一種鋅鋁鎂拉絲鍍層鋼板及其生產方法

　　【技術領域】

　　[0001]本發明屬于鋼板熱浸鍍領域，特別涉及一種鋅鋁鎂拉絲鍍層鋼板及其生產方法。

　　【背景技術】

　　[0002]熱浸鍍鍍層鋼板由于其優良的防腐性能已被廣泛應用于汽車、家電等領域。相比傳統的熱鍍鋅鍍層鋼板，熱鍍鋅鋁鎂鍍層的耐蝕性能更為優異，目前已得到歐洲、美國及日韓等先進鋼鐵企業的高度重視。韓國浦項、日本新日鐵及歐美大型鋼鐵公司已陸續開發出ZM、Z6A3M、Z10A3M等產品。CN101812653A、US6235410B1等開發了含鋁、鎂的鋅基鍍層，大大提聞了耐蝕性。

　　[0003]熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層由于表面Al、Mg元素的加入，表面硬度一般稍高于普通的鍍鋅層，因此相對于普通的鋅層，鋅鋁鎂鍍層更易于表面機械加工。從耐蝕性上來說，鋅鋁鎂的耐蝕性為同厚度普通鍍鋅層的4倍以上。鋅鋁鎂表面呈無鋅花光亮的金屬光澤，尤其是低鋁低鎂系的鋅鋁鎂鍍層，表面非常光亮。

　　[0004]在家電領域，不僅要求鋼板表面具有優良的耐蝕性，還要求具有一定的美觀性。拉絲加工是家電領域常用的表面裝飾手段，目前市場上多以不銹鋼為基材，進行表面拉絲加工，以獲得一定的美觀性，專利CN 102173121A和CN 102107350A均涉及一種不銹鋼拉絲鋼板，但近年來不銹鋼的價格成本逐漸升高，制約了家電成品的價格，因此出現了各種仿不銹鋼拉絲板技術。CN102848639A提出一種鋁基的涂層拉絲板，但鋁的價格成本也比較高，且鋁的表面較軟，對拉絲機械加工來說在工藝上存在一定難度。為了便于加工和降低成本，CN101564920A.CN101564915A和CN102489503A均提出了一種仿不銹鋼的低成本拉絲鋼板，即在普通鋼板上拉絲后進行特定的有機涂覆，以獲得一定的美觀性和耐蝕性。但表面有機膜的硬度較低，膜層厚度有限，表面膜一旦劃傷，基板便會暴露于大氣環境，易出現擴散性腐蝕，造成鋼板失效。CN102442151A采用鍍鋅鋼板為基材進行拉絲加工，鋅層作為陽極性犧牲鍍層可有效克服劃傷缺陷，獲得了較好的耐蝕和美觀性。但鍍鋅層表面的硬度相對于鋼板來說較低，進行拉絲加工存在一定難度，且拉絲后鍍層存在一定程度的減薄，耐蝕性受到很大影響，無法完全取代不銹鋼拉絲板。

　　[0005]普通鋅層的表面硬度明顯低于不銹鋼表面硬度，且鍍鋅板畢竟為鋅層和基板結合的復合板料，利用傳統的不銹鋼拉絲工藝對傳統的熱鍍鋅產品進行加工，會產生諸多問題，如拉毛、脫層、拉傷等，因此要想完全取代高成本的不銹鋼拉絲鋼板，必須從鍍鋅工藝、鍍層品種及拉絲工藝等手段多方面入手改進。

　　[0006]綜上所述，急需研發出一種低成本的、高耐蝕的、可完全代替不銹鋼的拉絲鋼板。

　　【發明內容】

　　[0007]為克服現有技術的不足，提出一種低成本的、高耐蝕的、外觀美觀的熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層拉絲鋼板。采用連續熱浸鍍工藝對鋼板進行熱鍍鋅鋁鎂處理后，在拉絲機上進行拉絲加工，從而獲得可以取代高成本不銹鋼的拉絲鍍層鋼板。適用于表面裝飾的，耐蝕要求高的家電板和汽車板。

　　[0008]為實現上述目的，本發明采取以下技術方案:

　　[0009]本發明采用冷軋帶鋼在連續熱鍍鋅機組經連續退火和熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層后，對熱浸鍍鋅鋁鎂鋼板進行拉絲加工處理。

　　[0010]一種鋅鋁鎂拉絲鍍層鋼板，包括鋼基板，其特征在于，拉絲面由外到里依次為鈍化膜(耐指紋膜)、鋅鋁鎂鍍層、鋼基板；未拉絲面由外到里依次為漆層(可沒有)、鈍化膜(耐指紋膜)、鋅鋁鎂鍍層、鋼基板，鋅鋁鎂鍍層中的化學成分按質量百分比為Al 6.1%?

