CN103103538A

CN103103538A - 一种热镀钢卷的生产方法

Info

Publication number: CN103103538A
Application number: CN2011103551657A
Authority: CN
Inventors: 郑之旺; 王敏莉; 刘庆春; 梁英; 周一林; 汤佩林
Original assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Co Ltd
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: CN103103538B

Abstract

本发明提供了一种热镀钢卷的生产方法，该方法包括将铸坯依次进行热轧、冷轧、退火、镀锌和拉矫，其中，所述热轧的卷取温度为500-550℃，所述铸坯中含有碳、锰、磷和铌；以所述铸坯的总质量为基准，所述碳的含量为0.04-0.1重量％，所述锰的含量为0.2-0.5重量％，所述磷的含量为0.06-0.09重量％，所述铌的含量为0.015-0.03重量％。采用本发明的方法能够得到宽度精度较高的屈服强度级别为350MPa级的结构用热镀钢卷。

Description

一种热镀钢卷的生产方法

技术领域

本发明涉及一种热镀钢卷的生产方法。

背景技术

镀层钢板分为结构镀层钢板和冲压镀层钢板。所述结构镀层钢板要求保证一定的强度和塑性，以及较低的屈强比以提高抗震性能。结构镀层钢板是建筑用镀层产品和结构用彩涂板的主要原料，其屈服强度级别有280MPa、320MPa和350MPa等。为了满足后续加工的需求，结构镀层钢板一般是按卷状交货，且对宽度精度有较高的要求，以宽度为1250mm的热镀钢板为例，宽度的高级精度允许偏差为0-2mm，普遍精度允许偏差为0-6mm；宽度精度＝热镀钢卷的实际宽度-热镀钢卷的用户订货宽度。

传统的结构用热镀钢卷采用碳素结构钢来生产，其典型成分(重量百分比)为：C：≤0.20％，Si：≤0.60％，Mn：≤1.70％，P：≤0.10％，S：≤0.045％。对于350MPa级热镀钢卷，由于碳、锰含量较高，冷轧轧制负荷较高，对于轧制能力较低的连轧机和可逆轧机，冷轧时存在较大的宽展，却因热轧原料卷规格和力学性能上存在差异，冷轧宽展量亦存在较大差异；此外，为了保证热镀锌卷的力学性能，在连续热镀锌时，需在再结晶温度以上进行连续退火，因其高温强度较低，受机组张力等因素影响，带钢会被拉窄，拉窄量受到带钢原料条件、规格以及热镀锌工艺条件等因素的影响。因此，通常，控制结构热镀钢板宽度精度的方法主要有以下两种：第一，通过对冷轧宽展量和热镀锌拉窄量的统计分析，再根据用户的宽度要求，确定合适的热轧原料宽度。但是，由于传统碳素结构钢冷轧宽展量和热镀时带钢拉窄量的影响因素较复杂，因此，生产时其值不稳定，最终难以将其宽度偏差控制在用户要求的范围内，特别是在高级精度的允许偏差范围内。第二，通过对冷轧宽展量和热镀锌拉窄量的统计分析，再根据用户的宽度要求，确定足够的热轧原料宽度，然而再通过切边保证带钢的宽度在用户的要求范围内。但是，采用这种方法需要配备在线切边设备或者热镀钢卷下线后，到精整线进行切边，从而增加了生产成本。因此，为了满足用户对高强度结构用热镀钢卷的宽度精度要求，需要开发一种低成本的制造工艺实施难度小，宽度精度、表面质量和综合性能优良，可在连续热镀锌机组在线实现批量生产的350MPa级高强度结构热镀钢卷的生产方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有的方法得到的热镀钢卷的宽度精度较低的缺陷，而提供一种能够得到宽度精度较高的热镀钢卷的生产方法。

本发明提供了一种热镀钢卷的生产方法，该方法包括将铸坯依次进行热轧、冷轧、退火、镀锌和拉矫，其中，所述热轧的卷取温度为500-550℃，所述铸坯中含有碳、锰、磷和铌；以所述铸坯的总质量为基准，所述碳的含量为0.04-0.1重量％，所述锰的含量为0.2-0.5重量％，所述磷的含量为0.06-0.09重量％，所述铌的含量为0.015-0.03重量％。

