專利名稱：一種高強度表面質(zhì)量好的全硬熱鍍鋅鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱浸鍍鋅技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高強度表面質(zhì)量好的 全硬熱鍍鋅鋼板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
全硬熱鍍鋅鋼板是世界各國現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)(ASTM A653/A653M-2005, EN10326-2004, JIS G3302-2005)中的結(jié)構(gòu)級連續(xù)熱鍍鋅鋼板和鋼帶中強 度級別最高的。作為高強度鋼種，各標(biāo)準(zhǔn)中除對其強度有較高要求外， 對其成型性能、伸長率等指標(biāo)沒有過高要求，甚至沒有要求。這樣，就 可以通過將冷軋板不經(jīng)過再結(jié)晶處理直接浸入鋅液中的方法來生產(chǎn)。國 內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)的全硬熱鍍鋅板普遍采用低碳鋼+低溫退火(不充分再結(jié) 晶，加熱溫度不超過55(TC)技術(shù)生產(chǎn)，因低碳鋼化學(xué)成分的限制，退火 溫度高于55(TC時易產(chǎn)生再結(jié)晶，造成強度降低，不能滿足鋼板力學(xué)性能 的要求。公開號為特開平10-176253，名為"在連續(xù)熱鍍鋅線上未再結(jié)晶 熱鍍鋅系鋼板的制造方法"的日本專利，除了采用低碳鋼(化學(xué)成分一 般為C0.05wt°/。 0.10wt°/。， Mn0.2wt% 0.5wt°/。，其余為Fe和不可避免 的雜質(zhì))+低溫退火(550°C)的技術(shù)以外，還在冷卻段后部的均衡段采 用感應(yīng)加熱帶鋼的方式，以解決薄規(guī)格帶鋼入鋅鍋溫度低，易產(chǎn)生鋅渣、 沉沒輥印缺陷以及沉沒輥壽命低的問題。該技術(shù)應(yīng)用于如圖l所示的NOF 臥式爐連續(xù)熱鍍鋅線。該熱鍍鋅線主要由無氧化加熱爐l，喉口2，均熱 段3，冷卻段4，緩冷段5，快冷段6，均衡段7，鋅鼻8，鋅鍋9，沉沒 輥10，穩(wěn)定輥ll，鋼板12，感應(yīng)加熱裝置13，感應(yīng)加熱線圈14，高頻 電源15，鋼板溫度測定裝置16和氣刀17等設(shè)備組成。
3隨著熱鍍鋅工藝技術(shù)的進步，立式爐由于生產(chǎn)效率高、表面質(zhì)量好、
板形好等優(yōu)點，己逐漸取代了落后的臥式爐，其具體結(jié)構(gòu)見附圖2。 NOF 立式爐連續(xù)熱鍍鋅線的主要設(shè)備由預(yù)熱段21、無氧化加熱段22、輻射管 加熱段23、保溫/緩冷段24、冷卻段25 (沒有均衡段)等組成。圖中帶 鋼依次經(jīng)過上述各段，最后經(jīng)在氣體保護條件下進入鋅鍋完成熱鍍鋅。 在輻射管加熱段23、保溫/緩冷段24、冷卻段25內(nèi)使用5% 20%HrN2 混合氣體，無氧化加熱段22使用直燃式燒嘴，使用焦?fàn)t煤氣、天然氣或 高爐煤氣等做為燃料，為保持無氧化段22的弱氧化氣氛， 一般要求空燃 比小于l，無氧化段22產(chǎn)生的煙氣進入預(yù)熱段21，充分利用煙氣的余熱 預(yù)熱帶鋼。在NOF立式爐連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線上，采用上述現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn) 全硬熱鍍鋅板存在以下問題