　　13.8%, Mgl.5%~ 6.7%, Sil.5%~ 4.2%, Fe0.1%~ 0.5%，混合稀土彡 0.15%，其余為Zn ;拉絲面的鋅鋁鎂鍍層厚度> 8 μ m,未拉絲面的鋅鋁鎂鍍層厚度12 μ m?30 μ m，鋅鋁鎂鍍層表面硬度為HV120?HV200，拉絲面橫向Ra彡0.5 μ m，Rz彡4，200彡Rpc彡140 (/cm)。

　　[0011]所述鋼基板的主要化學成分按質量百分比為:C 0.002?0.3 %，Si ( 0.5，Mn 彡 2.0，S 彡 0.03，P 彡 0.03，Ti 0.01 ?0.08%。

　　[0012]一種鋅鋁鎂拉絲鍍層鋼板生產方法，如下:

　　[0013]a)鋼基板在含有0.5vol %?30vol % H2的N2退火后，經冷卻浸入鍍液，鍍液的溫度為480°C?550°C，鋼板入鋅鍋溫度為460°C?580°C，鋼板在鍍液中浸鍍時間為Is?1s ;鋅鋁鎂鍍液中的化學成分按質量百分比為Al 5.6%?13%，Mgl%?6%，Sil.2%?

　　3.8%, Fe0.1%~ 0.5%，混合稀土彡 0.12%，其余為 Zn ；

　　[0014]b)經氣刀冷卻后鋅鋁鎂鋼板進入合金化爐進行合金化處理，合金化溫度430°C?650°C，合金化時間3s?20s，隨后以10-50°C /s速度冷卻鋼板。

　　[0015]c)合金化后，鋅鋁鎂鍍層鋼板需經光整機進行光整，光整壓下率為2%?10%。

　　[0016]d)將鋅鋁鎂鍍層鋼板在連續拉絲機組進行拉絲加工，在拉絲機組上，板帶運行速度為6m?25m/min ;拉絲加工時，設有上下兩組同向旋轉差動輥輪，上輥為快速旋轉磨輥，用于制備拉絲面，下輥為慢速傳動膠輥；基板在兩輥間傳動，通過機械摩擦產生拉絲條紋；鋼帶與磨輥間壓力為0.3?1.5MPa，磨輥粗糙度為2.0?8.0 μ m，板帶張力為8KN?30KN ；

　　[0017]e)拉絲條紋可以為直紋、雪花紋或直紋雪花紋混合紋；

　　[0018]f)拉絲后拉絲面的鋅鋁鎂鍍層進行透明鈍化或耐指紋膜涂敷處理，未拉絲面還可進行涂漆處理。

　　[0019]拉絲加工不可避免的要去除一定厚度的鍍層，因此要求原始鋅鋁鎂鍍層要有一定厚度(彡12 μ m)。

　　[0020]拉絲工藝要求被加工樣表面具有一定硬度，鋅鋁鎂鍍層由于鎂、鋁的元素加入，并進行合金化處理，使鍍層硬度高于純鋅層，便于機械加工，且加工后的成品具有一定的耐劃傷性，保證成品受到刮蹭后的美觀性。

　　[0021]光整是為保證鍍層表面質量，并使鍍層產生一定量的形變，從而獲得更高的鍍層硬度，更有利于機械加工，光整壓下率過小，難以保證鍍層質量和形變量，壓下率過大則鍍層韌性變差，易脆斷。

　　[0022]鋅鋁鎂鍍層中含有少量的Si有利于改善鍍層的韌性和鍍層與基板的粘附性。

　　[0023]耐蝕性高是鋅鋁鎂鍍層的一大優勢，相同厚度下，鋅鋁鎂的耐蝕性是鍍鋅層的4倍以上，家電板大多暴露于外部環境，因此對耐蝕性要求高，鋅鋁鎂鍍層鋼板能夠更好的取代不銹鋼，達到成品使用要求。