本发明的发明人发现，将铸坯中碳的含量控制在0.04-0.1重量％，锰的含量控制在0.2-0.5重量％，磷的含量控制在0.06-0.09重量％，铌的含量控制在0.015-0.03重量％，能够保证所述热镀钢卷在冷轧时的轧制负荷较低，冷轧后不易出现宽展。通常来说，为了保证热镀钢卷的强度和塑性，在镀锌之前，需要在再结晶温度以上进行退火，但由于冷轧后得到的带钢的高温强度较低，极易被拉窄。在热镀钢的生产过程中，所述铸坯中含有的铌(Nb)能够转化为具有强化作用的Nb(CN)析出相；所述Nb(CN)析出相可以在热轧卷取中析出，也可以在退火时析出。而将热轧的卷取温度控制在500-550℃，不仅可细化热轧卷的晶粒尺寸，而且还能够有效抑制Nb(CN)析出相在热轧卷取中析出，而保证其在退火时析出，使所述带钢的高温屈服强度得以提高、不易在热镀时发生变形，从而得到宽度精度较高的热镀钢卷。根据本发明的一种优选实施方式，将精轧后的低碳带钢以100-200℃/s的冷却速度冷却至600-650℃，再以10-20℃/s的冷却速度冷却至热轧的卷取温度，能够更好地防止带钢在热镀时发生变形，得到的热镀钢卷的宽度精度更高。根据本发明的另一种优选实施方式，当所述退火的温度为730-760℃，退火的时间为30-60s时，能够有效保证带钢进行再结晶；在控制Nb(CN)析出相在退火时析出的前提下，所得热镀钢卷不仅宽度精度较高、强度和塑性也较高。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

根据本发明，所述热镀钢卷的生产方法包括将铸坯依次进行热轧、冷轧、退火、镀锌和拉矫，其中，所述热轧的卷取温度为500-550℃，所述铸坯中含有碳、锰、磷和铌；以所述铸坯的总质量为基准，所述碳的含量为0.04-0.1重量％，所述锰的含量为0.2-0.5重量％，所述磷的含量为0.06-0.09重量％，所述铌的含量为0.015-0.03重量％。

根据本发明，优选情况下，除以上物质外，所述铸坯中还可以含有硅、硫和铝；且以所述碳素结构钢铸坯的总质量为基准，所述硅的含量≤0.05重量％，所述硫的含量≤0.015重量％，所述铝的含量为0.02-0.07重量％。

根据本发明，所述铸坯的制备方法可以采用本领域常规的方法，只要优选使得本发明所述铸坯中，以所述铸坯的总质量为基准，所述碳的含量为0.04-0.1重量％，所述锰的含量为0.2-0.5重量％，所述磷的含量为0.06-0.09重量％，所述铌的含量为0.015-0.03重量％，所述硅的含量≤0.05重量％，所述硫的含量≤0.015重量％，所述铝的含量为0.02-0.07重量％即可。通常来说，所述铸坯的制备方法包括：将铁水进行初炼，得到钢水，并将初炼得到的钢水出钢到钢包中；在出钢过程中对钢水进行预脱氧合金化和增碳；出钢后对钢包中的钢水进行钢包炉精炼，所述钢包炉精炼通常包括LF炉精炼调温处理和真空精炼，以进一步去除钢水中的夹杂物并进行合金微调，然后将精炼后的钢水注入中间包，并从中间包连续地浇注到结晶器中以被连续拉动和冷却，即连铸得到铸坯。其中，在所述预脱氧合金化和增碳步骤中，通过控制增碳剂以及锰铁合金、铌铁合金、铝铁合金等合金的加入量使得钢水中的组分优选满足本发明的要求，例如，优选情况下，以每吨初炼得到的钢水为基准，增碳剂的用量为0.15-0.8千克，锰铁合金的用量为5-7.5千克，磷铁合金的用量为3-4.5千克，铌铁合金的用量为0.25-0.5千克，铝铁合金的用量为3-5千克；并通过调渣剂控制钢水中夹杂物的含量，以控制钢水中硅和硫的含量。

