CN117242193A - 用于生产硬化钢板部件的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于加热具有锌涂层或锌合金涂层的钢板坯料或预成型的钢板部件的方法,其中将钢板部件或钢板坯料引导通过熔炉或者放置或定位在熔炉中并在该熔炉中加热,特别是加热到高于奥氏体化温度的温度,其中该钢板部件或钢板坯料至少暂时地搁置在至少一个载体上的多个支撑面上,其中,使用具有用于钢板坯料或钢板部件的支撑表面的载体,其中,a)每个支撑表面的尺寸最大为200mm2,优选最大为113mm2,和/或b)支撑表面由多孔和/或粗糙的氧化物陶瓷或碳化物陶瓷或耐高温铸钢组成,使得即使在支撑表面的区域中也能确保氧气接触钢板部件或钢部件的表面;以及用于实施该方法的装置。
Description
本发明涉及一种用于生产硬化钢部件的方法和装置。
硬化钢部件特别是在机动车辆的车身结构中具有优势,其出色的机械性能使得可以生产特别稳定的乘客舱,而无需使用在正常强度下会更大且因此更重的部件。
这种硬化钢部件是使用可通过淬火硬化而变硬的钢种生产的。这种钢种包括例如硼合金锰碳钢,其中最常用的是22MnB5。但其他硼合金锰碳钢也用于此目的。
为了用这些钢种生产硬化部件,需要将钢材加热至奥氏体化温度(>Ac3)并等待钢材奥氏体化。根据所需的硬度,这里可以实现部分或全部奥氏体化。
如果在奥氏体化之后,这种钢材以高于临界硬化速度的速度冷却,则奥氏体结构转变为马氏体的、非常硬的结构。这使得拉伸强度Rm可以达到超过1500MPa。
目前生产钢部件的常用方法有两种。
在从EP1651789B1已知所谓的成型硬化中,例如通过切割或冲压从钢带上切割钢板坯料,然后以传统的例如四步深拉、修整和后成型工艺形成成品部件。在这种情况下,该成品部件的尺寸稍小,以补偿奥氏体化过程中随后的热膨胀。
然后,以这种方式生产的部件在至少一些区域中是奥氏体化的,然后插入成型硬化工具中,部件在该成型硬化工具中被模压但不成型或仅非常轻微地成型。模压导致热量从部件特别是以高于临界硬化速度的速度散发到成型硬化工具中。
第二种常见方法是所谓的模压硬化,也称为直接工艺。在模压硬化中,将由可硬化钢制成的平板坯料加热至奥氏体化温度以上的温度来生产钢板部件,使得至少在某些区域中,钢的结构处于高温重构的形式,即奥氏体。然后,该平板坯料在成型工具中成型为所需的形状,通常采用单次成型冲程,并且通过与成型工具两个半部的接触从钢材中以发生马氏体硬化的速度提取热量,该过程中奥氏体基本上转变为马氏体。为了实现这一点,排热速度必须高于所谓的临界硬化速度,通常高于每秒20开尔文。
在两种方法中,都可以使用涂覆有金属防腐层、特别是含有锌或锌基合金的板坯。
成型硬化也称为间接工艺(例如phs-ultraform),模压硬化也称为直接工艺(例如phs-directform)。在直接工艺中,也通常使用铝含量至少为80wt%的金属铝硅防腐层。由于铝硅层在室温下非常脆,因此涂层在冷成型过程中可能会剥落,这就是这种涂层变体通常不用于间接工艺的原因。
间接工艺的优点在于,由于前面的多步骤冷成型,可以实现更复杂的部件几何形状并免除硬化状态下的修整。直接工艺的优点是只需要一种工具,即模压硬化工具,但可实现的部件复杂性较低,并且需要在硬化状态下修整至最终轮廓。
