CN115404326A - 一种热镀锌钢板的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热镀锌钢板的生产方法，其包含：铁水脱硫、冶炼并进行合金化处理，铸造成坯；将连铸坯经加热、粗轧、精轧和冷却后进行卷取获得热轧卷；将热轧卷冷轧获得冷轧卷；将冷轧卷连续退火和热镀锌，连续退火带钢运行速度控制在100～150m/min，热镀锌退火均热温度为810～840℃，冷却终点温度控制在440～470℃，锌锅温度控制在460～470℃，出锌锅对镀锌钢板进行快冷。该方法在常规热镀锌机组上，实现了高强度热镀锌钢板的生产，成品力学性能屈服强度能够达到440～470MPa，抗拉强度达490～520MPa，伸长率≥30.0％，力学性能满足要求，同时其表面镀层结构致密，镀层粘附力强。

Description

一种热镀锌钢板的生产方法
技术领域
本发明属于钢铁生产技术领域，特别涉及到一种热镀锌钢板的生产方法。
背景技术
高强度热镀锌板可以提高零件的强度，减轻其重量，降低成本。随着中国大力发展电力、交通、通讯、能源和城市基础建设，以及建筑钢结构市场的启动，高强度热镀锌钢面临前所未有的机遇和巨大的市场。在用户追逐保持使用性能且要降低成本的趋势下，对于高强热镀锌钢板的需求更加迫切。
目前提高钢板基体强度的主要手段是向钢板中添加合金元素来强化基体。然而，对于热镀锌钢板而言，合金元素的添加与钢板的可镀性之间存在矛盾，尤其是当热加工和镀锌工艺控制不当时，镀层粘附性降低，表面质量变差。
因此，如何获得高强度、表面质量优异的热镀锌钢板成为热镀锌钢板生产领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有的技术问题之一，本发明提出了一种热镀锌钢板的生产方法。该方法在常规热镀锌机组上，实现了高强度热镀锌钢板的生产，成品力学性能屈服强度能够达到440～470MPa，抗拉强度达490～520MPa，伸长率≥30.0％，力学性能满足要求，同时其表面镀层结构致密，镀层粘附力强。
依据本发明，提供一种热镀锌钢板的生产方法，包含以下步骤：
步骤1)：铁水脱硫、冶炼并进行合金化处理，其中按下列重量百分比控制钢组分：C：0.050～0.10％，Si：0.050～0.150％，Mn：0.60～1.10％，P：≤0.020％，S：≤0.012％，Nb：0.02～0.05％，Ti：0.01～0.05％，Als：0.020～0.070％，余量为Fe和不可避免的杂质；
步骤2)：对成分达标的钢水进行连铸制备成连铸坯；
步骤3)：将连铸坯加热并进行多道次粗轧，获得预定厚度的中间板坯；
步骤4)：将中间板坯进行精轧，获得所需厚度的热轧板；
步骤5)：将热轧板冷却后进行卷曲，获得热轧卷；
步骤6)：将热轧卷冷轧至预定厚度，获得冷轧板；
步骤7)：对冷轧板进行连续退火和热镀锌处理，连续退火带钢运行速度控制在100～150m/min，热镀锌退火均热温度为810～840℃，冷却终点温度控制在440～470℃，锌锅温度控制在460～470℃，出锌锅对镀锌钢板进行快冷。
根据本发明的一个实施例，步骤3)所述的加热和粗轧包括将连铸坯加热至1210～1270℃，在炉时间为230～280min，进行粗轧，全长全数除鳞，轧制过程中投用保温罩。
根据本发明的一个实施例，所述多道次粗轧在3道次以上。
根据本发明的一个实施例，步骤3)所述中间板坯的厚度为30～34mm。
根据本发明的一个实施例，步骤4)所述精轧的开轧温度为1160～1190℃，终轧温度为840～890℃，精轧后热轧板厚度为2.5mm。
根据本发明的一个实施例，步骤5)所述冷却采用层流式前段冷却。
