一种热镀锌带钢的生产方法与流程

本申请涉及连续热浸镀带钢技术领域，尤其涉及极薄规格耐指纹热镀锌产品的生产制造。

背景技术：

目前现有的高档家电钢板的生产通常采用连续热镀锌产线，现有的工艺在生产通常规格的镀锌家电板时已经非常稳定和成熟，但在生产厚度低于0.5mm，尤其是0.4mm及以下的高端耐指纹热镀锌产品时，容易出现各种表面质量缺陷，无法满足客户交付和使用要求，从而导致了大量的产品质量降级和改判，造成了不少的经济损失。同时，0.3mm规格的耐指纹产品无法稳定生产，严重影响按期交货能力。因此，亟需开发一种能够稳定控制极薄规格耐指纹热镀锌产品的表面质量的生产方法。

技术实现要素：

本发明提供了一种热镀锌带钢的生产方法，以解决或者部分解决≤0.5mm的极薄规格耐指纹热镀锌产品不能稳定生产，产品表面质量不佳的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种热镀锌带钢的生产方法，应用于≤0.5mm的极薄规格的热镀锌带钢，包括如下步骤：

控制冷轧机组对热镀锌带钢的冷硬基板进行冷轧，以使冷硬基板的粗糙度≥0.8μm，板宽厚度差≤40μm；

控制热镀锌带钢在连续退火工艺段的退火温度为720℃～830℃；

控制热镀锌带钢出退火炉前1h～2h开启退火炉出口段电加热，以使得热镀锌带钢出退火炉后与进锌锅前的温度差值≤20℃；

控制热镀锌带钢在热镀锌工艺段的锌锅冷却塔张力值为8～12kn，矫正辊插入量≤15mm；

控制钝化辊涂机为逆涂，调整钝化辊涂机的涂覆辊参数。

进一步的，控制冷轧机组对热镀锌带钢的冷硬基板进行冷轧，包括：

控制冷轧机组末道轧机机架的工作辊的辊面粗糙度为4.0μm～5.0μm；

控制冷轧机组的第1轧机机架、第2轧机机架、第3轧机机架的中间辊的边部倒角为140～160mm，中间辊辊面粗糙度为0.7～0.9μm；

利用第1轧机机架、第2轧机机架、第3轧机机架对热镀锌带钢的冷硬基板进行冷轧。

进一步的，在控制热镀锌带钢出退火炉前1h～2h开启退火炉出口段电加热以后，还包括：控制热镀锌带钢在退火炉中的运行速度的波动≤10m/min，以使得热镀锌带钢出退火炉后与进锌锅前的温度差值≤20℃。

进一步的，钝化辊涂机的涂覆辊参数包括：第一涂覆辊粗糙度、第二涂覆辊粗糙度、第一涂覆辊和第二涂覆辊的粗糙度差值、第一涂覆辊硬度、第二涂覆辊硬度、第一涂覆辊和第二涂覆辊的硬度差值中的一种或者多种组合。

如上述的技术方案，调整钝化辊涂机的涂覆辊参数的方法包括以下一种或者多种组合：

调整第一涂覆辊粗糙度的取值范围为0.8μm～1.2μm；

调整第二涂覆辊粗糙度的取值范围为0.8μm～1.2μm；

调整第一涂覆辊和第二涂覆辊的粗糙度差值≤0.2μm；

调整第一涂覆辊硬度的取值范围为55ha～60ha；

调整第二涂覆辊硬度的取值范围为55ha～60ha；

调整第一涂覆辊和第二涂覆辊的硬度差值≤2ha。

进一步的，在控制辊涂机为逆涂，调整辊涂机的涂覆辊参数以后，还包括：

控制第一拾料辊与第一涂覆辊的转速比取值为：第一拾料辊：80～100/第一涂覆辊：120～140；控制第二拾料辊与第二涂覆辊的转速比取值为：第二拾料辊：80～100/第二涂覆辊：120～140，单位为m/min。

