CN112430788A - 一种304不锈钢复合板用热镀锌钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种304不锈钢复合板用热镀锌钢板及其制造方法，主要解决现有技术中不锈钢复合板在折弯加工时发生内凹缺陷、不锈钢复合板的平整度低的技术问题。本发明提供的一种304不锈钢复合板用热镀锌钢板，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.06～0.08％，Si≤0.06％，Mn：0.6～0.8％，P：0.04～0.05％，S≤0.025％，Alt：0.025～0.080％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。本发明热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为285～325MPa，断后伸长率A80mm为28～35％，用本发明热镀锌钢板制成的304不锈钢复合板主要用于电梯及建筑钢结构部件。

Description

一种304不锈钢复合板用热镀锌钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种冷轧热镀锌钢板，特别涉及一种304不锈钢复合板用热镀锌钢板及其制造方法，属于铁基合金技术领域。
背景技术
热镀锌合金镀层钢板因其优良的耐腐蚀性、涂装性、加工性和经济性，广泛的应用在家用电器业、建筑业、工业仪表业和汽车工业等领域。
为满足节能减排发展需求，研究人员研发了不锈钢与热镀锌复合板，用以替代纯不锈钢板，不锈钢与热镀锌的复合板能够有效降低企业生产成本。特别是在电梯行业，不锈钢复合板主要采用的热镀锌钢板的厚度为0.6～1.2mm。
专利公开日为2012年11月14日，公开号为CN 102776436A，名称为“热镀锌板及其加工方法”的专利文件，其公开的C：0.17～0.19％。
专利公开日为2014年4月2日，公开号为CN 102534365B，名称为“一种铝镇静钢热镀锌板及其生产方法”的专利文件，其公开的C：0.02～0.04％。
专利公开日为2015年10月28日，公开号为CN 103589948B，名称为“低碳铝镇静钢热镀锌板及其生产方法”的专利文件，其公开的Mn：0.05～0.4％。
专利公开日为2016年9月28日，公开号为CN 104451377B，名称为“一种低碳铝镇静钢热镀锌板及其生产方法”的专利文件，其公开的Mn：0.10～0.15％；P：≤0.020％。
专利公开日为2017年12月26日，公开号为CN 107513668A，名称为“一种热镀锌板及其加工方法”的专利文件，其公开的C：≤0.0040％。
专利公开日为2018年9月4日，公开号为CN 108486486A，名称为“热镀锌钢板及其制备方法”的专利文件，其公开的是一种Nb含量0.010～0.060％的高强度镀锌合金钢板。
专利公开日为2018年11月13日，公开号为CN 108796376A，名称为“热镀锌钢板及其制备方法”的专利文件，其公开的P：0.010～0.040％。
专利公开日为2019年2月22日，公开号为CN 106676392B，名称为“热镀锌板及其生产方法”的专利文件，其公开的C：0.01～0.016％。
专利公开日为2010年12月15日，公开号为CN 201669939U，名称为“一种不锈钢减震复合板”的专利文件，其公开的是一种不锈钢减震复合板，同样未明确热镀锌板的性能等方面要求。
专利公开日为2015年2月11日，公开号为CN 104339750A，名称为“新型三层不锈钢复合板”的专利文件，其公开的是一种三层不锈钢复合板，没有公开热镀锌板的性能等方面要求。
现有技术中，热镀锌板通常采用更高或更低的碳含量设计、较低的磷含量或锰含量、或添加了其他Nb等强化元素来满足一般用途或汽车用途；没有专用于不锈钢复合板的热镀锌钢板，对不锈钢复合板所用的热镀锌板缺乏认识，用现有的热镀锌板生产的不锈钢复合板，在多次折弯加工的情况下，不锈钢复合板容易发生内凹缺陷，难以保证不锈钢复合板板面平整度。
发明内容
本发明的目的是提供一种304不锈钢复合板用热镀锌钢板及其制造方法，主要解决现有技术中不锈钢复合板在折弯加工时发生内凹缺陷、不锈钢复合板的平整度低的技术问题；采用本发明热镀锌钢板生产的304不锈钢复合板满足了建筑结构件对钢板成型加工需求。
为了解决容易产生内凹的技术问题，需要研究和设定热镀锌产品合适的屈服强度范围以及在低成本前提下满足屈服强度范围的最佳的炼钢、热轧、冷轧、热镀锌生产工艺。
本发明采取的技术思路是，通过采用ABAQUS有限元软件建模和研究最佳的的屈服强度范围，并通过合理的成分设计、热轧工艺、冷轧工艺和热镀锌工艺设计，提供了解决不锈钢复合用热镀锌板最佳的制造方法。
本发明采用的技术方案是，一种304不锈钢复合板用热镀锌钢板，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.06～0.08％，Si≤0.06％，Mn：0.6～0.8％，P：0.04～0.05％，S≤0.025％，Alt：0.025～0.080％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
本发明热镀锌钢板的金相组织为铁素体+游离渗碳体+少量珠光体，铁素体组织的晶粒度级别为I 7.5～I 10级，0.6～1.2mm厚热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为285～325MPa，抗拉强度Rm为400～450MPa，断后伸长率A80mm为28～35％。