根据本发明，所述热轧是指将铸坯经加热后进行轧制，然后将轧制后的带钢进行卷取。通常来说，所述热轧包括均热、粗轧和精轧；所述均热、粗轧和精轧的温度为本领域技术人员公知，优选情况下，所述均热的温度为1200-1250℃；所述粗轧的终轧温度为1000-1100℃；所述精轧的终轧温度为880-920℃，在上述温度下进行终轧，不仅能够保证在奥氏体区进行轧制、从而获得细小均匀的组织，而且热轧带钢表面不易出现铁皮缺陷、质量较好。

优选情况下，所述生产热镀钢卷的方法还包括将精轧后的带钢立即以100-200℃/s的冷却速度冷却至600-650℃，再以10-20℃/s的冷却速度冷却至热轧的卷取温度，卷取温度要求控制在500-550℃，以抑制Nb(CN)析出相在热轧卷中析出。

根据本发明，所述冷轧是指将热轧后得到的带钢在低于其再结晶温度的温度下进行轧制。本发明对冷轧的条件没有特别地限定，为本领域技术人员所公知。所述冷轧的压下率可以为50-75％，优选为65-70％；所述冷轧的压下率＝带钢的厚度变化值/带钢的初始厚度×100％。

根据本发明，优选情况下，所述热镀钢卷的方法还包括热轧冷却后、冷轧前的酸洗，所述酸洗的目的是要消除热轧带钢表面的氧化物等杂质，提高冷轧板的表面质量。所述酸洗的工艺和条件为本领域技术人员公知，例如，可以使用1.6-2.7摩尔/升的盐酸将热轧带钢进行清洗。所述酸洗和冷轧优选采用酸轧联合机组生产，以提高生产效率和成材率。酸冼时根据机组的工艺特点，通过调整机组速度来保证酸洗效果。

根据本发明，所述退火是指将带钢加热到再结晶温度以上，保持足够时间，然后以适宜速度冷却的一种热处理工艺，其目的是使经过轧制的带钢软化，改善塑性和韧性，去除残余应力，或得到预期的物理性能。根据本发明的方法，在保证完全再结晶的条件下，尽可能在较低温度进行退火，一方面防止带钢在张力作用下被拉窄，另一方面以提高得到的热镀钢卷的强度和塑性的配合，优选情况下，所述退火的温度为730-760℃，退火的时间为30-60s。

根据本发明，所述镀锌是指在带钢的表面镀一层锌合金以起美观、防锈等作用的表面处理技术。本发明采用的方法是热镀锌，即使熔融的锌铝合金与带钢基体接触而在带钢表面形成锌铝合金层，从而使带钢基体和镀层二者相结合。本分明采用常规的镀锌液和热镀锌方法，热镀锌时，锌锅温度控制为455-465℃；以镀锌液的总重量为基准，其中，铝的含量可以为0.16-0.2重量％，锌的含量可以为99.8-99.84重量％。所述镀锌的条件为本领域技术人员公知，只要能够使相对于每平方米的热镀钢卷，锌镀层的量优选为250-300克即可。

通常情况下，所述退火、热镀锌都在连续热镀锌机组进行，热镀锌机组是把退火和热镀锌联合起来进行。采用退火和热镀锌联合线生产时，先用煤气火焰将带钢直接加热到650-680℃，把带钢表面残存的轧制油烧掉，净化表面；然后将带钢在全辐射加热炉(RTH炉)中加热到730-760℃完成再结晶退火；最后，将退火后的带钢冷却至455-465℃后在不接触空气的情况下进入锌锅镀锌。或者，还可以将带钢进行电解脱脂；然后将带钢在全辐射加热炉(RTH炉)中加热到730-760℃完成再结晶退火；最后，将退火后的带钢冷却至455-465℃后在不接触空气的情况下进入锌锅镀锌。

