CN101880832A

CN101880832A - 低成本高强度彩涂板及其制造方法

Info

Publication number: CN101880832A
Application number: CN 201010195087
Authority: CN
Inventors: 涂元强; 陈勇; 蔡捷; 张万灵; 白会平; 黄春燕; 陈耀红; 郑洪道
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2010-06-03
Publication date: 2010-11-10

Abstract

本发明公开了一种低成本高强度彩涂板及制造方法，基材化学成份(wt％)为C：0.06～0.10、Si：≤0.05、Mn：0.30～0.70、P：0.01～0.03、S：≤0.02、solAl：0.01～0.07、N：≤0.005、Cr≤0.08、Cu≤0.11、Ni≤0.06，其余为Fe和不可避免的杂质；制造方法为：经铁水炼钢、连铸、热轧、酸洗、冷轧、热镀锌、合金化、光整、彩涂制得。本发明的彩涂板具有冲压加工性能好、耐腐蚀性优良、生产成本低的优点，广泛用于室外大型建筑行业，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

低成本高强度彩涂板及其制造方法

技术领域

本发明涉及钢材制造领域，具体的说是一种低成本高强度彩涂板及其制造方法。

背景技术

我国彩涂板主要应用于建筑领域，而其中夹芯板和瓦楞板的比例就占到了建筑用彩涂板的85％左右，这种板类要求具有高强度、良好的韧性和优良的耐腐蚀性。其制造方法通常是铁水炼钢、连铸、热轧、酸洗、冷轧、热镀锌、光整、彩涂制得。作为高强度彩涂基材中为保证强度，通常在钢中加入了较多的合金元素，一方面提高的生产成本；另一方面降低了镀层的附着力，导致彩涂板的耐蚀性下降。如专利号：200620075868.9公开的一种彩涂板，属于建筑用彩涂板这一技术领域，它包括正面面漆层、正面底漆层、基板层、背面底漆层组成的复合层。该实用新型与现有技术相比，具有较好的弹性和韧性，即优异的T弯性能。但该专利未涉及彩涂板基板化学成分、镀层的类型、力学性能、涂层的耐腐蚀性；专利申请号96105986.9公开了一种钢板，所述钢板由含规定量的C、Si、Mn、P、S、N和Ti成分组成，其制造方法提供了具有优良力学性能，成型和冲压加工特性的钢板。所述钢板进而形成镀锌表面，且该表面涂覆抗腐蚀、防手印的塑料涂层。但该专利的彩涂板基板镀层的类型为镀锌表面，涂层的T弯性较差。

随着技术的发展，逐步开始考虑将合金化的高强度镀锌板作为基板应用到彩涂板中，但是仍存在以下技术问题：

1.基板的化学成份复杂，为满足性能要求，通常要添加的合金元素多、含量高，如通过铌、钒、钛、钼等微合金元素提高强度，虽然一定程度提高了基板的性能，但也同时大大增加了制造成本。

2.合金化后的镀锌层由于过合金化而导致镀层粉化，会降低其与彩涂预处理转化层之间的附着力，影响后期彩涂作业及彩涂板的使用寿命。

3.希望在不增加操作成本的基础上，进一步提高彩涂板的强度。

因此，国内外研究人员一直致力于开发出一种同时具有低成本、高强度、成本低、冲压加工性好、耐腐蚀性优良性能的彩涂板。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种同时具有低成本、高强度、冲压加工性好、耐腐蚀性优良性能的彩涂板。

本发明还提供一种工艺简单、生产成本低、的彩涂板的制备方法。

技术方案包括基材化学成份(wt％)为C：0.06～0.10、Si：≤0.05、Mn：0.30～0.70、P：0.01～0.03、S：≤0.02、solAl：0.01～0.07、N：≤0.005、Cr≤0.08、Cu≤0.11、Ni≤0.06，其余为Fe和不可避免的杂质；制造方法为：经铁水炼钢、连铸、热轧、酸洗、冷轧、热镀锌、合金化、光整、彩涂制得。

