專利名稱：：熱鍍鋁鋅合金鋼板及其生產方法
技術領域：
：本發明是關于一種熱鍍鋁鋅合金鋼板以及其生產方法。
背景技術：
：彩色顯像管防爆帶是顯像管上的重要部件，置于玻璃屏外圍，主要起防爆作用，屬A級要求材料，其材質的好壞直接影響彩色顯像管的安全使用壽命，故對鋼帶的機械性能、焊接可靠性、耐熱性、熱膨脹系數、耐蝕性和表面質量要求極為嚴格。目前國內生產的彩管防爆帶用鋼材主要為合金化熱鍍鋅鋼板，厚度為0.8-1.2mm，例如，CN1135271C公開了一種制作彩色顯像管防爆帶用合金化熱鍍鋅鋼板，該鍍鋅鋼板的基板的化學成分按重量百分數含有C:0.0050.03、Si:<0.03、Mn:0.10-0.25、P:0.006-0.025、S:0.005-0.02、Als:0.015-0.065，余量為Fe及不可避免的夾雜。并且該專利文獻還公開了制作該彩色顯像管防爆帶用合金化熱鍍鋅鋼板的方法，該方法包括按通常鐵水脫硫、轉爐復吹冶煉、真空處理、將鋼水成分控制在上述范圍內，經連鑄、板坯加熱、熱軋、巻取、酸洗、冷連軋、退火、熱浸鍍鋅、合金化處理、平整、精整檢驗出廠，其特征在于冷連軋后的鋼巻經過熱浸鍍鋅形成Zn-Fe合金層后，離線經單機架平整機平整，用于平整的軋輥需經磨削拋光后，用細砂進行均勻地毛化處理；鋼板平整的延伸率為0.4-1.2%。如上所述，為了保證表面質量，該專利文獻公開的方法需要對鋼板離線進行平整，這不僅增加了工序成本，還增加了表面缺陷的控制難度，且不能用作厚度大于1.2mm的大尺寸彩色顯像管的防爆帶。隨著彩色顯像管尺寸的提高，防爆帶鋼的發展方向是高強度化，一般要求抗拉強度在410MPa以上，并且常用厚度為1.2mm和1.5mm。目前厚度為1.2mm和1.5mm的彩色顯像管防爆帶用鋼材主要靠進口，鍍層為純鋁，材質為超低碳高強IF鋼(無間隙原子鋼)，這種超低碳高強IF鋼不僅價格較高，且生產難度較大，因為超低碳高強IF鋼需真空處理，且熱鍍時要完成再結晶，需很高的退火溫度，對于厚度為1.2mm和1.5mm的厚規格產品而言，這要求熱鍍生產線具有很強的加熱能力和冷卻能力，目前國內大多數熱鍍機組都不能滿足該要求。
發明內容本發明的目的是為了克服現有技術中彩色顯像管防爆帶用鋼材生產工藝復雜、生產難度大的缺點，提供一種生產成本低、生產工藝簡單、難度小的高強度熱鍍鋁鋅合金鋼板，另外還提供了一種熱鍍鋁鋅合金鋼板的生產方法。本發明提供了一種熱鍍鋁鋅合金鋼板，該熱鍍鋁鋅合金鋼板包括鋼板基材和位于鋼板基材表面的鋁鋅合金鍍層，其中，以鋼板基材的總量為基準，該鋼板基材含有大于0.03重量％至0.1重量％的C，O.15-0.35重量X的Mn，0.001-0.02重量％的Ti，O.005-0.03重量％的Nb，O.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。本發明還提供了上述熱鍍鋁鋅合金鋼板的生產方法，其中，該方法包括將含有鈦和鈮的鋼水鑄造成板坯，將所得板坯依次進行熱軋、酸洗、冷軋和熱浸鍍鋁鋅合金，以板坯的總量為基準，該板坯含有大于O.03重量％至0.1重量X的C，0.15-0.35重量X的Mn，0.001-0.02重量X的Ti，0.005-0.03重量X的Nb，0.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。