一种含钒热基镀锌板及其制备方法与流程

1.本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种含钒热基镀锌板及其制备方法。


背景技术：

2.随着国家大力发展建设，钢材应用领域不断扩展，市场对钢材尤其是耐腐蚀性钢材的需求量越来越大，对带钢的防腐性能及力学性能要求越来越高。由于镀锌板具有耐腐蚀性强、表面质量优异、加工性能好、性价比高等优点，受到广大客户的青睐。
3.市场上大部分靠c、mn强化或nb、ti强化，c、m强化能显著提高钢的强度，但通常焊接性能较差，nb、ti强化方式主要是通过低温退火工艺保持大部分未完成再结晶的带状变形组织提高强度，但钢的塑性较差，断后延伸率较低。含钒热基镀锌板随着钒元素的加入，有效提高了钢的强度和塑性，但表面质量较难控制。因此，很有必要提供一种抗拉强度、屈服强度高、焊接性能强，且表面质量优异的热基镀锌板。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提供一种含钒热基镀锌板及其制备方法，制备得到的含钒热基镀锌板抗拉强度、屈服强度高、耐腐蚀性能强，且表面质量优异。
5.为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
6.一种含钒热基镀锌板，其基板包括以下质量百分比的成分：c：0.15％～0.20％，si：0.10％～0.15％，mn：0.25％～0.29％，p≤0.02％，v：0.03％～0.06％，s≤0.01％，cu≤0.02％，ni≤0.03％，cr≤0.03％，余量为fe和不可避免的杂质。
7.相对于现有技术，本发明提供的一种含钒热基镀锌板，具有以下优势：
8.钒具有细化晶粒的作用，加入钒能使奥氏体析出v(c，n)，一方面抑制奥氏体晶粒长大，另一方面作为形核核心诱导晶粒内铁素体形成，增加铁素体形核率，有效提升基板的强度以及塑性；同时钒和碳能够形成碳化钒，硬度非常高，可达到hrc84，弥散分布的碳化钒可提高基板的力学性能和抗氢腐蚀能力，降低基板的过热敏感性，钒含量较高容易导致聚集的碳化物出现，降低基板的强度，而且碳化物在晶内析出会降低室温韧性，故以不超过0.06％为宜；硅含量过高会降低基板的焊接性能，影响焊缝质量，控制硅含量不超过0.15％，既能提高基板的硬度和强度，又不影响基板的焊接性能；镍与铁能够无限固溶，提高钢的强度同时，还能改善钢的低温性能，尤其是韧性；铬能提高基板的淬透性，固溶强化基体，提高基板耐磨性，同时避免增加基板的回火脆性，以不超过0.03％为宜；控制磷含量不超过0.02％，硫含量不超过0.01％，保证基板的强度；综上所述，本发明通过合理控制基板成分和含量能够得到抗拉强度、屈服强度较高、焊接性能强、耐腐蚀性能好的基板。
9.以及，本发明还提供所述含钒热基镀锌板的制备方法，该制备方法具体是将符合所述含钒热基镀锌板基板成分组成的钢水铸成连铸坯，轧制带钢成品卷，下线，再依次经过三级酸洗、五级漂洗、退火和镀锌工序，得到所述含钒热基镀锌板；所述三级酸洗中，1#酸洗槽的总酸浓度为180～220g/l，fe
2
浓度为105～130g/l，自由酸浓度为35～50g/l，酸液温度
为75～80℃；2#酸洗槽的总酸浓度为180～220g/l，fe
2
浓度为30～60g/l，自由酸浓度为90～130g/l，酸液温度为75～80℃；3#酸洗槽的总酸浓度为180～220g/l，fe
2
浓度为10～40g/l，自由酸浓度为140～180g/l，酸液温度为75～80℃。
10.发明人研究发现在生产过程中控制各项工艺参数也是提升含钒热基镀锌板表面质量，生产出合格产品的关键所在，但目前缺少对相关生产方面的研究。本发明提供的含钒热基镀锌板的制备方法结合具有特定成分的基板，并合理协调控制酸洗速度、浓度、温度，使酸洗槽内酸浓度和析出的铁离子浓度达到相对平衡，确保最佳的酸洗效果，提高酸洗表面质量；上述成分的基板与该制备方法的结合得到的含钒热基镀锌板具备优良的表面质量以及较高的抗拉强度、屈服强度和耐腐蚀性能，完全满足热基镀锌板高强度使用要求。
11.优选地，所述三级酸洗中，开卷机张力30～50kn，入口活套张力40～60kn，破鳞机张力110～140kn，工艺段张力70～100kn，平整机张力55～85kn，出口活套张力45～65kn，卷取机张力120～160kn。通过设定全线不同段的带钢张力，以保证带钢在酸槽内的垂度，确保带钢与酸液充分接触。
12.优选地，所述三级酸洗中，酸洗速度为60～70m/min。上述带钢张力结合特定的酸洗速度能够达到最佳的紊流效果。
13.优选地，所述五级漂洗中，漂洗水温度40～50℃，三级漂洗水ph值为4.5～7.0，五级漂洗水电导率≤15μs/cm。
