专利名称：低成本高强度彩涂板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及钢材制造领域，具体的说是一种低成本高强度彩涂板及其制造方法。
背景技术：
我国彩涂板主要应用于建筑领域，而其中夹芯板和瓦楞板的比例就占到了建筑用 彩涂板的85%左右，这种板类要求具有高强度、良好的韧性和优良的耐腐蚀性。其制造方 法通常是铁水炼钢、连铸、热轧、酸洗、冷轧、热镀锌、光整、彩涂制得。作为高强度彩涂基材 中为保证强度，通常在钢中加入了较多的合金元素，一方面提高的生产成本；另一方面降低 了镀层的附着力，导致彩涂板的耐蚀性下降。如专利号200620075868. 9公开的一种彩涂 板，属于建筑用彩涂板这一技术领域，它包括正面面漆层、正面底漆层、基板层、背面底漆层 组成的复合层。该实用新型与现有技术相比，具有较好的弹性和韧性，即优异的T弯性能。 但该专利未涉及彩涂板基板化学成分、镀层的类型、力学性能、涂层的耐腐蚀性；专利申请 号96105986. 9公开了一种钢板，所述钢板由含规定量的C、Si、Mn、P、S、N和Ti成分组成， 其制造方法提供了具有优良力学性能，成型和冲压加工特性的钢板。所述钢板进而形成镀 锌表面，且该表面涂覆抗腐蚀、防手印的塑料涂层。但该专利的彩涂板基板镀层的类型为镀 锌表面，涂层的T弯性较差。随着技术的发展，逐步开始考虑将合金化的高强度镀锌板作为基板应用到彩涂板 中，但是仍存在以下技术问题1.基板的化学成份复杂，为满足性能要求，通常要添加的合金元素多、含量高，如 通过铌、钒、钛、钼等微合金元素提高强度，虽然一定程度提高了基板的性能，但也同时大大 增加了制造成本。2.合金化后的镀锌层由于过合金化而导致镀层粉化，会降低其与彩涂预处理转化 层之间的附着力，影响后期彩涂作业及彩涂板的使用寿命。3.希望在不增加操作成本的基础上，进一步提高彩涂板的强度。因此，国内外研究人员一直致力于开发出一种同时具有低成本、高强度、成本低、 冲压加工性好、耐腐蚀性优良性能的彩涂板。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种同时具有低成本、高强度、冲压 加工性好、耐腐蚀性优良性能的彩涂板。本发明还提供一种工艺简单、生产成本低、的彩涂板的制备方法。技术方案包括基材化学成份(wt% )为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，其余为Fe和不可避免的杂质；制造方法为经铁水炼钢、连铸、热轧、酸洗、冷 轧、热镀锌、合金化、光整、彩涂制得。所述冷轧累积压下率为65 75%，用五机架进行5道次的冷轧。
所述热镀锌步骤中，退火温度控制在710 760°C，热镀锌机组速度为90 120m/ min0由于钢基中合金元素少，则再结晶退火温度相对较低，再结晶退火时间可相对较短。由 于本发明的彩涂基材中含合金元素少，且加入的合金元素的量也较少，同时，本发明的高强 度彩板的热镀锌生产工艺通过控制机组高速运行，降低退火温度，从而有效地节约了能源， 降低了生产成本，属于一种环保绿色产品。综上所述，通过降低热镀锌退火温度、提高热镀 锌机组速度，在保证高强度彩涂板力学性能的前提下，有效地降低了本发明的高强度彩板 生产成本。所述合金化步骤中，合金化温度控制在510 550°C。所述经光整步骤后合金化镀层表面的粗糙度Ra控制在0. 35 0. 60 μ。其目的是 为了提高合金化镀锌层与彩涂预处理转化层之间的附着力，从而保证本发明的高强度彩板 具有优良的耐腐蚀性。本发明低成本高强度彩涂板由上述制造方法制得。所述彩涂板厚度优选为为 0. 4mm 1.2mm;双面热镀锌，锌铁合金镀层重量为100 180g/m2，控制合金层铁含量 (wt%)为8 12%。通过控制镀层中合金层铁含量在8 12%范围之内，可保证镀锌层 相组织主要为S ！