本發明提供的熱鍍鋁鋅合金鋼板由于含有了鈦和鈮，因此與現有技術中彩色顯像管防爆帶用鋼材相比，本發明的熱鍍鋁鋅合金鋼板具有表面質量和綜合性能優良、制造厚度為1.2mm和1.5mm的厚規格產品的實施難度小、可在連續熱鍍機組在線批量生產、適用于制作大尺寸彩色顯像管的優點。具體的，本發明的厚度為1.5毫米的熱鍍鋁鋅合金鋼板屈服強度(RJ高達420兆帕、抗拉強度GO高達460兆帕，與不含鈦或鈮的鋼板的屈服強度(RJ為300兆帕、抗拉強度OU為370兆帕相比顯著提高。因此，本發明的熱鍍鋁鋅合金鋼板及其生產方法具有很高的應用價值。具體實施例方式根據本發明的熱鍍鋁鋅合金鋼板，該熱鍍鋁鋅合金鋼板包括鋼板基材和位于鋼板基材表面的鋁鋅合金鍍層，其中，以鋼板基材的總量為基準，該鋼板基材含有大于0.03重量％至0.1重量％的C，O.15-0.35重量％的Mn，O.001-0.02重量％的Ti，O.005-0.03重量％的Nb，O.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。優選情況下，以鋼板基材的總量為基準，該鋼板基材含有0.04-0.08重量％的C，O.25-0.35重量％的Mn，O.005-0.015重量X的Ti，0.01-0.025重量X的Nb，0.015-0.06重量X的A1，99.47-99.68重量X的Fe。微量的鈦(Ti)的主要作用是固定鋼中的氮形成TiN。一方面TiN具有細化晶粒的作用，另一方面通過固定鋼中的氮可以增加鈮的強化作用。鈦含量過少，鋼中間隙氮原子固定得不夠充分，鈦含量過多，其固定鋼中氮含量的作用飽和，因此，Ti的含量應該適當。本發明的熱鍍鋅鋁合金鋼板中，鈦的含量為O.001-0.02重量％，優選為0.005-0.015重量％。所述鈮(Nb)在鋼中起到細晶強化和沉淀強化的作用，其含量低于0.005重量％時，強化作用不夠強，其含量超過O.03重量％時，其阻礙再結晶的作用過強，要獲得優良的綜合性能，需采用較高的退火溫度，而且熱浸鍍時需采用較低的機組速度，使得鍍層質量難以保證，此外還降低生產效率。碳(C)是影響鋼板性能的重要元素，當碳含量增加時，鋼板強度提高，但成形性能和焊接性能降低。所述碳含量范圍的選擇主要考慮到煉鋼工藝的可操作性和經濟性，以及產品的綜合性能，如果碳含量《0.03重量％，煉鋼時須進行真空處理，增加生產成本，如果碳含量超過O.10重量％，不僅因增碳操作而使煉鋼的生產成本增加，且鋼板的塑性降低，同時焊接性能惡化。錳(Mn)是固溶強化元素，增加錳含量可以提高強度，但本發明為了保證點焊性能，將錳的含量控制在O.15-0.35重量X。錳的主要作用是與硫結合成MnS，防止因形成FeS所造成的熱裂紋。鋼中的鋁分為兩種，一種是來不及上浮到渣中的脫氧產物八1203中的鋁，由于八1203不能溶于酸中，所以將與氧結合的鋁稱為酸不溶鋁，將其余可被酸溶解的鋁稱為酸溶鋁，酸溶鋁常用"Als"表示。本發明中的Al指如以上所描述的存在于鋼中可以被酸溶解的鋁(Als)，所涉及的對鋁的量的表述也指上述可以被酸溶解的酸溶鋁中鋁元素的量。鋼中加入鋁的目的主要有兩個，其一為脫除鋼中的氧，避免在凝固過程中形成非金屬夾雜物，其二為以氮化鋁(A1N)的形式固定鋼中的氮。