进一步的，第一涂覆辊和第二涂覆辊的辊径的差值≤10mm。

本发明还提供了一种极薄规格耐指纹热镀锌产品，厚度≤0.5mm，采用如上述的技术方案进行生产。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明通过提供了一种热镀锌带钢的生产方法，适用于极薄规格的热镀锌耐指纹产品，从控制热镀锌带钢的冷硬基板的粗糙度、板宽差；控制热镀锌带钢的退火温度范围，控制启退火炉出口段电加热的开启时间以减小热镀锌带钢出退火炉后与进锌锅前的温度差值；控制热镀锌带钢在热镀锌工艺段的锌锅张力值和矫正辊插入量；以及调整辊涂机的涂覆方式和涂覆辊参数几方面入手，有效的改善了带钢表面镀锌层、钝化膜和粗糙度的均匀性，显著减少了表面划伤、热瓢曲、冷瓢曲、表面锌渣、钝化膜厚不足等表面缺陷，避免了因为上述表面缺陷造成的频繁质量降级和改判，形成了稳定生产带钢厚度≤0.5mm的极薄规格耐指纹热镀锌产品的能力。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的热镀锌带钢的生产方法的流程图；

图2示出了根据本发明一个实施例的四辊钝化辊涂机的工作辊结构示意简图；

附图标记说明

1、第一取料辊；2、第一涂覆辊；3、第二取料辊；4、第二涂覆辊；5、带钢。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

在对采用原工艺进行生产的极薄规格耐指纹热镀锌带钢的取样分析和研究，判断主要出现的表面缺陷包括：表面划伤、带钢瓢曲、锌渣、钝化膜厚不足、粗糙度不均等。这些缺陷分别产生的原因分析如下：

1、表面划伤

从划伤的表面形貌分析和生产线的检查，确认了划伤主要来自于锌锅段的沉没辊，原因是与通常厚度规格的带钢相比，极薄规格的带钢更容易出现相对速差，即带钢运行速度与沉没辊的旋转线速度不匹配，导致带钢与沉没辊之间存在相对滑动。而沉没辊因为长时间浸没在锌液中，不可避免的在表面粘接锌渣。相对滑动和锌渣两方面的因素结合导致极薄规格的热镀锌带钢表面被划伤。

2、带钢瓢曲

经过分析后确认，极薄规格热镀锌带钢的瓢曲为退火炉区产生的热瓢曲和出退火炉后产生的冷瓢曲。热瓢曲的产生原因是带钢在炉内加热时板宽方向的温度不均匀产生了超过带钢屈服强度的热应力，从而产生褶皱。在同样的退火温度下，相对于普通规格的产品，极薄规格的带钢能够承受不塑性变形的热应力更低，从而更容易因为不均匀的板面受热而产生热瓢曲，退火温度越高，带钢屈服强度越低，越容易受到热应力的影响出现热瓢曲。而冷瓢曲产生的主要原因是极薄规格的带钢在出退火炉后温降较快，在进入锌锅时的温度和出退火炉时相比温差较大，过大的温差容易产生更大的内应力，对薄规格的带钢来说更容易产生瓢曲。

3、表面锌渣

表面质量检测仪和人工检验经常在极薄规格热镀锌带钢的表面检查到锌渣，经过跟踪分析，确认锌渣是带钢在锌锅内因震动所产生的。带钢震动越严重，锌液被搅动的越快，带入的空气越多，锌液被氧化的越快，锌渣量越大。故减少带钢震动，可有效的保证锌液搅动力度。

4、钝化膜不均、粗糙度不均

极薄规格热镀锌带钢的钝化膜不均的问题经常在表面质量检验中发现，钝化膜不均的问题表现为在镀锌板面上不同位置厚度不均匀，以及钝化膜粗糙度不均匀。在进行了大量的跟踪实验后，确定了钝化膜的厚度、粗糙度，直接受钝化辊质量的影响，钝化辊硬度和粗糙度直接影响钝化辊带液量的多少，进而影响到钝化膜的厚度；此外，钝化辊的材质直接影响膜厚度的稳定性和波动大小。对采用不同材质钝化辊生产时涂覆辊压力的波动情况分析发现，上下钝化辊之间的材质和辊面工艺参数差异越大，涂覆辊产生的压力波动越大，钝化膜的厚度和粗糙度波动也就越大。