其中，所述将带钢冷却的方法可以为本领域常规的冷却方法，例如可以用流动的冷却气体，如用风机喷气冷却。所用冷却气体可以为本领域常用于喷气冷却的气体，例如，可以为氮气和氢气的混合气体，其中氢气的体积百分比可以为2-8％，优选为3-7％，更优选为5％。本发明对喷气冷却的时间、喷气量以及冷却气体的温度没有特别限定，只要使得带钢在进入锌锅前的温度为455-465℃即可。为了使带钢的力学性能更稳定，优选情况下，由退火温度冷却到镀锌温度的冷却速度为10-15℃/秒钟。

根据本发明，所述拉矫是指使带钢在小直径辊子上反复弯曲并施加拉力，使带钢产生弹塑性延伸，从而将带钢矫直。根据本发明的方法，为了降低带钢的屈服强度，还需将镀锌后的带钢在热镀锌线的拉伸矫直机上进行拉矫，使拉矫的延伸率为0.2-0.6％。

本发明的方法还可以包括在拉矫之后，进行表面钝化处理，以及将带钢卷取成一定重量的钢卷。

下面，通过实施例对本发明进行更详细的描述。

实施例1

本实施例用于说明本发明提供的生产热镀钢卷的方法。

将铸坯(成分：以铸坯的总重量为基准，C：0.04重量％、Si：0.01重量％、Mn：0.21重量％、P：0.06重量％、S：0.011重量％、Nb：0.015重量％、Al：0.07重量％，余量为铁)在1200℃均热后，用粗轧机粗轧成30mm厚的中间坯，粗轧的终轧温度为1050℃；然后用精轧机轧制4mm的热轧带钢，精轧的终轧温度为880℃；精轧后以200℃/s的速率冷却至600℃，再以10℃/s的速率冷却至500℃，并进入卷取机卷取成卷。待带钢冷却至室温(25℃)后用圆盘剪切边，将宽度控制在1002mm，用浓度为170g/L的盐酸进行酸洗，然后在冷连轧联合机组(CDCM机组)上以75％的压下率轧成1mm的冷轧板。采用全辐射管热镀锌机组(中冶赛迪)进行退火和镀锌。将冷轧钢板首尾焊接成带钢，带钢在工艺段的传送速度为100m/min，退火温度为745℃，退火保温时间为40秒。然后用风机对该带钢进行喷风冷却直到带钢的温度降为460℃，冷却速度为13.3℃/秒钟，所用的冷却气体为N₂和H₂的混合气体，其中H₂占气体总体积的5％。然后，将该带钢传送到锌锅中进行镀锌，锌锅中的镀锌液中铝的含量为0.2重量％，锌的含量为99.8重量％，锌锅的温度为460℃，镀锌的时间为4秒。得到厚度为1毫米的热镀钢板，所述锌镀层(双面)的重量为275克/平方米。然后将冷却到室温的带钢进行拉矫，拉矫延伸率为0.21％，将拉矫后的带钢进卷取机成卷，得到热镀钢卷X1。

实施例2

本实施例用于说明本发明提供的生产热镀钢卷的方法。

将铸坯(成分：以铸坯的总重量为基准，C：0.1重量％、Si：0.02重量％、Mn：0.5重量％、P：0.09重量％、S：0.011重量％、Nb：0.03重量％、Al：0.02重量％，余量为铁)在1250℃均热后，用粗轧机粗轧成32mm厚的中间坯，粗轧的终轧温度为1100℃；然后用精轧机轧制3mm的热轧带钢，精轧的终轧温度为920℃；精轧后以100℃/s的速率冷却至650℃，再以20℃/s的速率冷却至550℃，并进入卷取机卷取成卷。待带钢冷却至室温(25℃)后用圆盘剪切边，将宽度控制在1252mm，用浓度为170g/L的盐酸进行酸洗，然后在六辊UCM单机架可逆式冷轧机组上以50％的压下率轧成1.5mm的冷轧板。采用全辐射管热镀锌机组(中冶赛迪)进行退火和镀锌。将冷轧钢板首尾焊接成带钢，带钢在工艺段的传送速度为80m/min，退火温度为730℃，退火保温时间为50秒。然后用风机对该带钢进行喷风冷却直到带钢的温度降为455℃，冷却速度为15℃/秒钟，所用的冷却气体为N₂和H₂的混合气体，其中H₂占气体总体积的5％。然后，将该带钢传送到锌锅中进行镀锌，锌锅中的镀锌液中铝的含量为0.2重量％，锌的含量为99.8重量％，锌锅的温度为455℃，镀锌的时间为5秒。得到厚度为1.5毫米的热镀钢板，所述锌镀层(双面)的重量为250克/平方米。然后将冷却到室温的带钢进行拉矫，拉矫延伸率为0.6％，将拉矫后的带钢进卷取机成卷，得到热镀钢卷X2。

