專利名稱：低成本高強度彩涂板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼材制造領(lǐng)域，具體的說是一種低成本高強度彩涂板及其制造方法。
背景技術(shù)：
我國彩涂板主要應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，而其中夾芯板和瓦楞板的比例就占到了建筑用 彩涂板的85%左右，這種板類要求具有高強度、良好的韌性和優(yōu)良的耐腐蝕性。其制造方 法通常是鐵水煉鋼、連鑄、熱軋、酸洗、冷軋、熱鍍鋅、光整、彩涂制得。作為高強度彩涂基材 中為保證強度，通常在鋼中加入了較多的合金元素，一方面提高的生產(chǎn)成本；另一方面降低 了鍍層的附著力，導(dǎo)致彩涂板的耐蝕性下降。如專利號200620075868. 9公開的一種彩涂 板，屬于建筑用彩涂板這一技術(shù)領(lǐng)域，它包括正面面漆層、正面底漆層、基板層、背面底漆層 組成的復(fù)合層。該實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有較好的彈性和韌性，即優(yōu)異的T彎性能。 但該專利未涉及彩涂板基板化學(xué)成分、鍍層的類型、力學(xué)性能、涂層的耐腐蝕性；專利申請 號96105986. 9公開了一種鋼板，所述鋼板由含規(guī)定量的C、Si、Mn、P、S、N和Ti成分組成， 其制造方法提供了具有優(yōu)良力學(xué)性能，成型和沖壓加工特性的鋼板。所述鋼板進而形成鍍 鋅表面，且該表面涂覆抗腐蝕、防手印的塑料涂層。但該專利的彩涂板基板鍍層的類型為鍍 鋅表面，涂層的T彎性較差。隨著技術(shù)的發(fā)展，逐步開始考慮將合金化的高強度鍍鋅板作為基板應(yīng)用到彩涂板 中，但是仍存在以下技術(shù)問題1.基板的化學(xué)成份復(fù)雜，為滿足性能要求，通常要添加的合金元素多、含量高，如 通過鈮、釩、鈦、鉬等微合金元素提高強度，雖然一定程度提高了基板的性能，但也同時大大 增加了制造成本。2.合金化后的鍍鋅層由于過合金化而導(dǎo)致鍍層粉化，會降低其與彩涂預(yù)處理轉(zhuǎn)化 層之間的附著力，影響后期彩涂作業(yè)及彩涂板的使用壽命。3.希望在不增加操作成本的基礎(chǔ)上，進一步提高彩涂板的強度。因此，國內(nèi)外研究人員一直致力于開發(fā)出一種同時具有低成本、高強度、成本低、 沖壓加工性好、耐腐蝕性優(yōu)良性能的彩涂板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種同時具有低成本、高強度、沖壓 加工性好、耐腐蝕性優(yōu)良性能的彩涂板。本發(fā)明還提供一種工藝簡單、生產(chǎn)成本低、的彩涂板的制備方法。技術(shù)方案包括基材化學(xué)成份(wt% )為C 0. 06 0. 10、Si ^ 0. 05、Mn 0. 30 0. 70,P 0. 01 0. 03,S 彡 0. 02、solAl 0. 01 0. 07,N 彡 0. 005,Cr 彡 0. 08,Cu 彡 0. 11、
Ni ( 0. 06，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；制造方法為經(jīng)鐵水煉鋼、連鑄、熱軋、酸洗、冷 軋、熱鍍鋅、合金化、光整、彩涂制得。所述冷軋累積壓下率為65 75%，用五機架進行5道次的冷軋。
