本發(fā)明屬于熱鍍鋅鋁鎂鋼材，具體涉及一種高耐蝕高強(qiáng)鋅鋁鎂鍍層鋼板及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、鋅鋁鎂鍍層是在傳統(tǒng)鋅基鍍層上添加一定量的al、mg，耐蝕性較純鋅鍍層產(chǎn)品有3～5倍以上提升的新鍍層，廣泛應(yīng)用于建筑、光伏支架、高速公路防護(hù)欄等行業(yè)。目前，市場(chǎng)上已廣泛使用的“中鋁”鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品中al含量不超過(guò)11％，mg含量均不超過(guò)3％。對(duì)于相對(duì)嚴(yán)苛環(huán)境下的用材需求，例如沿海或高濕度和高溫地區(qū)的建筑設(shè)施用材等，鍍層產(chǎn)品耐蝕性需進(jìn)一步提高。

2、除此之外，高強(qiáng)減薄的思路可用于建筑用材等行業(yè)。通過(guò)采用屈服強(qiáng)度500mpa及以上的高強(qiáng)鋼板替代普通鋼板以及合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可在不降低安全性的同時(shí)降低鋼材使用量。但是對(duì)于生產(chǎn)500mpa級(jí)以上的鋼板，傳統(tǒng)的鋼板合金成分中通常采用提高si、mn含量，并且加入nb、ti等元素，利用析出強(qiáng)化和相變強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度，這種方式不僅提高了合金成本和工藝成本，而且合金元素含量的增加對(duì)熱鍍生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)了困難，例如合金元素在鍍層表面的富集會(huì)引起漏鍍，鍍層的附著力不良等問(wèn)題。因此，兼顧高耐蝕和高強(qiáng)是面臨的技術(shù)難點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高耐蝕高強(qiáng)鋅鋁鎂鍍層鋼板及其制造方法，在基板低si、低mn含量并不添加nb、ti等強(qiáng)化元素的情況下，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)和高耐蝕性。

2、為解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高耐蝕高強(qiáng)鋅鋁鎂鍍層鋼板，包括基板和熱浸鍍鋅鋁鎂鍍液形成的鋅鋁鎂鍍層。

3、上述方案中，所述基板的化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量為：c：0.02～0.07％，si：0.02～0.10％，mn：0.7～0.9％，als：0.02～0.07％，p≤0.025％，s≤0.02％，余量為fe和其它不可避免的雜質(zhì)。

4、上述方案中，所述鋅鋁鎂鍍液的化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量為：al：30.0～45.0％，mg：5.0～8.0％，si：0.5～1.2％，余量為zn及其它不可避免的雜質(zhì)。

5、上述方案中，所述高耐蝕高強(qiáng)鋅鋁鎂鍍層鋼板的屈服強(qiáng)度≥550mpa，抗拉強(qiáng)度≥550mpa，伸長(zhǎng)率≥4％。

