CN105209644A - 钢板的热处理方法及用于实施该方法的设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种铁合金板(1)的热处理方法，包括在所述板(1)行进时通过将其浸入至少一种熔融氧化物浴(4，16)中来对所述板(1)进行热处理的步骤，其特征在于：所述熔融氧化物浴(4，16)的粘度低于3×10^-1Pa.s，所述浴(4，16)的表面与非氧化性气氛接触，所述熔融氧化物对于铁是惰性的，所述铁合金板(1)在进入所述浴(4，16)时的温度与所述浴(4，16)的温度之差在25℃与900℃之间；并且在离开所述浴(4，16)时残留在所述铁合金板(1)的表面上的氧化物的残留物被清除。还公开了一种用于实施该方法的装置。

Description

钢板的热处理方法及用于实施该方法的设备

本发明涉及铁合金板的热处理方法，并且更具体地涉及钢板的热处理方法，以及涉及为实施这样的方法而设计的设备。

为了提高其可加工性，利用依次具有加热区、均热区、第一冷却区和第二冷却区、以及可能地过时效区的连续退火炉对冷轧钢板进行热处理，并且带连续地行进通过该连续退火炉。

连续退火炉的加热区可以包括直燃型退火炉或辐射管退火炉。这两种类型的退火炉可以单独或组合使用以将带加热直至其重结晶温度。然而，使用直燃型退火炉或使用辐射管退火炉，难以控制带的温度并且难以确保沿带的整个表面其温度的良好均匀性。此外，使用这些炉来加热板可能导致在板的表面上形成氧化物，这些氧化物然后必须通过另外的酸洗和/或喷丸步骤来清除。

为了解决这些问题，文献FR-A-2524004已经公开了一种用于对行进中的钢带进行退火的方法，其中所述带行进通过保持在950℃或更高的温度下的熔融玻璃浴，而非行进通过炉。然后将带从熔融玻璃浴中取出，具有形成在带的表面上的凝固的玻璃涂层，然后将带冷却至低于400℃、优选300℃或更低的温度，以破坏并且剥离玻璃涂层。当在950℃下测量时，所述浴具有不超过20Pa·s的粘度。例如通过将气体(优选为惰性气体)或液体水喷射在带表面上来执行冷却步骤。

该方法使得能够在没有表面氧化的情况下对带进行退火，但是其需要使玻璃浴保持在高温下，并且因此需要大量的能量。此外，在这些高温下，构成浴的熔融玻璃蒸发。蒸气是有毒的，并且它们必须被收集。另外，浴必须被定期补充，这不仅是因为必须补偿沉积在带上的玻璃，而且还因为蒸发导致额外的消耗。

该方法还包括在带的表面上形成玻璃涂层，如前所述，这意味着在低于400℃的温度下冷却带以及清除玻璃涂层的附加步骤。这些步骤减慢了钢带的制造，并且在低于400℃的温度下冷却意味着如果在接下来的处理步骤中需要镀锌，则必须重新加热行进中的带。

因此，本发明的目的是避免或限制前述缺点，并且提出了一种对铁合金板进行连续热处理的方法，并且最具体地对钢板进行连续热处理的方法，该方法保证了沿板的整个表面的温度的均匀性，同时降低了总能量消耗且不减慢带的制造。

为此目的，本发明的主题是铁合金板的热处理方法，包括在所述板行进时通过将其浸入到至少一种熔融氧化物浴中来对所述板执行热处理的步骤，其中：

-所述熔融氧化物浴的粘度低于3×10^-1Pa·s，优选低于2×10^-2Pa·s，所述浴的表面与非氧化性气氛接触，并且所述熔融氧化物对于铁是惰性的，所述铁合金板在进入浴时的温度与所述浴的温度之差在25℃和900℃之间，优选在50℃和250℃之间。

-并且在离开所述浴时将残留在所述铁合金板的表面上的氧化物的残留物清除。

在第一实施方案中，所述铁合金板在进入浴时的温度低于所述浴的温度，造成对所述铁合金板的加热。

所述铁合金板可以在浸入到所述熔融氧化物浴之前进行预热，例如可能地通过任何典型装置或者通过将板浸入到另外的熔融氧化物浴中来执行预热，所述另外的熔融氧化物浴处于比所述熔融氧化物浴更低的温度下。