所述鋁主要是作為脫氧元素添加的，要實現完全脫氧，其含量要求在0.010重量％以上，但過高的鋁將影響鋼的焊接性能以及鍍層附著力并且不經濟，但含量過低，增加生產控制難度，因此，A1含量以選擇在0.01-0.065重量％范圍內為宜，優選為0.015-0.06重量％。所述磷和硫作為不可避免的雜質而殘留存在。由于過量的磷(P)和硫(S)將對熱鍍鋁鋅合金鋼板的塑性產生不利影響，綜合考慮到煉鋼工序的經濟性和Ca處理的效果，因此本發明控制鋼板中磷和硫的總含量不超過0.025重量％，一般分別為《0.025重量％和《0.015重量％。另外，所述硅和氮也作為不可避免的雜質而殘留存在，不特意添加，越低越好。這是因為隨著硅含量的增加，熱處理后鋼板表面硅富集明顯，鋼板的可鍍性會下降，鋼板表面容易產生漏鍍點缺陷，不僅影響鋼板的耐蝕性能，而且嚴重影響鋼板的表面質量。而氮為有害雜質元素。其中，以鋼板的總量為基準，Si的含量不超過0.03重量％，N的含量不超過0.005重量％。本發明主要涉及對鋼板基材的改進，對鋁鋅合金鍍層的組成及厚度沒有特別的限定，可以采用常規的鋁鋅合金鍍層組成和厚度。但優選情況下，為了兼顧鍍層耐腐蝕性能和點焊性能，本發明提供的熱鍍鋁鋅合金鋼板中，相對于每平方米的鋼板基材，所述鋁鋅合金鍍層的重量為70-100克。所述鋁鋅合金鍍層的重量為兩面鋁鋅合金鍍層的總重量。本發明中所述鋁鋅合金可以為常規的名義成分為55%A1-43.5%Zn-l.5%Si的鋁鋅合金。以鋁鋅合金鍍層的總量為基準，所述鋁鋅合金鍍層中鋁的含量可以為50-65重量％，鋅的含量可以為35-50重量％。優選情況下，以鋁鋅合金鍍層的總量為基準，所述鋁鋅合金鍍層中鋁的含量為52-58重量％，鋅的含量為40-47重量％，硅的含量為1.2-1.8重量％。本發明還提供了上述熱鍍鋁鋁鋅合金鋼板的生產方法，其中，該方法包括將含有鈦和鈮的鋼水鑄造成板坯，將所得板坯依次進行熱軋、酸洗、冷軋和熱浸鍍鋁鋅合金，以板坯的總量為基準，該板坯含有大于0.03重量％至0.1重量％的C，O.15-0.35重量％的Mn，0.001-0.02重量X的Ti，0.005-0.03重量X的Nb，0.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。如本領域技術人員所公知，可以通過控制冶煉和鑄造的條件來獲得上述板坯。所述鑄造的方法可以是模鑄或連鑄，具體條件已為本領域技術人員所公知，本發明在此不再贅述。熱軋前板坯的均熱溫度應足夠高，以使鈮的析出相完全固溶，出爐溫度即熱軋前的板坯溫度優選控制在1200-125(TC，熱軋終軋溫度控制在880-930°C，因為終軋溫度在880°C以下時，部分鈮可能會在奧氏體區析出，從而減小在鐵素體區的析出量，減弱其在冷軋退火過程中的強化作用，終軋溫度在93(TC以上時，熱軋帶鋼表面質量可能較差。巻取溫度優選控制在550-65(TC范圍內，因為在該溫度區間，巻取溫度對退火態的性能影響不大。酸洗和冷軋可采用酸軋聯合機組生產，或者先酸洗、后進行冷連軋或者可逆軋機生產，但本發明優選采用酸軋聯合機組生產，以提高生產效率和成材率。酸冼時根據機組的工藝特點，通過調整機組速度來保證酸洗效果。冷軋壓下率根據冷軋機的能力來確定，越大越好，本發明實施時采用四機架連軋，冷軋壓下率一般為55-65%。