一皮膜在該熱浸鍍鋅鋼片之表面，完成該塗覆步驟後，該熱浸鍍鋅鋼片的表面粗糙度為0.5μm至0.8μm。

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