CN111394544B - 一种镀锌带钢基材的快速退火方法 - Google Patents

一种镀锌带钢基材的快速退火方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镀锌带钢基材的快速退火方法，包括以下步骤：A、安装与镀锌带钢基材生产线运动方向垂直的框架，将激光器安装于框架上且激光器与镀锌带钢基材之间的距离能够调节；B、调节激光器与镀锌带钢基材至合适距离使得激光器在镀锌带钢基材表面对焦；C、通入氩气，在待退火的镀锌带钢基材表面形成氩气氛围的线形气帘；D、打开激光器，调节激光退火的工艺参数，镀锌带钢基材在辊道上运动的同时激光器在氩气氛围内对镀锌带钢基材表面进行在线退火；本发明由于激光加热和冷却的超快速度，得到极细的退火组织，会显著提高后续工序中镀锌层与带钢表面的结合性，工艺更科学合理，节约能源，显著提高了生产效率。

Description

一种镀锌带钢基材的快速退火方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其是一种镀锌带钢基材的快速退火方法。
背景技术
镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术。对钢铁基体来说，锌镀层属于阳极性镀层，它主要用于防止钢铁的腐蚀。目前热镀锌是应用最广泛生产工艺，在热镀锌之前必须保持一个无氧化物和其他脏物存在的洁净的纯铁活性表面。这种方法是先由酸洗的方法把经退火的表面氧化铁皮清除，然后涂上一层由氯化锌或由氯化铵和氯化锌混合组成的溶剂进行保护，从而防止带钢再被氧化。
在热镀锌生产过程中，热轧或冷轧带钢进入热镀锌作业线之前，首先在抽底式退火炉或罩式退火炉中进行重结晶退火。实际生产中，抽底式退火炉或罩式退火炉属于用电大户，不但浪费能源，同时也延长了生产作业时间，降低了作业率，随着国家对环保和节能降耗等提出更高的要求，能否在热镀锌生产过程中，采用新技术取代抽底式退火炉或罩式退火炉，采用新型环保节能的退火工艺。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种镀锌带钢基材的快速退火方法，通过超宽带线光斑激光退火实现了镀锌带钢基材表面的重结晶退火，显著提高了设备的作业率和生产效率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种镀锌带钢基材的快速退火方法，包括以下步骤：
A、安装与镀锌带钢基材生产线运动方向垂直的框架，将激光器安装于框架上且激光器与镀锌带钢基材之间的距离能够调节；
B、调节激光器与镀锌带钢基材至合适距离使得激光器在镀锌带钢基材表面对焦；
C、通入氩气，在待退火的镀锌带钢基材表面形成氩气氛围的线形气帘；
D、打开激光器，调节激光退火的工艺参数，镀锌带钢基材在辊道上运动的同时激光器在氩气氛围内对镀锌带钢基材表面进行在线退火。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤A中框架上设置有调节激光器与镀锌带钢基材之间距离的伺服系统。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤Ｂ中镀锌带钢基材与激光器之间可调距离为100～1000mm、调整精度为0.1mm。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤D中镀锌带钢基材在辊道上的运动为变速运动且速度范围为300～1000mm/min。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述激光器采用超宽带线光斑激光器。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤B中激光退火的工艺参数如下：
激光功率为：8000～18000W；焦距180mm；搭接率为：10～20%；相对扫描速度为：500～800mm/min。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述激光器选用LIMO-ILS18000-L350×0.4系统，其中：
L350表示单个系统线光斑的长度方向为350mm；
0.4表示单个系统线光斑的宽度方向为0.4mm。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤C中氩气氛围的线形气帘是通过外表面均匀有mm级别且间隔mm级别气孔的铜管中通入氩气形成，所述铜管长度大于线光斑的长度。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述框架根据镀锌带钢基材的宽度调节跨度，所述激光器根据框架跨度安装一个或多个。
本发明技术方案的进一步改进在于：多个LIMO-ILS18000-L350×0.4系统实现线光斑长度最大为3000mm、镀锌带钢基材表面宽度范围为10～3000mm的在线重结晶退火处理，多个所述线光斑长度延展叠加或部分重叠叠加。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、在热镀锌生产线上，超宽带线光斑激光器不动，镀锌带钢基材运动，超宽带线光斑激光器对镀锌带钢基材进行表面在线重结晶退火，因为镀锌板是在镀锌带钢基材的表面实施的，仅需要镀锌带钢基材表面重结晶即可，无需对整个镀锌带钢基材都加热，显著提高了设备的作业率和生产效率。
2、由于激光加热的超快速度，镀锌带钢基材表面组织以极快的速度完成奥氏体转变，由于冷却速度极快，奥氏体又将快速转变为珠光体（或者还有先共析的铁素体或渗碳体），由于温度梯度大，过冷度大，得到的奥氏体晶粒细小，同时由奥氏体转变的退火组织晶粒来不及长大，即已经完成超高速退火，所以得到极细的退火组织，会显著提高后续工序中镀锌层与带钢表面的结合性，工艺更科学合理，节约能源，显著提高了生产效率。