实施例3

本实施例用于说明本发明提供的生产热镀钢卷的方法。

将铸坯(成分：以铸坯的总重量为基准，C：0.06重量％、Si：0.01重量％、Mn：0.35重量％、P：0.07重量％、S：0.011重量％、Nb：0.021重量％、Al：0.05重量％，余量为铁)在1230℃均热后，用粗轧机粗轧成32mm厚的中间坯，粗轧的终轧温度为1080℃；然后用精轧机轧制3mm的热轧带钢，精轧的终轧温度为900℃；精轧后以150℃/s的速率冷却至620℃，再以15℃/s的速率冷却至530℃，并进入卷取机卷取成卷。待带钢冷却至室温(25℃)后用圆盘剪切边，将宽度控制在1202mm，用浓度为170g/L的盐酸进行酸洗，然后在六辊UCM单机架可逆式冷轧机组上以60％的压下率轧成1.2mm的冷轧板。采用全辐射管热镀锌机组(中冶赛迪)进行退火和镀锌。将冷轧钢板首尾焊接成带钢，带钢在工艺段的传送速度为100m/min，退火温度为760℃，退火保温时间为40秒。然后用风机对该带钢进行喷风冷却直到带钢的温度降为465℃，冷却速度为10℃/秒钟，所用的冷却气体为N₂和H₂的混合气体，其中H₂占气体总体积的5％。然后，将该带钢传送到锌锅中进行镀锌，锌锅中的镀锌液中铝的含量为0.2重量％，锌的含量为99.8重量％，锌锅的温度为465℃，镀锌的时间为4秒。得到厚度为1.2毫米的热镀钢板，所述锌镀层(双面)的重量为300克/平方米。然后将冷却到室温的带钢进行拉矫，拉矫延伸率为0.4％，将拉矫后的带钢进卷取机成卷，得到热镀钢卷X3。

实施例4

本实施例用于说明本发明提供的生产热镀钢卷的方法。

按照实施例1的方法生产热镀钢卷，不同的是，所述退火温度为780℃，得到热镀钢卷X4。

对比例1

该对比例用于说明参比的生产热镀钢卷的方法。

将铸坯(成分：以铸坯的总重量为基准，C：0.16重量％、Si：0.01重量％、Mn：1.31重量％、P：0.015重量％、S：0.011重量％、Al：0.07重量％，余量为铁)在1200℃均热后，在粗轧机粗轧成30mm厚的中间坯，粗轧终轧温度为1050℃，然后在精轧机轧制3mm的热轧带钢，终轧温度为880℃，精轧后以40℃/s的速率冷却至700℃，再以10℃/s的速率冷却至650℃，并进入卷取机卷取成卷。待带钢冷却至室温(25℃)后用圆盘剪切边，将宽度控制在1002mm，用浓度为170g/L的盐酸进行酸洗，然后在冷连轧联合机组(CDCM机组)上以66.7％的压下率轧成1.0mm的冷轧板。采用全辐射管热镀锌机组(中冶赛迪)进行退火和镀锌。将冷轧钢板首尾焊接成带钢，带钢在工艺段的传送速度为100m/min，退火温度为800℃，退火保温时间为40秒。然后用风机对该带钢进行喷风冷却直到带钢的温度降为460℃，冷却速度为13.3℃/秒钟，所用的冷却气体为N₂和H₂的混合气体，其中H₂占气体总体积的5％。然后，将该带钢传送到锌锅中进行镀锌，锌锅中的镀锌液中铝的含量为0.2重量％，锌的含量为99.8重量％，锌锅的温度为460℃，镀锌的时间为4秒。得到厚度为1.0毫米的碳素结构钢热镀钢板，所述锌镀层(双面)的重量为275克/平方米。然后将冷却到室温的带钢进行拉矫，拉矫延伸率为0.21％，将拉矫后的带钢进卷取机成卷，得到热镀钢D1。