所述熔融氧化物浴的温度可以在600℃至900℃的范围内，优选在700℃和850℃之间。

所述铁合金板可以在已经于所述熔融氧化物浴中加热之后被冷却。

熔融氧化物浴初始可以包含：

-45％w≤B₂O₃≤90％w；

-10％w≤Li₂O≤55％w；

-0％w≤Na₂O≤10％w；

当存在Na₂O时，其可能至少部分地由CaO、K₂O、SiO₂、P₂O₅、Mn₂O中的至少一种或数种代替。

熔融氧化物浴组成初始可以为45％w≤B₂O₃≤55％w以及40％w≤LiO₂≤50％w。

在另一实施方案中，所述铁合金板在进入浴时的温度可以高于所述浴的温度，造成对所述钢板的冷却。

所述熔融氧化物浴的温度可以在600℃和700℃之间。

熔融氧化物浴初始可以包含：

-45％w≤B₂O₃≤70％w；

-30％w≤Li₂O≤55％w；

-10％w≤Na₂O≤20％w；

Na₂O可能至少部分地由CaO、K₂O、SiO₂、P₂O₅、Mn₂O中的一种或数种代替。

可以在所述熔融氧化物浴中执行铁合金板在加热步骤之后的所述冷却步骤。

可以通过任何适合的装置例如机械设备(刷子、碳毡等)和/或吹气喷嘴来清除残留在所述铁合金板的表面上的熔融氧化物的残留物。

可以使铁合金板最后经受涂覆步骤。

铁合金板可以为钢板。

本发明的主题也为用于实施所述热处理方法的设备，包括具有低于3×10^-1Pa·s、优选低于2×10^-2Pa·s的粘度的熔融氧化物浴，其中：

-使所述浴的表面与非氧化性气氛接触；

-所述熔融氧化物对于铁是惰性的；

-并且包括用于清除在铁合金板离开所述浴时残留在所述铁合金板的表面上的熔融氧化物的残留物的装置。

所述设备可以包括位于熔融氧化物浴上游的用于预热铁合金板的装置。

所述设备可以包括位于熔融氧化物浴下游的用于涂覆铁合金板的装置。

所述设备可以包括优选位于熔融氧化物浴与涂覆装置之间的用于冷却铁合金板的装置。

用于在铁合金板离开浴时清除残留在铁合金板的表面上的熔融氧化物的残留物的装置可以包括刷子和/或吹气喷嘴。

基本上，本发明与FR-A-2524004的不同之处在于，后者需要完全去除在板离开浴之后可能存在于板上的熔融玻璃，特别是在板随后经受涂覆过程例如镀锌、镀锌退火、渗铝的情况下。本发明的方法的优点还在于，在进入浴之前可能存在于钢板表面处的铁氧化物层在浴中被去除，并且在其已经离开浴之后，板表面已经为涂覆步骤准备好而无需进一步对表面进行清洗。

本发明的特征和优点将由下面的描述、实例并且参照附图而变得更加清晰明显，其中：

-图1是根据本发明的第一实施方案的连续退火生产线的示意图；

-图2是根据本发明的第二实施方案的连续退火生产线的示意图。

如图1所示，在本发明的第一实施方案中，冷轧钢板1连续行进通过不同的生产线模块，并且借助一组传送辊2移动。

钢板首先传送通过退火模块9。该退火模块包括容器3，容器3包含对于铁是惰性的熔融氧化物的浴5。换言之，与含氧气氛下发生的情形相反，这些氧化物与板1的表面和最外面的区域不发生化学反应。在进入氧化物浴之前优选使钢带脱脂，特别是在当带进入氧化物浴时其温度接近室温的情况下。浴5具有温度T_B，其高于钢板1在进入浴5时的温度T_E，并且在该温度下浴5具有低于3×10^-1Pa·s、优选低于2×10^-2Pa·s的粘度η。浴的温度T_B例如设置在600℃和900℃之间，优选在700℃和850℃之间。通过加热装置(未示出)例如感应加热装置、浸入式燃烧器或电阻加热装置将浴保持为所述温度T_B。可以使用的精确加热装置可以取决于用于制造容器3的材料。浴5的初始组成为例如重量在45％和90％之间(包括端点，同样适用于所有其他含量)的B₂O₃，重量在10％和55％之间的Li₂O，并且任选地最高达10％的Na₂O。Na₂O可以部分地或全部被CaO、K₂O、SiO₂、P₂O₅、Mn₂O中的一种或数种代替。必须理解的是，在设备的操作期间浴组成可能变化，这是因为浴不可避免地受到由带表面的氧化而产生的氧化物例如铝、硅、锰、铬或铁的氧化物的污染。重要的是，在设备的操作期间，组成的这些变化不会造成会将该粘度设置在所需限度之外的浴粘度的变化。

