CN112813371B - 双相钢镀锌的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种双相钢镀锌的方法，包括以下步骤：将带钢依次进行预热、加热、还原、冷却和镀锌；其中，加热在无氧化加热炉中使用明火加热，预热以及加热的氧气含量的体积分数为0.5％～1.5％，加热的炉温为1100℃～1150℃，加热的带钢温度为570℃～630℃。本申请提供的双相钢镀锌的方法，利用明火加热的方式控制加热段的氧气含量，通过一定的氧化气氛来控制Mn和Si在铁基体里面氧化的程度，使得合金氧化物生成在钢板的亚表面，解决了此类氧化物无法还原而引起的漏镀缺陷；同时通过采取直接燃烧的方式加热，加热效率高，控制效果也更加稳定。

Description

双相钢镀锌的方法
技术领域
本申请属于镀锌钢的生产方法技术领域，尤其涉及一种双相钢镀锌的方法。
背景技术
镀锌高强度级别的双相钢一般需要添加较多的合金元素，如Mn、Si、Cr、Mo等元素，此类合金元素与氧的结合能力较强，在退火过程中，与保护气氛中的氧或水气反应，形成氧化物颗粒，这些颗粒在后续的还原过程中无法进行还原，将会造成钢板对锌液的浸润性恶化，容易在带钢表面形成漏镀类缺陷。
目前国内外生产镀锌高强度双相钢均采用全辐射立式炉退火工艺生产，其通过控制预加热段的炉内露点或采用预氧化装置来实现合金元素在带钢上发生内氧化，从而控制漏镀缺陷的发生，此类控制方式常常伴随了缺陷控制的不稳定，而且生产成本比较高。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种双相钢镀锌的方法，以解决现有技术中存在的采用控制露点或预氧化炉的方式出现不同程度的漏镀缺陷的技术问题。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种双相钢镀锌的方法，包括以下步骤：将带钢依次进行预热、加热、还原、冷却和镀锌；其中，加热在无氧化加热炉中使用明火加热，加热的氧气含量的体积分数为0.5％～1.5％，加热的炉温为1100℃～1150℃，加热的带钢温度为570℃～630℃。
可选地，加热的氧气含量的体积分数为0.8％～1.3％，加热的炉温为1120℃～1145℃，加热的带钢温度为590℃～620℃。
可选地，无氧化加热炉的空燃系数为小于1.0。
可选地，还原的氢气含量体积分数为18％-30％，带钢的温度为800-820℃，得到表面形成海绵状铁的钢板。
可选地，双相钢镀锌的方法在卧式退火炉中进行。
可选地，卧式退火炉的长度小于150m。
可选地，卧式退火炉包括预热段、加热段、还原段、冷却段以及镀锌段；无氧化加热炉设于加热段中，预热段以及加热段在卧式退火炉中的长度为30～35m，均热还原段在卧式退火炉中的长度为65～70m，冷却段在卧式退火炉中的长度为20～30m。
可选地，预热的炉温为：180～220℃。
可选地，冷却的钢板的温度为：440～480℃。
本申请提供的双相钢镀锌的方法的有益效果在于：与现有技术相比，利用明火加热的方式控制加热段的无氧化加热炉氧气含量，通过一定的氧化气氛来控制Mn和Si在铁基体里面氧化的程度，使得合金氧化物生成在钢板的亚表面，解决了此类氧化物无法还原而引起的漏镀缺陷；同时通过采取直接燃烧的方式加热，加热效率高，控制效果也更加稳定，避免了采用控制露点或预氧化炉的方式，炉内低温控制无法稳定，而出现的漏镀缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的双相钢镀锌的方法产生合金内氧化的示意图；
图2为本申请实施例提供的双相钢镀锌的方法的表面铁合金还原的示意图；
图3为本申请实施例提供的双相钢镀锌的方法的铁表面进行镀锌的示意图；
图4为本申请实施例提供的双相钢镀锌的方法的生产的镀锌钢板的照片。