因此,在成型硬化期间,将完全成型且通常也完全修整和穿孔的部件引导通过熔炉或放入熔炉中并加热至奥氏体化温度。为了运输或放置,这些部件放置在熔炉载体上;这些熔炉载体通常必须提供足够的支撑点,以防止它们在熔炉中的停留时间段内蠕变和/或下垂和/或扭曲和/或倾斜,并确保加热后准确地定位移除以及随后准确定位的插入到成型硬化工具中,这些熔炉载体还可以具有例如接合在部件中的相应孔中的止动件和/或接收销。有利地,熔炉载体有与部件几何形状相匹配的部件特定轮廓,以便在其整个几何形状上支撑部件,从而防止蠕变和/或下垂和/或扭曲和/或倾斜。对于不存在倾斜风险的较简单部件的情况,还可以将部件放置在熔炉中的通用运输元件或通用放置轨道上,并在从熔炉中取出期间或之后以及插入成型硬化工具之前定位。
在模压淬火时,必须将平板坯料输送通过熔炉并加热,或放入熔炉中然后加热;因此,模压硬化原则上比成型硬化需要更多的支撑点,即支撑表面,由于缺乏硬化,平板坯料在加热过程中可能会显著弯曲,使其难以通过准确定位的方式将坯料运输通过熔炉、难以通过准确定位的方式将其从熔炉中取出然后通过准确定位的方式将其插入模压硬化工具中。因此,在模压硬化中,板坯原则上比成型硬化中的部件受到更多的支撑点支撑,这意味着对于尺寸相当的板坯和部件,在模压硬化中支撑点的数量更多,但在成型硬化中,每个支撑点的自重载荷更大。
用于模压硬化和成型硬化的熔炉可以实施为连续炉,例如升降阶式传送炉或步进梁式炉或链式传送炉或辊底式炉,或者实施为箱式炉,例如多用途炉或所谓的“披萨炉”。
因此,对于奥氏体化,被加热的材料总是与传输、保温或加热装置接触。对于镀锌板而言,这些接触面或接触点总是对表面构成影响;由于在熔炉中保温期间的振动和/或层反应(例如放热反应),接触表面对表面的影响可能大于接触表面本身施加的影响。在镀锌材料的情况下,存在该层被磨损或损坏的风险,此外,还存在该层上发生所谓的风化直至并包括局部烧掉的风险。不能用于间接方法但可以用于直接方法的铝硅层有不同的技术要求,例如已知在与这些涂层的接触表面上不会发生风化或局部烧掉,但它们也不允许任何阴极腐蚀保护。
这可能会影响镀锌材料的表面;例如,它会对部件的防腐蚀和/或油漆附着力产生负面影响和/或还会产生不良的视觉外观。
本发明的目的是提供一种用于生产硬化钢部件的方法,其中减少或消除了在熔炉中加热期间对支撑表面上的镀锌表面的风化和损坏。
该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。
有利的进一步实施例的特点在其从属权利要求中。
另一个目的是提供一种用于执行该方法的装置,利用该设备,板坯或部件在熔炉中的运输和/或支撑能够更平稳地进行。
该目的通过具有权利要求11的特征的装置来实现。
有利的进一步实施例的特点在其从属权利要求中。
已知,当为了奥氏体化目的而加热时,钢板基材上的锌或锌基合金涂层在表面上形成非常薄的氧化铝层,前提是锌涂层中含有少量的铝。该氧化层保护下面的锌,进一步加热时锌会熔化。
如果没有这种氧化铝层,锌涂层就会氧化到燃烧点或部分蒸发。随着熔炉中保温时间的增加,保护性氧化铝皮层下方的液态锌在铁的边界层处转变为铁酸锌,而在其上方则转变为锌铁合金,通常具有相当不均匀的浓度分布。