14.上述优选的漂洗工序参数设置，确保洗净带钢表面铁离子、氯离子等杂质，为下道工序提供表面清洁的原料。通过检测三级漂洗水ph值，使ph值不低于4.5，能够确保带钢进入后续漂洗无过多的酸液残留；通过检测五级漂洗水电导率能够确保漂洗水的清洁度，电导率超过工艺要求时及时进行补水，以保证带钢的漂洗效果。
15.优选地，所述退火工序包括无氧化加热段、辐射管加热段、电均热加热段和喷射冷却段；所述无氧化加热段的温度为670～710℃；所述辐射管加热段的温度680～710℃；所述电均热加热段的温度为660～700℃；所述喷射冷却段的温度为450～470℃。
16.上述优选的温度区间既保证了带钢入锌锅反应所需的激活能，又避免了温度过高造成的能源浪费和事故的发生，同时可有效消除加工硬化以及残余应力，进一步提高带钢力学性能及冷弯成形性能。
17.优选地，所述镀锌工序中，锌锅温度为440～460℃，锌液中铝的质量含量为0.18％～0.21％，铁的质量含量为0.01％～0.02％。
18.上述优选的镀锌温度和锌液成分可改善锌液流动性，有利于提升锌层附着力，增加锌层厚度，进一步提高含钒热基镀锌钢卷的表面质量。
19.优选地，所述镀锌工序中，带钢运行速度为40～50m/min。
20.上述优选的带钢运行速度与各工序参数相配合，保证加热段对钢的强化效果，实现带钢连续热镀锌，并确保锌层厚度的均匀性和表面质量。
21.优选地，在进行所述镀锌工序之后，所述连铸坯还需依次进行气刀吹扫、镀后冷却、光整和卷取工序处理。
22.优选地，所述气刀吹扫工序中，气刀距离为50～56mm、气刀风压为40～45mm、气刀高度为76～82mm。
23.上述优选的气刀参数合理搭配，可有效防止空气氧化锌层表面，提高镀锌效率和
表面质量。
24.优选地，所述镀后冷却工序中，冷却温度≤200℃。
25.优选地，所述光整工序中，粗糙度ra≤0.30μm，平整延伸率为0.8％～1.0％，光整的轧制力为2000～3000kn。
26.上述优选的光整机参数可有效改善镀锌板板形，将工作辊粗糙度复制到带钢表面，进一步地提升镀锌板的表面质量。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.实施例1：
29.一种含钒热基镀锌板，其基板包括以下质量百分比的成分：c：0.175％，si：0.12％，mn：0.26％，p：0.011％，v：0.051％，s：0.02％，cu：0.014％，ni：0.023％，cr：0.027％，余量为fe和不可避免的杂质。
30.上述含钒热基镀锌板的制备方法为：
31.将符合上述含钒热基镀锌板基板成分组成的钢水铸成连铸坯，在热轧生产线轧制成品卷下线，再依次经过三级酸洗、五级漂洗、退火、镀锌、气刀吹扫、镀后冷却、光整和卷取工序，得到含钒热基镀锌板；
32.其中，三级酸洗要求：开卷机张力45kn，入口活套张力48kn，破鳞机张力120kn，工艺段张力85kn，平整机张力70kn，出口活套张力55kn，卷取机张力125kn；
33.酸洗速度为65m/min，酸洗槽的深度为500mm；
34.三个酸洗槽工艺参数如下：
35.项目1#酸洗槽2#酸洗槽3#酸洗槽总酸浓度(g/l)214.28210.39205.12fe
2
浓度(g/l)125.1055.2912.05自由酸浓度(g/l)48.75112.02165.32酸液温度(℃)787678
36.五级漂洗要求：漂洗水温度45℃，三级漂洗水ph值为6.2，五级漂洗水电导率5μs/cm；
37.退火工序要求：无氧化加热段的温度为690℃；辐射管加热段的温度695℃；电均热加热段的温度为685℃；喷射冷却段的温度为455℃；
38.镀锌工序要求：锌锅温度为455℃，锌液中铝的质量含量为0.20％，铁的质量含量为0.015％，带钢运行速度为45m/min；
39.气刀吹扫工序要求：气刀距离为50mm、气刀风压为40mm、气刀高度为80mm；
40.镀后冷却工序要求：冷却温度190℃；
41.光整工序要求：以毛化辊作为工作辊进行光整，粗糙度ra0.20μm，平整延伸率为0.9％，光整的轧制力为2500kn。
42.本实施例得到的热基镀锌板的厚度为3.0mm、宽度为1250mm，屈服强度为549mpa，
抗拉强度为618mpa，冷弯d＝0.5a(合格)。按gb/6462-2005标准测量，锌层厚度满足锌层规格180g/m2(双面)的热基镀锌板。
43.实施例2：
44.一种含钒热基镀锌板，其基板包括以下质量百分比的成分：c：0.13％，si：0.12％，mn：0.25％，p：0.01％，v：0.042％，s：0.005％，cu：0.01％，ni：0.018％，cr：0.02％，余量为fe和不可避免的杂质。
45.上述含钒热基镀锌板的制备方法为：