相，从而达到镀锌层与基材之间具有优良附着力的目的。本发明中基材为低碳铝镇静钢，其成份经过发明人多年研究及验证，在保证了性 能的基础上，简化了成份，特别是只添加了一种合金成份锰，控制了添加量在0. 30 0. 70， 大大降低了原料采购成本。发明人选择上述化学成份的理由如下本发明的C含量选择在0.06 0. 10%。由于渗碳体相对于碳钢(基体为铁素体) 是阴极。因此，当碳含量增加时，增加了阴极数量及面积，相应地其腐蚀电流增加了，因而导 致其耐腐蚀性降低。众所周知，碳是最有效的固溶强化元素，因此，随着碳含量的增加碳钢 逐渐变硬，同时其冷加工(冲压、拉拔)和焊接性能变坏。此外，钢中碳含量对热镀锌有显 著的影响，含碳量愈高，铁_锌反应就愈烈，铁的损失愈大，铁_锌合金层变得愈厚，使镀锌 层粘附性变坏。综合上述因素，在保证高强度彩板力学性能的前提下，需对C含量进行严格 的控制，碳含量为0. 06 0. 10%。本发明的Si含量< 0.05%。硅是一种较强的固溶强化元素，加入一定量的硅可 提高钢的强度，但钢基中较高的含硅量对会热镀锌产生不利影响。随着钢基中的硅含量升 高，则硅被氧化生成的SiO2含量随之增高，这将影响到后续的酸洗工序的效果，当酸洗后若 钢板表面仍有残存的SiO2，则镀锌后镀层中铁-锌合金层ζ相剧烈增厚，形成灰色镀层，而 使镀层粘附性变坏。因此，必须将硅含量控制在较小的范围内。综合上述因素，需对S i含 量进行严格的控制，Si含量< 0. 05%。本发明的Mn含量< 0. 70%。Mn能强化铁素体，而且还固溶增加彩涂基材的强度。 此外，钢中加入锰能防止在热加工时因硫引起钢的脆化，但随着彩涂板Mn的含量越高，其 加工性能将逐渐下降。因此，Mn含量为0. 30 0. 70%。本发明的P含量0. 01 0. 03%。磷也是一种较强的固溶强化元素，磷对钢的强 化使延性很少恶化，且对塑性应变值r影响较小。但磷的加入量过多，可能导致磷在晶界 的偏析，引起钢的脆化，可焊性变差等，因此，一般钢中的P加入量不能太高。因此，P含量 0. 01 0. 03%。
本发明的S含量< 0. 02%。一般来说，在钢中S是有害杂质元素，S的含量是越小 耐蚀性越好。因此，S含量< 0. 02%。本发明的N含量< 0.005%。N与C 一样，也是固溶元素。随着钢中N含量的增加， 将导致其冲压加工性能变坏(如n、r值下降)，同时，固溶N是造成彩涂原板成品时效的主 要原因，特别是对于平整后的应变时效作用，氮的影响尤其大，因此要求N尽量低。对低成 本高强度彩涂板来说，钢中的N含量应< 0. 005 %。本发明的solAl含量为0. 01 0. 07%。钢中Al的加入则会形成酸溶铝(Als)和 酸不溶铝，而Als包括固溶铝和A1N，弥散的AlN粒子能阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶粒。 但对于低碳铝镇静钢来说，随着Als的增加，钢的夹杂物数量增多，夹杂物尺寸也将变大， 将导致彩板的镀层附着力、耐蚀性能及冲压加工性能变差。但为了保证钢中N与Al充分结 合生成A1N，减少彩涂板成品的时效，以及钢水完全脱氧及连铸坯的表面质量，Als应保证 彡0. 01%。因此，solAl含量选择在0. 01 0. 07%。本发明除含有上述化学成分外，余量为Fe及不可避免的夹杂。本发明彩涂板具有以下优点(1)本发明的彩涂板具有强度高、冲压加工性能好、涂层附着力优良、耐腐蚀好、韧 性好的优点；屈服强度Rp0.2 (或ReH)为280 325MPa ；抗拉强度Rm为360 400MPa ；断后 伸长率A8ttam > 25 38% ；T弯值< 2T ；性盐雾试验1000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。