所述熱鍍鋅步驟中，退火溫度控制在710 760°C，熱鍍鋅機組速度為90 120m/ min0由于鋼基中合金元素少，則再結(jié)晶退火溫度相對較低，再結(jié)晶退火時間可相對較短。由 于本發(fā)明的彩涂基材中含合金元素少，且加入的合金元素的量也較少，同時，本發(fā)明的高強 度彩板的熱鍍鋅生產(chǎn)工藝通過控制機組高速運行，降低退火溫度，從而有效地節(jié)約了能源， 降低了生產(chǎn)成本，屬于一種環(huán)保綠色產(chǎn)品。綜上所述，通過降低熱鍍鋅退火溫度、提高熱鍍 鋅機組速度，在保證高強度彩涂板力學(xué)性能的前提下，有效地降低了本發(fā)明的高強度彩板 生產(chǎn)成本。所述合金化步驟中，合金化溫度控制在510 550°C。所述經(jīng)光整步驟后合金化鍍層表面的粗糙度Ra控制在0. 35 0. 60 μ。其目的是 為了提高合金化鍍鋅層與彩涂預(yù)處理轉(zhuǎn)化層之間的附著力，從而保證本發(fā)明的高強度彩板 具有優(yōu)良的耐腐蝕性。本發(fā)明低成本高強度彩涂板由上述制造方法制得。所述彩涂板厚度優(yōu)選為為 0. 4mm 1.2mm;雙面熱鍍鋅，鋅鐵合金鍍層重量為100 180g/m2，控制合金層鐵含量 (wt%)為8 12%。通過控制鍍層中合金層鐵含量在8 12%范圍之內(nèi)，可保證鍍鋅層 相組織主要為S ！相，從而達到鍍鋅層與基材之間具有優(yōu)良附著力的目的。本發(fā)明中基材為低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，其成份經(jīng)過發(fā)明人多年研究及驗證，在保證了性 能的基礎(chǔ)上，簡化了成份，特別是只添加了一種合金成份錳，控制了添加量在0. 30 0. 70， 大大降低了原料采購成本。發(fā)明人選擇上述化學(xué)成份的理由如下本發(fā)明的C含量選擇在0.06 0. 10%。由于滲碳體相對于碳鋼(基體為鐵素體) 是陰極。因此，當碳含量增加時，增加了陰極數(shù)量及面積，相應(yīng)地其腐蝕電流增加了，因而導(dǎo) 致其耐腐蝕性降低。眾所周知，碳是最有效的固溶強化元素，因此，隨著碳含量的增加碳鋼 逐漸變硬，同時其冷加工(沖壓、拉拔)和焊接性能變壞。此外，鋼中碳含量對熱鍍鋅有顯 著的影響，含碳量愈高，鐵_鋅反應(yīng)就愈烈，鐵的損失愈大，鐵_鋅合金層變得愈厚，使鍍鋅 層粘附性變壞。綜合上述因素，在保證高強度彩板力學(xué)性能的前提下，需對C含量進行嚴格 的控制，碳含量為0. 06 0. 10%。本發(fā)明的Si含量< 0.05%。硅是一種較強的固溶強化元素，加入一定量的硅可 提高鋼的強度，但鋼基中較高的含硅量對會熱鍍鋅產(chǎn)生不利影響。隨著鋼基中的硅含量升 高，則硅被氧化生成的SiO2含量隨之增高，這將影響到后續(xù)的酸洗工序的效果，當酸洗后若 鋼板表面仍有殘存的SiO2，則鍍鋅后鍍層中鐵-鋅合金層ζ相劇烈增厚，形成灰色鍍層，而 使鍍層粘附性變壞。因此，必須將硅含量控制在較小的范圍內(nèi)。綜合上述因素，需對S i含 量進行嚴格的控制，Si含量< 0. 05%。本發(fā)明的Mn含量< 0. 70%。Mn能強化鐵素體，而且還固溶增加彩涂基材的強度。 此外，鋼中加入錳能防止在熱加工時因硫引起鋼的脆化，但隨著彩涂板Mn的含量越高，其 加工性能將逐漸下降。因此，Mn含量為0. 30 0. 70%。本發(fā)明的P含量0. 01 0. 03%。磷也是一種較強的固溶強化元素，磷對鋼的強 化使延性很少惡化，且對塑性應(yīng)變值r影響較小。但磷的加入量過多，可能導(dǎo)致磷在晶界 的偏析，引起鋼的脆化，可焊性變差等，因此，一般鋼中的P加入量不能太高。因此，P含量 0. 01 0. 03%。