根据本发明,使用具有锌涂层或锌合金涂层的钢板坯料或钢带。该锌涂层或锌合金涂层在每侧可具有5μm至20μm的层厚度。这有利地实现了良好的腐蚀保护。特别地,涂层根据DINEN10346的标准可以是Z120或Z140或Z180。
锌涂层可具有85wt%至98wt%的相对较高的锌含量,并且除了不可避免的杂质之外,还含有0.2wt%至2wt%的铝。也可以存在其他对氧具有亲和力的元素,例如镁。
特别优选地,可以通过热浸镀法施加锌涂层或锌合金涂层。这可以构成简单且稳健的应用方法。
根据本发明,已经发现,特别是在模压硬化工艺中以及由此将以此方式加热的板材传送通过熔炉时,必须存在支撑表面,这使得在保护性氧化铝层损坏的情况下能够促进材料或更准确地说是表面的自修复效果。根据本发明,这是通过以下事实实现的:如果存在足够的氧气并且损坏轻微,则再次形成氧化铝皮,并因此继续保护液态锌。
根据本发明,支撑或传输介质与搁置在其上的钢坯之间的接触表面必须以使得足够的氧气到达支撑表面的方式实现。另外,在熔炉运输或熔炉停留过程中发生振动时,接触面不会对氧化铝层造成损坏;为了避免涂层粘附或沉积在其上面,传输或支撑介质上的接触表面,或更准确地说,构成接触表面的材料应尽可能呈惰性,或者相对于搁置在其上的钢坯的涂层具有尽可能小的亲和力。
有利地,这些接触面是可清洁的,其中接触表面在几何上有利地以这样的方式实施:不存在可能损坏表面的细长线性支撑件或过度尖锐的点支撑件。根据本发明,已证明尺寸为7至200mm2的小的近似圆形、近似正方形或近似矩形的接触表面是有利的。优选地,在接触表面近似矩形的情况下,长宽比可以在1:1至5:1之间。
例如,钇稳定的二氧化锆是特别优选的材料。这种材料耐高温非常坚硬,并且允许氧离子在600℃以上的温度下扩散。另一种合适的材料是氧化铝,其一方面相对于钢材的支撑材料具有低亲和力,另一方面还耐高温。另一种合适的材料是具有高硅含量的铬镍钢,在高温下在其上形成封闭的氧化层,并且相对于锌涂层具有很小的亲和力。
但具有足够高的粗糙度和/或孔隙率的其他陶瓷材料也可以用作储氧材料,例如碳化硅(SiC)或其他碳化物陶瓷。在这种情况下,如果陶瓷材料具有20至60vol%、特别是25至35vol%的开孔率和/或Rz>30μm、特别是Rz>100μm的粗糙度,则是有利的。
还可以想到使用蜂窝体,其在氧气和接触表面之间具有有利的比例,以及开孔材料,例如金属或陶瓷海绵或泡沫结构、耐高温织物材料等。
令人惊奇的是,已经证明,对于本发明的目的而言,有利的并不是非常光滑的抛光表面(预计其会降低粘附力),而是粗糙的表面。下面将参照附图举例说明本发明。
另外,发明者还发现,首先,大幅减小熔炉载体支撑面的尺寸,特别是在成型硬化中,即使用预成型部件的间接工艺,可以足以避免表面损伤,例如锌风化。为此目的,并不是通常的约400mm2尺寸(即约或20mm的直角边)的支撑表面,而是减少到最大200mm2(即最大约/>或14mm的直角边)。已证明特别合适的是,每个支撑表面的尺寸为7mm2至200mm2,特别优选13mm2至113mm2(即约/>至/>或3mm至14mm的直角边长度,特别优选/>至/>或4mm至11mm的直角边长度)。
不应低于7mm2的下限或3mm的边长,因为这可能会由于恒温处理以及加热和冷却步骤以及振动而导致支撑表面磨损增加甚至损坏。每个支撑表面的上限不得超过200mm2,以便以特别可靠的方式防止相应的风化或其他表面损伤,这些损坏可能导致腐蚀防护效果不良等问题。