其中，图中各附图标记：
1-钢板；2-合金氧化物；3-Fe氧化物层；4-还原铁层；5-镀锌层。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
申请人在注意到现有全辐射立式炉退火工艺生产的问题之后，对加热段炉温以及氧气含量的控制方法进行研究，进而发现通过露点反应炉内的水分的含量、再通过水分含量计算出氧气的含量的控制方法存在滞后性，并且全辐射式的加热方式控制温度也存在调节的时间过长，反应不够灵敏的现象。基于此，在进行氧气以及加热的控制方面，应该采用直接进行控制的方法来进行才能避免上述的问题。
基于申请人发现的上述问题，申请人对热镀锌退火工艺进行改进，下面对本申请实施例进行进一步描述。
现对本申请实施例提供的双相钢镀锌的方法进行说明。本实施例中的双相钢镀锌的方法包括：将带钢依次进行预热、加热、还原、冷却和镀锌；其中，加热在无氧化加热炉中使用明火加热，加热的氧气含量的体积分数为0.5％～1.5％，加热的炉温为1100℃～1150℃，加热的带钢温度为570℃～630℃。
参阅图1，合金元素的氧化是一个扩散过程。一方面，合金元素从钢板的内部向表面扩散，另一方面，钢板表面的氧向里扩散，两者相遇后形成氧化物。若氧元素向钢板内部的扩散速度比合金元素向表面的扩散速度快，合金元素的氧化就会发生在钢板表面以下的亚表面，称之为内氧化。若合金元素的扩散速度快于氧元素，则氧化就会发生在钢板表面，这被称之为外氧化。
如图1及图2所示，本实施例中的技术方案通过配合控制炉内的含氧量以及温度，保证带钢处于强氧化区域，气氛中的氧元素快速向带钢内部扩散，在扩散过程中与合金元素在带钢表面以下的亚表面发生反应，形成内氧化，避免在后续的还原过程中无法还原，影响带钢表面对锌液的浸润性，造成漏镀缺陷；同时炉温为一定的范围避免产生过多的氧化铁，对后续的还原造成影响，避免漏镀缺陷产生。通过炉温、含氧量的控制，将带钢外氧化控制为内氧化，避免钢板的表面发生漏镀现象。
本申请提供的双相钢镀锌的方法的有益效果在于：利用明火加热的方式控制无氧化加热炉加热段的氧气含量，通过一定的氧化气氛来控制Mn和Si在铁基体里面氧化的程度，使得带钢中Fe、Mn以及Si元素都能产生氧化反应，并形成Fe氧化物、以及合金氧化物，即Mn氧化物Si氧化物。同时通过采取直接燃烧的方式加热，加热效率高，控制效果也更加稳定。避免了采用控制露点或预氧化炉的方式，炉内低温控制无法稳定，而出现的漏镀缺陷。
进一步的，加热的氧气含量的体积分数为0.8％～1.3％，加热的炉温为1120℃～1145℃，加热的带钢温度为590℃～620℃。在上述的范围内，能够进一步的提升合金氧化的速率。
进一步地，无氧化加热炉的空燃系数为小于1.0的范围内。控制空燃比小于1，确保炉内一直是缺氧的燃烧方式，保证退火炉的安全控制。
优选地，如图3所示还原的氢气含量体积分数控制为18％-30％，带钢的温度为800-820℃，得到表面形成海绵状铁的钢板。本实施例中提供的氢气，能确保在无氧化加热炉中表面形成的氧化铁能够在足够多的氢气环境中完全还原成海绵状的铁，并配合为合适的温度范围内保证氢气还原铁反应的效率最大，以增大钢板镀锌的浸润性，提升镀锌的效率。
进一步地，双相钢镀锌的方法在卧式退火炉中进行。本实施例采用的卧式连续退火炉，相对于常规的立式连续退火炉，流程更短，能耗更低，安全性更高。最重要的是，卧式退火炉更适用于明火燃烧加热的方式，生产效率更高，产品质量更优。卧式退火炉的长度小于150m，优选地在140-145m左右的长度。
现有技术中的全辐射立式炉退火工艺生产的双相钢均通过控制露点来控制炉内的氧含量，露点太高会对退火炉的安全性产生很大的影响，一般来说露点为-10℃到-30℃的水平，但是此露点控制下的氧含量对合金元素的内氧化控制效果并不稳定，经常出现不受控的漏镀缺陷。