本發(fā)明的S含量< 0. 02%。一般來說，在鋼中S是有害雜質(zhì)元素，S的含量是越小 耐蝕性越好。因此，S含量< 0. 02%。本發(fā)明的N含量< 0.005%。N與C 一樣，也是固溶元素。隨著鋼中N含量的增加， 將導(dǎo)致其沖壓加工性能變壞(如n、r值下降)，同時，固溶N是造成彩涂原板成品時效的主 要原因，特別是對于平整后的應(yīng)變時效作用，氮的影響尤其大，因此要求N盡量低。對低成 本高強度彩涂板來說，鋼中的N含量應(yīng)< 0. 005 %。本發(fā)明的solAl含量為0. 01 0. 07%。鋼中Al的加入則會形成酸溶鋁(Als)和 酸不溶鋁，而Als包括固溶鋁和A1N，彌散的AlN粒子能阻止奧氏體晶粒的長大，細化晶粒。 但對于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼來說，隨著Als的增加，鋼的夾雜物數(shù)量增多，夾雜物尺寸也將變大， 將導(dǎo)致彩板的鍍層附著力、耐蝕性能及沖壓加工性能變差。但為了保證鋼中N與Al充分結(jié) 合生成A1N，減少彩涂板成品的時效，以及鋼水完全脫氧及連鑄坯的表面質(zhì)量，Als應(yīng)保證 彡0. 01%。因此，solAl含量選擇在0. 01 0. 07%。本發(fā)明除含有上述化學(xué)成分外，余量為Fe及不可避免的夾雜。本發(fā)明彩涂板具有以下優(yōu)點(1)本發(fā)明的彩涂板具有強度高、沖壓加工性能好、涂層附著力優(yōu)良、耐腐蝕好、韌 性好的優(yōu)點；屈服強度Rp0.2 (或ReH)為280 325MPa ；抗拉強度Rm為360 400MPa ；斷后 伸長率A8ttam > 25 38% ；T彎值< 2T ；性鹽霧試驗1000小時后，涂層無起泡、無銹蝕。可 見各項性能均極其優(yōu)異，適用于各種結(jié)構(gòu)用耐蝕性建筑材料(如加工成屋面板、側(cè)面板、大 跨度的拱型屋面等)、交通等行業(yè)，彩涂板的使用壽命長，安全可靠。(2)本發(fā)明的彩涂板特別優(yōu)選化學(xué)成份的鋅鐵合金鍍層板為基材，成分中未加入 Ti、Nb等合金，只加入少量的Mn合金，同時保證本發(fā)明彩板的強度其它性能要求。配合降低 熱鍍鋅退火溫度、提高熱鍍鋅機組速度等熱鍍鋅工藝調(diào)整，降低了本發(fā)明高強度彩板的生 產(chǎn)成本，生產(chǎn)成本與一般同級別高強度彩板相比成本降低5-10%，大大提高了市場競爭力， 符合綠色環(huán)保的要求。
具體實施例方式實施例1 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的化學(xué)成分)為C 0. 095、Si 0. 011、Mn 0. 52、P 0. 019、S 0. 009、solAl 0. 046、N 0. 0014、Cr 0. 013、Cu 0. 038、Ni 0. 009，其余為 Fe 和
不可避免的雜質(zhì)。采用鐵水煉鋼一連鑄一熱軋一酸洗一冷軋一熱鍍鋅一合金化一光整一 彩涂，其中，冷軋累積壓下率為68%，用五機架進行5道次的冷軋，熱鍍鋅退火溫度控制在 730°C，熱鍍鋅機組速度為llOm/min，鋅鐵合金鍍層重量為175g/m2 (雙面)，鍍鋅鍍層合金 化溫度535 V，合金層鐵含量9. 5 %，光整后粗糙度Ra控制在0. 60 μ m，生產(chǎn)出0. 8mm厚 的低成本高強度彩涂板。按該方法生產(chǎn)的0.8mm厚的低成本高強度彩涂板，其屈服強度 Rpa2 (或ReH)為305MPa ；抗拉強度Rm為395MPa ；斷后伸長率A8tlnm為35% ;T彎值為IT沖性 鹽霧試驗1000小時后，涂層無起泡、無銹蝕。實施例2 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的化學(xué)成分)為C 0. 079、Si 0. 017、Mn 0. 52、P 0. 021、S 0. 007、solAl 0. 041、N 0. 0015、Cr 0. 012、Cu 0. 037、Ni 0. 008，其余為 Fe 和
