本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能光伏支架、儲(chǔ)能柜、集裝箱、輕鋼建筑等用超高強(qiáng)度鋼及生產(chǎn)方法，確切地屬于一種抗拉強(qiáng)度≥1400mpa的熱鍍鋅鋁鎂鋼及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、環(huán)境污染、氣候變化是人類面臨的全球性問(wèn)題，為此世界各國(guó)以全球協(xié)約的方式減排溫室氣體。鋼鐵是現(xiàn)代生產(chǎn)制造的基礎(chǔ)材料，也是現(xiàn)有制造業(yè)中碳排放量最大行業(yè)；如何通過(guò)上下游產(chǎn)業(yè)協(xié)同，引領(lǐng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展，具有重要社會(huì)價(jià)值。通過(guò)優(yōu)化提升鋼鐵材料的強(qiáng)度以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件輕量化，提高鋼鐵材料耐腐蝕性能以提升其服役壽命，可有效減少鋼鐵材料使用量，是推進(jìn)鋼鐵材料碳達(dá)峰的兩個(gè)重要途徑。

2、目前，我國(guó)太陽(yáng)能光伏支架、儲(chǔ)能柜、集裝箱、輕鋼建筑等鋼制產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用熱鍍鋅鍍層鋼板，所用材料普遍采用熱鍍鋅鋼板，耐蝕壽命僅有8～10年，無(wú)法滿足用戶長(zhǎng)期應(yīng)用的防腐蝕性能要求。除此之外，現(xiàn)有材料抗拉強(qiáng)度普遍只有235～335mpa，存在材料厚、重量大，安裝不方便、運(yùn)輸成本高、碳排放量高等問(wèn)題。新近出現(xiàn)的鋅鋁鎂鍍層鋼板，具有膜自修復(fù)性能和良好的耐蝕性能，耐蝕性能達(dá)到傳統(tǒng)熱浸鍍鋅鋼板的3倍以上，可適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。

3、為了提高鍍層鋼板耐蝕性能，日本、美國(guó)和歐洲率先研制了在熱鍍鋅鋼板中添加al、mg、ni、cr等合金元素，并按其表面鍍層al含量不同開發(fā)了低鋁、中鋁和高鋁系3類產(chǎn)品。熱鍍鋅鋁鎂鋼板的合金鍍層是由鋅(zn)、鋁(al)、鎂(mg)高溫固化形成，其顯微結(jié)構(gòu)由zn、al和mgzn2的致密三元共晶組織構(gòu)成，從而使鋼板表面形成一層致密的、有效防止腐蝕因子穿透的屏障，使其具有良好的抗腐蝕性能(耐蝕性是同等厚度鍍鋅產(chǎn)品的3倍以上)，可適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。

4、近幾年國(guó)內(nèi)寶鋼、酒鋼、首鋼等進(jìn)行了鋁鎂鍍層鋼板產(chǎn)品研發(fā)并投入使用，如經(jīng)檢索的：

5、中國(guó)專利公開號(hào)為cn?110777290b的文獻(xiàn)，公開了《一種基于csp流程的屈服強(qiáng)度大于550mpa的熱浸鍍鋅鋁鎂高強(qiáng)鋼》，其基材的化學(xué)成分及重量百分比為：c?0.055～0.10％，si≦0.5％，mn?0.55～1.7％，p≤0.0150％，s≤0.030％，als：0.015～0.045％，ti+nb≦0.1％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

6、中國(guó)專利公開號(hào)為cn?115109999?a的文獻(xiàn)，公開了《一種熱浸鍍鋅鋁鎂高強(qiáng)鋼及其制造方法》，其基材的化學(xué)成分及重量百分比為：c?0.18～0.22％，si?0.2～0.3％，mn0.5～1.0％，als?0.02～0.05％，p≤0.02％，s≤0.008％，n≤0.008％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；成功制得了一種屈服強(qiáng)度在400mpa以上、抗拉強(qiáng)度在500mpa以上且伸長(zhǎng)率大于10％的薄規(guī)格鍍鋅鋁鎂高強(qiáng)鋼板。