优选地，卧式退火炉包括预热段、加热段、还原段、冷却段以及镀锌段；无氧化加热炉设于加热段中，预热段以及加热段在卧式退火炉中的长度为30～35m，均热还原段在卧式退火炉中的长度为65～70m，冷却段在卧式退火炉中的长度为20～30m。带钢在退火炉中匀速运行，根据科学合理地分配每段的长度，控制带钢反应的时间，能够更好地保证带钢的镀锌效果。
进一步地，预热阶段的炉温为：180～220℃。预热阶段的钢带加热利用了加热阶段的余温进行，本身不需要增加加热设备。快速冷却段将钢板的温度控制到440～480℃。快速冷却段将钢板的温度进行迅速的降低，为后续转向操作做准备。
实施例一
带钢卷号B815800630，经过焊接、清洗脱脂进入森吉米尔法卧式炉退火。钢带厚度1.3mm，宽度1185mm，进入卧式连续退火炉中，匀速移动的速度控制为75m/min，预热段带钢温度186℃，转入无氧化加热炉加热段进行加热，加热段炉温控制为1140℃，带钢温度控制为616℃，并控制加热段空燃系数0.97。加热段氧气含量(体积百分比)控制为0.98％，带钢处于强氧化区域，气氛中的氧元素快速向带钢内部扩散，在扩散过程中与合金元素在带钢表面以下的亚表面发生反应，形成内氧化，生成Fe氧化物以及合金氧化物。合金氧化物主要是Mn氧化物以及Si氧化物。
反应完成后，含有合金氧化物以及Fe氧化物的带钢进入均热还原段进行还原。均热还原段控制氢气含量(体积百分比)22％，带钢温度控制为811℃。带钢在无氧化加热炉加热段表面形成的氧化铁在足够多的氢气环境中完全还原成海绵状的铁，具有较强的浸润性，有利于后续的镀锌。完成均热还原之后的带钢，进行冷却、镀锌等常规操作。
对本实施例中生产的钢板的性能进行测试，屈服强度403MPa，抗拉强度638MPa，A80％时的延伸率28％。钢板外观如图4所示，钢板表面光洁，无漏镀的黑色斑点。
实施例二
带钢卷号B916081020，经过焊接、清洗脱脂进入森吉米尔法卧式炉退火。钢带厚度1.0mm，宽度1115mm，进入卧式连续退火炉中，匀速移动的速度控制为98m/min，预热段带钢温度193℃，转入无氧化加热炉加热段进行加热，加热段炉温控制为1138℃，带钢温度控制为598℃，并控制加热段空燃系数0.98。加热段氧气含量(体积百分比)控制为1.13％，带钢处于强氧化区域，气氛中的氧元素快速向带钢内部扩散，在扩散过程中与合金元素在带钢表面以下的亚表面发生反应，形成内氧化，生成Fe氧化物以及合金氧化物。合金氧化物主要是Mn氧化物以及Si氧化物。
反应完成后，含有合金氧化物以及Fe氧化物的带钢进入均热还原段进行还原。均热还原段控制氢气含量(体积百分比)25％，带钢温度控制为812℃。带钢在无氧化加热炉加热段表面形成的氧化铁在足够多的氢气环境中完全还原成海绵状的铁，具有较强的浸润性，有利于后续的镀锌。完成均热还原之后的带钢，进行冷却、镀锌等常规操作。
对本实施例中生产的钢板的性能进行测试，屈服强度372MPa，抗拉强度628MPa，A80％时的延伸率25％。钢板外观如图4所示，钢板表面光洁，无漏镀的黑色斑点。
实施例三
带钢卷号B916439120，经过焊接、清洗脱脂进入森吉米尔法卧式炉退火。钢带厚度1.8mm，宽度1194mm，进入卧式连续退火炉中，匀速移动的速度控制为55m/min，预热段带钢温度184℃，转入无氧化加热炉加热段进行加热，加热段炉温控制为1136℃，带钢温度控制为607℃，并控制加热段空燃系数0.97。加热段氧气含量(体积百分比)控制为1.22％，带钢处于强氧化区域，气氛中的氧元素快速向带钢内部扩散，在扩散过程中与合金元素在带钢表面以下的亚表面发生反应，形成内氧化，生成Fe氧化物以及合金氧化物。合金氧化物主要是Mn氧化物以及Si氧化物。
