CN102242310B

CN102242310B - 建筑结构用预涂层钢板及其生产方法

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Publication number: CN102242310B
Application number: CN201110223508A
Authority: CN
Inventors: 涂元强; 白会平; 蔡捷; 柳长福; 张万灵; 黄先球; 黄春燕; 刘建容
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2031-08-05
Also published as: CN102242310A

Abstract

本发明涉及建筑结构用预涂层钢板及生产方法。其组分及重量百分比为：C：0.14～0.20％、Si：0.06～0.20％、Mn：0.50～0.90％、P：≤0.02％、S：≤0.012％、solAl：0.02～0.08％、N：≤0.005％、Ti：＜0.005％、Nb：＜0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质。其步骤：铁水脱硫、转炉冶炼、连铸成坯、热轧及酸洗；采用五机架冷轧；退火；热镀锌；水冷；光整；拉矫；碱水清洗；进行钢板表面的辊涂预处理；第一次烘烤；常规底涂层；第二次烘烤；常规面涂层；第三次烘烤并冷却；进行卷取；包装并待用。本发明具有优良的涂层附着力及好的耐腐蚀性能，其成本与一般同级别结构用预涂层板相比降低10～15％，从而提高了市场竞争力。

Description

建筑结构用预涂层钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及建筑结构用钢板及生产方法，具体属于建筑结构用预涂层钢板及生产方法。

背景技术

我国预涂层钢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预涂层钢板的85％左右，并要求预涂层钢板具有强度高、韧性良好和耐腐蚀性优良。国内许多用户(特别是建筑业用户)需要高强度预涂层钢板以提高结构件的强度，减轻重量，降低成本。

通过对国内外的文献检索，检索到中国专利公开号为CN101956126A的《一种冷基高强度镀锌板及生产方法》专利文献，其化学成分及重量百分比为C：0.17～0.23％；Mn：0.65～0.85％；Si≤0.15％；P≤0.015％；S≤0.012％；Als：0.015～0.030％，余量为Fe。其钢板的屈服强度为420～650MPa，抗拉强度为550～700MPa，延伸率为9～24％。其存在的不足是：屈服强度和抗拉强度过高，延伸率太低即最高为24％，故不能用作结构用预涂层基板。另一公开号为CN101657557A的《低温韧性优良的压制加工用热浸镀高强度钢板及其制造方法》中国专利文献，其板具有380MPa以上且低于540MPa的抗拉强度，冷轧钢板以重量百分比％计含有C：0.0005～0.0050％；Si：0.3～1.0％；Mn：0.70～2.0％；P≤0.05％；Ti：0.010～0.050％；Nb：0.010～0.040％；B：0.0005～0.0030％；S≤0.010％；Al：0.01～0.90％；N：0.0010～0.01％。该专利文献公开的是一种超低碳热浸镀高强度钢板，其由于加入有Ti、Nb等昂贵合金，导致生产成本高，故用这类高强度镀锌钢板作预涂层基板市场竞争力差，且很难推广应用。

随着预涂层钢板技术的发展，目前，人们开始考虑将经济型的结构用镀锌板作为基板应用到预涂层钢板中，但是仍存在一些技术问题：如为了保证结构用预涂层基材的高强度，通常在钢中加入了较多的合金元素，但钢中加入了较多的合金元素后，一方面提高了结构用预涂层钢板的生产成本，另一方面，在高强度预涂层钢中添加的合金元素中(如Mn、Si、Al、Cr、P、Ti、Nb、Mo等)，有些元素(如Mn、Si、Ti、Nb、Al等)在热浸镀锌前的冷轧再结晶退火过程中易在表面富集，生成一层薄的氧化膜，从而降低了镀锌层的附着力，导致预涂层板的耐蚀性下降。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、冲压加工性好、耐腐蚀性优良的结构用预涂层钢板。

发明内容

本发明的目的在于克服目前存在的不足，提供一种在保证屈服强度和抗拉强度的前提下，合金元素少，生产成本低，涂层附着力优良、耐腐蚀性能好，预涂层钢板的使用寿命得以提高，并能降低用户成本的建筑结构用预涂层钢板及生产方法。

实现上述目的的技术措施：

建筑结构用预涂层钢板，其组分及重量百分比为：C：0.14～0.20％、Si：0.06～0.20％、Mn：0.50～0.90％、P：≤0.02％、S：≤0.012％、solAl：0.02～0.08％、N：≤0.005％、Ti：＜0.005％、Nb：＜0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产建筑结构用预涂层钢板的方法，其步骤：