浴5的优选初始组成为45％w≤B₂O₃≤55％w和40％w≤LiO₂≤50％w，其接近作为53％w的B₂O₃和47％w的LiO₂的二元共晶体Li₂O-B₂O₃。组成接近共晶体组成的浴5使得能够在较低温度下工作，并且浴特性可更容易预测。

浴的最大粘度为3×10^-1Pa·s，并且优选为2×10^-2Pa·s。对这样的非常低的浴粘度的要求更加重要，这是因为其减少了阻滞在板上的玻璃残留物的量。在本发明的框架中这样的玻璃残留物是不期望的，并且必须被去除。

将浴5放置在包含例如N₂和H₂气体(例如N₂+1％H₂)的非氧化性气氛下。浴5可以通过搅拌装置(未示出)例如鼓泡装置或任何其它已知的搅拌装置来搅拌，以提高其温度均匀性。

将钢板1浸入到所述浴5中，并且由于所述浴5的特定粘度值η，钢板1被均匀加热直至温度T_O，高于在浴5的出口处测量的T_E。由于浴5被放置在非氧化性气氛下，并且构成浴的熔融氧化物对于铁是惰性的，所以在浸入期间钢板1未被氧化，并且在退火之后不需要例如通过酸洗和/或喷丸的板表面除垢步骤。

发明人已经注意到如果钢板1在进入浴时的温度T_E与浴的温度T_B之差ΔT高于250℃，则存在浴的氧化物在板1上固化以及当钢板1进入浴上时在钢板1的表面上形成氧化物膜的风险。然而，只要对浴进行充分搅拌和/或降低生产线速度以增加钢板的浸渍时间，则该固化氧化物将再次熔融。限制或抑制该问题的另一方式是在钢板进入浴中时，在钢板上喷射高温(约900℃)的液体氧化物流。这可以通过安装第二熔融氧化物坩埚来完成，主要目的在于，在使用循环泵将其重新喷射在带上之前，重新加热在用于钢板的热处理的主坩埚中收集的氧化物。换言之，该第二坩埚主要为“换热器”。该第二坩埚也可以用来从污染元素例如Mn、Al、Si、Cr中提纯液体氧化物。

为了避免这些复杂情况，在钢板1浸入到浴3中之前，可以任选地使钢板1例如在感应炉(未示出)中进行预热。所以，ΔT可以降低至无疑更令人满意的值(不超过250℃)。

但是还发现，如果温差ΔT低于25℃，则钢板1与浴5之间的热交换太低以致无法充分加热或冷却钢板。更加无疑的是，使用至少50℃的ΔT获得了避免太低的热交换。

所以，可能地通过对板浸入浴时的板温度T_E和对浴温T_B的组合作用使ΔT必须保持在25℃和900℃之间。优选的ΔT的范围为50℃至250℃。界定对本发明的每个实施方案都有效的较精确的ΔT范围是不可能的。特别是对于低的带温，最优的ΔT值取决于带厚度，带行进速度，浴搅拌的强度。关于浴温度的上限(为ΔT范围的上限的参数)，其由氧化物浴的可接受蒸发速度和容器3在高温下的机械抗性来确定。

在退火模块9之后，钢板1行进通过清洗模块10，其中残留在钢板表面上的残留的熔融氧化物被清除。由于浴5的特定粘度值η，这些残留的熔融氧化物可以被容易且快速地从表面去除，并且该步骤不会减慢制造。所述清洗模块可以包括吹气喷嘴11、刷子、或者使得能够去除钢板1的表面的残留的熔融氧化物或固化氧化物的任何其他装置中的一种或数种。如果通过吹气去除氧化物，则气体优选是热的(至少550℃)以避免玻璃小滴固化，这会使得其不能通过吹气来去除。如果玻璃小滴已经固化，则最优的是在高温下(470℃至600℃)执行刷光。

接着，如典型已知的，钢板1行进通过涂覆模块7，例如钢板1被浸入到熔融的锌或锌合金的浴4中的镀锌模块。如果钢板1在浸入镀锌浴4时的温度T_S过高以致无法保证锌涂层的良好粘附或者无法避免涂层蒸发，则钢板1可以任选地行进通过放置在涂覆模块7之前的冷却模块(未示出)。该冷却模块可以包括例如将水或气体喷射在钢板1上的喷嘴，或者可以是诸如在本发明的第二实施方案中所述的冷却模块。在其从镀锌浴4离开之后，如现有技术所已知的，通过允许调整涂覆层的厚度的擦拭装置8(例如吹气装置)对板1进行处理。