(1 )易產(chǎn)生表面質(zhì)量缺陷普通CQ級鍍鋅鋼板退火溫度一般在700 'C左右，與之相比較，采用低碳鋼+低溫退火工藝生產(chǎn)全硬熱鍍鋅板，為 防止鋼板強度下降過多，退火溫度較低(不高于55(TC)，造成無氧化加 熱段爐溫和煙氣溫度均較低，煙氣到達預(yù)熱段后溫度進一步降低，煙氣 中的水易在鋼板表面結(jié)露；尤其在使用焦?fàn)t煤氣、天然氣作為燃料氣體 時，煙氣中水含量較多，露點最高可達80'C，水蒸汽在鋼板表面結(jié)露現(xiàn) 象更為嚴重；當(dāng)帶鋼厚度較薄、寬度較窄、工藝速度較低時，要求無氧 化加熱段的熱輸出更小，無氧化加熱段的煙氣溫度更低，煙氣中的水蒸 汽在帶鋼表面結(jié)露幾乎無法避免。帶鋼表面結(jié)露后，會造成鋼板表面局 部嚴重氧化，生成的氧化膜無法被輻射管加熱段、保溫段、冷卻段的H2+N2 混合氣體還原，會造成鋼板表面局部鍍不上鋅，也稱為漏鐵缺陷。
(2)采用低碳鋼+低溫退火(不高于550°C)生產(chǎn)全硬熱鍍鋅板，由 于無氧化加熱段的熱輸出小，煤氣、空氣流量低，難以保證爐子對環(huán)境 的正壓力，環(huán)境中空氣易進入爐內(nèi)，無法保證無氧化加熱段的弱氧化氣
4氛，造成帶鋼表面氧化，產(chǎn)生漏鐵或脫鋅。當(dāng)帶鋼厚度較薄、寬度較窄、 工藝速度較低時，漏鐵或脫鋅現(xiàn)象較為嚴重。
(3) 當(dāng)帶鋼厚度較薄、寬度較窄、工藝速度較低時，帶鋼經(jīng)過冷卻段時 的溫度損失較大，帶鋼入鋅鍋時的溫度較低，易產(chǎn)生脫鋅、鋅渣、沉沒 輥印等缺陷。特開平10-176253就是在冷卻段后部采用感應(yīng)加熱帶鋼的方 式來提高帶鋼的入鋅鍋溫度的。但這需要增加額外的設(shè)備投入，而且在 全硬熱鍍鋅板和普通鍍鋅板轉(zhuǎn)換時勢必會增加操作的復(fù)雜程度。
(4) 在非NOF立式爐連續(xù)鍍鋅線生產(chǎn)帶鋼厚度較厚(〉1.0mm)的全硬鍍
鋅板時，由于冷軋壓下率較小和退火時間較長等原因，鋼的屈服強度不 能達到550MPa，根據(jù)AS1397-2001熱浸鍍鋅或鋁鋅合金鍍層鋼板和鋼帶， 厚度介于1.0~1.5mm的全硬熱鍍鋅板的屈服強度只能達到500 MPa以上， 厚度^1.5mm的全硬熱鍍鋅板的屈服強度只能達到450 MPa以上，只有 厚度《1.0mm的全硬熱鍍鋅板的屈服強度才能達到550 MPa以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，提供一種適用 各種類型(包括NOF立式爐)連續(xù)熱鍍鋅線生產(chǎn)的高強度表面質(zhì)量好的 全硬鍍鋅鋼板及其生產(chǎn)方法，。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的該高強度表面質(zhì)量好的全硬熱鍍鋅鋼板的化
學(xué)成分(重量百分比)為C: 0.02% 0.15%、 Mm 0.15% 1.50%、 Si 《0.05%、 Ti禾口/或Nb: 0.02°/o 0.10°/o，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明成分設(shè)計理由
C元素的存在可起到固溶強化和形成珠光體強化鋼板的作用，與Ti、 Nb形成第二相粒子，提高再結(jié)晶溫度。C元素含量高于0.15%，鋼板的 可焊性不好，還將造成再結(jié)晶溫度的下降；C含量低于0.02%，將延長 VD、 RH等真空處理時間，而增加工藝成本。
5Mn含量低于0.15M，不能夠起到提高鋼板強度的目的，高于1.50%， 將造成成型、焊接性能的嚴重惡化。