6、本發(fā)明還提供一種高耐蝕高強(qiáng)鋅鋁鎂鍍層鋼板的制造方法，包括以下步驟：

7、1)冶煉、連鑄

8、按基板的成分冶煉后連鑄；

9、2)熱軋

10、將連鑄的板坯加熱后進(jìn)行熱軋；

11、3)酸洗、冷軋

12、將所得熱軋板卷酸洗后進(jìn)行冷軋；

13、4)熱浸鍍

14、將冷軋所得基板在退火爐中采用輻射管加熱至退火溫度保溫，然后入鋅鍋熱浸鍍鋅鎂鋁鍍液，出鍋冷卻，得到高耐蝕高強(qiáng)鋅鋁鎂鍍層鋼板。

15、上述方案中，所述板坯加熱的出爐溫度為1150～1190℃。

16、上述方案中，所述熱軋的終軋溫度為800～840℃。

17、上述方案中，所述熱軋后的帶鋼冷卻至520～570℃卷取。

18、上述方案中，所述酸洗的酸液溫度為85～90℃。

19、上述方案中，所述冷軋的總壓下率為50～70％。

20、上述方案中，所述基板的厚度為0.40～2.5mm。

21、上述方案中，所述輻射管加熱的加熱速率為5～30k/s。

22、上述方案中，所述退火溫度為570～590℃，保溫時(shí)間為40～80s。

23、進(jìn)一步地，所述退火溫度與保溫時(shí)間滿足公式：t＝1220-2×t；式中，t為退火溫度，單位℃；t為保溫時(shí)間，單位s。

24、上述方案中，所述退火爐內(nèi)的氫氣濃度≥15％，露點(diǎn)≤-40℃。

25、上述方案中，所述基板退火后的組織包括鐵素體和碳化物，其中變形未再結(jié)晶組織的面積占比為85～96％。

26、上述方案中，所述基板入鋅鍋時(shí)的板溫高于鋅鎂鋁鍍液溫度5～10℃。

27、上述方案中，所述鋅鎂鋁鍍液的溫度高于其熔點(diǎn)30～40℃。

28、上述方案中，所述出鍋冷卻的平均冷卻速度大于35k/s。

29、上述方案中，所述鋅鋁鎂鍍層的單面厚度為30～350g/m2。

30、上述方案中，所述鋅鋁鎂鍍層包括鍍覆層，以及基板與鍍覆層之間的界面層。

31、進(jìn)一步地，所述鍍覆層的組織包括初晶(al)相、mgzn2相、多元共晶al/zn/mgzn2組織、mg2si相。

32、進(jìn)一步地，所述界面層為致密的al-fe化合物，其中含有少量si。

33、本發(fā)明在基板化學(xué)成分上的設(shè)計(jì)構(gòu)思如下：

34、由于本發(fā)明的鋼材的高強(qiáng)度主要來(lái)源于低溫退火后基板中保留的大量的變形未再結(jié)晶組織，因此在基板合金元素的選擇上可采用低si、低mn的成分設(shè)計(jì)，且不添加nb、ti等強(qiáng)化元素。主要合金元素含量控制如下：

35、c：碳以兩種形式存在，固溶于鐵素體中，以及形成碳化物，提高鋼材的強(qiáng)度。本發(fā)明的冷軋工序中可采用常規(guī)熱軋卷或者csp熱軋卷，csp熱軋工藝中要避開(kāi)包晶區(qū)，并且材料強(qiáng)度的提升主要來(lái)自冷軋變形組織，因此，本發(fā)明將c含量控制在0.02～0.07％。

36、si：硅是煉鋼過(guò)程中重要的還原劑和脫氧劑。si不形成碳化物，而是固溶于鐵素體中，提高鐵素體的強(qiáng)度。但是，si含量較高時(shí)，在氧化氣氛中加熱時(shí)，鋼材表面的si易與o形成氧化物，降低鍍液在鋼基表面的潤(rùn)濕，從而產(chǎn)生露鍍或者鍍層附著力不良等缺陷。由于本發(fā)明的鋼材的強(qiáng)度的提升主要來(lái)自冷軋變形組織，因此可將si含量控制在較低水平。本發(fā)明將si含量控制在0.02～0.10％。

37、mn：錳是煉鋼中優(yōu)良的脫氧劑和脫硫劑。mn固溶于鐵素體中，提高鐵素體的強(qiáng)度。但是，mn含量較高時(shí)，在氧化氣氛中加熱時(shí)，鋼材表面的mn易與o形成氧化物，降低鍍液在鋼基表面的潤(rùn)濕，從而產(chǎn)生露鍍或者鍍層附著力不良等缺陷。由于本發(fā)明的鋼材的強(qiáng)度的提升主要來(lái)自冷軋變形組織，因此可將mn含量控制在較低水平。因此，本發(fā)明將mn含量控制在0.7～0.9％。