本发明屈服强度设计值基于申请人的如下研究：
为此申请人将厚度为0.27mm304不锈钢钢与厚度为0.9mm热镀锌钢板通过高分子胶粘合为叠层复合板。通过折弯成形，形成长度600mm，宽度500mm，筋高30mm，腹板宽度20mm的折弯钢结构件。采用ABAQUS有限元软件，对镀锌板、高分子、不锈钢结构的复合板进行折弯成形虚拟仿真模拟，获得镀锌板屈服强度对复合板折弯内凹值的影响规律，获得最佳的镀锌板屈服强度范围。复合板折弯内凹试验控制参数见表1。
表1复合板折弯内凹试验控制参数
Figure BDA0002179084820000021
Figure BDA0002179084820000031
如表1所示，304不锈钢屈服强度为340MPa时，随着热镀锌钢板的屈服强度不断增大，内凹值不断变小，当屈服强度为320MPa时，已变为外凸，综上可知，在270MPa和320MPa的范围内，某特定的屈服强度可使内凹值达到最小。
取成形性能好的复合板，拉伸测试表明，复合板所用热镀锌钢板的屈服强度为331MPa。考虑这种热镀锌钢板在自然、热压复合过程中，热镀锌钢板的屈服强度一般增加约15MPa，综合考虑，复合板所用热镀锌钢板成品的屈服强度约为315MPa。
当304不锈钢屈服强度为340MPa时，热镀锌钢板的屈服强度在270MPa和320MPa的区间左右的某特定的屈服强度可使内凹值达到最小，结合复合板的分析结果，复合板所用热镀锌钢板成品的最佳屈服强度为285～325MPa。
本发明所述的304不锈钢复合板用热镀锌钢板的基板的化学成分限定在上述范围内的理由如下：
碳：碳含量影响产品的强度、塑性、冲压性能。0.09～0.12％的亚包晶区和0.17～0.23％的包晶区，需要避开这一区域、避免连铸生产难度大幅增大，本发明考虑到低成本和强度特性，设定的C含量为0.06％～0.08％。
硅：对冷轧热镀锌产品来说，Si含量过高时会影响钢基板的可镀性，本发明中的Si含量设定为≤0.06％。
锰：锰在冷轧用钢中的作用主要是强化和进一步消除S的不利影响的作用，为了保证成品的加工塑性，材料强度不宜太高，经综合考虑，本发明设定锰含量为0.6～0.8％。
磷：通过磷强化比锰强化成本明显要低，但磷过高会影响材料的加工塑性，经综合考虑，本发明设定磷含量为0.04～0.05％。
硫：本发明中的S为杂质元素，根据实际炼钢生产能力，本发明要求S控制范围为S≤0.025％。
铝：铝元素主要作用是脱除钢中的氧，避免在凝固过程中形成非金属夹杂物，同时以氮化铝的形式固定钢中的氮，但过高的铝将影响钢的镀层附着力。因此，铝含量优选为0.025～0.08％。
一种304不锈钢复合板用热镀锌钢板的制造方法，该方法包括：
钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水成分的重量百分比为：C：0.06～0.08％，Si≤0.06％，Mn：0.6～0.8％，P：0.04～0.05％，S≤0.025％，Alt：0.025～0.080％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；
连铸板坯经加热炉加热至1180～1250℃后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，精轧为7道次连轧，粗轧结束温度为1040～1100℃，精轧结束温度为850～890℃，精轧后，钢板厚度为2.3～2.6mm，层流冷却采用前段冷却，卷取温度为580～620℃卷取得到热轧钢卷；
热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、卧式连续退火炉退火、热镀锌、平整，卷取得到厚度为0.6～1.2mm成品热镀锌钢板，所述冷轧压下率为54～74％，经过冷轧后的轧硬状态带钢在卧式连续退火炉的退火温度为710～750℃，退火时间为60～70s，平整延伸率为0.6～1.0％，拉矫延伸率为0.2～0.4％。
本发明采取的生产工艺的理由如下：
1、连铸板坯加热温度的设定
为保证完全奥氏体化和后续热加工的要求，同时考虑到经济性要求，因此，加热温度优选设定在1180～1250℃。
2、粗轧结束温度的设定
为便于后续精轧机组的继续加工和氧化铁皮的控制，粗轧结束温度优选为1040～1100℃。
3、精轧结束温度的设定
为了获得一定强度的且较高成形性能和平整的钢板，精轧结束温度太高热卷表面氧化铁皮难以控制，太低容易两相区轧制、容易形成边浪；综合考虑，控制精轧结束温度为850～890℃。
4、热轧卷取温度的设定
卷取温度过高材料强度会偏低；优选情况下，热轧卷取温度为580～620℃。
5、冷轧压下率的设定
为了保证酸轧机组的最佳负荷和成品使用性能，冷轧压下率为54～74％。
6、退火温度和退火时间的设定
本发明采用卧式连续退火炉对钢板退火，为使钢板充分回复再结晶，同时考虑节约能源，经综合考虑，本发明设定冷轧轧硬钢板在卧式连续退火炉的退火(均热段)温度为710～750℃，退火(均热段)时间为60～70s。
7、平整延伸率和拉矫延伸率的设定
平整主要的目的是消除材料屈服平台，同时调整表面粗糙度；拉矫的目的是为了改善板型。优选情况下，平整延伸率为0.6～1.0％，拉矫延伸率为0.2～0.4％