从其进入到包含氧化物浴5的容器3中到其从镀锌浴4离开，钢板1可以借助于其中保持中性(N₂)或还原性(N₂-H₂)气氛的一个或数个嘴状物(snout)6而被放置于非氧化性气氛下。

在本发明的第二实施方案中，示于图2，冷轧钢板1通过传送辊2连续地行进通过不同的生产线模块。该冷轧钢板1首先行进通过使得带能够达到钢的重结晶温度的加热模块12。该加热模块12可以是如示意图所示的感应炉，或者任何其他已知的加热设备。

冷轧钢板1接着行进通过保温区13，其中温度保持恒定充足的时间以使得能够重结晶。然后钢板1在温度T_E’下行进通过冷却模块14。该冷却模块包括容器15，容器15包含作为对于铁是惰性的熔融氧化物的浴16。浴16的粘度η’低于3×10^-1Pa·s，优选地低于2×10^-2Pa·s，并且具有低于钢板的温度T_E’的温度T_B’。浴的温度T_B’被例如设置在600℃和700℃之间。浴16通过清除由热带注入的卡路里所需的冷却装置保持为温度T_B。该冷却装置可以放置在浴的内部或外部，例如放置在另一包含保持为所需温度的一些熔融氧化物的容器中。将浴16放置在包括例如N₂和H₂气体的非氧化性气氛中。通过搅拌装置例如起泡装置或任何其他已知的搅拌装置来搅拌浴16。将钢板1浸入到浴16中，并且由于所述浴16的特定粘度η’，钢板1在离开浴16时被均匀地冷却至低于T_E’的温度T_S’。由于与本发明的第一实施方案所揭示的相同的原因，钢板1在进入浴时的温度T_E，与浴T_B’的温度之差ΔT’必须在25℃和900℃之间。

在冷却模块之后，钢板1行进通过清洗模块20，其中残留在钢板表面上的残留的熔融氧化物被清除。由于浴16的特定粘度η’，这些残留的熔融氧化物可以被容易且快速地从表面去除，并且该步骤不减慢制造。所述清洗模块可以包括刷子21、吹气喷嘴、或者可以去除钢板1的表面的残留熔融氧化物的任何其他装置。

如果清洗模块20之后达到的温度对于制造的后续步骤来说不够低，则可以将钢板1浸入到作为对于铁是惰性的熔融氧化物的其他浴(未示出)中，所述浴的粘度也低于3×10^-1Pa·s，优选地低于2×10^-2Pa·s，并且具有低于钢板的温度T_S’的温度T_B2。

如我们所看到的，熔融氧化物浴16或该第二实施方案的浴的粘度值与第一实施方案中的相同。这是符合逻辑的，原因是对板表面上的熔融玻璃的低的消耗和对残留在板1上的玻璃的容易的去除的需要是相同的。但是由于浴16的温度通常低于第一实施方案(例如，其可以为约600℃至700℃)，所以浴的组成可能必须被配置成在该较低温度下获得该粘度。这样的组成的一个实例为B₂O₃的重量在45％和70％之间(包括端点，同样适用于所有下面的含量)，Li₂O的重量在30％和55％之间，并且Na₂O的重量在10％和20％之间。Na₂O可以部分地或全部地被CaO、K₂O、SiO₂、P₂O₅、Mn₂O中的一种或数种代替。所以浴16可以具有Na₂O和/或功能类似的氧化物的相对高含量，这确保了浴的较低熔融温度。

用作第一实施方案和第二实施方案的优选实例的浴组分具有下面的特性。

B₂O₃在低温(460℃)下熔融，但其在液态中的粘度非常高。所以，必须通过添加主要为Li₂O并且还有Na₂O和/或其他之前提及的氧化物来降低浴粘度。

Li₂O是优选的，原因是该氧化物非常稳定，并且绝不会被钢的任何其他合金元素还原。

因Na₂O对粘度强烈的影响也可以使用Na₂O。然而，Na₂O也强烈地增加了固化玻璃的吸湿性，这使得材料更加难以处理。另外，Na₂O腐蚀钢带，并且容易蒸发。所以，不建议在设置在相对高的温度下的浴中大量使用Na₂O，在该高的温度下其粘度足够低，不具有或具有少量的该组分。

如整个说明书中清楚所示，根据本发明的热处理方法可以用以通过使用包括含熔融氧化物浴的坩埚的模块来冷却或加热铁合金板。这样的模块可以作为替代品或者除了典型炉或冷却装置之外恰当地用在典型的生产线上。这样的模块是紧凑的，并且可以容易地在现有生产线中或者当然在新生产线中实施。