有利的是,这意味着先前用于熔炉载体的钢材仍然可以使用,这是成本优势。
此外,还应确保各部分的尺寸稳定性,或更准确地说,可以更好地保护部件免受扭曲或其他不希望的形状变化。
因此,本发明特别涉及一种用于加热具有锌涂层或锌合金涂层的钢板坯料或预成型的钢板部件的方法,其中将钢板部件或钢板坯料引导通过熔炉或者放置或定位在熔炉中并在该熔炉中加热,特别是加热到高于奥氏体化温度的温度,其中该钢板部件或钢板坯料至少暂时地搁置在至少一个载体上的多个支撑表面上,其中,使用具有用于钢板坯料或钢板部件的支撑表面的载体,
a)每个支撑表面的尺寸最大为200mm2,优选最大为113mm2,和/或
b)支撑表面由多孔和/或粗糙的氧化物陶瓷或碳化物陶瓷或耐高温铸钢组成,使得即使在支撑表面的区域中也能确保氧气接触钢板部件或钢部件的表面。
根据一个实施例,载体涂有、覆盖有氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或耐高温钢,或者由氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或耐高温钢制成。
根据一个实施例,载体上的每个支撑表面的尺寸设定为至少7mm2,优选地13mm2。
根据一个实施例,氧化物陶瓷或碳化物陶瓷或耐高温铸钢具有20至60vol%的开孔率和/或Rz>30μm、特别是Rz>100μm的粗糙度。
根据一个实施例,使用具有多个相邻的支撑表面的载体,其中支撑表面由氧化物陶瓷制成并且其中支撑表面彼此间隔开。
根据一个实施例,钇稳定的氧化锆和/或氧化铝用作载体与板坯和/或部件之间的接触表面的材料。
根据一个实施例,蜂窝体、特别是陶瓷蜂窝体和/或陶瓷纤维和/或陶瓷织物和/或开孔材料例如金属海绵或陶瓷海绵或泡沫结构用作载体和/或支撑表面。
根据一个实施例,钢板部件或钢板坯料由可硬化钢合金、特别是硼锰钢制成。
根据一个实施例,使用具有以下组分的钢板部件或钢板坯料(所有数字均以wt%计):
碳多达0.4,优选0.15至0.3
硅多达1.9,优选0.11至1.5
锰多达3.0,优选0.8至2.5
铬多达1.5,优选0.1至0.9
钼多达0.9,优选0.1至0.5
镍多达0.9,
钛多达0.2,优选0.02至0.1
钒多达0.2,
钨多达0.2,
铝多达0.2,优选0.02至0.07
硼多达0.01,优选0.0005至0.005
硫最多0.01,优选最多0.008
磷最多0.025,优选最多0.01
余量为铁及杂质。
根据一个实施例,将钢板料坯加热用于奥氏体化目的,然后成型或首先冷成型为钢板部件,然后加热用于奥氏体化目的,并且在奥氏体化之后,将钢板坯料或成型的钢板部件以高于临界冷却速度的速度冷却。
根据一个实施例,锌涂层或锌合金涂层每侧具有5μm至20μm、特别是每侧7μm至15μm的层厚度。这可以进一步增强腐蚀保护,特别是阴极腐蚀保护。
本发明的另一方面涉及一种用于加热具有锌涂层或锌合金涂层的钢板坯料和/或钢板部件的装置,其中该装置具有至少一个载体,该载体具有多个支撑表面,用于至少临时支撑钢板坯料或钢板部件,其中载体在面向坯料或部件的一侧上具有用于钢板坯料或部件的支撑表面,其中
a)每个支撑表面的尺寸最大为200mm2,优选最大为113mm2,和/或