1)进行铁水脱硫、转炉冶炼、连铸成坯、热轧及酸洗；

2)采用五机架冷轧，并控制总压下率在55～65％；

3)进行退火，退火温度在680～730℃；

4)进行热镀锌，锌液温度为450～474℃；

5)水冷至200～230℃；

6)进行光整，光整延伸率为0.3～0.4％；

7)进行拉矫，拉矫延伸率控制为0.7～0.9％；

8)采用碱水清洗，碱液含碱的质量浓度为1.0～3.0％，控制清洗后钢板双表面的残留物为≤10mg/m²；

9)进行钢板表面的辊涂预处理，膜液中的水与预处理剂的体积比例为3～4∶1；

10)进行第一次烘烤，烘烤温度为90～120℃，控制钢板表面的预处理膜厚度在0.5～1.5微米，烘烤时间为5～15秒；

11)进行常规底涂层；

12)进行第二次烘烤，烘烤温度为200～240℃，烘烤时间为15～30秒；

13)进行常规面涂层；

14)第三次烘烤，烘烤温度为220～260℃，烘烤时间为20～40秒，并冷却至不超过45℃；

15)进行卷取，控制卷取温度不超过45℃；

16)包装并待用。

其特征在于：在卷取之前，进行再次拉矫，并控制拉矫延伸率在0.10～0.25％。

各元素的作用及机理

本发明的C含量选择在0.14～0.20％。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，在保证高强度预涂层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0.14～0.20％。

本发明的Si含量0.06～0.20％。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合适的范围内。根据实验发现，本发明的Si含量应控制在0.05～0.20％。

本发明的Mn含量≤0.90％。Mn能强化铁素体，而且还固溶增加预涂层基材的强度。此外，钢中加入锰能防止在热加工时因硫引起钢的脆化，但随着预涂层板Mn的含量越高，其加工性能将逐渐下降。因此，本发明经大量试验，将Mn含量控制在0.50～0.90％。

本发明的P含量≤0.02％。一般来说，对于要求具有良好耐蚀性的预涂层基材而言，磷的含量最好尽可能低，因为磷容易发生偏析，引起钢的脆化，可焊性变差等，因此，P含量≤0.02％。

本发明的S含量≤0.012％。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≤0.012％。

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是造成预涂层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。对结构用预涂层钢板来说，钢中的N含量应≤0.005％。

本发明的solAl含量为0.02～0.08％。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，将导致预涂层板的镀层附着力、耐蚀性能及冲压加工性能变差。但本发明为了保证钢中N与Al充分结合生成AlN，减少预涂层板成品的时效，以及钢水完全脱氧及连铸坯的表面质量，Als应保证≥0.02％。故将solAl含量选择在0.02～0.08％。

本发明的高强度预涂层钢板具有如下优点：

(1)本发明的高强度预涂层钢板使用热镀锌板为基材，具有涂层附着力优良、耐腐蚀性能好，有利于提高预涂层钢板的使用寿命。

(2)降低了生产成本，由于本发明中未加入Ti、Nb等合金，加入的Si、Mn合金量也较少。

(3)为保证本发明预涂层板的强度主要采用热镀锌工艺调整(如降低热镀锌退火温度)，从而有力地降低了本发明结构用预涂层板的生产成本。本发明生产成本与一般同级别结构用预涂层板相比成本能降低10～15％，从而提高了市场竞争力。

(4)本发明具有强度高、冲压加工性能好、耐腐蚀性优良的优点，适用于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。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

生产0.6毫米厚的建筑结构用预涂层钢板，其组分及重量百分比为：C：0.14％、Si：0.10％、Mn：0.90％、P：0.020％、S：0.010％、solAl：0.051％、N：0.0016、Ti：0.002％、Nb：0.001％，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产0.6毫米厚的建筑结构用预涂层钢板的方法，其步骤：

1)进行铁水脱硫、转炉冶炼、连铸成坯、热轧及酸洗；

2)采用五机架冷轧，控制总压下率在61％；

3)进行退火，退火温度在700～710℃；

4)进行热镀锌，锌液温度为450～455℃；

5)水冷至200℃；

6)进行光整，光整延伸率为0.3％；

7)进行拉矫，拉矫延伸率控制为0.9％；

8)采用碱水清洗，碱液含碱的质量浓度为1.0％，控制清洗后钢板双表面的残留物9.5毫克/m²；

9)进行钢板表面的辊涂预处理，膜液中的水与预处理剂的体积比例为3∶1；

10)进行第一次烘烤，烘烤温度为90～100℃，控制钢板表面的预处理膜厚度在0.5微米，烘烤时间为5秒；

11)进行常规底涂层；

12)进行第二次烘烤，烘烤温度为200～210℃，烘烤时间为15秒；

13)进行常规面涂层；

14)第三次烘烤，烘烤温度为220～230℃，烘烤时间为20秒，并冷却至42℃；

15)进行卷取，控制卷取温度44℃；

16)包装并待用。

经检测，生产出的0.6毫米厚的预涂层板，其屈服强度为R_P0.2(或R_eH)为310MPa，抗拉强度R_m为400MPa，断后伸长率A_80mm为29％，T弯值为1T，杯突值为7.8毫米；中性盐雾试验960小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