本发明方法生产的热镀锌钢板的金相组织为铁素体+游离渗碳体+少量珠光体，铁素体组织的晶粒度级别为I 7.5～I 10级，0.6～1.2mm厚热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为285～325MPa，抗拉强度Rm为400～450MPa，断后伸长率A80mm为28～35％。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明热镀锌钢板解决了304不锈钢复合板在多次折弯加工的情况下，容易产生内凹质量缺陷的问题。2、本发明热镀锌钢板通过合理的成分设计和热轧工艺制度及退火工艺、平整工艺设计，生产更为简单可靠，其生产效率高，是一种非常节约能源的生产方式，生产成本低。
附图说明
图1为本发明实施例1热镀锌钢板的金相组织照片。
具体实施方式
下面结合实施例1～5对本发明做进一步说明，如表2—5所示。
表2为本发明实施例热镀锌钢板的基板的化学成分(按重量百分比计)，余量为Fe及不可避免杂质。
表2本发明实施例钢的化学成分，单位：重量百分比
Figure BDA0002179084820000051
通过采用转炉熔炼得到符合要求化学成分的钢水，钢水经连铸得到连铸板坯，厚度为210～230mm，宽度为800～1300mm，长度为5000～10000mm。
炼钢生产的定尺板坯送至加热炉再加热，出炉除磷后送至连续热连轧轧机上轧制。通过粗轧轧机和精轧连轧机组控制轧制，层流冷却采用前段冷却，然后进行卷取，产出热轧钢卷。热轧工艺控制见表3。
表3本发明实施例热轧工艺控制参数
Figure BDA0002179084820000052
将上述热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、卧式连续退火炉退火、热镀锌、平整，卷取得到厚度为0.6～1.2mm成品热镀锌钢板。退火工艺为：带钢在卧式连续退火炉的均热段的退火(均热段)温度为710～750℃，退火(均热段)时间为60～70s，平整延伸率为0.6～1.0％；冷轧、退火、平整工艺控制参数见表4。
表4本发明实施例冷轧、退火、平整工艺控制参数
Figure BDA0002179084820000061
利用上述方法得到的热镀锌钢板，参见图1，热镀锌钢板的金相组织为铁素体+游离渗碳体+少量珠光体，铁素体组织的晶粒度级别为I 7.5～I 10级，热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为285～325MPa，抗拉强度Rm为400～450MPa，断后伸长率A80mm为28～35％。
将本发明得到的热镀锌钢板按照《GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验，钢板的力学性能见表5。
表5本发明实施例冷轧热镀锌钢板的力学性能
Figure BDA0002179084820000062
本发明热镀锌钢板满足电梯用304不锈钢复合板的加工要求。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种304不锈钢复合板用热镀锌钢板，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.06～0.08％，Si≤0.06％，Mn：0.6～0.8％，P：0.04～0.05％，S≤0.025％，Alt：0.025～0.080％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；所述热镀锌钢板的金相组织为铁素体+游离渗碳体+少量珠光体，铁素体组织的晶粒度级别为I 7.5～I 10级，0.6～1.2mm厚热镀锌钢板的屈服强度RP0.2为285～325MPa，抗拉强度Rm为400～450MPa，断后伸长率A80mm为28～35％。
2.如权利要求2所述的一种304不锈钢复合板用热镀锌钢板，其特征是，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.06～0.08％，Si≤0.06％，Mn：0.65～0.75％，P：0.04～0.05％，S≤0.025％，Alt：0.025～0.070％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
3.一种304不锈钢复合板用热镀锌钢板的制造方法，其特征是，所述的方法包括：
钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水成分的重量百分比为：C：0.06～0.08％，Si≤0.06％，Mn：0.6～0.8％，P：0.04～0.05％，S≤0.025％，Alt：0.025～0.080％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；
连铸板坯经加热炉加热至1180～1250℃后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，精轧为7道次连轧，粗轧结束温度为1040～1100℃，精轧结束温度为850～890℃，层流冷却采用前段冷却，卷取温度为580～620℃卷取得到热轧钢卷；
热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、卧式连续退火炉退火、热镀锌、平整，卷取得到厚度为0.6～1.2mm成品热镀锌钢板，所述冷轧压下率为54％～74％，经过冷轧后的轧硬状态带钢在卧式连续退火炉的退火温度为710～750℃，退火时间为60～70s，平整延伸率为0.6～1.0％，拉矫延伸率为0.2～0.4％。
4.如权利要求3所述的304不锈钢复合板用热镀锌钢板的制造方法，其特征是，精轧后，控制热轧钢板厚度为2.3～2.6mm。
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