b)支撑表面由多孔和/或粗糙的氧化物陶瓷或碳化物陶瓷或耐高温铸钢制成。
根据一个实施例,载体具有一系列相邻的截棱锥体、截圆锥体、柱体或冲头,其中用于板坯或工件的支撑表面由截圆锥体、截棱锥体、柱体或冲头面向工件或坯料的表面形成。
根据一个实施例,陶瓷的支撑表面具有正方形、多边形或圆形表面,每个表面的尺寸最多200mm2。
根据一个实施例,载体上的支撑表面各自具有7mm2至200mm2、特别是13mm2至113mm2的支撑表面积。
根据一个实施例,截棱锥体和/或截圆锥体和/或柱体和/或冲头位于由耐高温钢、碳化硅、氧化物陶瓷制成的支撑件或其他耐热支撑件上。
根据一个实施例,截圆锥体、截棱锥体、柱体或冲头实施为等离子喷涂的并且具有由等离子喷涂产生的粗糙表面。
根据一个实施例,支撑件由陶瓷材料,例如钇稳定的二氧化锆或氧化铝构成。
根据一个实施例,氧化物陶瓷或碳化物陶瓷或耐高温铸钢具有20至60vol%的开孔率和/或Rz>30μm、特别是Rz>100μm的粗糙度。
下面将借助附图通过示例来解释本发明。在附图中:
图1示意性地描述了间接工艺(成型硬化,phs-ultraform,即在硬化状态下不进行修整);
图2示出了箱式炉示例中熔炉载体(轮廓跟踪)和熔炉放置导轨(非轮廓跟踪)之间的差异;
图3示出了在连续炉中支撑不足的情况下熔炉后蠕变或下垂的影响的示例;
图4示出了在箱式炉中支撑不足的情况下熔炉后蠕变或下垂的影响的示例;
图5示出了现有技术中接触点处的部件表面的示例;
图6示出了根据本发明的实施方式的接触点处的部件表面的示例;
图7示出了根据本发明的减小的支撑表面的示例;
图8示出了根据现有技术的支撑件或支撑表面的示例;
图9示出了根据本发明的减小的支撑表面的示例;
图10示出了根据本发明的用于间接PHS(超成型)工艺的熔炉支撑件;
图11示出了熔炉放置表面的四种不同变体;
图12示出了具有未加工表面的等离子喷涂的、钇稳定的二氧化锆放置表面;
图13是根据图12的放置表面的细节放大图;
图14示出了根据图13的由氧化铝制成的放置表面;
图15示出了耐热铸钢制成的的放置表面。
图16a)示出了由固体陶瓷制成的放置蜂窝体;
图16b)示出了由陶瓷纤维制成的放置蜂窝体;
图16c)示出了由固体陶瓷制成的蜂窝体的表面轮廓;
图16d)示出了陶瓷织物的表面轮廓;
图16e)示出了陶瓷泡沫结构;
图17是图16a)中的蜂窝体和搁置在其上的已被加热的三个金属板零件的视图(根据本发明);
图18是图16d)中的陶瓷纤维和搁置在其上的已被加热的三个金属板零件的视图(根据本发明);
间接工艺如图1示意性描述,可以清楚地看出,在冷成型之后(即在熔炉加热之前),部件的几何形状(包括外轮廓修整和孔图案的产生)已经完成,并且外轮廓修整和孔图案的产生不再在硬化状态(即在成型硬化工具中淬火硬化之后)下进行。这意味着在熔炉加热后,必须将部件插入成型硬化工具中的正确位置;否则,将出现外轮廓和孔图案的不可校正的尺寸偏差以及在成型硬化工具中的不希望的变形。因此,在所示的连续炉的示例中,特别是在熔炉卸载期间,部件的精确定位是必要的,以便能够有利地实现加工侧上的成型硬化工具中的精确定位,例如通过机器人。这也可以类似地用于未变形或略微预成型的板坯的直接工艺(未示出)。