实施例2

生产1.5毫米厚的建筑结构用预涂层钢板，其组分及重量百分比为：C：0.20％、Si：0.06％、Mn：0.60％、P：0.011％、S：0.012％、solAl：0.02％、N：0.0023％、Ti：0.001％、Nb：0.002％，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产1.5毫米厚的建筑结构用预涂层钢板的方法，其步骤：

1)进行铁水脱硫、转炉冶炼、连铸成坯、热轧及酸洗；

2)采用五机架冷轧，控制总压下率在55％；

3)进行退火，退火温度在715～730℃；

4)进行热镀锌，锌液温度为460～465℃；

5)水冷至220℃；

6)进行光整，光整延伸率为0.4％；

7)进行拉矫，拉矫延伸率控制为0.85％；

8)采用碱水清洗，碱液含碱的质量浓度为2.0％，控制清洗后钢板双表面的残留物9.0毫克/m²；

9)进行钢板表面的辊涂预处理，膜液中的水与预处理剂的体积比例为3.5∶1；

10)进行第一次烘烤，烘烤温度为105～110℃，控制钢板表面的预处理膜厚度在0.8微米，烘烤时间为8秒；

11)进行常规底涂层；

12)进行第二次烘烤，烘烤温度为205～215℃，烘烤时间为20秒；

13)进行常规面涂层；

14)第三次烘烤，烘烤温度为225～235℃，烘烤时间为30秒，并冷却至40℃；

15)进行卷取，控制卷取温度43℃；

16)包装并待用。

在本次试验中，经第三次烘烤后板型未达到要求，故在卷取之前，进行了再次拉矫，拉矫延伸率为0.10％。

经检测，生产出的1.5毫米厚的预涂层板，其屈服强度为R_P0.2(或R_eH)为350MPa，抗拉强度R_m为420MPa，断后伸长率A_80mm为25％，T弯值为2T，杯突值为7.0毫米，中性盐雾试验960小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

实施例3

生产0.4毫米厚的建筑结构用预涂层钢板，其组分及重量百分比为：C：0.18％、Si：0.20％、Mn：0.50％、P：0.013％、S：0.008％、solAl：0.07％、N：0.0026％、Ti：0.003％、Nb：0.001％，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产0.4毫米厚的建筑结构用预涂层钢板的方法，其步骤：

1)进行铁水脱硫、转炉冶炼、连铸成坯、热轧及酸洗；

2)采用五机架冷轧，控制总压下率在65％；

3)进行退火，退火温度在680～695℃；

4)进行热镀锌，锌液温度为465～470℃；

5)水冷至225℃；

6)进行光整，光整延伸率为0.35％；

7)进行拉矫，拉矫延伸率控制为0.8％；

8)采用碱水清洗，碱液含碱的质量浓度为2.5％，控制清洗后钢板双表面的残留物8.0毫克/m2；

9)进行钢板表面的辊涂预处理，膜液中的水与预处理剂的体积比例为4∶1；

10)进行第一次烘烤，烘烤温度为115～120℃，控制钢板表面的预处理膜厚度在1.0微米，烘烤时间为10秒；

11)进行常规底涂层；

12)进行第二次烘烤，烘烤温度为215～220℃，烘烤时间为25秒；

13)进行常规面涂层；

14)第三次烘烤，烘烤温度为250～260℃，烘烤时间为30秒，并冷却至41℃；

15)进行卷取，卷取温度为41℃；

16)包装并待用。

经检测，生产出的0.4毫米厚的预涂层板，其屈服强度为R_P0.2(或R_eH)为330MPa，抗拉强度R_m为405MPa，断后伸长率A_80mm为28％，T弯值为2T，杯突值为7.3毫米，中性盐雾试验960小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

实施例4

生产0.5毫米厚的建筑结构用预涂层钢板，其组分及重量百分比为：C：0.16％、Si：0.15％、Mn：0.70％、P：0.013％、S：0.008％、solAl：0.08％、N：0.0026％、Ti：0.002％、Nb：0.002％，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产0.5毫米厚的建筑结构用预涂层钢板的方法，其步骤：