7、中國(guó)專利公開號(hào)為cn?113249648?a的文獻(xiàn)，公開了《一種800mpa級(jí)熱基鋅鋁鎂鍍層復(fù)相鋼及其制備方法》，其基材的化學(xué)成分及重量百分比為：c?0.18～0.22％，si?0.2～0.3％，mn?0.5～1.0％，als?0.02～0.05％，p≤0.02％，s≤0.008％，n≤0.008％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

8、中國(guó)專利公開號(hào)為cn?115198173?a的文獻(xiàn)，公開了《一種980mpa級(jí)熱基鍍鋅復(fù)相鋼及其鋼基體和制備方法》，其基材的化學(xué)成分及重量百分比為：c?0.08％～0.16％，si0.05％～0.1％，mn?1.8％～2.5％，al?0.02％～0.06％，p?0～0.008％，s?0～0.001％，cr0.05％～0.2％，mo?0.2％～0.6％，v?0.001％～0.08％，ti?0.02％～0.12％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

9、目前，國(guó)內(nèi)外研制的熱鍍鋅鋁鎂鋼，其抗拉強(qiáng)度最高僅有980mpa級(jí)，尚未見到1400mpa以上鋅鋁鎂鍍層鋼板材料相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)及應(yīng)用報(bào)道。提高材料強(qiáng)度可以實(shí)現(xiàn)滿足鋼結(jié)構(gòu)承載能力要求的同時(shí)，輕量化減薄材料用量，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)本質(zhì)化減碳，意義重大?；诖耍瑸楦脻M足光伏支架、農(nóng)業(yè)建筑、物流交通等領(lǐng)域的綠色低碳、輕量化發(fā)展應(yīng)用需求，如何開發(fā)一種超高強(qiáng)度且高耐蝕鋼板成為本發(fā)明的研發(fā)重點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)中型材加工用鋅鋁鎂鍍層鋼存在材料抗拉強(qiáng)度低于即

2、≤1000mpa的不足，提供一種屈服強(qiáng)度≥1250mpa，抗拉強(qiáng)度≥1400mpa，延伸率≥6.5％，耐腐蝕性能達(dá)25年以上的熱鍍鋅鋁鎂鋼及生產(chǎn)方法。

3、實(shí)現(xiàn)上述目的的措施：

4、一種抗拉強(qiáng)度≥1400mpa的熱鍍鋅鋁鎂鋼，其組分及重量百分比含量為：c：0.33～0.38％，si≤0.5％，mn：1.15～1.80％，p≤0.02％，s≤0.005％，als：0.01～0.10％，n≤0.01％，mo：0.45～1.0％，nb：0.015～0.035％，v：0.05～0.25％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)；微觀組織以面積率計(jì)為：回火屈氏體占比不低于95％，其余為回火馬氏體。