根据本发明的一个实施例，步骤5)中卷曲温度为530～570℃。
根据本发明的一个实施例，步骤6)中冷轧压下率为70～80％。
根据本发明的一个实施例，步骤7)中控制拉矫延伸率为0.2～0.5％，光整延伸率为0.2～0.8％。
根据本发明的一个实施例，步骤7)中快冷的冷却速率控制在25～45℃/s。
由于采用以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：
该方法在常规热镀锌机组上，实现了高强度热镀锌钢板的生产，成品力学性能屈服强度能够达到440～470MPa，抗拉强度达490～520MPa，伸长率≥30.0％，力学性能满足要求，同时其表面镀层结构致密，孔洞所占面积比≤5％，镀层粘附力强。
附图说明
图1为根据本发明的热镀锌钢板制造方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种热镀锌钢板的生产方法。如图1所示，该方法总体包含下文介绍的多个步骤。
步骤S1：铁水脱硫、冶炼并进行合金化处理
按下列重量百分比控制钢组分：C：0.050～0.10％，Si：0.050～0.150％，Mn：0.60～1.10％，P：≤0.020％，S：≤0.012％，Nb：0.02～0.05％，Ti：0.01～0.05％，Als：0.020～0.070％，余量为Fe和不可避免的杂质。
C是钢的传统强化元素，也是最经济的元素。提高C含量可以增加珠光体数量，并提高钢的强度和硬度。但钢中C含量对热镀锌有显著影响，当C含量升高时，铁锌反应变得越来越剧烈，铁的质量损失变大，钢的基体参加反应就越剧烈，此时铁锌合金层变厚，使镀锌层的粘附性变坏。因此，将C含量控制在适当的范围内可以改善镀锌层的粘附性。因此，本申请中将C含量控制在0.050～0.10％。
Si对钢的固溶强化效果明显，但对于连续热镀锌，Si的有害作用十分明显。钢基体中Si对热镀锌的影响主要取决于SiO2，钢板在连续退火炉中进行再结晶退火时，可引起Si在带钢表面富集并形成SiO2。因此，用于热镀锌的带钢要求Si的含量应尽可能的低。为此，本申请中将Si含量控制在0.050～0.150％。
Mn在钢中部分与Fe互溶形成固溶体，对提高强度有明显作用。Mn还可以起到降低相变温度的作用，有助于细晶强化。但Mn含量过高，会使基体的韧性降低，造成钢板带状组织，严重增强各向异性。而且，Mn含量过高还可能会对镀锌板的锌层附着力造成不良影响。在本申请中将Mn含量控制在0.60～1.10％。
Nb在钢中部分与Fe形成固溶体，在加热结晶的程中可以阻碍奥氏体晶粒的长大，在轧制过程中会在位错、亚晶界、晶界上析出铌的碳化物阻碍奥氏体动态再结晶。因此，添加Nb有利于细化晶粒。但Nb的成本较高，应适当控制其用量以降低成本。在本申请中将Nb的含量控制在0.02～0.05％。
Ti可以与钢中的C形成碳化钛化合物。在加热时，未溶解的碳化钛颗粒分布在奥氏体晶界上，可阻碍钢在热加工前的加热过程中奥氏体晶粒的长大。而且，在含Nb钢中加入Ti，可以进一步提高奥氏体状态下Nb的固溶度，发挥铌的细化晶粒和沉淀强化作用。另外，Ti的加入，固定了C，对钢材的防老化具有重要的作用。在本申请中将Ti的含量控制在0.01～0.05％。
S是钢中的有害元素，S在钢中会形成FeS，影响钢板质量。因此，本申请中将S含量控制在0.012％以下。
P会降低钢的塑形和韧性，影响焊接性能。如果P含量过高，P会溶于铁素体，导致钢的强度增加，韧性急剧降低，影响使用性能。因此钢中尽可能降低P含量。本申请中将P含量控制在0.020％以下。