1)进行铁水脱硫、转炉冶炼、连铸成坯、热轧及酸洗；

2)采用五机架冷轧，控制总压下率在63％；

3)进行退火，退火温度在690～700℃；

4)进行热镀锌，锌液温度为470～474℃；

5)水冷至230℃；

6)进行光整，光整延伸率为0.3％；

7)进行拉矫，拉矫延伸率控制为0.8％；

8)采用碱水清洗，碱液含碱的质量浓度为3.0％，控制清洗后钢板双表面的残留物6.5毫克/m²；

10)进行第一次烘烤，烘烤温度为115～120℃，控制钢板表面的预处理膜厚度在1.0微米，烘烤时间为12秒；

11)进行常规底涂层；

12)进行第二次烘烤，烘烤温度为230～235℃，烘烤时间为30秒；

13)进行常规面涂层；

14)第三次烘烤，烘烤温度为245～250℃，烘烤时间为35秒，并冷却至40℃；

15)进行卷取，卷取温度为41℃；

16)包装并待用。

在本次试验中，经第三次烘烤后板型未达到要求，故在卷取之前，进行了再次拉矫，控制拉矫延伸率为0.25％。

经检测，生产出的0.5毫米厚的预涂层板，其屈服强度为R_P0.2(或R_eH)为300MPa，抗拉强度R_m为380MPa，断后伸长率A_80mm为31％，T弯值为1T，杯突值为8.5毫米，中性盐雾试验960小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

实施例5

生产1.2毫米厚的建筑结构用预涂层钢板，其组分及重量百分比为：C：0.16％、Si：0.12％、Mn：0.70％、P：0.013％、S：0.008％、solAl：0.06％、N：0.0026％、Ti：0.001％、Nb：0.001％，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产1.2毫米厚的建筑结构用预涂层钢板的方法，其步骤：

1)进行铁水脱硫、转炉冶炼、连铸成坯、热轧及酸洗；

2)采用五机架冷轧，控制总压下率在59％；

3)进行退火，退火温度在710～725℃；

4)进行热镀锌，锌液温度为465～470℃；

5)水冷至227℃；

6)进行光整，光整延伸率为0.3％；

7)进行拉矫，拉矫延伸率控制为0.7％；

8)采用碱水清洗，碱液含碱的质量浓度为2.5％，控制清洗后钢板双表面的残留物7.5毫克/m²；

10)进行第一次烘烤，烘烤温度为112～118℃，控制钢板表面的预处理膜厚度在1.5微米，烘烤时间为15秒；

11)进行常规底涂层；

12)进行第二次烘烤，烘烤温度为235～240℃，烘烤时间为30秒；

13)进行常规面涂层；

14)第三次烘烤，烘烤温度为245～250℃，烘烤时间为40秒，并冷却至42℃；

15)进行卷取，卷取温度42℃；

16)包装并待用。

经检测，生产出的1.2毫米厚的预涂层板，其屈服强度为R_P0.2(或R_eH)为320MPa，抗拉强度R_m为395MPa，断后伸长率A_80mm为35％，T弯值为1T，杯突值为8.0毫米，中性盐雾试验960小时后，涂层无起泡、无锈蚀。

Claims

1.生产建筑结构用预涂层钢板的方法，其步骤：

1）进行铁水脱硫、转炉冶炼、连铸成坯、热轧及酸洗；连铸坯的组分及重量百分比为：C：0.14～0.20%、Si：0.06～0.20%、Mn：0.50～0.90%、P：≤0.02%、S：≤0.012%、solAl：0.02～0.08%、N：≤0.005%、Ti：< 0.005%、Nb：< 0.005%，其余为Fe 及不可避免的杂质；

2）采用五机架冷轧，并控制总压下率在55～65%；

3）进行退火，退火温度在680～730℃；

4）进行热镀锌，锌液温度为450～474℃；

5）水冷至200～230℃；

6）进行光整，光整延伸率为0.3～0.4%；

7）进行拉矫，拉矫延伸率控制为0.7～0.9%；

8）采用碱水清洗，碱液含碱的质量浓度为1.0～3.0%，控制清洗后钢板双表面的残留物≤10mg/m²；

9) 进行钢板表面的辊涂预处理，膜液中的水与预处理剂的体积比例为3～4：1；

10）进行第一次烘烤，烘烤温度为90～120℃，控制钢板表面的预处理膜厚度在0.5～1.5微米，烘烤时间为5～15秒；

11）进行常规底涂层；

12）进行第二次烘烤，烘烤温度为200～240℃，烘烤时间为15～30秒；

13）进行常规面涂层；

14）第三次烘烤，烘烤温度为220～260℃，烘烤时间为20～40秒，并冷却至不超过45℃；

15）进行卷取，控制卷取温度不超过45℃；

16）包装并待用。

2.如权利要求1所述的生产建筑结构用预涂层钢板的方法，其特征在于：在卷取之前，进行再次拉矫，并控制拉矫延伸率在0.10～0.25%。