3、激光退火后在镀锌带钢基材表面生成更加细小的表面氧化铁皮，更容易被后续的酸洗工艺清除。
附图说明
图1是本发明激光退火（重结晶退火）后微观组织图；
图2是本发明对照例1完全退火（重结晶退火）后的微观组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
一种镀锌带钢基材的快速退火方法，包括以下步骤：
A、安装与镀锌带钢基材生产线运动方向垂直的框架，将激光器安装于框架上且激光器与镀锌带钢基材之间的距离能够调节；
B、框架上设置有调节激光器与镀锌带钢基材之间距离的伺服系统，所述伺服系统调节激光器与镀锌带钢基材至合适距离使得激光器在镀锌带钢基材表面对焦，镀锌带钢基材与激光器之间可调距离为100～1000mm、调整精度为0.1mm；
C、将一个铜管外表面均匀钻出mm级别且间隔mm级别的气孔并在铜管中通入氩气在镀锌带钢基材表面形成氩气氛围的线形气帘；
D、打开激光器，调节激光退火的工艺参数，镀锌带钢基材在辊道上运动的同时激光器对镀锌带钢基材表面进行在线退火，激光退火的工艺参数如下：
激光功率为：8000～18000W；焦距180mm；搭接率为：10～20%；相对扫描速度为：500～800mm/min。
为保证在线激光退火效果，所述镀锌带钢基材在辊道上的运动可以变速且速度范围为300～1000mm/min；所述激光器采用超宽带线光斑激光器，选用LIMO-ILS18000-L350×0.4系统，其中：
L350表示单个系统线光斑的长度方向为350mm；
0.4表示单个系统线光斑的宽度方向为0.4mm。
为了更好的保证激光退火效果，所述铜管长度大于线光斑展宽长度，可以保证激光退火完全在氩气氛围内进行。
所述框架的跨度根据镀锌带钢基材的宽度可以调节，以便安装多个超宽带线光斑激光器，保证一次实现整个带钢宽度方向的退火，多个LIMO-ILS18000-L350×0.4系统实现线光斑的长度最大为3000mm、镀锌带钢基材表面宽度范围为10～3000mm的在线重结晶退火处理，多个所述线光斑展宽长度延展叠加或部分重叠叠加。
实施例1：
本实施例中镀锌带钢基材宽度为650mm，为保证在线激光退火效果，所述镀锌带钢基材在辊道上的运动速度为700mm/min，安装2个超宽带线光斑激光器，激光退火的工艺参数如下：
激光功率为：18000W；焦距180mm；搭接率为：10%；相对扫描速度为：700mm/min。
超宽带线光斑激光器与镀锌带钢基材之间距离为180mm，调整精度为0.1mm。超宽带线光斑激光器随着镀锌带钢基材的移动，由于激光器线光斑集中热源的优势，实现了对镀锌带钢基材表面的超快速加热，镀锌带钢基材表面组织以极快的速度完成奥氏体转变，由于冷却速度极快，奥氏体又将快速转变为珠光体（或者还有先共析的铁素体或渗碳体），由于温度梯度大，过冷度大，得到的奥氏体晶粒细小，同时由奥氏体转变的退火组织晶粒来不及长大，即已经完成超高速退火，所以得到极细的退火组织，会显著提高后续工序中镀锌层与带钢基材表面的结合性，工艺更科学合理，节约能源，显著提高了生产效率。因为镀锌板是在镀锌带钢基材的表面实施的，仅需要镀锌带钢基材表面重结晶即可，无需对整个镀锌带钢基材都加热，显著提高了设备的作业率和生产效率，通过2个LIMO-ILS18000-L350×0.4系统进行线性延展叠加，最大可以实现线光斑长度700mm，可以实现650mm宽度的镀锌带钢基材表面在线退火处理，激光退火后在镀锌带钢基材表面生成更加细小的表面氧化铁皮，更容易被后续的酸洗工艺清除，激光退火后，镀锌带钢基材表面组织细化，重结晶晶粒变得细小，其晶粒度约为传统退火炉退火工艺得到晶粒度的1/3-1/5，显微镜检测的微观组织图如图1所示。
对照例1：
本对照例采用传统工艺方案进行镀锌带钢基材退火，在退火炉中进行，炉温保持900～1000℃，缓慢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（共析钢或过共析钢）以上30～50℃，保温2-5个小时，然后缓慢冷却下来，得到的重结晶晶粒度大，显微镜检测微观组织图如图2所示。
通过激光退火和传统工艺对镀锌带钢基材退火可见：
激光退火只是对镀锌带钢基材表面进行退火，是在线完成的，对镀锌带钢基材进行表面退火，是随着镀锌带钢基材的移动，在线实时完成退火，因为镀锌板是在镀锌带钢基材的表面实施的，仅需要镀锌带钢基材表面重结晶即可，无需整个镀锌带钢基材都加热。由于激光加热的超快速度，镀锌带钢基材表面组织以极快的速度完成奥氏体转变，由于冷却速度极快，奥氏体又将快速转变为珠光体(或者还有先共析铁素体或渗碳体)，并且由于温度梯度大，过冷度大，得到的奥氏体晶粒细小，同时由奥氏体转变的退火组织晶粒来不及长大，即已经完成超高速退火，所以得到极细的退火组织，其晶粒度约为传统退火炉退火工艺得到晶粒度的1/3-1/5，由于退火组织晶粒度小，会显著提高后续工序中镀锌层与带钢表面的结合性，工艺更科学合理，节约能源，显著提高了生产效率。由于可以采用超宽带线光斑激光器，多个LIMO-ILS18000-L350×0.4系统一次实现镀锌带钢基材表面宽度方向的退火范围为10～3000mm的在线重结晶退火处理，显著提高了生产效率。
传统工艺退火是在退火炉中进行镀锌带钢基材的退火，炉温需一直保持在900～1000℃，镀锌带钢基材在退火炉中需要充分的加热和重结晶时间，传统工艺退火是对整个镀锌带钢基材加热进行退火，浪费能源，由于在退火炉中保温时间较长，冷却速度较慢，温度梯度小，过冷度小，得到的奥氏体晶粒粗大，降低后续工序中镀锌层与带钢表面的结合性，导致生产效率较低。