　　[0024]拉絲后的鋅鋁鎂鍍層表面Ra值和Rz值過大會影響板材表面的反光效果，板材表面無法達到美觀的效果，Rpc應在合理的范圍內(200 ^ Rpc ^ 140 (/cm)),以便后續的透明鈍化處理及耐指紋處理。

　　[0025]板帶在拉絲機組的運行速度過快，會使拉絲條紋不均勻，美觀性不好，運行速度過慢，會使粗糙度增大，鍍層減薄量增加，對成品造成不好影響。

　　[0026]本發明提供了高表面硬度、高耐蝕、抗劃傷、美觀的鋅鋁鎂鍍層拉絲鋼板。鋅鋁鎂拉絲鍍層鋼板鹽霧腐蝕耐白銹超過150小時(5% HCl)，表面硬度為HV120?200，且生產成本低于不銹鋼拉絲板，可取代不銹鋼拉絲板材，作為新型的家電、汽車、建筑用裝飾板材。

　　【附圖說明】

　　[0027]圖1鋅鋁鎂拉絲鍍層鋼板結構示意圖；

　　[0028]圖2熱鍍鋅鋁鎂鍍層拉絲鋼板樣板形貌；

　　[0029]圖3為鋅鋁鎂直紋拉絲鍍層鋼板200倍放大倍數的表面二維形貌；

　　[0030]圖4為鋅鋁鎂直紋拉絲鍍層鋼板1000倍放大倍數的表面三維形貌；

　　[0031]圖5為鋅鋁鎂雪花紋拉絲鍍層鋼板200倍放大倍數的表面二維形貌；

　　[0032]圖6為鋅鋁鎂雪花紋拉絲鍍層鋼板1000倍放大倍數的表面三維形貌；

　　[0033]其中，1-鈍化(耐指紋)膜，2-拉絲鋅鋁鎂鍍層，3-鋼基板，4-未拉絲鋅鋁鎂鍍層，5-鈍化(耐指紋)膜，6-漆層。

　　【具體實施方式】

　　[0034]采用冷軋帶鋼在連續熱鍍鋅機組經連續退火和熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層后，對熱浸鍍鋅鋁鎂鋼板進行拉絲加工處理。

　　[0035]如圖1，拉絲面由外到里依次為鈍化膜(耐指紋膜)、鋅鋁鎂鍍層、鋼基板；未拉絲面由外到里依次為漆層、鈍化膜(耐指紋膜)、鋅鋁鎂鍍層、鋼基板。

　　[0036]實施例1

　　[0037]鋼基板主要化學成分按質量百分比C 0.003%, Si 0.16, Mn 0.56, S 0.01, P0.01，Ti 0.05%。

　　[0

　　038]鋅鋁鎂鍍層中的化學成分按質量百分比為Al 6.2%, Mgl.7%, Sil.6%, Fe0.2%，其余為Zn ；

　　[0039]將冷軋帶鋼在連續熱鍍鋅機組經連續退火和熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層后，獲得鍍層厚度為22 μ m，鍛層表面硬度為HV156。

　　[0040]鍛液中的化學成分為Al 5.6wt %, Mgl.2wt %, Sil.2wt %, Fe0.17wt %,其余為Zn ；

　　[0041]鋼板在含有5vol % H2的N2退火后,經冷卻浸入鍍液,鍍液的溫度為480°C,鋼板入鋅鍋溫度為460°C，鋼板在鍍液中浸鍍時間為5s ；

　　[0042]經氣刀冷卻后鋅鋁鎂鋼板進入合金化爐進行合金化處理，合金化溫度520°C，合金化時間6s，隨后以30°C /s速度冷卻鋼板。

　　[0043]合金化后，鋅鋁鎂鍍層鋼板經光整機進行光整，光整壓下率為6%。

　　[0044]將鍍層鋼板在拉絲機組進行直紋拉絲加工，即放料一接片一整平一拉絲加工一高壓洗一檔水一高壓洗一檔水一吹干一烘干一牽引一糾偏一收卷后，帶速為12m/min。

　　[0045]板帶與磨輥間壓力為0.9MPa，選用磨輥粗糙度為5.0um,鋼帶張力為20KN

　　[0046]獲得鋅鋁鎂鍍層拉絲鋼板，拉絲鍍層凹陷區的最小厚度為16 μ m，Ra:0.31 μ m，Rz:3.2，Rpc:168 (/cm)，拉絲鍍層鋼板鹽霧腐蝕試驗白銹出現時間為180小時。