基于上述缺陷成因的分析，如图1所示，在本实施方式中给出的稳定控制≤0.5mm的极薄规格热镀锌带钢的表面质量的生产方法包括如下步骤：

s101：控制冷轧机组对热镀锌带钢的冷硬基板进行冷轧，以使冷硬基板的粗糙度≥0.8μm，板宽厚度差≤40μm；

s102：控制热镀锌带钢在连续退火工艺段的退火温度为720℃～830℃；

s103：控制热镀锌带钢出退火炉前1h～2h开启退火炉出口段电加热，以使得热镀锌带钢出退火炉后与进锌锅前的温度差值≤20℃；

s104：控制热镀锌带钢在热镀锌工艺段的锌锅冷却塔张力值为8～12kn，矫正辊插入量≤15mm；

s105：控制钝化辊涂机为逆涂，调整钝化辊涂机的涂覆辊参数。

接下来进行详细的说明。具体来说，适当的增大冷硬基板的成品粗糙度，能够使极薄规格的热镀锌带钢在沉没辊处具有足够的摩擦力，避免带钢与沉没辊之间出现相对滑动或速差，产生表面划伤。值得一提的是，为了成品得到均匀的钝化膜厚、粗糙度，需在冷轧工序全流程控制，提高冷硬基料的粗糙度，可以有效提高极薄规格的在锌锅处的锌层带液，使热镀后的带钢获得均匀的镀锌层。均匀的镀锌层再结合对涂覆辊参数的精确控制，能够更好的保证成品粗糙度、钝化膜厚度的均匀性。因此在生产实验数据的基础上，定量控制所有的极薄规格热镀锌钢板的冷硬基板的粗糙度在0.8μm以上，优选值可以是1.0μm，1.1μm和1.3μm。与之前没有定量控制粗糙度生产的极薄规格热镀锌钢板对比，镀锌层均匀性、表面划伤和钝化膜均匀性均得到了明显的改善。另一方面，生产普通规格的热镀锌板的板宽方向的厚度差通常控制在80μm，对于极薄规格(0.3mm，0.4mm)，80μm的板宽厚度差对板形的影响已经比较显著。将带钢的板宽厚差需保证在40μm以内，优选值可以是30μm，25μm，20μm。厚度均匀、板形良好的带钢可以保证带钢边部镀锌层的均匀性，进而也改善了热镀锌带钢钝化膜的均匀性。

作为一种可选的实施方式，控制冷轧机组对热镀锌带钢的冷硬基板进行冷轧的方法包括：

控制冷轧机组末道轧机机架的工作辊的辊面粗糙度为4.0μm～5.0μm；

控制冷轧机组的第1轧机机架、第2轧机机架、第3轧机机架的中间辊的边部倒角为140～160mm，中间辊辊面粗糙度为0.7～0.9μm；

利用第1轧机机架、第2轧机机架、第3轧机机架对热镀锌带钢的冷硬基板进行冷轧。

具体来说，热镀锌冷硬基板表面的粗糙度控制方法是在冷硬卷轧制时，提前对冷轧精轧末道轧辊的表面粗糙度进行控制，并根据冷硬基板实际粗糙度水平进行调整。在本实施方式中使用的冷轧机组为五机架六辊cvc轧机，轧机包括工作辊、中间辊和支撑辊，其中工作辊是与带钢直接接触进行轧制的辊，末道轧机(在本实施例中是第五机架，f5)的工作辊的粗糙度决定冷轧基板的表面粗糙度。因此为了保证极薄规格热镀锌带钢的冷硬基板的粗糙度≥0.8μm，在轧制前提前更换末道机架的工作辊，工作辊辊面的粗糙度控制在4.0～5.0μm。另一方面，为了将极薄规格热镀锌带钢的板宽厚度差控制在40μm以内，需要对第1轧机、第2轧机、第3轧机的中间辊进行调整，不再采用生产常规规格时控制中间辊的边部倒角50mm，粗糙度1.2μm的工艺参数，而将中间辊的边部倒角控制在140～160mm，优选值可以是150mm，粗糙度控制在0.7～0.9μm，优选值可以是0.8μm。增大边部倒角的中间辊具有边部过渡更为平滑的辊形，可以有效控制工作辊轧制极薄规格热镀锌带钢时的边部厚度降低，从而保证极薄规格热镀锌冷硬基板的板宽厚度差≤40μm。

接下来是确定热镀锌带钢在连续退火工艺段的退火温度和退火炉出口段电加热的开启时间。如上所述，退火温度的范围对控制极薄规格热镀锌带钢的热瓢曲十分关键。在对大量退火温度-板形生产数据跟踪分析以后，将带钢的退火温度控制在830℃以内，具体退火温度根据钢种和实际性能需求确定，例如，对dx51d级别的带钢，退火目标温度优选值可以是720℃；对于dx52d的带钢，退火目标温度优选值可以是760℃；对于dx53d及更高的级别的带钢，退火目标温度优选值可以是780℃、800℃、820℃。在实际生产中，考虑到退火炉的实际控制能力，将退火温度范围控制在相应钢种对应的退火目标温度的±10℃的范围内进行生产，内控范围在下限。以dx53d为例说明，按照某客户实际要求的性能，实际生产的退火温度范围可以是810℃～830℃，内控温度范围为810℃～820℃。如此既能保证带钢获得良好的机械性能，又能避免带钢在退火炉中出现热瓢曲。