所述冷轧累积压下率为65～75％，用五机架进行5道次的冷轧。

所述热镀锌步骤中，退火温度控制在710～760℃，热镀锌机组速度为90～120m/min。由于钢基中合金元素少，则再结晶退火温度相对较低，再结晶退火时间可相对较短。由于本发明的彩涂基材中含合金元素少，且加入的合金元素的量也较少，同时，本发明的高强度彩板的热镀锌生产工艺通过控制机组高速运行，降低退火温度，从而有效地节约了能源，降低了生产成本，属于一种环保绿色产品。综上所述，通过降低热镀锌退火温度、提高热镀锌机组速度，在保证高强度彩涂板力学性能的前提下，有效地降低了本发明的高强度彩板生产成本。

所述合金化步骤中，合金化温度控制在510～550℃。

所述经光整步骤后合金化镀层表面的粗糙度Ra控制在0.35～0.60μ。其目的是为了提高合金化镀锌层与彩涂预处理转化层之间的附着力，从而保证本发明的高强度彩板具有优良的耐腐蚀性。

本发明低成本高强度彩涂板由上述制造方法制得。所述彩涂板厚度优选为为0.4mm～1.2mm；双面热镀锌，锌铁合金镀层重量为100～180g/m²，控制合金层铁含量(wt％)为8～12％。通过控制镀层中合金层铁含量在8～12％范围之内，可保证镀锌层相组织主要为δ₁相，从而达到镀锌层与基材之间具有优良附着力的目的。

本发明中基材为低碳铝镇静钢，其成份经过发明人多年研究及验证，在保证了性能的基础上，简化了成份，特别是只添加了一种合金成份锰，控制了添加量在0.30～0.70，大大降低了原料采购成本。

发明人选择上述化学成份的理由如下：

本发明的C含量选择在0.06～0.10％。由于渗碳体相对于碳钢(基体为铁素体)是阴极。因此，当碳含量增加时，增加了阴极数量及面积，相应地其腐蚀电流增加了，因而导致其耐腐蚀性降低。众所周知，碳是最有效的固溶强化元素，因此，随着碳含量的增加碳钢逐渐***，同时其冷加工(冲压、拉拔)和焊接性能变坏。此外，钢中碳含量对热镀锌有显著的影响，含碳量愈高，铁-锌反应就愈烈，铁的损失愈大，铁-锌合金层变得愈厚，使镀锌层粘附性变坏。综合上述因素，在保证高强度彩板力学性能的前提下，需对C含量进行严格的控制，碳含量为0.06～0.10％。

本发明的Si含量≤0.05％。硅是一种较强的固溶强化元素，加入一定量的硅可提高钢的强度，但钢基中较高的含硅量对会热镀锌产生不利影响。随着钢基中的硅含量升高，则硅被氧化生成的SiO₂含量随之增高，这将影响到后续的酸洗工序的效果，当酸洗后若钢板表面仍有残存的SiO₂，则镀锌后镀层中铁-锌合金层ζ相剧烈增厚，形成灰色镀层，而使镀层粘附性变坏。因此，必须将硅含量控制在较小的范围内。综合上述因素，需对S i含量进行严格的控制，Si含量≤0.05％。

本发明的Mn含量≤0.70％。Mn能强化铁素体，而且还固溶增加彩涂基材的强度。此外，钢中加入锰能防止在热加工时因硫引起钢的脆化，但随着彩涂板Mn的含量越高，其加工性能将逐渐下降。因此，Mn含量为0.30～0.70％。

本发明的P含量0.01～0.03％。磷也是一种较强的固溶强化元素，磷对钢的强化使延性很少恶化，且对塑性应变值r影响较小。但磷的加入量过多，可能导致磷在晶界的偏析，引起钢的脆化，可焊性变差等，因此，一般钢中的P加入量不能太高。因此，P含量0.01～0.03％。

本发明的S含量≤0.02％。一般来说，在钢中S是有害杂质元素，S的含量是越小耐蚀性越好。因此，S含量≤0.02％。

本发明的N含量≤0.005％。N与C一样，也是固溶元素。随着钢中N含量的增加，将导致其冲压加工性能变坏(如n、r值下降)，同时，固溶N是造成彩涂原板成品时效的主要原因，特别是对于平整后的应变时效作用，氮的影响尤其大，因此要求N尽量低。对低成本高强度彩涂板来说，钢中的N含量应≤0.005％。