Si含量高于0.05%時，鍍層附著力不良，易產(chǎn)生針 L、漏鍍等表面 缺陷。
微合金元素Ti和Nb，可以顯著提高再結(jié)晶激活能，從而提高再結(jié)晶 溫度，可以使帶鋼在較高的退火溫度下不發(fā)生再結(jié)晶，保持較高的強度。 鈮鈦含量低于0.02%時，形成的第二相數(shù)量較少，不能達到有效提高再結(jié) 晶溫度的目的；鈮鈦含量高于0.10%時，成本增加過多。
本發(fā)明高強度表面質(zhì)量好的全硬熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法包括冶煉、 鑄造、軋制和熱鍍鋅工藝，其特點1)冶煉采用轉(zhuǎn)爐冶煉和爐外精煉， 精確控制各合金元素含量，限制雜質(zhì)含量，C含量》0.04。/。時，可采用普 通爐外精煉工藝，C含量《0.05。/。時，可采用VD、 RH等真空爐外精煉工 藝，C含量介于0.04% 0.05%時，可根據(jù)操作經(jīng)驗任意選擇精煉工藝。2) 軋制熱軋加熱溫度為1150 1260°C，精軋溫度為850 1100°C，軋后 采用層流快速集中冷卻，巻取溫度550 70(TC;冷軋壓下率控制在60 80%，嚴格控制板型，減少邊浪、中浪等缺陷。3)熱鍍鋅連續(xù)退火溫 度控制在600 710°C ，帶速可高于生產(chǎn)普通CQ級鍍鋅板時的正常速度。
本發(fā)明冶煉過程中應(yīng)控制鋼中P、 S、 O、 N等的含量，限制Si的含 量，鋼中鈦含量可用普通鈦鐵調(diào)整，也可以使用高鈦鈦鐵，雖然使用普 通鈦鐵對鋼中鈦含量的控制精度低于高鈦鈦鐵，但普通鈦鐵價格低，可 以降低成本。
熱軋加熱溫度低于115(TC時，鈮、鈦的C、 N化物溶解不充分；高 于126(TC時，能耗較大，且氧化燒損嚴重。
精軋溫度低于850'C時，在精軋階段會因形變誘導(dǎo)析出而析出大量第 二相粒子，在這一階段析出大量二相粒子，對于提高鋼板的再結(jié)晶溫度是及其不利的；精軋溫度高于IIOO'C，工作輥磨損大。軋后快速集中冷 卻可縮短帶鋼在相變區(qū)停留時間，減少第二相粒子的析出數(shù)量。巻取溫 度低于550'C時，易產(chǎn)生貝氏體，帶鋼硬度大，冷軋困難；巻取溫度高于 700'C時，鈮、鈦的析出量過多，在巻取后易長大，不利于再結(jié)晶溫度的 提高。熱軋可采用半連軋、中薄板坯連鑄連軋工藝，也可以采用CSP薄 板坯連鑄連軋工藝。
冷軋壓下率低于60%時，需要降低熱軋鋼板的厚度，冷軋效率較低， 成本較高，尤其是當(dāng)冷軋板厚度較薄時，熱軋原板的生產(chǎn)變得十分困難， 另外，冷軋壓下率過低，冷軋變形量不夠，不能很好的通過加工硬化來 強化鋼板；冷軋壓下率超過80%時，冷軋軋制力過大，易造成軋機超負 荷，給冷軋帶來較大困難，尤其熱軋原板厚度較大時更為明顯。
如果連續(xù)退火溫度低于60(TC，就需要在冷卻段增加加熱裝置，以保 證帶鋼入鋅鍋溫度，本發(fā)明的效果不明顯；如果連續(xù)退火溫度高于710 °C,帶鋼易發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶，強度會降低。
本發(fā)明高強度表面質(zhì)量好的全硬熱鍍鋅鋼板及其生產(chǎn)方法適用于各 種類型的連續(xù)熱鍍鋅線，能提高全硬熱鍍鋅板的強度。即便在NOF立式 爐連續(xù)熱鍍鋅線上生產(chǎn)，而且冷卻段不增加再加熱設(shè)備，仍能有效解決 采用常規(guī)方法生產(chǎn)該鋼時所產(chǎn)生的漏鐵和脫鋅等缺陷。


圖1為NOF臥式爐連續(xù)熱鍍鋅線的示意圖。
圖2為NOF立式爐連續(xù)熱鍍鋅線的示意圖。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明做進一步的描述。 實施例1