　　[0047]圖3和4為獲得的鋅鋁鎂直紋拉絲鍍層表面不同放大倍數的形貌。

　　[0048]實施例2

　　[0049]鋼基板主要化學成分按質量百分比C 0.06 %, Si 0.2，Mn 0.62，S0.008, P0.012, Ti 0.02。

　　[0050]鋅鋁鎂鍍層中的化學成分按質量百分比為Al 13.3%, Mg 6.3%，Si 3.9%, Fe0.5%，混合稀土 0.12%，其余為Zn ；

　　[0051]將冷軋帶鋼在連續熱鍍鋅機組經連續退火和熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層后，獲得鍍層厚度為12^111，鍍層表面硬度為取200。

　　[0052]鍍液中的化學成分為Al 12wt%, Mg 5.3wt%, Si 3.1%, Fe0.5wt%，其余為 Zn ；此外,鍍液中還含有0.1Owt%的混合稀土 ；

　　[0053]鋼板在含有30vol % H2的N2退火后，經冷卻浸入鍍液，鍍液的溫度為550°C，鋼板入鋅鍋溫度為580°C，鋼板在鍍液中浸鍍時間為3s ；

　　[0054]經氣刀冷卻后鋅鋁鎂鋼板進入合金化爐進行合金化處理，合金化溫度650°C，合金化時間20s，隨后以50°C /s速度冷卻鋼板。

　　[0055]合金化后，鋅鋁鎂鍍層鋼板經光整機進行光整，光整壓下率為2%。

　　[0056]將鍍層鋼板在拉絲機組進行雪花紋拉絲加工，即放料一接片一整平一拉絲加工一高壓洗一檔水一高壓洗一檔水一吹干一烘干一牽引一糾偏一收卷后，帶速為25m/min。

　　[0057]板帶與磨輥間壓力為1.5MPa，選用磨輥粗糙度為8.0um,鋼帶張力為30KN

　　[0058]獲得鋅鋁鎂鍍層拉絲鋼板，拉絲鍍層凹陷區的最小厚度為8 μ m，Ra:0.28 μ m, Rz:

　　2.9，Rpc:200 (/cm)，拉絲鍍層鋼板鹽霧腐蝕試驗白銹出現時間為158小時。

　　[0059]圖5和6為獲得的鋅鋁鎂雪花紋拉絲鍍層表面不同放大倍數的形貌。

　　[0060]實施例3

　　[0061]鋼基板主要化學成分按質量百分比C 0.035%, Si 0.32, Mn 0.52, S 0.009, P

　　0.01，Ti 0.032。

　　[0062]鋅鋁鎂鍍層中的化學成分按質量百分比為Al 8.6%，Mg 4.1%，Si 2.5%, Fe

　　0.31%，混合稀土 0.13%，其余為Zn ；

　　[0063]將冷軋帶鋼在連續熱鍍鋅機組經連續退火和熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層后，獲得鍍層厚度為30^111，鍍層表面硬度為取120。

　　[0064]鍍液中的化學成分為Al 8.2wt %，Mg3.3wt %，Si2.1wt %，Fe0.26wt %，其余為Zn ;鍍液中還含有0.010wt%的混合稀土

　　[0065]鋼板在含有15vol % H2的N2退火后，經冷卻浸入鍍液，鍍液的溫度為500°C，鋼板入鋅鍋溫度為520°C，鋼板在鍍液中浸鍍時間為5s ；

　　[0066]經氣刀冷卻后鋅鋁鎂鋼板進入合金化爐進行合金化處理，合金化溫度500°C，合金化時間10s，隨后以15°C /s速度冷卻鋼板。

　　[0067]合金化后，鋅鋁鎂鍍層鋼板經光整機進行光整，光整壓下率為10%。

　　[0068]將鍍層鋼板在拉絲機組進行直紋拉絲加工，即放料一接片一整平一拉絲加工一高壓洗一檔水一高壓洗一檔水一吹干一烘干一牽引一糾偏一收卷后，帶速為12m/min。

　　[0069]板帶與磨輥間壓力為0.3MPa，選用磨輥粗糙度為2.0um,鋼帶張力為8KN

　　[0070]獲得鋅鋁鎂鍍層拉絲鋼板，拉絲鍍層凹陷區的最小厚度為18 μ m，Ra:0.37 μ m,Rz:3.8，Rpc:140 (/cm)，拉絲鍍層鋼板鹽霧腐蝕試驗白銹出現時間為197小時。