不可避免的雜質(zhì)。采用鐵水煉鋼一連鑄一熱軋一酸洗一冷軋一熱鍍鋅一合金化一光整一 彩涂，其中，冷軋累積壓下率為70%，用五機架進行5道次的冷軋，熱鍍鋅退火溫度控制在720°C，熱鍍鋅機組速度為lOOm/min，鋅鐵合金鍍層重量為150g/m2 (雙面)，熱鍍鋅鍍層合 金化溫度545 °C，合金層鐵含量11 %，光整后粗糙度Ra控制在0. 35 μ m，生產(chǎn)出1. Omm厚 的低成本高強度彩涂板。按該方法生產(chǎn)的1.0mm厚的低成本高強度彩涂板，其屈服強度 Rpa2 (或ReH)為295MPa ；抗拉強度Rm為380MPa ；斷后伸長率A8tlnm為36% ;T彎值為IT沖性 鹽霧試驗1000小時后，涂層無起泡、無銹蝕。實施例3 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的化學(xué)成分)為C 0. 083、Si 0. 015、Mn 0. 50、P 0. 017、S 0. 009、solAl 0. 034、N 0. 0016、Cr 0. 014、Cu 0. 038、Ni 0. 009，其余為 Fe 和
不可避免的雜質(zhì)。采用鐵水煉鋼一連鑄一熱軋一酸洗一冷軋一熱鍍鋅一合金化一光整一 彩涂，其中，冷軋累積壓下率為72 %，用五機架進行5道次的冷軋，熱鍍鋅退火溫度控制在 750°C，熱鍍鋅機組速度為115m/min，鋅鐵合金鍍層重量為110g/m2 (雙面)，熱鍍鋅鍍層合 金化溫度525 °C，合金層鐵含量8. 5 %，光整后粗糙度Ra控制在0. 45 μ m，生產(chǎn)出0. 6mm厚 的低成本高強度彩涂板。按該方法生產(chǎn)的0.6mm厚的低成本高強度彩涂板，其屈服強度 Rpa2 (或ReH)為320MPa ；抗拉強度Rm為390MPa ；斷后伸長率A8tlnm為35% ;T彎值為IT沖性 鹽霧試驗1000小時后，涂層無起泡、無銹蝕。實施例4 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的化學(xué)成分(wt% )為C 0. 060、Si 0. 018、Mn 0. 30、P 0. 015、S 0. 012、solAl 0. 010、N 0. 0016、Cr 0. 018、Cu 0. 032、Ni 0. 015，其余為 Fe 和
不可避免的雜質(zhì)。采用鐵水煉鋼一連鑄一熱軋一酸洗一冷軋一熱鍍鋅一合金化一光整一 彩涂，其中，冷軋累積壓下率為75 %，用五機架進行5道次的冷軋，熱鍍鋅退火溫度控制在 760°C，熱鍍鋅機組速度為120m/min，鋅鐵合金鍍層重量為100g/m2 (雙面)，熱鍍鋅鍍層合 金化溫度510°C，合金層鐵含量12 %，光整后粗糙度Ra控制在0. 5 μ m，生產(chǎn)出0. 4mm厚 的低成本高強度彩涂板。按該方法生產(chǎn)的0.4mm厚的低成本高強度彩涂板，其屈服強度 Rpa2 (或ReH)為280MPa ；抗拉強度Rm為360MPa ；斷后伸長率A8tlnm為38% ;T彎值為IT沖性 鹽霧試驗1000小時后，涂層無起泡、無銹蝕。實施例5 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的化學(xué)成分)為C 0. 010、Si 0. 020、Mn 0. 70、P 0. 030,S 0. OlUsolAl 0. 07,N 0. 0018,Cr 0. 014,Cu 0. 035,Ni 0. 012，其余為 Fe 和不可