38、本發(fā)明在鋅鋁鎂鍍液化學(xué)成分上的設(shè)計(jì)構(gòu)思如下：

39、al：鋁含量提高，鍍層的耐蝕性提高。由于本發(fā)明采用的是低溫退火，低溫加熱對(duì)于基板表面的清潔作用較弱，帶鋼入鋅鍋前表面的清潔度不如高溫加熱的帶鋼，例如可能有少量的細(xì)微氧化鐵皮殘留或者局部氧化等情況，帶鋼與鍍液的反應(yīng)性會(huì)降低，因此，熱鍍過(guò)程中容易產(chǎn)生漏鍍，或者附著力不良等缺陷。由于al與fe之間的反應(yīng)十分劇烈，因此，可以通過(guò)增加鍍液中al的含量，提高鍍液對(duì)鋼板的侵蝕來(lái)促進(jìn)基板上al-fe界面層的生成，從而降低漏鍍，或者附著力不良等缺陷發(fā)生率。當(dāng)al含量低于30％時(shí)，在帶鋼表面有局部氧化等情況下，基板上不易形成連續(xù)的al-fe界面層，從而產(chǎn)生漏鍍或者附著力不良等缺陷。當(dāng)al含量大于45％時(shí)，鍍液熔點(diǎn)提高，鍍液溫度將超過(guò)基板的生產(chǎn)溫度，熱鍍過(guò)程會(huì)降低基板的強(qiáng)度。除此之外，al含量的提高，將產(chǎn)生較多鋅渣，影響鍍覆過(guò)程。因此，本發(fā)明控制鍍層中al含量為30～45％。

40、mg：鎂含量提高，鍍層的耐蝕性提高，且mg對(duì)耐蝕性的提升作用大于al。zn、al和mg的腐蝕產(chǎn)物具有流動(dòng)性，能有效保護(hù)切口。但是，由于mg是易氧化元素，mg含量的上升會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中的渣增加。同時(shí)，mg含量的上升會(huì)導(dǎo)致塊狀mgzn2相明顯增加，這些硬脆的mgzn2在加工時(shí)易開(kāi)裂。因此，本發(fā)明控制鍍層中mg含量為5.0～8.0％。

41、si：本發(fā)明通過(guò)較高的al含量來(lái)提高鍍液與基板的反應(yīng)，促進(jìn)基板上al-fe界面層的生成，但是，al-fe界面層不宜過(guò)度生長(zhǎng)，為了防止界面層過(guò)厚，將si含量控制在0.5～1.2％。過(guò)低的si含量無(wú)法有效抑制al-fe界面層的生長(zhǎng)，鍍液將嚴(yán)重侵蝕鋼基，過(guò)高的si含量將在基板界面層上形成過(guò)多的含有si的脆性化合物而降低鍍層的可加工性。

42、本發(fā)明在制造方法上的設(shè)計(jì)構(gòu)思如下：

43、為了保證在熱鍍后組織中仍然保留大量的變形未再結(jié)晶組織從而保證高強(qiáng)度，因此在熱鍍?nèi)脘\鍋前的退火過(guò)程中溫度必須處于再結(jié)晶溫度以下，防止基板大部分組織發(fā)生再結(jié)晶而強(qiáng)度大幅下降。但是由于加熱溫度低，加熱過(guò)程對(duì)帶鋼表面的清潔作用較弱，因此，為了保證鍍層的表面質(zhì)量和附著力，對(duì)熱鍍工序前的基板表面氧化鐵皮的控制就尤為重要，主要工藝要點(diǎn)如下：

44、鑄坯出爐溫度：過(guò)高的出爐溫度將導(dǎo)致鑄坯在加熱過(guò)程中表面會(huì)生成過(guò)厚的氧化鐵皮。本發(fā)明將出爐溫度設(shè)定為1150～1190℃。

45、終軋溫度：鋼卷在軋后冷卻過(guò)程中表面會(huì)生成二次氧化鐵皮，過(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致冷卻中生成較多的二次氧化鐵皮。本發(fā)明將終軋溫度設(shè)置為800～840℃。