　　【主權項】

　　1.一種鋅鋁鎂拉絲鍍層鋼板，包括鋼基板，其特征在于，拉絲面由外到里依次為鈍化膜、鋅鋁鎂鍍層、鋼基板；未拉絲面由外到里依次為鈍化膜、鋅鋁鎂鍍層、鋼基板，鋅鋁鎂鍍層中的化學成分按質量百分比為Al 6.1%?13.8%，Mgl.5%?6.7%，Sil.5%?4.2%，Fe0.1%?0.5%，混合稀土< 0.15%，其余為Zn ;拉絲面的鋅鋁鎂鍍層厚度彡8 μ m，未拉絲面的鋅鋁鎂鍍層厚度12 μ m?30 μ m，鋅鋁鎂鍍層表面硬度為HV120?HV200，拉絲面橫向Ra < 0.5 μ m, Rz < 4, 200 ^ Rpc ^ 140 (/cm)。2.根據權利要求1所述的鋅鋁鎂拉絲鍍層鋼板，其特征在于，未拉絲面由外到里依次為漆層、鈍化膜、鋅鋁鎂鍍層、鋼基板。3.根據權利要求1所述的鋅鋁鎂拉絲鍍層鋼板，其特征在于，所述鋼基板的主要化學成分按質量百分比為:c 0.002%?0.3 %，Si彡0.5%，Mn彡2.0 %，S彡0.03%，P^0.03%, Ti 0.01% ?0.08%。4.一種如權利要求1或2或3所述的鋅鋁鎂拉絲鍍層鋼板生產方法，包括如下步驟: a)鋼基板在含有0.5vol %?30vol % H2的N2退火后，經冷卻浸入鍍液，鍍液的溫度為480°C?550°C，鋼板入鋅鍋溫度為460°C?580°C，鋼板在鍍液中浸鍍時間為Is?1s ;鋅鋁鎂鍍液中的化學成分按質量百分比為Al 5.6%?13%，Mgl%?6%，Sil.2%?3.8%，Fe0.1%?0.5%，混合稀土彡0.10%，其余為Zn ； b)經氣刀冷卻后鋅鋁鎂鋼板進入合金化爐進行合金化處理，合金化溫度430°C?650°C，合金化時間3s?20s，隨后以10-50°C /s速度冷卻鋼板； c)合金化后，鋅鋁鎂鍍層鋼板需經光整機進行光整，光整壓下率為2%?10%； d)將鋅鋁鎂鍍層鋼板在連續拉絲機組進行拉絲加工，在拉絲機組上，板帶運行速度為6m?25m/min ;鋼帶與磨棍間壓力為0.3?1.5MPa,磨棍粗糙度為2.0?8.0 μ m,板帶張力為 8KN ?30KN ； e)拉絲后拉絲面的鋅鋁鎂鍍層進行透明鈍化或耐指紋膜涂敷處理。5.根據權利要求4所述的鋅鋁鎂拉絲鍍層鋼板生產方法，其特征在于:拉絲后未拉絲面進行涂漆處理。

　　【專利摘要】本發明公開一種鋅鋁鎂拉絲鍍層鋼板，包括鋼基板，其特征在于，拉絲面由外到里依次為鈍化膜、鋅鋁鎂鍍層、鋼基板；未拉絲面由外到里依次為鈍化膜、鋅鋁鎂鍍層、鋼基板，鋅鋁鎂鍍層中的化學成分按質量百分比為Al6.1％～13.8％，Mg1.5％～6.7％，Si1.5％～4.2％，Fe0.1％～0.5％，混合稀土≤0.15％，其余為Zn；拉絲面鋅鋁鎂鍍層厚度≥8μm，未拉絲面鋅鋁鎂層厚度12μm～30μm，鋅鋁鎂鍍層表面硬度為HV120～HV200，拉絲面橫向Ra≤0.5μm，Rz≤4，200≥Rpc≥140(/cm)。

　　【IPC分類】C23C2/06, B44C5/04, B32B15/18, B32B15/04, C23F17/00, C22C38/14

　　【公開號】CN105500822

　　【申請號】CN201410505764

　　【發明人】楊洪剛, 李鋒, 呂家舜, 周芳

　　【申請人】鞍鋼股份有限公司

　　【公開日】2016年4月20日

　　【申請日】2014年9月26日