A1作为脱氧剂加入，其作用是去除钢液中的氧，其可以提高低温塑性并防止在加工过程中产生滑移线。本申请中将A1s含量控制在0.020～0.070％。
步骤S2：对成分达标的钢水进行连铸制备成连铸坯
具体是将铁水精炼后通过连铸获得连铸坯，在精炼过程中注意控制C和Si的含量。
步骤S3：将连铸坯加热并进行多道次粗轧，获得预定厚度的中间板坯
热轧工艺的各项参数对析出相的类型、组成、数量以及粒度的分布存在显著影响。热轧工艺需要结合钢的成分来确定，设计适当的热轧工艺以得要均匀细小的晶粒和均匀分布的弥散相。为此，本发明的热轧首先采用多道次粗轧。具体地，可以将连铸坯加热至1210～1270℃，在炉时间控制为230～280min，进行3道次以上粗轧，优选地进行5道次粗轧。含铌高强钢在奥氏体再结晶区可以进行多道次粗轧，利用奥氏体在该温度区间的动态变形与动态再结晶，细化奥氏体晶粒。轧制后全长全数除鳞，轧制过程中投用保温罩。中间板坯的厚度为30～34mm。
除鳞优选采用表面生态酸洗技术。此项技术采用喷射磨料的方法将热轧板表面的鳞皮去除。传统的酸洗除麟方法生产工序长，且废酸的排放对环境会产生不利影响。
步骤S4：将中间板坯进行精轧，获得所需厚度的热轧板
精轧的开轧温度为1160～1190℃，终轧温度为840～890℃，精轧后热轧板厚度为2.5mm。在奥氏体非再结晶区进行多道次精轧，以获得形变奥氏体，与适当的冷却速度和卷取温度配合可以获得组织细小和第二相弥散分布的热轧板。这样处理可以获得较好的表面质量，为得到高质量的冷轧板做好准备。
步骤S5：将热轧板冷却后进行卷曲，获得热轧卷
精轧后采用层流式前段冷却方式冷却到530～570℃进行卷取。卷取温度的高低，直接影响到弥散相的析出和析出物的形态、大小、分布。卷取温度高会造成弥散相的晶粒粗化，弥散相的分布会越来越稀疏，其尺寸也会越来越大，这样不利于钢的弥散强化。因此，对于本发明成分的热镀锌钢板而言，卷取温度控制在530～570℃，以更有利于获得均匀分布和尺寸较小的弥散相。
步骤S6：将热轧卷冷轧至预定厚度，获得冷轧板
具体地，热轧板经碱洗清洗干净后，结合冷轧机的能力，冷轧压下率确定为70～80％。其中，碱洗可以采用本领域通常使用的清洗剂。冷轧板的性能对镀锌板的最终性能是决定性的。在冷轧工艺中对镀锌板影响最大的就是冷轧压缩比，冷轧压缩比过小，板材微观组织中的铁素体变形量不够，造成最终镀锌产品强度偏低；冷轧压缩比过大，易造成镀锌产品硬度过高，屈强比过高，对镀锌板的仲长率和成型性不利。
步骤S7：对冷轧板进行连续退火和热镀锌处理
连续退火带钢运行速度控制在100～150m/min，热镀锌退火均热温度为810～840℃，冷却终点温度控制在440～470℃，锌锅温度控制在460～470℃，出锌锅对镀锌钢板进行快冷。
在冷轧过程中，钢板在轧制力的作用下发生塑性变形，热轧等轴晶粒组织发生了晶粒的延长、扭曲和破碎。塑性变形导致了加工硬化，这种产品是不适合加工成型的，为了恢复冷轧钢板的可塑性，必须经过再结晶退火。由于钢中添加了Nb、Ti等合金元素对钢进行强化，因此，连续退火的温度要适当提高。为了防止晶粒长大，降低钢的强度，应缩短连续退火的时间。将连续退火的时间控制在80～100秒，之后先以5～12℃/s的速度冷却至700～740℃，再以20～40℃/s的速度冷却至460～470℃获得带钢。
将退火后的带钢以100～150m/min的速度通过锌锅热镀锌，锌锅温度控制在460～470℃。出锌锅对镀锌钢板进行快冷，冷却速度控制在25～45℃/s。利用热镀锌机组热镀出锌锅后的快冷，可以使钢板表面粘附的锌液快速凝固，增大形核率，以便获得晶粒尺寸较细小、大小分布均匀、镀层结构致密的初始纯锌镀层组织。