避免的雜質(zhì)。采用鐵水煉鋼一連鑄一熱軋一酸洗一冷軋一熱鍍鋅一合金化一光整一彩涂， 其中，冷軋累積壓下率為65%，用五機架進行5道次的冷軋，熱鍍鋅退火溫度控制在710V， 熱鍍鋅機組速度為90m/min，熱鍍鋅鍍層鋅鐵合金鍍層重量為180g/m2 (雙面)，合金化溫度 5500C，合金層鐵含量8%，光整后粗糙度Ra控制在0. 4 μ m，生產(chǎn)出1. 2mm厚的低成本高強 度彩涂板。按該方法生產(chǎn)的1.2mm厚的低成本高強度彩涂板，其屈服強度Rpa2 (或Rdl)為 325MPa ；抗拉強度Rm為400MPa ；斷后伸長率A8tlmm為25% ;T彎值為2Τ ；中性鹽霧試驗1000 小時后，涂層無起泡、無銹蝕。
權(quán)利要求
一種低成本高強度彩涂板的制造方法，其特征在于，基材化學(xué)成份(wt％)為C0.06～0.10、Si≤0.05、Mn0.30～0.70、P0.01～0.03、S≤0.02、solAl0.01～0.07、N≤0.005、Cr≤0.08、Cu≤0.11、Ni≤0.06，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；制造方法為經(jīng)鐵水煉鋼、連鑄、熱軋、酸洗、冷軋、熱鍍鋅、合金化、光整、彩涂制得。
2.如權(quán)利要求1所述的低成本高強度彩涂板的制造方法，其特征在于，所述冷軋累積 壓下率為65 75%，用五機架進行5道次的冷軋。
3.如權(quán)利要求1所述的低成本高強度彩涂板的制造方法，其特征在于，所述熱鍍鋅步 驟中，退火溫度控制在710 760°C，熱鍍鋅機組速度為90 120m/min。
4.如權(quán)利要求1所述的低成本高強度彩涂板的制造方法，其特征在于，所述合金化步 驟中，合金化溫度控制在510 550°C。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的低成本高強度彩涂板的制造方法，其特征在于，所 述經(jīng)光整步驟后合金化鍍層表面的粗糙度Ra控制在0. 35 0. 60 y m。
6.一種低成本高強度彩涂板，其特征在于，由權(quán)利要求1-5任一項制造方法制得。
7.如權(quán)利要求6所述的低成本高強度彩涂板，其特征在于，所述彩涂板厚度為0.4mm 1.2mm;雙面熱鍍鋅，鋅鐵合金鍍層重量為100 180g/m2，合金層鐵含量(wt% )為8 12%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低成本高強度彩涂板及制造方法，基材化學(xué)成份(wt％)為C0.06～0.10、Si≤0.05、Mn0.30～0.70、P0.01～0.03、S≤0.02、solAl0.01～0.07、N≤0.005、Cr≤0.08、Cu≤0.11、Ni≤0.06，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；制造方法為經(jīng)鐵水煉鋼、連鑄、熱軋、酸洗、冷軋、熱鍍鋅、合金化、光整、彩涂制得。本發(fā)明的彩涂板具有沖壓加工性能好、耐腐蝕性優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點，廣泛用于室外大型建筑行業(yè)，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號C23C2/06GK101880832SQ20101019508
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者張萬靈, 涂元強, 白會平, 蔡捷, 鄭洪道, 陳勇, 陳耀紅, 黃春燕 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司