Claims (19)

1.一种铁合金板(1)的热处理方法，包括在所述板(1)行进时通过将其浸入至少一种熔融氧化物浴(5，16)中来对所述板(1)进行热处理的步骤，其中：

-所述熔融氧化物浴(5，16)的粘度低于3×10^-1Pa·s，优选低于2×10^-2Pa·s，所述浴(5，16)的表面与非氧化性气氛接触，所述熔融氧化物对于铁是惰性的，所述铁合金板(1)在进入所述浴(5，16)时的温度与所述浴(5，16)的温度之差(ΔT)在25℃和900℃之间；

-并且在离开所述浴(5，16)时残留在所述铁合金板(1)的表面上的氧化物的残留物被清除。

2.根据权利要求1所述的热处理方法，其中，所述铁合金板(1)在其进入所述浴(5，16)时的温度低于所述浴(5，16)的温度，造成对所述铁合金板(1)的加热。

3.根据权利要求2所述的热处理方法，其中，所述铁合金板(1)在浸入到所述熔融氧化物浴(5，16)之前被预热。

4.根据权利要求2或3中任一项所述的热处理方法，其中，所述熔融氧化物浴(5，16)的温度在600℃至900℃的范围内，优选在700℃和850℃之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的热处理方法，其中，在所述铁合金板(1)已经在所述熔融氧化物浴(5，16)中被加热之后对其进行冷却。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的热处理方法，其中，所述熔融氧化物浴(5，16)初始包含：

-45％w≤B₂O₃≤90％w；

-10％w≤Li₂O≤55％w；

-0％w≤Na₂O≤10％w；

当存在Na₂O时，其可能至少部分地被CaO、K₂O、SiO₂、P₂O₅、Mn₂O中的一种或数种代替。

7.根据权利要求6所述的热处理方法，其中，所述熔融氧化物浴(4，16)初始包含45％w≤B₂O₃≤55％w以及40％w≤LiO₂≤50％w。

8.根据权利要求1所述的热处理方法，其中，所述铁合金板(1)在其进入所述浴(5，16)时的温度高于所述浴(5，16)的温度，造成对所述铁合金板(1)的冷却。

9.根据权利要求8所述的热处理方法，其中，所述熔融氧化物浴(5，16)的温度在600℃和700℃之间。

10.根据权利要求8或9所述的热处理方法，其中，所述熔融氧化物浴(4，16)初始包含：

-45％w≤B₂O₃≤70％w；

-30％w≤Li₂O≤55％w；

-10％w≤Na₂O≤20％w；

Na₂O可能至少部分地被CaO、K₂O、SiO₂、P₂O₅、Mn₂O中的一种或数种代替。

11.根据权利要求5所述的热处理方法，其中，通过使用根据权利要求8至10所述的方法来执行所述冷却步骤。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的热处理方法，其中，通过机械作用和/或吹气来清除残留在所述铁合金板(1)的表面上的所述熔融氧化物的残留物。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的热处理方法，其中，使所述铁合金板(1)最后经受涂覆步骤。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的热处理方法，其中，所述铁合金板(1)为钢板。

15.一种用于实施根据权利要求1至14中任一项所述的热处理方法的设备，包括熔融氧化物浴(5，16)，所述熔融氧化物浴(5，16)具有低于3×10^-1Pa·s、优选低于2×10^-2Pa·s的粘度，其中：

-所述浴(5，16)的表面与非氧化性气氛接触；

-所述熔融氧化物对于铁是惰性的；

-并且所述设备包括在所述铁合金板(1)离开所述浴时用于清除残留在所述铁合金板(1)的表面上的所述熔融氧化物的残留物的装置。

16.根据权利要求17所述的设备，包括位于所述熔融氧化物浴(5，16)的上游的用于预热所述铁合金板的装置(12)。

17.根据权利要求15或16所述的设备，包括位于所述熔融氧化物浴(5，16)的下游的用于涂覆所述铁合金板(1)的装置(7)。

18.根据权利要求17所述的设备，包括位于所述熔融氧化物浴(5，16)与所述涂覆装置(7)之间的用于冷却所述铁合金板(1)的装置(11)。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的设备，其中，在所述铁合金板(1)离开所述浴时用于清除残留在所述铁合金板(1)的表面上的所述熔融氧化物的残留物的所述装置包括刷子(21)和/或吹热气喷嘴。