可 见各项性能均极其优异，适用于各种结构用耐蚀性建筑材料(如加工成屋面板、侧面板、大 跨度的拱型屋面等)、交通等行业，彩涂板的使用寿命长，安全可靠。(2)本发明的彩涂板特别优选化学成份的锌铁合金镀层板为基材，成分中未加入 Ti、Nb等合金，只加入少量的Mn合金，同时保证本发明彩板的强度其它性能要求。配合降低 热镀锌退火温度、提高热镀锌机组速度等热镀锌工艺调整，降低了本发明高强度彩板的生 产成本，生产成本与一般同级别高强度彩板相比成本降低5-10%，大大提高了市场竞争力， 符合绿色环保的要求。
具体实施例方式实施例1 低碳铝镇静钢的化学成分)为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，其余为 Fe 和
不可避免的杂质。采用铁水炼钢一连铸一热轧一酸洗一冷轧一热镀锌一合金化一光整一 彩涂，其中，冷轧累积压下率为68%，用五机架进行5道次的冷轧，热镀锌退火温度控制在 730°C，热镀锌机组速度为llOm/min，锌铁合金镀层重量为175g/m2 (双面)，镀锌镀层合金 化温度535 V，合金层铁含量9. 5 %，光整后粗糙度Ra控制在0. 60 μ m，生产出0. 8mm厚 的低成本高强度彩涂板。按该方法生产的0.8mm厚的低成本高强度彩涂板，其屈服强度 Rpa2 (或ReH)为305MPa ；抗拉强度Rm为395MPa ；断后伸长率A8tlnm为35% ;T弯值为IT冲性 盐雾试验1000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。实施例2 低碳铝镇静钢的化学成分)为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，其余为 Fe 和
不可避免的杂质。采用铁水炼钢一连铸一热轧一酸洗一冷轧一热镀锌一合金化一光整一 彩涂，其中，冷轧累积压下率为70%，用五机架进行5道次的冷轧，热镀锌退火温度控制在720°C，热镀锌机组速度为lOOm/min，锌铁合金镀层重量为150g/m2 (双面)，热镀锌镀层合 金化温度545 °C，合金层铁含量11 %，光整后粗糙度Ra控制在0. 35 μ m，生产出1. Omm厚 的低成本高强度彩涂板。按该方法生产的1.0mm厚的低成本高强度彩涂板，其屈服强度 Rpa2 (或ReH)为295MPa ；抗拉强度Rm为380MPa ；断后伸长率A8tlnm为36% ;T弯值为IT冲性 盐雾试验1000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。实施例3 低碳铝镇静钢的化学成分)为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，其余为 Fe 和
不可避免的杂质。采用铁水炼钢一连铸一热轧一酸洗一冷轧一热镀锌一合金化一光整一 彩涂，其中，冷轧累积压下率为72 %，用五机架进行5道次的冷轧，热镀锌退火温度控制在 750°C，热镀锌机组速度为115m/min，锌铁合金镀层重量为110g/m2 (双面)，热镀锌镀层合 金化温度525 °C，合金层铁含量8. 5 %，光整后粗糙度Ra控制在0. 45 μ m，生产出0. 6mm厚 的低成本高强度彩涂板。按该方法生产的0.6mm厚的低成本高强度彩涂板，其屈服强度 Rpa2 (或ReH)为320MPa ；抗拉强度Rm为390MPa ；断后伸长率A8tlnm为35% ;T弯值为IT冲性 盐雾试验1000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。实施例4 低碳铝镇静钢的化学成分(wt% )为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，其余为 Fe 和