对于极薄规格带钢出退火炉后、进锌锅前因为温降较快，大温差变化引起的冷瓢曲，通过提前打开退火炉出口附近的电加热设备，对带钢进行加热，可有效降低带钢的温降，经过试验，退火炉出口段电加热的开启时间为热镀锌带钢出退火加热炉前1～2h，以使得所述热镀锌带钢出退火炉后与进锌锅前的温度差值≤20℃。

可选的，在确定退火温度和退火炉出口段电加热的开启时间后，还包括控制热镀镀带钢在退火炉中的运行速度的波动不超过10m/min，以更好的将热镀锌带钢出退火炉后与进锌锅前的温度差值控制在20℃以内。在退火炉区稳定的带钢运行速度既可以保证带钢的受热均匀，减少因为板面温差导致的热瓢曲，又可以降低带钢出锌锅后的温度差，避免冷瓢曲的产生。

然后是带钢在热镀锌工艺段的锌锅张力值和矫正辊插入量的确定。在上述的分析中已经得知，带钢震动将带来表面的锌渣，因此保障带钢在锌锅内的平稳运行有助于解决锌渣这个表面缺陷，在锌锅内带钢的稳定性主要由锌锅冷却塔区间的张紧辊的张力和浸没在锌锅锌液里的矫正辊插入量控制的。若矫正辊插入量＞15mm，例如生产普通规格热镀锌钢板所采用的20mm，由于极薄规格的带钢在同样的应力作用下更容易产生塑性变形，则带钢容易出现c弯缺陷，板宽方向镀锌层厚度不均，影响带钢镀锌质量。实验数据表明，将矫正辊插入量控制在15mm以内，优选值可以是5mm，7mm和9mm，能保障带钢的稳定运行的同时，带钢表面无震纹、划伤、镀锌层不均等缺陷。矫正辊插入量也不能过低，否则带钢运行稳定性不足，表面容易产生震纹，并极易富集锌渣。另一方面，实验数据表明，将锌锅冷却塔区间的张紧辊的张力值控制在8～12kn的范围，优选值可以是10kn，带钢运行最为平稳，并且无震纹无划伤。若冷却塔张力值＜8kn，由于没有提供足够的张力，带钢将出现较明显的抖动，造成表面质量不佳；若冷却塔张力值＞12kn，过大的张力将使带钢出现c弯变形，并可见划伤缺陷。

接下来是辊涂机涂覆方式和涂覆辊参数的确定，在本实施方式中使用的辊涂机为四辊钝化辊涂机，为热镀锌带钢表面涂覆钝化液，形成钝化膜保护层。辊涂机包括两套涂覆辊和拾料辊，如图2所示，分别是给带钢5一侧的表面涂覆钝化液的第一拾料辊1和第一涂覆辊2，给带钢5另一侧的表面涂覆钝化液的第二拾料辊3和第二涂覆辊4。在辊涂机工作时，拾料辊从料盘中拾取钝化液，将其传递给涂覆辊，涂覆辊再将钝化液均匀涂覆在带钢一侧的表面。通常的热镀锌钢板的辊涂方式为顺涂，即涂覆辊旋转方向和带钢运行方向相同，适用于钝化膜厚度较小的涂覆方式。在生产极薄规格热镀锌带钢时，顺涂得到的钝化膜厚度和均匀性不能满足高档家电板对带钢表面钝化性能的要求。而将辊涂方式控制为逆涂后，如图2所示，涂覆辊旋转方向与带钢运行方向相反，能获得膜厚较大、均匀性更佳、流平性更好的钝化膜。

在生产高档级别的家电用极薄规格热镀锌耐指纹板时，对钝化膜的厚度和均匀性均有较高的要求，而在涂覆过程中，钝化膜的厚度、粗糙度，直接受涂覆辊质量的影响，涂覆辊硬度和粗糙度直接影响涂覆辊带液量的多少，进而影响到在带钢表面形成的钝化膜的厚度。此外，涂覆辊的材质直接影响钝化膜厚度的稳定性和波动大小。对采用不同涂覆辊生产时涂覆辊压力的波动情况分析发现，第一、第二涂覆辊之间的材质和辊面工艺参数差异越大，涂覆辊的压力波动越大，钝化膜的厚度波动也就越大。通过实验对比，为了得到良好的钝化膜厚度，热镀锌带钢成品有均匀的粗糙度，必须对涂覆辊相关参数进行准确的控制，以获得厚度均匀的钝化膜。

