專利名稱：一種高強度表面質量好的全硬熱鍍鋅鋼板及其生產方法
技術領域：
本發明屬于熱浸鍍鋅技術領域，特別涉及一種高強度表面質量好的 全硬熱鍍鋅鋼板及其生產方法。
背景技術：
全硬熱鍍鋅鋼板是世界各國現有標準(ASTM A653/A653M-2005, EN10326-2004, JIS G3302-2005)中的結構級連續熱鍍鋅鋼板和鋼帶中強 度級別最高的。作為高強度鋼種，各標準中除對其強度有較高要求外， 對其成型性能、伸長率等指標沒有過高要求，甚至沒有要求。這樣，就 可以通過將冷軋板不經過再結晶處理直接浸入鋅液中的方法來生產。國 內外現有技術的全硬熱鍍鋅板普遍采用低碳鋼+低溫退火(不充分再結 晶，加熱溫度不超過55(TC)技術生產，因低碳鋼化學成分的限制，退火 溫度高于55(TC時易產生再結晶，造成強度降低，不能滿足鋼板力學性能 的要求。公開號為特開平10-176253，名為"在連續熱鍍鋅線上未再結晶 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)+低溫退火(550°C)的技術以外，還在冷卻段后部的均衡段采 用感應加熱帶鋼的方式，以解決薄規格帶鋼入鋅鍋溫度低，易產生鋅渣、 沉沒輥印缺陷以及沉沒輥壽命低的問題。該技術應用于如圖l所示的NOF 臥式爐連續熱鍍鋅線。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，穩定輥ll，鋼板12，感應加熱裝置13，感應加熱線圈14，高頻 電源15，鋼板溫度測定裝置16和氣刀17等設備組成。
3隨著熱鍍鋅工藝技術的進步，立式爐由于生產效率高、表面質量好、
板形好等優點，己逐漸取代了落后的臥式爐，其具體結構見附圖2。 NOF 立式爐連續熱鍍鋅線的主要設備由預熱段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 鋼依次經過上述各段，最后經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，使用焦爐煤氣、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產生的煙氣進入預熱段21，充分利用煙氣的余熱 預熱帶鋼。在NOF立式爐連續熱鍍鋅生產線上，采用上述現有技術生產 全硬熱鍍鋅板存在以下問題
(1 )易產生表面質量缺陷普通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，煙氣到達預熱段后溫度進一步降低，煙氣 中的水易在鋼板表面結露；尤其在使用焦爐煤氣、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露現 象更為嚴重；當帶鋼厚度較薄、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 汽在帶鋼表面結露幾乎無法避免。帶鋼表面結露后，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，難以保證爐子對環境 的正壓力，環境中空氣易進入爐內，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，產生漏鐵或脫鋅。當帶鋼厚度較薄、寬度較窄、 工藝速度較低時，漏鐵或脫鋅現象較為嚴重。
(3) 當帶鋼厚度較薄、寬度較窄、工藝速度較低時，帶鋼經過冷卻段時 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備投入，而且在 全硬熱鍍鋅板和普通鍍鋅板轉換時勢必會增加操作的復雜程度。
(4) 在非NOF立式爐連續鍍鋅線生產帶鋼厚度較厚(〉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。

發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術所存在的缺陷，提供一種適用 各種類型(包括NOF立式爐)連續熱鍍鋅線生產的高強度表面質量好的 全硬鍍鋅鋼板及其生產方法，。
本發明是這樣實現的該高強度表面質量好的全硬熱鍍鋅鋼板的化
學成分(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。
本發明成分設計理由
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，可以顯著提高再結晶激活能，從而提高再結晶 溫度，可以使帶鋼在較高的退火溫度下不發生再結晶，保持較高的強度。 鈮鈦含量低于0.02%時，形成的第二相數量較少，不能達到有效提高再結 晶溫度的目的；鈮鈦含量高于0.10%時，成本增加過多。
本發明高強度表面質量好的全硬熱鍍鋅鋼板的生產方法包括冶煉、 鑄造、軋制和熱鍍鋅工藝，其特點1)冶煉采用轉爐冶煉和爐外精煉， 精確控制各合金元素含量，限制雜質含量，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，可根據操作經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)熱鍍鋅連續退火溫 度控制在600 710°C ，帶速可高于生產普通CQ級鍍鋅板時的正常速度。