5、優(yōu)選地：si的重量百分比含量在0.35～0.46％。

6、優(yōu)選地：mn的重量百分比含量在為1.23～1.76％。

7、優(yōu)選地：als的重量百分比含量在0.023～0.092％。

8、優(yōu)選地：mo的重量百分比含量在0.48～0.96％。

9、優(yōu)選地：nb的重量百分比含量均在0.018～0.032％。

10、優(yōu)選地：v的重量百分比含量在0.10～0.22％。

11、生產(chǎn)一種抗拉強(qiáng)度≥1400mpa的熱鍍鋅鋁鎂鋼的方法，其步驟：

12、1)常規(guī)冶煉及常規(guī)精煉后澆鑄成坯；

13、2)對(duì)鑄坯進(jìn)行加熱，并控制出爐溫度在1150～1250℃；

14、3)熱軋至產(chǎn)品厚度，控制終軋溫度不低于860℃；

15、4)卷取并空冷至室溫；

16、5)進(jìn)行奧氏體化，控制奧氏體化溫度在875～930℃；

17、6)進(jìn)行快速冷卻，在冷卻速度不低于40℃/s下冷卻至室溫；

18、7)去除鋼材表面氧化層，采用酸洗或eps無(wú)酸酸洗或打磨方式將材料表面氧化層去除干凈；

19、8)將經(jīng)去除氧化層后的鋼材進(jìn)行加熱，加熱溫度控制在350～480℃；

20、9)進(jìn)行熱鍍鋅鋁鎂，控制鋅鍋溫度在420～480℃；鍍液組成中：al：1～10wt％，mg：

21、1～5％，其余為zn；

22、10)通過(guò)風(fēng)刀控制鍍層厚度到位后，采用風(fēng)冷卻方式冷卻至不超過(guò)230℃；

23、11)卷取或加工成型。

24、優(yōu)選地：鋼材加熱溫度在409～475℃。

25、優(yōu)選地：鋅鍋溫度在430～475℃。

26、本發(fā)明中各原料及主要工藝的作用及機(jī)理

27、c：碳是鋼中的基本元素，也是最經(jīng)濟(jì)、有效的強(qiáng)化元素。碳含量設(shè)計(jì)偏低，材料強(qiáng)度下降明顯；但碳含量過(guò)高則降低了鋼的塑性，且對(duì)焊接性不利。因此從經(jīng)濟(jì)性和綜合性能考慮，本發(fā)明中碳百分含量控制范圍為c?0.33～0.38％。

28、si：硅是固溶強(qiáng)化元素，固溶在鐵素體中，有利于材料的強(qiáng)度；同時(shí)，硅在一定溫度范圍內(nèi)可抑制滲碳體的析出。隨著硅含量的增加，鋼的強(qiáng)度顯著提高，塑性明顯下降，焊接性能下降；故鋼中si的含量通?？刂圃?.5％以內(nèi)。

29、mn：錳具有固溶強(qiáng)化作用，同時(shí)也是本發(fā)明鋼中最重要的元素之一。眾所周知，mn是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的重要元素，可以降低鋼的臨界淬火速度，穩(wěn)定奧氏體，細(xì)化晶粒，推遲奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變。在本發(fā)明中，為保證鋼板的強(qiáng)度，mn含量一般應(yīng)控制在1.15％以上，mn含量過(guò)低，在分段冷卻的第一階段空冷時(shí)，過(guò)冷奧氏體不穩(wěn)定，容易轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型的組織如索氏體等；同時(shí)，mn的含量一般也不宜超過(guò)1.80％，煉鋼時(shí)容易發(fā)生mn偏析，同時(shí)板坯連鑄時(shí)易發(fā)生熱裂。因此，鋼中mn的含量一般控制在1.15～1.80％。

30、p：磷是鋼中的有害元素，易引起鑄坯中心偏析。在隨后的熱連軋加熱過(guò)程中易偏聚到晶界，使鋼的脆性顯著增大。同時(shí)基于成本考慮且不影響鋼的性能，其含量控制在0.02％以下。

31、s:硫是非常有害的元素。鋼中的硫常以錳的硫化物形態(tài)存在，這種硫化物夾雜會(huì)惡化鋼的韌性，并造成性能的各向異性，因此，需將鋼中硫含量控制得越低越好?；趯?duì)制造成本的考慮，鋼中硫含量控制在0.01％以下。

32、als：鋁是為了脫氧而添加的，當(dāng)als含量不足0.01％時(shí)，不能發(fā)揮其效果；另一方面，由于添加多量的鋁容易形成氧化鋁團(tuán)塊，因此，鋁含量控制范圍為0.01～0.10％。

33、n:氮能夠提高鋼的強(qiáng)度；然而，氮與鈮、鈦結(jié)合力強(qiáng)，在高溫時(shí)鋼中就會(huì)形成顆粒粗大的氮化鈮、氮化鈦，嚴(yán)重?fù)p害鋼的塑性和韌性；另外，較高的氮含量會(huì)使穩(wěn)定氮元素所需的微合金化元素含量增加，從而增加成本。因此本發(fā)明中氮控制在0.01％以下。