不可避免的杂质。采用铁水炼钢一连铸一热轧一酸洗一冷轧一热镀锌一合金化一光整一 彩涂，其中，冷轧累积压下率为75 %，用五机架进行5道次的冷轧，热镀锌退火温度控制在 760°C，热镀锌机组速度为120m/min，锌铁合金镀层重量为100g/m2 (双面)，热镀锌镀层合 金化温度510°C，合金层铁含量12 %，光整后粗糙度Ra控制在0. 5 μ m，生产出0. 4mm厚 的低成本高强度彩涂板。按该方法生产的0.4mm厚的低成本高强度彩涂板，其屈服强度 Rpa2 (或ReH)为280MPa ；抗拉强度Rm为360MPa ；断后伸长率A8tlnm为38% ;T弯值为IT冲性 盐雾试验1000小时后，涂层无起泡、无锈蚀。实施例5 低碳铝镇静钢的化学成分)为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，其余为 Fe 和不可
避免的杂质。采用铁水炼钢一连铸一热轧一酸洗一冷轧一热镀锌一合金化一光整一彩涂， 其中，冷轧累积压下率为65%，用五机架进行5道次的冷轧，热镀锌退火温度控制在710V， 热镀锌机组速度为90m/min，热镀锌镀层锌铁合金镀层重量为180g/m2 (双面)，合金化温度 5500C，合金层铁含量8%，光整后粗糙度Ra控制在0. 4 μ m，生产出1. 2mm厚的低成本高强 度彩涂板。按该方法生产的1.2mm厚的低成本高强度彩涂板，其屈服强度Rpa2 (或Rdl)为 325MPa ；抗拉强度Rm为400MPa ；断后伸长率A8tlmm为25% ;T弯值为2Τ ；中性盐雾试验1000 小时后，涂层无起泡、无锈蚀。
权利要求
一种低成本高强度彩涂板的制造方法，其特征在于，基材化学成份(wt％)为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，其余为Fe和不可避免的杂质；制造方法为经铁水炼钢、连铸、热轧、酸洗、冷轧、热镀锌、合金化、光整、彩涂制得。
2.如权利要求1所述的低成本高强度彩涂板的制造方法，其特征在于，所述冷轧累积 压下率为65 75%，用五机架进行5道次的冷轧。
3.如权利要求1所述的低成本高强度彩涂板的制造方法，其特征在于，所述热镀锌步 骤中，退火温度控制在710 760°C，热镀锌机组速度为90 120m/min。
4.如权利要求1所述的低成本高强度彩涂板的制造方法，其特征在于，所述合金化步 骤中，合金化温度控制在510 550°C。
5.如权利要求1-4中任一项所述的低成本高强度彩涂板的制造方法，其特征在于，所 述经光整步骤后合金化镀层表面的粗糙度Ra控制在0. 35 0. 60 y m。
6.一种低成本高强度彩涂板，其特征在于，由权利要求1-5任一项制造方法制得。
7.如权利要求6所述的低成本高强度彩涂板，其特征在于，所述彩涂板厚度为0.4mm 1.2mm;双面热镀锌，锌铁合金镀层重量为100 180g/m2，合金层铁含量(wt% )为8 12%。
全文摘要
本发明公开了一种低成本高强度彩涂板及制造方法，基材化学成份(wt％)为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，其余为Fe和不可避免的杂质；制造方法为经铁水炼钢、连铸、热轧、酸洗、冷轧、热镀锌、合金化、光整、彩涂制得。本发明的彩涂板具有冲压加工性能好、耐腐蚀性优良、生产成本低的优点，广泛用于室外大型建筑行业，具有良好的经济效益和社会效益。
文档编号C23C2/06GK101880832SQ20101019508
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月3日 优先权日2010年6月3日
发明者张万灵, 涂元强, 白会平, 蔡捷, 郑洪道, 陈勇, 陈耀红, 黄春燕 申请人:武汉钢铁(集团)公司