本發明冶煉過程中應控制鋼中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停留時間，減少第二相粒子的析出數量。巻取溫 度低于550'C時，易產生貝氏體，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，尤其是當冷軋板厚度較薄時，熱軋原板的生產變得十分困難， 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，本發明的效果不明顯；如果連續退火溫度高于710 °C,帶鋼易發生回復、再結晶，強度會降低。
本發明高強度表面質量好的全硬熱鍍鋅鋼板及其生產方法適用于各 種類型的連續熱鍍鋅線，能提高全硬熱鍍鋅板的強度。即便在NOF立式 爐連續熱鍍鋅線上生產，而且冷卻段不增加再加熱設備，仍能有效解決 采用常規方法生產該鋼時所產生的漏鐵和脫鋅等缺陷。


圖1為NOF臥式爐連續熱鍍鋅線的示意圖。
圖2為NOF立式爐連續熱鍍鋅線的示意圖。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發明做進一步的描述。 實施例1
鋼的化學成分(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。
其工藝流程為轉爐冶煉+爐外精煉一連鑄一熱軋一酸洗冷連軋一連 續熱浸鍍。
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 厚度規格為0.6mm，冷軋壓下率為70%;在NOF立式爐連續熱鍍鋅線生 產，連續熱浸鍍退火溫度為60(TC，無氧化加熱段的加熱氣體燃料為焦爐 煤氣。
得到的鍍鋅鋼帶表面質量滿足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。
其工藝流程為轉爐冶煉+爐外精煉一連鑄連軋一酸洗冷連軋一連續 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 軋板厚度規格為0.4mm，冷軋壓下率為80%;在NOF立式爐連續熱鍍鋅 線生產，連續熱浸鍍退火溫度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。
8其工藝流程為轉爐冶煉+爐外精煉一連鑄連軋一酸洗冷連軋一連續 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立式爐連續熱鍍鋅線生產，連續熱浸鍍退火溫度690°C， 無氧化加熱段的加熱氣體燃料為焦爐煤氣。
得到的鍍鋅鋼帶表面質量滿足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。
.其工藝流程為轉爐冶煉+爐外精煉一連鑄一熱軋一酸洗冷連軋一連 續熱浸鍍
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立式爐連續熱鍍鋅線生產，連續熱浸鍍退火溫度650°C， 無氧化加熱段的加熱氣體燃料為焦爐煤氣。
得到的鍍鋅鋼帶表面質量滿足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。
其工藝流程為轉爐冶煉+爐外精煉一連鑄一熱軋一酸洗冷連軋一連 續熱浸鍍
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連續熱鍍鋅線生產，連續熱浸鍍退火溫度65(TC，爐內保護 氣為5%^+95%]^2的混合氣。得到的鍍鋅鋼帶表面質量滿足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。其工藝流程為轉爐冶煉+爐外精煉一連鑄一熱軋一酸洗冷連軋一連續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立式爐連續熱鍍鋅線生產，連續熱浸鍍退火溫度660°C， 無氧化加熱段的加熱氣體燃料為焦爐煤氣。 '得到的鍍鋅鋼帶表面質量滿足FB級表面要求，鋼的屈服強度為660 MPa。
權利要求
1.一種高強度表面質量好的全硬熱鍍鋅鋼板，其特征在于該鋼的化學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。
2. —種權利要求1所述的熱鍍鋅鋼板的生產方法，包括冶煉、鑄造、軋制和熱鍍鋅工藝，其特征在于1)冶煉采用轉爐冶煉和爐外精煉，精確控制各合金元素含量，限制雜質含量；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)熱鍍鋅連續退火溫度控制在600 71(TC。
全文摘要
本發明提供一種高強度表面質量好的全硬熱鍍鋅鋼板，其化學成分為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。其生產方法包括冶煉、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)熱鍍鋅連續退火溫度控制在600～710℃。本發明適用于各種連續熱鍍鋅線，能提高全硬熱鍍鋅板的強度。即便在NOF立式爐連續熱鍍鋅線上生產，在冷卻段不增加再加熱設備也能有效解決采用常規方法生產該鋼時所產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 優先權日2008年8月25日
發明者呂家舜, 姜成林, 敖列哥, 鋒 李, 王鐵軍 申請人:鞍鋼股份有限公司