反应完成后，含有合金氧化物以及Fe氧化物的带钢进入均热还原段进行还原。均热还原段控制氢气含量(体积百分比)23％，带钢温度控制为809℃。带钢在无氧化加热炉加热段表面形成的氧化铁在足够多的氢气环境中完全还原成海绵状的铁，具有较强的浸润性，有利于后续的镀锌。完成均热还原之后的带钢，进行冷却、镀锌等常规操作。
对本实施例中生产的钢板的性能进行测试，屈服强度401MPa，抗拉强度610MPa，A80％时的延伸率25％。钢板外观如图4所示，钢板表面光洁，无漏镀的黑色斑点。
实施例四
带钢卷号B916619210，经过焊接、清洗脱脂进入森吉米尔法卧式炉退火。钢带厚度1.2mm，宽度1225mm，进入卧式连续退火炉中，匀速移动的速度控制为82m/min，预热段带钢温度178℃，转入无氧化加热炉加热段进行加热，加热段炉温控制为1142℃，带钢温度控制为613℃，并控制加热段空燃系数0.97。加热段氧气含量(体积百分比)控制为1.19％，带钢处于强氧化区域，气氛中的氧元素快速向带钢内部扩散，在扩散过程中与合金元素在带钢表面以下的亚表面发生反应，形成内氧化，生成Fe氧化物以及合金氧化物。合金氧化物主要是Mn氧化物以及Si氧化物。
反应完成后，含有合金氧化物以及Fe氧化物的带钢进入均热还原段进行还原。均热还原段控制氢气含量(体积百分比)15％，带钢温度控制为812℃。带钢在无氧化加热炉加热段表面形成的氧化铁在足够多的氢气环境中完全还原成海绵状的铁，具有较强的浸润性，有利于后续的镀锌。完成均热还原之后的带钢，进行冷却、镀锌等常规操作。
对本实施例中生产的钢板的性能进行测试，屈服强度381MPa，抗拉强度648MPa，80MM时的延伸率21％。钢板外观如图4所示，钢板表面光洁，无锈蚀的斑点。
下表一所示为实施例一至实施例四中钢带在卧式连续退火炉中进行退火以及镀锌操作的各项参数表。
表一
表二为实施例一至实施例四中生产的钢板的各项性能指标参数
表二
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种双相钢镀锌的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
将带钢依次进行预热、加热、还原、冷却和镀锌；
其中，所述加热在无氧化加热炉中使用明火加热，所述加热的氧气含量的体积分数为0.5%~0.98%，所述加热的炉温为1100℃~1150℃，所述加热的带钢温度为570℃~630℃；
所述双相钢镀锌的方法在卧式退火炉中进行，所述卧式退火炉包括预热段、加热段、还原段、冷却段以及镀锌段，所述还原段在所述卧式退火炉中的长度为65~70m，所述带钢在所述还原段的移动速度为：55m/min、75m/min、82m/min或98m/min，
所述无氧化加热炉的空燃系数为小于1.0，所述还原的氢气含量体积分数为18%-30%，带钢的温度为800-820℃，得到表面形成海绵状铁的钢板，所述无氧化加热炉设于所述加热段中，所述预热段以及所述加热段在所述卧式退火炉中的长度为30~35m，所述冷却段在所述卧式退火炉中的长度为20~30m。
2.根据权利要求1所述的双相钢镀锌的方法，其特征在于，所述加热的氧气含量的体积分数为0.8%~0.98%，所述加热的炉温为1120℃~1145℃，所述加热的带钢温度为590℃~620℃。
3.根据权利要求1所述的双相钢镀锌的方法，其特征在于，所述卧式退火炉的长度小于150m。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的双相钢镀锌的方法，其特征在于，所述预热的炉温为：180~220℃。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的双相钢镀锌的方法，其特征在于，所述冷却的所述带钢的温度为：440~480℃。
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