之后将镀锌处理后的带钢经过光整机进行光整，然后卷曲为成品。其中控制拉矫延伸率为0.2～0.5％，光整延伸率为0.2～0.8％。
本发明通过调整C、Mn、Nb、Ti元素的加入量，并严格控制Si含量及轧制、连续退火和热镀锌工艺，可以生产出表面质量优良的高强度镀锌板。
以下为根据本发明的厚规格特超深冲热镀锌钢板的生产方法的具体实施例。除非另有说明，下列实施例中所使用的原料、设备、耗材等均可通过常规商业手段获得。
对于涉及数值范围的部分，本领域技术人员可依据实际需要选择本发明所限定的数值范围中的任意值，并不局限于具体实施例中所列的数值。
实施例1
步骤1：铁水脱硫、冶炼并进行合金化处理。其中按下列重量百分比控制钢组分：C：0.08％，Si：0.110％，Mn：0.89％，P：0.015％，S：0.009％，Nb：0.025％，Ti：0.015％，Als：0.032％，余量为Fe和不可避免的杂质。
步骤2：对成分达标的钢水进行连铸制备成连铸坯。
步骤3：将连铸坯加热至1229℃，在炉时间控制为260min。进行4道次粗轧，获得厚度为34mm的中间板坯。全长全数除鳞，轧制过程投用保温罩。
步骤4：将中间板坯进行精轧，精轧开轧温度为1165℃，终轧温度为865℃，获得2.5mm厚的热轧板。
步骤5：精轧后采用层流式前段冷却方式冷却到548℃进行卷取，获得热轧卷。
步骤6：热轧板经碱洗清洗干净后，在结合冷轧机的能力，冷轧压下率确定为80％，进行冷轧处理，获得冷轧板。
步骤7：对冷轧板进行连续退火和热镀锌处理。连续退火带钢运行速度控制在150m/min，热镀锌退火均热温度为816℃，退火时间控制在80s左右，之后先以12℃/s的速度冷却至740℃，再以40℃/s的速度冷却至464℃，获得带钢。将退火后的带钢以150m/min的速度通过锌锅热镀锌，锌锅温度控制在465℃，出锌锅对镀锌钢板进行快冷，冷却速度控制在45℃/s。之后将镀锌处理后的带钢经过光整机进行光整，光整延伸率为0.3％，拉矫延伸率控制为0.26％，然后卷曲为成品。
实施例2
步骤1：铁水脱硫、冶炼并进行合金化处理。其中按下列重量百分比控制钢组分：C：0.07％，Si：0.120％，Mn：0.90％，P：0.020％，S：0.008％，Nb：0.028％，Ti：0.018％，Als：0.049％，余量为Fe和不可避免的杂质。
步骤2：对成分达标的钢水进行连铸制备成连铸坯。
步骤3：将连铸坯加热至1225℃，在炉时间控制为230min。进行5道次粗轧，获得厚度为32mm的中间板坯。全长全数除鳞，轧制过程投用保温罩。
步骤4：将中间板坯进行精轧，精轧开轧温度为1155℃，终轧温度为882℃，获得2.5mm厚的热轧板。
步骤5：精轧后采用层流式前段冷却方式冷却到550℃进行卷取，获得热轧卷。
步骤6：热轧板经碱洗清洗干净后，在结合冷轧机的能力，冷轧压下率确定为75％，进行冷轧处理，获得冷轧板。
步骤7：对冷轧板进行连续退火和热镀锌处理。连续退火带钢运行速度控制在130m/min，热镀锌退火均热温度为815℃，退火时间控制在90s左右，之后先以13℃/s的速度冷却至720℃，再以35℃/s的速度冷却至465℃，获得带钢。将退火后的带钢以130m/min的速度通过锌锅热镀锌，锌锅温度控制在460℃，出锌锅对镀锌钢板进行快冷，冷却速度控制在35℃/s。之后将镀锌处理后的带钢经过光整机进行光整，光整延伸率为0.55％，拉矫延伸率控制为0.25％，然后卷曲为成品。
实施例3
步骤1：铁水脱硫、冶炼并进行合金化处理。其中按下列重量百分比控制钢组分：C：0.09％，Si：0.10％，Mn：0.92％，P：0.014％，S：0.007％，Nb：0.024％，Ti：0.020％，Als：0.042％，余量为Fe和不可避免的杂质。