本发明的solAl含量为0.01～0.07％。钢中Al的加入则会形成酸溶铝(Als)和酸不溶铝，而Als包括固溶铝和AlN，弥散的AlN粒子能阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶粒。但对于低碳铝镇静钢来说，随着Als的增加，钢的夹杂物数量增多，夹杂物尺寸也将变大，将导致彩板的镀层附着力、耐蚀性能及冲压加工性能变差。但为了保证钢中N与Al充分结合生成AlN，减少彩涂板成品的时效，以及钢水完全脱氧及连铸坯的表面质量，Als应保证≥0.01％。因此，solAl含量选择在0.01～0.07％。

本发明除含有上述化学成分外，余量为Fe及不可避免的夹杂。

本发明彩涂板具有以下优点：

(1)本发明的彩涂板具有强度高、冲压加工性能好、涂层附着力优良、耐腐蚀好、韧性好的优点；屈服强度R_P0.2(或R_eH)为280～325MPa；抗拉强度R_m为360～400MPa；断后伸长率A_80mm≥25～38％；T弯值≤2T；性盐雾试验1000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。可见各项性能均极其优异，适用于各种结构用耐蚀性建筑材料(如加工成屋面板、侧面板、大跨度的拱型屋面等)、交通等行业，彩涂板的使用寿命长，安全可靠。

(2)本发明的彩涂板特别优选化学成份的锌铁合金镀层板为基材，成分中未加入Ti、Nb等合金，只加入少量的Mn合金，同时保证本发明彩板的强度其它性能要求。配合降低热镀锌退火温度、提高热镀锌机组速度等热镀锌工艺调整，降低了本发明高强度彩板的生产成本，生产成本与一般同级别高强度彩板相比成本降低5-10％，大大提高了市场竞争力，符合绿色环保的要求。

具体实施方式

实施例1：低碳铝镇静钢的化学成分(wt％)为C：0.095、Si：0.011、Mn：0.52、P：0.019、S：0.009、solAl：0.046、N：0.0014、Cr：0.013、Cu：0.038、Ni：0.009，其余为Fe和不可避免的杂质。采用铁水炼钢→连铸→热轧→酸洗→冷轧→热镀锌→合金化→光整→彩涂，其中，冷轧累积压下率为68％，用五机架进行5道次的冷轧，热镀锌退火温度控制在730℃，热镀锌机组速度为110m/min，锌铁合金镀层重量为175g/m²(双面)，镀锌镀层合金化温度535℃，合金层铁含量：9.5％，光整后粗糙度Ra控制在0.60μm，生产出0.8mm厚的低成本高强度彩涂板。按该方法生产的0.8mm厚的低成本高强度彩涂板，其屈服强度R_P0.2(或R_eH)为305MPa；抗拉强度R_m为395MPa；断后伸长率A_80mm为35％；T弯值为1T；中性盐雾试验1000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

实施例2：低碳铝镇静钢的化学成分(wt％)为C：0.079、Si：0.017、Mn：0.52、P：0.021、S：0.007、solAl：0.041、N：0.0015、Cr：0.012、Cu：0.037、Ni：0.008，其余为Fe和不可避免的杂质。采用铁水炼钢→连铸→热轧→酸洗→冷轧→热镀锌→合金化→光整→彩涂，其中，冷轧累积压下率为70％，用五机架进行5道次的冷轧，热镀锌退火温度控制在720℃，热镀锌机组速度为100m/min，锌铁合金镀层重量为150g/m²(双面)，热镀锌镀层合金化温度545℃，合金层铁含量：11％，光整后粗糙度Ra控制在0.35μm，生产出1.0mm厚的低成本高强度彩涂板。按该方法生产的1.0mm厚的低成本高强度彩涂板，其屈服强度R_P0.2(或R_eH)为295MPa；抗拉强度R_m为380MPa；断后伸长率A_80mm为36％；T弯值为1T；中性盐雾试验1000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