46.将符合上述含钒热基镀锌板基板成分组成的钢水铸成连铸坯，在热轧生产线轧制成品卷下线，再依次经过三级酸洗、五级漂洗、退火、镀锌、气刀吹扫、镀后冷却、光整和卷取工序，得到含钒热基镀锌板；
47.其中，三级酸洗要求：开卷机张力40kn，入口活套张力55kn，破鳞机张力125kn，工艺段张力85kn，平整机张力70kn，出口活套张力60kn，卷取机张力130kn；
48.酸洗速度为62m/min，酸洗槽的深度为500mm；
49.三个酸洗槽工艺参数如下：
50.项目1#酸洗槽2#酸洗槽3#酸洗槽总酸浓度(g/l)212.96212.56208.45fe
2
浓度(g/l)120.1055.8711.89自由酸浓度(g/l)45.74114.03168.45酸液温度(℃)777678
51.五级漂洗要求：漂洗水温度48℃，三级漂洗水ph值为6.0，五级漂洗水电导率4.3μs/cm；
52.退火工序要求：无氧化加热段的温度为685℃；辐射管加热段的温度690℃；电均热加热段的温度为680℃；喷射冷却段的温度为455℃；
53.镀锌工序要求：锌锅温度为458℃，锌液中铝的质量含量为0.19％，铁的质量含量为0.013％，带钢运行速度为48m/min；
54.气刀吹扫工序要求：气刀距离为55mm、气刀风压为42mm、气刀高度为78mm；
55.镀后冷却工序要求：冷却温度185℃；
56.光整工序要求：以毛化辊作为工作辊进行光整，粗糙度ra0.18μm，平整延伸率为0.85％，光整的轧制力为2800kn。
57.本实施例得到的热基镀锌板的厚度为3.0mm、宽度为1250mm，屈服强度为556mpa，抗拉强度为602mpa，冷弯d＝0.5a(合格)。按gb/6462-2005标准测量，锌层厚度满足锌层规格180g/m2(双面)的热基镀锌板。
58.实施例3：
59.一种含钒热基镀锌板，其基板包括以下质量百分比的成分：c：0.14％，si：0.13％，mn：0.257％，p：0.008％，v：0.045％，s：0.005％，cu：0.01％，ni：0.012％，cr：0.015％，余量为fe和不可避免的杂质。
60.上述含钒热基镀锌板的制备方法为：
61.将符合上述含钒热基镀锌板基板成分组成的钢水铸成连铸坯，在热轧生产线轧制成品卷下线，再依次经过三级酸洗、五级漂洗、退火、镀锌、气刀吹扫、镀后冷却、光整和卷取
工序，得到含钒热基镀锌板；
62.其中，三级酸洗要求：开卷机张力48kn，入口活套张力52kn，破鳞机张力115kn，工艺段张力85kn，平整机张力75kn，出口活套张力55kn，卷取机张力130kn；
63.酸洗速度为70m/min，酸洗槽的深度为500mm；
64.三个酸洗槽工艺参数如下：
65.项目1#酸洗槽2#酸洗槽3#酸洗槽总酸浓度(g/l)212.11205.69211.23fe
2
浓度(g/l)127.3058.8810.36自由酸浓度(g/l)45.60109.54175.36酸液温度(℃)787778
66.五级漂洗要求：漂洗水温度50℃，三级漂洗水ph值为6.5，五级漂洗水电导率4.8μs/cm；
67.退火工序要求：无氧化加热段的温度为700℃；辐射管加热段的温度690℃；电均热加热段的温度为680℃；喷射冷却段的温度为450℃；
68.镀锌工序要求：锌锅温度为450℃，锌液中铝的质量含量为0.21％，铁的质量含量为0.018％，带钢运行速度为50m/min；
69.气刀吹扫工序要求：气刀距离为56mm、气刀风压为45mm、气刀高度为80mm；
70.镀后冷却工序要求：冷却温度195℃；
71.光整工序要求：以毛化辊作为工作辊进行光整，粗糙度ra0.17μm，平整延伸率为0.9％，光整的轧制力为3000kn。
72.本实施例得到的热基镀锌板的厚度为3.0mm、宽度为1250mm，屈服强度为543mpa，抗拉强度为627mpa，冷弯d＝0.5a(合格)。按gb/6462-2005标准测量，锌层厚度满足锌层规格180g/m2(双面)的热基镀锌板。
73.为了更好的说明本发明实施例提供的含钒热基镀锌板的特性，将实施例1～3制备的含钒热基镀锌板进行锌层三点测定实验，检测结果如表1所示。
74.表1
75.[0076][0077]
同时，对实施例1～3制备的镀锌钢卷进行耐腐蚀性测试，耐腐蚀性试验：将实施例1～3制备的镀锌钢板切成尺寸为120mm
×
60mm的试样，通过gb/t105125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》中性盐雾试验记载的方法进行试验，测试结果如表2所示。
[0078]
表2
[0079]
项目实施例1实施例2实施例3耐盐雾性/h112110115
[0080]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。