所述熱浸鍍鋁鋅合金可以采用連續式熱浸鍍法，也可以采用間歇式熱浸鍍法，但為了提高生產率和成材率，本發明優選采用連續式熱浸鍍法。所述連續式熱浸鍍法可以在明火爐的生產線或者全輻射管的熱鍍鋅機組進行。由于鈮含量對成品性能的影響較大，為了保證成品性能的穩定性，根據鈮含量來確定熱浸鍍鋁鋅合金前的退火工藝，當鈮的含量為0.010-0.020重量％時，退火溫度優選控制在750-770°C，保溫時間優選控制在30-40秒。當鈮的含量為大于O.020重量％至0.025重量％即0.02重量％<鈮的含量《0.025重量％時，退火溫度優選控制在大于77(TC至79(rC即77(TC〈退火溫度《790°C，保溫時間優選控制在30-40秒。可以通過控制熱鍍生產線機組的速度來保證上述退火時間，本發明的發明人發現，保證熱鍍生產線機組的速度不小于75米/分鐘，優選80-95米/分鐘可保證上述退火工藝的保溫時間，而且可保證得到表面光滑、美觀的鍍層。由于只要保證本發明的熱鍍鋁鋅合金鋼板的鍍層組成即可實現本發明的目的，因此本發明對熱浸鍍生產過程的其它步驟沒有特別限定，可以是本領域技術人員常規使用的工藝參數。根據本發明提供的熱鍍鋁鋅合金鋼板的制備方法，通常情況下還包括將熱浸鍍后的板坯進行在線拉矯但不進行平整，以保證熱鍍鋁鋅合金鋼板的表面為美觀的鋅花結構。本發明的拉矯延伸率優選為0.2-0.4%，更優選為0.2-0.3%。所述拉矯機可以采用在本領域常用的各種拉矯機上進行。本發明提供了一種生產工藝簡單、生產成本較為低廉、綜合性能良好、市場競爭力強的高強度熱鍍鋁鋅合金鋼板。本發明的熱鍍鋁鋅合金鋼板在連續熱鍍鋅線上在線生產，不需要離線平整的操作，從而使生產工藝變得簡單。本發明的鋼板可用于制作厚度大于1.2mm的大尺寸彩色顯像管的防爆帶，還可廣泛用于汽車、家電、建筑等行業。下面通過實施例進一步說明本發明的熱鍍鋁鋅合金鋼板及其生產方法。實施例1該實施例用于說明本發明提供的熱鍍鋁鋅合金鋼板及其生產方法。用連鑄法制備的具有表1所示的化學組成的鋼板坯作為原料；將制得的連鑄板坯在熱連軋機組上熱軋冷卻后巻取，板坯溫度、終軋溫度和巻取溫度分別為122(TC、90(TC和600°C;制得的熱軋巻經3天25t:室溫冷卻后在酸洗和冷連軋聯合機組(CDCM機組)上生產冷軋巻，冷軋壓下率為60%，軋制工藝的主要工藝參數如表2所示，將制得的冷軋帶鋼在連續熱鍍鋅機組進行清洗、退火、雙面熱浸鍍鋁鋅合金和拉矯，退火溫度為77(TC，退火時間為35秒，主要工藝參數見表3。得到厚度為1.2毫米的鍍鋅鋁合金鋼板，所述鋁鋅合金鍍層的重量為80克/平方米。實施例2該實施例用于說明本發明提供的熱鍍鋁鋅合金鋼板及其生產方法。用連鑄法制備的具有表1所示的化學組成的鋼板坯作為原料；將制得的連鑄板坯熱軋冷卻后巻取，板坯溫度、終軋溫度和巻取溫度分別為120(TC、88(TC和650°C;制得的熱軋巻經2天25t:室溫冷卻后在酸洗和冷連軋聯合機組(CDCM機組)上生產冷軋巻，冷軋壓下率為65%，軋制工藝的主要工藝參數如表2所示，將制得的冷軋帶鋼在連續熱鍍鋅機組進行清洗、退火、雙面熱浸鍍鋁鋅合金和拉矯，退火溫度為75(TC，退火時間為40秒，主要工藝參數見表3。得到厚度為1.5毫米的熱鍍鋁鋅合金鍍層鋼板，所述鋁鋅合金鍍層的重量為100克/平方米。實施例3該實施例用于說明本發明提供的熱鍍鋁鋅合金鋼板及其生產方法。