步骤2：对成分达标的钢水进行连铸制备成连铸坯。
步骤3：将连铸坯加热至1223℃，在炉时间控制为200min。进行5道次粗轧，获得厚度为30mm的中间板坯。全长全数除鳞，轧制过程投用保温罩。
步骤4：将中间板坯进行精轧，精轧开轧温度为1156℃，终轧温度为866℃，获得2.5mm厚的热轧板。
步骤5：精轧后采用层流式前段冷却方式冷却到552℃进行卷取，获得热轧卷。
步骤6：热轧板经碱洗清洗干净后，在结合冷轧机的能力，冷轧压下率确定为70％，进行冷轧处理，获得冷轧板。
步骤7：对冷轧板进行连续退火和热镀锌处理。连续退火带钢运行速度控制在100m/min，热镀锌退火均热温度为818℃，退火时间控制在90s左右，之后先以12℃/s的速度冷却至730℃，再以38℃/s的速度冷却至460℃，获得带钢。将退火后的带钢以100m/min的速度通过锌锅热镀锌，锌锅温度控制在462℃，出锌锅对镀锌钢板进行快冷，冷却速度控制在35℃/s。之后将镀锌处理后的带钢经过光整机进行光整，光整延伸率为0.68％，拉矫延伸率为0.26％，然后卷曲为成品。
对比例1
步骤1：铁水脱硫、冶炼并进行合金化处理。其中按下列重量百分比控制钢组分：C：0.09％，Si：0.26％，Mn：0.95％，P：0.015％，S：0.015％，Als：0.052％，余量为Fe和不可避免的杂质。
步骤2：对成分达标的钢水进行连铸制备成连铸坯。
步骤3：将连铸坯加热至1220℃，在炉时间控制为260min。进行2道次粗轧，获得厚度为36mm的中间板坯。全长全数除鳞，轧制过程投用保温罩。
步骤4：将中间板坯进行精轧，精轧开轧温度为1290℃，终轧温度为980℃，获得2.5mm厚的热轧板。
步骤5：精轧后采用层流式前段冷却方式冷却到670℃进行卷取，获得热轧卷。
步骤6：热轧板经碱洗清洗干净后，在结合冷轧机的能力，冷轧压下率确定为60％，进行冷轧处理，获得冷轧板。
步骤7：对冷轧板进行连续退火和热镀锌处理。连续退火带钢运行速度控制在150m/min，热镀锌退火均热温度为840℃，退火时间控制在80s左右，之后先以12℃/s的速度冷却至740℃，再以20℃/s的速度冷却至470℃，获得带钢。将退火后的带钢以150m/min的速度通过锌锅热镀锌，锌锅温度控制在430℃，出锌锅对镀锌钢板进行缓慢冷却。之后将镀锌处理后的带钢经过光整机进行光整，光整延伸率为0.8％，然后卷曲为成品。
对比例2
步骤1：铁水脱硫、冶炼并进行合金化处理。其中按下列重量百分比控制钢组分：C：0.09％，Si：0.26％，Mn：0.98％，P：0.015％，S：0.015％，Nb：0.037％，Als：0.052％，余量为Fe和不可避免的杂质。
步骤2：对成分达标的钢水进行连铸制备成连铸坯。
步骤3：将连铸坯加热至1229℃，在炉时间控制为260min。进行4道次粗轧，获得厚度为34mm的中间板坯。全长全数除鳞，轧制过程投用保温罩。
步骤4：将中间板坯进行精轧，精轧开轧温度为1165℃，终轧温度为865℃，获得2.5mm厚的热轧板。
步骤5：精轧后采用层流式前段冷却方式冷却到648℃进行卷取，获得热轧卷。
步骤6：热轧板经碱洗清洗干净后，在结合冷轧机的能力，冷轧压下率确定为50％，进行冷轧处理，获得冷轧板。
步骤7：对冷轧板进行连续退火和热镀锌处理。连续退火带钢运行速度控制在150m/min，热镀锌退火均热温度为816℃，退火时间控制在80s左右，之后先以12℃/s的速度冷却至740℃，再以40℃/s的速度冷却至464℃，获得带钢。将退火后的带钢以150m/min的速度通过锌锅热镀锌，锌锅温度控制在465℃，出锌锅对镀锌钢板进行缓慢冷却。之后将镀锌处理后的带钢经过光整机进行光整，光整延伸率为0.3％，拉矫延伸率控制为0.26％，然后卷曲为成品。