Claims (4)

1.一种镀锌带钢基材的快速退火方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、安装与镀锌带钢基材生产线运动方向垂直的框架，将激光器安装于框架上且激光器与镀锌带钢基材之间的距离能够调节；
B、调节激光器与镀锌带钢基材至合适距离使得激光器在镀锌带钢基材表面对焦，镀锌带钢基材与激光器之间可调距离为100～1000mm、调整精度为0.1mm；
C、通入氩气，在待退火的镀锌带钢基材表面形成氩气氛围的线形气帘；
D、打开激光器，调节激光退火的工艺参数，镀锌带钢基材在辊道上运动的同时激光器在氩气氛围内对镀锌带钢基材表面进行在线退火，镀锌带钢基材在辊道上的运动为变速运动且速度范围为300～1000mm/min，激光器采用超宽带线光斑激光器，激光退火的工艺参数如下：
激光功率为：8000～18000W；焦距180mm；搭接率为：10～20%；相对扫描速度为：500～800mm/min；
所述激光器选用LIMO-ILS18000-L350×0.4系统，其中：
L350表示单个系统线光斑的长度方向为350mm；
0.4表示单个系统线光斑的宽度方向为0.4mm；
多个LIMO-ILS18000-L350×0.4系统实现线光斑的长度最大为3000mm、镀锌带钢基材表面宽度范围为10～3000mm的在线重结晶退火处理，多个所述线光斑长度延展叠加或部分重叠叠加。
2.根据权利要求1所述的一种镀锌带钢基材的快速退火方法，其特征在于：所述步骤A中框架上设置有调节激光器与镀锌带钢基材之间距离的伺服系统。
3.根据权利要求1所述的一种镀锌带钢基材的快速退火方法，其特征在于：所述步骤C中氩气氛围的线形气帘是通过外表面均匀有mm级别且间隔mm级别气孔的铜管中通入氩气形成，所述铜管长度大于线光斑的长度。
4.根据权利要求1所述的一种镀锌带钢基材的快速退火方法，其特征在于：所述框架根据镀锌带钢基材的宽度调节跨度，所述激光器根据框架跨度安装一个或多个。
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