用連鑄法制備的具有表1所示的化學組成的鋼板坯作為原料；將制得的連鑄板坯在熱連軋機組上熱軋冷卻后巻取，板坯溫度、終軋溫度和巻取溫度分別為125(TC、93(TC和550°C;制得的熱軋巻經3天25t:室溫冷卻后在酸洗和冷連軋聯合機組(CDCM機組)上生產冷軋巻，冷軋壓下率為55%，軋制工藝的主要工藝參數如表2所示。將制得的冷軋帶鋼在連續熱鍍鋅機組進行清洗、退火、熱浸鍍和拉矯，退火溫度為79(TC，退火時間為30秒，主要工藝參數見表3。將冷軋帶鋼在連續熱鍍鋅機組進行清洗、退火、雙面熱浸鍍鋁鋅合金和拉矯，退火和拉矯工藝如表3所示。得到厚度為1.5毫米的熱鍍鋁鋅合金鋼板，所述鋁鋅合金鍍層的重量為70克/平方米。實施例4該實施例用于說明本發明提供熱鍍鋁鋅合金鋼板及其生產方法。按照實施例1的方法制備熱鍍鋁鋅合金鋼板，不同的是，將制得的冷軋帶鋼在79(TC退火35秒，得到熱鍍鋁鋅合金鋼板。實施例5該實施例用于說明本發明提供的熱鍍鋁鋅合金鋼板及其生產方法。按照實施例3的方法制備熱鍍鋁鋅合金鋼板，不同的是，將制得的冷軋帶鋼在75(TC退火30秒，得到熱鍍鋁鋅合金鋼板。實施例6該實施例用于說明本發明提供的熱鍍鋁鋅合金鋼板及其生產方法。按照實施例1的方法制備熱鍍鋁鋅合金鋼板，不同的是，熱軋終軋溫度為85(TC，得到熱鍍鋁鋅合金鋼板。實施例7該實施例用于說明本發明提供的熱鍍鋁鋅合金鋼板及其生產方法。按照實施例1的方法制備熱鍍鋁鋅合金鋼板，不同的是，熱軋巻取溫度為700°C，得到熱鍍鋁鋅合金鋼板。實施例8該實施例用于說明本發明提供的熱鍍鋁鋅合金鋼板及其生產方法。按照實施例1的方法制備熱鍍鋁鋅合金鋼板，不同的是，壓下率為45%，得到熱鍍鋁鋅合金鋼板。對比例1按照實施例1的方法制備熱鍍鋁鋅合金鋼板，不同的是，鋼板坯的化學組成如表1所示，不含有鈦，得到熱鍍鋁鋅合金鋼板。對比例2按照實施例1的方法制備熱鍍鋅鋁合金鋼板，不同的是，鋼板坯的化學組成如表1所示，不含有鈮，得到熱鍍鋁鋅合金鋼板。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從上表4所示的力學性能可以看出，本發明的熱鍍鋁鋅合金鋼板與不含鈦或鈮的鋼板相比，屈服強度(RJ、抗拉強度(RJ顯著提高、斷后伸長率(A8。)基本相當，完全滿足生產大尺寸彩色顯像管防爆帶用鋼板抗拉強度要求在410MPa以上的要求。本發明的熱鍍鋅鋁合金鋼板除可用于制作厚度大于1.2mm的大尺寸彩色顯像管的防爆帶外，還可廣泛用于汽車、家電、建筑等行業。權利要求一種熱鍍鋁鋅合金鋼板，該熱鍍鋁鋅合金鋼板包括鋼板基材和位于鋼板基材表面的鋁鋅合金鍍層，其特征在于，以鋼板基材的總量為基準，該鋼板基材含有大于0.03重量％至0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Mn，0.001-0.02重量％的Ti，0.005-0.03重量％的Nb，0.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。2.根據權利要求1所述的熱鍍鋁鋅合金鋼板，其中，以鋼板基材的總量為基準，該鋼板基材含有0.04-0.08重量％的C，O.25-0.35重量％的Mn，O.005-0.015重量％的Ti，0.01-0.025重量％的Nb，O.015-0.06重量％的Al，99.47-99.68重量％的Fe。