经上述工艺制备的热镀锌钢板，其力学性能如下表4所示。
表4热镀锌钢板力学性能
Figure BDA0003856085970000111
采用本发明的热镀锌钢板的生产方法实现了高强度热镀锌钢板的生产，成品力学性能屈服强度能够达到440～470MPa，抗拉强度达490～520MPa，伸长率≥30.0％，力学性能满足要求，同时其表面镀层结构致密，孔洞所占面积比≤5％，镀层粘附力强。
以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种热镀锌钢板的生产方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1)：铁水脱硫、冶炼并进行合金化处理，其中按下列重量百分比控制钢组分：C：0.050～0.10％，Si：0.050～0.150％，Mn：0.60～1.10％，P：≤0.020％，S：≤0.012％，Nb：0.02～0.05％，Ti：0.01～0.05％，Als：0.020～0.070％，余量为Fe和不可避免的杂质；
步骤2)：对成分达标的钢水进行连铸制备成连铸坯；
步骤3)：将连铸坯加热并进行多道次粗轧，获得预定厚度的中间板坯；
步骤4)：将中间板坯进行精轧，获得所需厚度的热轧板；
步骤5)：将热轧板冷却后进行卷曲，获得热轧卷；
步骤6)：将热轧卷冷轧至预定厚度，获得冷轧板；
步骤7)：对冷轧板进行连续退火和热镀锌处理，连续退火带钢运行速度控制在100～150m/min，热镀锌退火均热温度为810～840℃，冷却终点温度控制在440～470℃，锌锅温度控制在460～470℃，出锌锅对镀锌钢板进行快冷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)所述的加热和粗轧包括将连铸坯加热至1210～1270℃，在炉时间为230～280min，进行粗轧，全长全数除鳞，轧制过程中投用保温罩。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多道次粗轧在3道次以上。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)所述中间板坯的厚度为30～34mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)所述精轧的开轧温度为1160～1190℃，终轧温度为840～890℃，精轧后热轧板厚度为2.5mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)所述冷却采用层流式前段冷却。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)中卷曲温度为530～570℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤6)中冷轧压下率为70～80％。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤7)中控制拉矫延伸率为0.2～0.5％，光整延伸率为0.2～0.8％。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤7)中快冷的冷却速率控制在25～45℃/s。
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