46、卷取溫度：鋼卷在卷取后的空冷過(guò)程中表面會(huì)生成三次氧化鐵皮。過(guò)高的卷取溫度會(huì)導(dǎo)致空冷中生成較多的三次氧化鐵皮，過(guò)低的溫度有可能導(dǎo)致卷取過(guò)程中卷頭翹起從而影響卷取。本發(fā)明將卷取溫度設(shè)置為520～570℃。

47、酸洗溫度：帶鋼在酸洗過(guò)程中表面的氧化鐵皮會(huì)被溶解去除。酸液溫度過(guò)高，酸液會(huì)腐蝕基板表面，溫度過(guò)低，氧化鐵皮無(wú)法充分去除。本發(fā)明將酸洗溫度設(shè)置為85～90℃。

48、冷軋壓下率：冷軋時(shí)的變形程度越大，內(nèi)應(yīng)力越高，鋼材內(nèi)部越處于不穩(wěn)定狀態(tài)，組織越容易再結(jié)晶。為了抑制在均熱過(guò)程中的再結(jié)晶而保留85％以上的軋態(tài)組織，將冷軋壓下率控制在50～70％。

49、退火溫度：為了保證在熱鍍后組織中仍然保留大量的變形未再結(jié)晶組織從而保證高強(qiáng)度，因此在熱鍍?nèi)脘\鍋前的加熱過(guò)程中溫度必須處于再結(jié)晶溫度以下。過(guò)高的退火溫度將導(dǎo)致冷軋后的大量變形組織再結(jié)晶，從而大幅降低材料的強(qiáng)度。過(guò)低的退火溫度將導(dǎo)致退火后的組織仍然完全是軋態(tài)組織，強(qiáng)度過(guò)高而伸長(zhǎng)率過(guò)低。因此，本發(fā)明將溫度控制在560～580℃。溫度低于560℃，材料完全為軋態(tài)組織，伸長(zhǎng)率過(guò)低，溫度高于580℃，材料發(fā)生部分再結(jié)晶，強(qiáng)度顯著下降。

50、保溫時(shí)間：在一定的退火溫度下，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，變形組織進(jìn)行回復(fù)和再結(jié)晶的程度就越大，材料的強(qiáng)度將下降。為了保持變形未再結(jié)晶組織在85％以上，退火時(shí)間控制在40～80s。退火溫度越高，保溫時(shí)間越短，兩者關(guān)系為t＝1220-2×t；式中，t為退火溫度，單位℃；t為保溫時(shí)間，單位s。

51、輻射管加熱：由于在再結(jié)晶溫度附近，隨著溫度的變化，鋼材的性能變化十分劇烈，溫度必須嚴(yán)格控制在所設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。因此，退火過(guò)程采用輻射管加熱而非明火加熱。

52、爐內(nèi)氫氣濃度：本發(fā)明中采取低溫均熱，相比于高溫均熱，氫氣的還原作用較弱，因此，為了提高氫氣的還原作用，需提高氫氣的濃度，本發(fā)明將氫氣濃度控制在不低于15％。

53、鋅鎂鋁鍍液溫度：本發(fā)明的al含量較高，鍍液的熔點(diǎn)較高，因此鍍液溫度較高，鋅灰鋅渣將增加，同時(shí)，鍍液對(duì)基板的侵蝕也加強(qiáng)，不利于鍍層產(chǎn)品的表面質(zhì)量和附著性。因此，本發(fā)明的鍍液溫度控制為高于鍍液熔點(diǎn)30～40℃。

54、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

55、本發(fā)明在基板低si、低mn含量并不添加nb、ti等強(qiáng)化元素的情況下，通過(guò)低溫退火使基板中保留大量的變形未再結(jié)晶組織從而保證高強(qiáng)度，再通過(guò)對(duì)鋅鋁鎂鍍液化學(xué)成分的調(diào)整以及制造工藝的優(yōu)化，解決低溫退火帶來(lái)的氧化鐵皮殘留引發(fā)的漏鍍及鍍層附著力不良的問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)了鋼板高強(qiáng)和高耐蝕性。