对比例2

该对比例用于说明参比的生产热镀钢卷的方法。

按照对比例1的方法生产热镀钢卷，不用的是，所述铸坯的成分如下：以铸坯的总重量为基准，C：0.20重量％、Si：0.01重量％、Mn：1.50重量％、P：0.012重量％、S：0.015重量％、Al：0.05重量％，余量为铁，得到热镀钢D2。

测试例1-4

测试例1-4用于说明本发明提供的热镀钢卷性能的测试。

(1)力学性能的测试：

按照GB/T228.1-2010规定的方法分别对实施例1-4所得的热镀钢卷进行屈服强度(R_eH)、抗拉强度(R_m)和断后伸长率(A₈₀)的测试，所得的结果如表1所示。

(2)宽度精度偏差的测试：

在热镀锌生产线出口段通过宽度自动测量装置对钢卷的宽度进行在线测试，所得结果如表1所示。

对比测试例1-2

对比测试例1-2用于说明参比热镀钢卷性能的测试。

按照测试例1-4的方法对热镀钢卷的性能进行测试，不同的是，所述热镀钢卷是由对比例1-2生产得到的热镀钢卷，所得结果如表1所示。

表1

编号	R_eH(MPa)	R_m(MPa)	A₈₀(％)	宽度精度偏差(mm)
					实施例1	425	465	35	+2
实施例2	460	505	28	+2
					实施例3	440	485	31	+2
实施例4	350	420	37	+0.5
					对比例1	380	500	27	+4
对比例2	340	465	30	+7

注：(1)R_eH-屈服强度；R_m-抗拉强度；A₈₀-断后伸长率；

(2)GB/T2518-2008标准中350MPa级结构用热镀钢卷的力学性能要求为：R_P0.2(或R_eH)≥350MPa，R_m≥420Mpa，A₈₀≥16％。

从表1的结果可知，采用本发明的方法得到的热镀钢卷的力学性能满足350MPa级结构用热镀钢卷的要求，且宽度精度较高。

Claims

1.一种热镀钢卷的生产方法，该方法包括将铸坯依次进行热轧、冷轧、退火、镀锌和拉矫，其特征在于，所述热轧的卷取温度为500-550℃，所述铸坯中含有碳、锰、磷和铌；以所述铸坯的总质量为基准，所述碳的含量为0.04-0.1重量％，所述锰的含量为0.2-0.5重量％，所述磷的含量为0.06-0.09重量％，所述铌的含量为0.015-0.03重量％。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铸坯中还含有硅、硫和铝；以所述铸坯的总质量为基准，所述硅的含量≤0.05重量％，所述硫的含量≤0.015重量％，所述铝的含量为0.02-0.07重量％。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热轧包括均热、粗轧和精轧，所述均热的温度为1200-1250℃，所述粗轧的终轧温度为1000-1100℃，所述精轧的终轧温度为880-920℃；并将精轧后的低碳带钢以100-200℃/s的冷却速度冷却至600-650℃，再以10-20℃/s的冷却速度冷却至热轧的卷取温度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷轧的压下率为50-75％。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述退火的温度为730-760℃，退火的时间为30-60s。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述镀锌的温度为455-465℃。

7.根据权利要求1、5或6所述的方法，其中，由退火温度冷却到镀锌温度的冷却速度为10-15℃/秒钟。

8.根据权利要求1或6所述的方法，其中，所述镀锌的条件使得相对于每平方米的热镀钢卷，锌镀层的量为250-300克。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在冷轧之前，将低碳带钢进行酸洗。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述拉矫的延伸率为0.2-0.6％。