鋼的化學(xué)成分(重量百分比)C: 0.15%， Mn: 1.00°/。， Si: 0.04%， Ti:
70.02%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
其工藝流程為轉(zhuǎn)爐冶煉+爐外精煉一連鑄一熱軋一酸洗冷連軋一連 續(xù)熱浸鍍。
使用高鈦鈦鐵控制鋼中的鈦含量；熱軋加熱溫度1200°C，精軋開軋 溫度100(TC，終軋溫度86(TC，軋后層流冷卻，巻取溫度55(TC;冷軋板 厚度規(guī)格為0.6mm，冷軋壓下率為70%;在NOF立式爐連續(xù)熱鍍鋅線生 產(chǎn)，連續(xù)熱浸鍍退火溫度為60(TC，無氧化加熱段的加熱氣體燃料為焦?fàn)t 煤氣。
得到的鍍鋅鋼帶表面質(zhì)量滿足FA級表面要求，鋼的屈服強度為700 MPa。
實施例2
鋼的化學(xué)成分(重量百分比)C: 0.02%， Mn: 0.30%， Sh 0.05%, Ti: 0.08%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
其工藝流程為轉(zhuǎn)爐冶煉+爐外精煉一連鑄連軋一酸洗冷連軋一連續(xù) 熱浸鍍
使用普通鈦鐵控制鋼中的鈦含量；熱軋加熱溫度1260°C，精軋開軋 溫度110(TC,終軋溫度90(TC，軋后快速集中冷卻，巻取溫度60(TC;冷 軋板厚度規(guī)格為0.4mm，冷軋壓下率為80%;在NOF立式爐連續(xù)熱鍍鋅 線生產(chǎn)，連續(xù)熱浸鍍退火溫度71(TC，無氧化加熱段的加熱氣體燃料為天 然氣。
得到的鍍鋅鋼帶表面質(zhì)量滿足FB級表面要求，鋼的屈服強度為650 MPa。
實施例3
鋼的化學(xué)成分(重量百分比)C: 0.10%， Mn: 0.15%0， Si: 0.03%， Nb: 0.04%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
8其工藝流程為轉(zhuǎn)爐冶煉+爐外精煉一連鑄連軋一酸洗冷連軋一連續(xù) 熱浸鍍
熱軋加熱溫度1150°C,精軋開軋溫度1050°C，終軋溫度為85(TC， 軋后快速集中冷卻，巻取溫度650。C;冷軋板厚度0.8mm，冷軋壓下率為 60%;在NOF立式爐連續(xù)熱鍍鋅線生產(chǎn)，連續(xù)熱浸鍍退火溫度690°C， 無氧化加熱段的加熱氣體燃料為焦?fàn)t煤氣。
得到的鍍鋅鋼帶表面質(zhì)量滿足FB級表面要求，鋼的屈服強度為680 MPa。
實施例4
鋼的化學(xué)成分(重量百分比)C: 0.06%， Mn: 1.50%， Si: 0.01%， Nb: 0.05%, Ti: 0.05%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
.其工藝流程為轉(zhuǎn)爐冶煉+爐外精煉一連鑄一熱軋一酸洗冷連軋一連 續(xù)熱浸鍍
熱軋加熱溫度1230°C，精軋開軋溫度1080°C，終軋溫度88(TC，軋 后快速集中冷卻，巻取溫度62(TC;冷軋板厚度為0.3mm，冷軋壓下率為 80%;在NOF立式爐連續(xù)熱鍍鋅線生產(chǎn)，連續(xù)熱浸鍍退火溫度650°C， 無氧化加熱段的加熱氣體燃料為焦?fàn)t煤氣。
得到的鍍鋅鋼帶表面質(zhì)量滿足FB級表面要求，鋼的屈服強度為720 MPa。
實施例5
鋼的化學(xué)成分(重量百分比)C: 0.08%， Mn: 0.80%， Si: 0.01%，Nb: 0.02%， Ti: 0.06°/。，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