34、mo：鉬的加入有助于細(xì)化合金的晶粒，可使鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、韌性等力學(xué)性能得到明顯提升，并對(duì)鋼材的可焊接性產(chǎn)生一定的改善作用；同時(shí)，mo元素與c原子結(jié)合力強(qiáng)，形成的碳化物在高溫下穩(wěn)定，有助于提高合金的回火穩(wěn)定性。mo含量超過(guò)一定值時(shí)則反而會(huì)使材料在加熱鍍鋅之后變脆，導(dǎo)致延伸性能下降。因此本發(fā)明中鉬含量控制在0.45～1.0％。

35、nb：鈮是強(qiáng)c、n化物形成元素。鋼中加入少量的鈮就可以形成一定量的其復(fù)合碳氮化物，從而阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大、細(xì)化奧氏體晶粒，獲得超高強(qiáng)度的同時(shí)，還可以改善鋼塑韌性。但是當(dāng)過(guò)量鈮會(huì)與c結(jié)合，形成粗大碳氮化物，從而降低材料的硬度和強(qiáng)度，所以控制nb≤0.035％。

36、v：釩可以提高鋼的淬透性，溶入鐵素體中具有強(qiáng)化作用，可以形成穩(wěn)定的碳化物，細(xì)化晶粒，n可以加強(qiáng)v的作用；可以利用v的沉淀強(qiáng)化和晶粒細(xì)化相結(jié)合的方法獲得更大的強(qiáng)化效果。同時(shí)，v可以減少熱鍍過(guò)程中的力學(xué)性能下降。因此，將其含量控制在0.05～0.20％。

37、本發(fā)明通過(guò)添加nb或v，以使在基體組織中形成一定尺寸的nb/v(c,n)，該相在奧氏體化加熱階段起到釘扎作用，阻礙奧氏體的長(zhǎng)大，促進(jìn)形成細(xì)化的奧氏體相；同時(shí)，v可以提高鋼的抗高溫回火軟化性能，減少熱鍍鋅鋁鎂過(guò)程中的力學(xué)性能下降，保證材料具有良好的抗拉強(qiáng)度。

38、本發(fā)明之所以控制奧氏體化溫度在875～930℃，其可以使鋼板具有良好的強(qiáng)韌性匹配，提升鋼板的綜合性能。熱軋或冷軋后的產(chǎn)物在奧氏體區(qū)進(jìn)行加熱保溫，使材料完全奧氏體化；隨后進(jìn)行快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而獲得較高材料強(qiáng)度；然后，經(jīng)將鋼材加熱后，再通過(guò)將鋅鍋加熱至420～480℃進(jìn)行熱鍍鋅鋁鎂，實(shí)現(xiàn)了材料高溫回火，獲得屈氏體組織，提升材料的屈服強(qiáng)度和韌性；當(dāng)溫度低于875℃時(shí)，容易導(dǎo)致材料奧氏體化不充分，而溫度若高于930℃，則容易導(dǎo)致奧氏體晶粒尺寸明顯增大，使得材料強(qiáng)度低于1400mpa。

39、本發(fā)明之所以控制冷卻速度不低于40℃/s，是由于冷卻速度過(guò)低時(shí)奧氏體組織無(wú)法全部轉(zhuǎn)化為強(qiáng)度較高的馬氏體組織，從未影響材料最終抗拉強(qiáng)度性能。

40、本發(fā)明之所以控制首先將鋼材加熱至350～480℃，然后在熱鍍鋅鋁鎂時(shí)，控制鋅鍋溫度在420～480℃。這是由于鋼材溫度太低將在鍍鋅時(shí)引起鋅鍋溫度明顯降低,鋅鍋溫度過(guò)低將直接影響鋅液流動(dòng)性，影響表面鍍鋅質(zhì)量；鋼材溫度太高將在鍍鋅時(shí)引起鋅鍋溫度隨之增高，鋅鍋溫度高于480℃將導(dǎo)致鋅氣化揮發(fā)，增加生產(chǎn)成本。

41、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明屈服強(qiáng)度≥1250mpa，抗拉強(qiáng)度≥1400mpa，延伸率

42、≥6.5％；經(jīng)進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，其耐腐蝕性能由傳統(tǒng)鍍鋅普遍低于10年可提高至25年以上。