3.根據權利要求1或2所述的熱鍍鋁鋅合金鋼板，其中，以鋼板基材的總量為基準，所述鋼板基材中，Si的含量不超過O.03重量X，P的含量不超過O.025重量X，S的含量不超過O.015重量％，N的含量不超過O.005重量％。4.根據權利要求1所述的熱鍍鋁鋅合金鋼板，其中，相對于每平方米的鋼板基材，所述鋁鋅合金鍍層的重量為70-100克。5.—種權利要求1所述熱鍍鋁鋅合金鋼板的生產方法，其特征在于，該方法包括將含有鈦和鈮的鋼水鑄造成板坯，將所得板坯依次進行熱軋、酸洗、冷軋和熱浸鍍鋁鋅合金，以板坯的總量為基準，該板坯含有大于O.03重量％至0.1重量X的C，0.15-0.35重量％的Mn，O.001-0.02重量％的Ti，O.005-0.03重量％的Nb，O.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。6.根據權利要求5所述的生產方法，其中，所述熱軋的條件包括板坯的加熱溫度為1200-125(TC，熱軋終軋溫度為880-93(TC;熱軋巻取溫度為550-650°C;所述冷軋條件包括冷軋壓下率為55-65%。7.根據權利要求5所述的生產方法，其中，該方法還包括熱浸鍍鋁鋅合金前進行退火，所述熱浸鍍鋁鋅合金前退火的條件包括以板坯的總量為基準，所述板坯中，鈮的含量為0.01-0.02重量％，退火的溫度為750-77(TC，退火的保溫時間為30-40秒；或者，以板坯的總量為基準，所述板坯中，鈮的含量為大于O.02重量％至0.025重量％，退火的溫度為大于770。C至790。C，退火的保溫時間為30-40秒。8.根據權利要求5所述的生產方法，其中，所述熱浸鍍的條件使得相對于每平方米的鋼板，所述鋁鋅合金鍍層的重量為70-100克。9.根據權利要求5所述的生產方法，其中，該方法還包括將熱浸鍍鋁鋅合金后的板坯進行拉矯。10.根據權利要求9所述的生產方法，其中，所述拉矯的延伸率為0.2-0.4%。全文摘要本發明提供了一種熱鍍鋁鋅合金鋼板及其生產方法，其中，該熱鍍鋁鋅合金鋼板包括鋼板基材和位于鋼板基材表面的鋁鋅合金鍍層，以鋼板基材的總量為基準，該鋼板基材含有大于0.03重量％至0.1重量％的C，0.15-0.35重量％的Mn，0.001-0.02重量％的Ti，0.005-0.03重量％的Nb，0.01-0.065重量％的Al，99.44-99.8重量％的Fe。本發明通過在鋼板中添加鈦和鈮，進一步細化晶粒、提高鋼板表面質量和綜合性能，而且通過板坯熱軋、酸洗、冷軋和熱浸鍍鋁鋅合金，實現了厚規格高強度熱浸鋁鋅合金鋼板產品在連續熱鍍機組上的在線批量生產，本發明的厚度為1.5毫米的熱鍍鋁鋅合金鋼板屈服強度(ReL)高達420兆帕、抗拉強度(Rm)高達460兆帕，與不含鈦或鈮的鋼板的屈服強度(ReL)為300兆帕、抗拉強度(Rm)為370兆帕相比顯著提高。文檔編號C21D8/02GK101736195SQ20081018070公開日2010年6月16日申請日期2008年11月24日優先權日2008年11月24日發明者于丹,劉慶春,周一林,湯佩林,王敏莉,鄭之旺申請人:攀鋼集團研究院有限公司;攀枝花鋼鐵(集團)公司;攀枝花新鋼釩股份有限公司