其工藝流程為轉(zhuǎn)爐冶煉+爐外精煉一連鑄一熱軋一酸洗冷連軋一連 續(xù)熱浸鍍
熱軋加熱溫度122(TC，精軋開軋溫度1050°C，終軋溫度89(TC，軋后快速集中冷卻，巻取溫度650"C;冷軋板厚度為2.0mm，冷軋壓下率為 60%;在RTF連續(xù)熱鍍鋅線生產(chǎn)，連續(xù)熱浸鍍退火溫度65(TC，爐內(nèi)保護 氣為5%^+95%]^2的混合氣。得到的鍍鋅鋼帶表面質(zhì)量滿足FB級表面要求，鋼的屈服強度為640 MPa。實施例6鋼的化學(xué)成分(重量百分比)C: 0.10%， Mn: 0.80%, Si: 0.01%, Ti: 0.06%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。其工藝流程為轉(zhuǎn)爐冶煉+爐外精煉一連鑄一熱軋一酸洗冷連軋一連續(xù)熱浸鍍熱軋加熱溫度1240°C，精軋開軋溫度1050°C，終軋溫度870'C，軋 后快速集中冷卻，巻取溫度70(TC;冷軋板厚度為1.2mm，冷軋壓下率為 68%;在NOF立式爐連續(xù)熱鍍鋅線生產(chǎn)，連續(xù)熱浸鍍退火溫度660°C， 無氧化加熱段的加熱氣體燃料為焦?fàn)t煤氣。 '得到的鍍鋅鋼帶表面質(zhì)量滿足FB級表面要求，鋼的屈服強度為660 MPa。
權(quán)利要求
1.一種高強度表面質(zhì)量好的全硬熱鍍鋅鋼板，其特征在于該鋼的化學(xué)成分以重量百分比計C0.02％～0.15％、Mn0.15％～1.50％、Si≤0.05％、Ti和/或Nb0.02％～0.10％，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
2. —種權(quán)利要求1所述的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，包括冶煉、鑄造、軋制和熱鍍鋅工藝，其特征在于1)冶煉采用轉(zhuǎn)爐冶煉和爐外精煉，精確控制各合金元素含量，限制雜質(zhì)含量；2)軋制熱軋加熱溫度為1150 1260°C，精軋溫度為850 110(TC，軋后采用層流快速集中冷卻，巻取溫度550 700°C;冷軋壓下率控制在60% 80%; 3)熱鍍鋅連續(xù)退火溫度控制在600 71(TC。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高強度表面質(zhì)量好的全硬熱鍍鋅鋼板，其化學(xué)成分為C0.02％～0.15％、Mn0.15％～1.50％、Si≤0.05％、Ti和/或Nb0.02％～0.10％，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。其生產(chǎn)方法包括冶煉、鑄造、軋制和熱鍍鋅工藝，特點1)冶煉精確控制各合金元素含量；2)軋制熱軋加熱溫度為1150～1260℃，精軋溫度為850～1100℃，軋后層流快速集中冷卻，卷取溫度550～700℃；冷軋壓下率控制在60～80％；3)熱鍍鋅連續(xù)退火溫度控制在600～710℃。本發(fā)明適用于各種連續(xù)熱鍍鋅線，能提高全硬熱鍍鋅板的強度。即便在NOF立式爐連續(xù)熱鍍鋅線上生產(chǎn)，在冷卻段不增加再加熱設(shè)備也能有效解決采用常規(guī)方法生產(chǎn)該鋼時所產(chǎn)生的漏鐵和脫鋅等缺陷。
文檔編號C22C38/14GK101660091SQ200810012978
公開日2010年3月3日 申請日期2008年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月25日
發(fā)明者呂家舜, 姜成林, 敖列哥, 鋒 李, 王鐵軍 申請人:鞍鋼股份有限公司