总的来说，涂覆辊的相关参数包括第一涂覆辊粗糙度、第二涂覆辊粗糙度、第一涂覆辊和第二涂覆辊的粗糙度差值、第一涂覆辊硬度、第二涂覆辊硬度、第一涂覆辊和第二涂覆辊的硬度差值中的一种或者多种组合。

进一步的，调整钝化辊涂机的涂覆辊参数的方法包括以下一种或者多种组合：

调整第一涂覆辊粗糙度的取值范围为0.8μm～1.2μm；

调整第二涂覆辊粗糙度的取值范围为0.8μm～1.2μm；

调整第一涂覆辊和第二涂覆辊的粗糙度差值≤0.2μm；

调整第一涂覆辊硬度的取值范围为55ha～60ha；

调整第二涂覆辊硬度的取值范围为55ha～60ha；

调整第一涂覆辊和第二涂覆辊的硬度差值≤2ha。

在一个可选的实施方式中，对上述的全部参数进行调整，第一涂覆辊和第二涂覆辊粗糙度范围0.8μm～1.2μm，硬度55ha～60ha，第一涂覆辊和第二涂覆辊之间粗糙度相差≤0.2μm，硬度相差2ha。基于上述的涂覆辊定量控制参数，再结合冷硬卷轧制阶段将极薄规格热镀锌钢板的冷硬基板的粗糙度控制在0.8μm以上的水平，可以保证在板宽方向第一涂覆辊和第二涂覆辊带液量一致，并且极薄规格热镀锌带钢的两个表面涂覆的钝化膜厚度均匀、粗糙度相同。

在采用逆涂和确定上述对钝化膜均匀性控制有益的涂覆辊参数以后，原有的生产普通规格热镀锌带钢的拾料辊与涂覆辊的转速比已经不再适用，在生产普通规格的热镀锌产品时，拾料辊与涂覆辊的辊速比取值范围通常为60-100/60-100。在经过试验对比，将辊速比提高，第一拾料辊与第一涂覆辊的转速比取值为：第一拾料辊：80～100/第一涂覆辊：120～140；第二拾料辊与第二涂覆辊的转速比取值为：第二拾料辊：80～100/第二涂覆辊：120～140，单位为m/min。通过提高辊速比至上述的取值范围，能够获得厚度更均匀的钝化膜。

在提高拾料辊与涂覆辊的辊速比之后，涂覆辊将受到更大的力，当辊速及张力超过一定范围时，极易出现辊子扭矩过大，报红停车故障，影响热镀锌带钢的产线节奏。通过将第一涂覆辊和第二涂覆辊之间的辊径差控制在10mm以内，可有效解决上述问题。在实际生产中，将上述参数控制在确定的范围内，并结合转速比和辊间压力，对实际膜厚进行微调。

综上所述，结合具体数据，将上述热镀锌带钢的生产方法应用到0.3mm、0.4mm和0.5mm的极薄规格热镀锌带钢的生产，具体的控制参数和检验结果如下所示，极薄规格热镀锌带钢表面质量良好，并无表面划伤、带钢瓢曲、锌渣、钝化膜厚不足、粗糙度不足的表面缺陷。

接上表

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种热镀锌带钢的生产方法，适用于极薄规格的耐指纹热镀锌产品，从控制热镀锌带钢的冷硬基板的粗糙度、板宽差；控制热镀锌带钢的退火温度范围，控制启退火炉出口段电加热的开启时间以减小热镀锌带钢出退火炉后与进锌锅前的温度差值；控制热镀锌带钢在热镀锌工艺段的锌锅张力值和矫正辊插入量；以及调整辊涂机的涂覆方式和涂覆辊参数几方面入手，有效的改善了带钢表面镀锌层、钝化膜和粗糙度的均匀性，显著减少了表面划伤、热瓢曲、冷瓢曲、表面锌渣、钝化膜厚不足等表面缺陷，避免了因为上述表面缺陷造成的频繁质量降级和改判，形成了稳定生产带钢厚度≤0.5mm的极薄规格耐指纹热镀锌产品的能力。

本发明还提供了一种≤0.5mm的极薄规格耐指纹热镀锌产品，采用上述的生产方法制造获得，具有优良的表面质量，无划伤、热瓢曲、冷瓢曲、表面锌渣、钝化膜厚不足、粗糙度不足等表面缺陷。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。