实施例3：低碳铝镇静钢的化学成分(wt％)为C：0.083、Si：0.015、Mn：0.50、P：0.017、S：0.009、solAl：0.034、N：0.0016、Cr：0.014、Cu：0.038、Ni：0.009，其余为Fe和不可避免的杂质。采用铁水炼钢→连铸→热轧→酸洗→冷轧→热镀锌→合金化→光整→彩涂，其中，冷轧累积压下率为72％，用五机架进行5道次的冷轧，热镀锌退火温度控制在750℃，热镀锌机组速度为115m/min，锌铁合金镀层重量为110g/m²(双面)，热镀锌镀层合金化温度525℃，合金层铁含量：8.5％，光整后粗糙度Ra控制在0.45μm，生产出0.6mm厚的低成本高强度彩涂板。按该方法生产的0.6mm厚的低成本高强度彩涂板，其屈服强度R_P0.2(或R_eH)为320MPa；抗拉强度R_m为390MPa；断后伸长率A_80mm为35％；T弯值为1T；中性盐雾试验1000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

实施例4：低碳铝镇静钢的化学成分(wt％)为C：0.060、Si：0.018、Mn：0.30、P：0.015、S：0.012、solAl：0.010、N：0.0016、Cr：0.018、Cu：0.032、Ni：0.015，其余为Fe和不可避免的杂质。采用铁水炼钢→连铸→热轧→酸洗→冷轧→热镀锌→合金化→光整→彩涂，其中，冷轧累积压下率为75％，用五机架进行5道次的冷轧，热镀锌退火温度控制在760℃，热镀锌机组速度为120m/min，锌铁合金镀层重量为100g/m²(双面)，热镀锌镀层合金化温度510℃，合金层铁含量：12％，光整后粗糙度Ra控制在0.5μm，生产出0.4mm厚的低成本高强度彩涂板。按该方法生产的0.4mm厚的低成本高强度彩涂板，其屈服强度R_P0.2(或R_eH)为280MPa；抗拉强度R_m为360MPa；断后伸长率A_80mm为38％；T弯值为1T；中性盐雾试验1000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

实施例5：低碳铝镇静钢的化学成分(wt％)为C：0.010、Si：0.020、Mn：0.70、P：0.030、S：0.011、solAl：0.07、N：0.0018、Cr：0.014、Cu：0.035、Ni：0.012，其余为Fe和不可避免的杂质。采用铁水炼钢→连铸→热轧→酸洗→冷轧→热镀锌→合金化→光整→彩涂，其中，冷轧累积压下率为65％，用五机架进行5道次的冷轧，热镀锌退火温度控制在710℃，热镀锌机组速度为90m/min，热镀锌镀层锌铁合金镀层重量为180g/m²(双面)，合金化温度550℃，合金层铁含量：8％，光整后粗糙度Ra控制在0.4μm，生产出1.2mm厚的低成本高强度彩涂板。按该方法生产的1.2mm厚的低成本高强度彩涂板，其屈服强度R_P0.2(或R_eH)为325MPa；抗拉强度R_m为400MPa；断后伸长率A_80mm为25％；T弯值为2T；中性盐雾试验1000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

Claims

1.一种低成本高强度彩涂板的制造方法，其特征在于，基材化学成份(wt％)为C：0.06～0.10、Si：≤0.05、Mn：0.30～0.70、P：0.01～0.03、S：≤0.02、solAl：0.01～0.07、N：≤0.005、Cr≤0.08、Cu≤0.11、Ni≤0.06，其余为Fe和不可避免的杂质；制造方法为：经铁水炼钢、连铸、热轧、酸洗、冷轧、热镀锌、合金化、光整、彩涂制得。

2.如权利要求1所述的低成本高强度彩涂板的制造方法，其特征在于，所述冷轧累积压下率为65～75％，用五机架进行5道次的冷轧。

3.如权利要求1所述的低成本高强度彩涂板的制造方法，其特征在于，所述热镀锌步骤中，退火温度控制在710～760℃，热镀锌机组速度为90～120m/min。

4.如权利要求1所述的低成本高强度彩涂板的制造方法，其特征在于，所述合金化步骤中，合金化温度控制在510～550℃。

5.如权利要求1-4中任一项所述的低成本高强度彩涂板的制造方法，其特征在于，所述经光整步骤后合金化镀层表面的粗糙度Ra控制在0.35～0.60μm。

6.一种低成本高强度彩涂板，其特征在于，由权利要求1-5任一项制造方法制得。

7.如权利要求6所述的低成本高强度彩涂板，其特征在于，所述彩涂板厚度为0.4mm～1.2mm；双面热镀锌，锌铁合金镀层重量为100～180g/m²，合金层铁含量(wt％)为8～12％。