图2以箱式炉为例,显示了沿着部件轮廓放置在熔炉载体上的部件与(非轮廓跟踪,也可能是通用的)放置在熔炉放置轨道上的部件之间的差异的示例。左侧显示侧视图,未与其余部分相连的右块象征熔炉门,右侧显示相应的前视图。上图显示了轮廓跟踪部件放置,下图显示了导轨上的部件放置。
在熔炉内热处理过程中,钢材会发生蠕变或下垂;图3中的连续炉示例和图4中的箱式炉示例对此进行了说明。为了抵消蠕变或下垂以及可能的扭转和/或倾斜,必须确保钢材有足够的支撑。
然而,涂覆的钢材上非常大的支撑表面可能会导致风化或其他表面退化,如图5所示。
然而,通过根据本发明的支撑表面缩小,在接触点或支撑表面处的这种表面退化要么不形成,要么仅形成相对较小的程度,如图6所示。
根据本发明,对于载体或支撑件,使用在面向工件或板坯的一侧具有一轮廓的载体。根据本发明,这可以是放置轨道、支撑轨道、熔炉支撑件、部件支撑件等。图7显示了这种轮廓的示例(交叉阴影区域为载体)。在这种情况下,该载体具有多个支撑表面,优选地至少三个,以便确保几何稳定状态。
整个载体的横截面,即间接工艺中使用的部件的熔炉载体的示例,如图9所示(交叉阴影线区域为部件),其三维描绘如图10所示。
相反,线性接触或线性支撑表面是现有技术中已知的(图8)。
然而,支撑件的轮廓也可以是一系列彼此相邻的截棱锥体,例如,实际支撑面是截棱锥体的顶面,而截棱锥体的底面彼此接触。图11c)示出了这种轨道形熔炉支撑面的示例,其上设置有截棱锥体。
图11所示的四种变体是:图11a)中的陶瓷棒;图11b)上部区域中的抛光状态下涂有氧化铝(Al2O3)的截棱锥体;图11b)下部区域中的抛光状态下涂有氧化锆(ZrO)的截棱锥体;图11c)上部区域中的粗糙状态下涂有氧化铝的截棱锥体;图11c)下部区域中的粗糙状态下涂有氧化锆的截棱锥体,以及图11d)中涂覆有溶胶-凝胶的截棱锥体。
令人惊讶的是,陶瓷,尤其是粗糙状态的Al2O3和ZrO,在抛光时比那些相同的陶瓷引起的表面退化要少得多。
截棱锥体的顶面具有近似正方形的表面,例如,边长约为4至12mm,其对应于尺寸为13mm2至113mm2的支撑表面。
在这种情况下,截棱锥体可以定位在例如由耐热钢、碳化硅制成的支撑件或类似的耐热支撑件上,或者整个支撑件可以由这些制成。
优选地,在这种情况下,截棱锥体的顶面例如是等离子喷涂的并且由陶瓷材料、特别是氧化物陶瓷材料构成。
通过等离子喷涂等或者通过特别用于此目的的方法产生一定的表面粗糙度。
二氧化锆和氧化铝是特别合适的氧化物陶瓷材料。也可以使用碳化物陶瓷材料。
当然也可以想到使用其他几何形状,例如截圆锥体或柱体而不是如图12至14所示所示的截棱锥体。
在另一个有利的实施例中,支撑表面实施为由固体陶瓷制成的蜂窝体(图16a)。在这种情况下,蜂窝体只能单独且间隔地定位在支撑件上;各个蜂窝体可以具有例如5至25mm的边长。在这种情况下,蜂窝体优选由固体陶瓷材料例如钇稳定的二氧化锆或氧化铝制成。例如,其粗糙度可以为Rz=23μm。
在另一个有利的实施例中,载体的承载表面完全形成为蜂窝体,在这种情况下,蜂窝体实施为相应的细长状。
蜂窝体可以具有正方形的横截面,但也可以具有多边形的横截面,特别是六边形的横截面。
在另一个有利的实施例中,蜂窝体由陶瓷纤维制成(图16b),其中该陶瓷纤维蜂窝体可以定位在整个载体上,或者同样可以仅部分地或选择性地定位在载体上。
特别有利的是,表面轮廓不是平坦的,特别是不抛光的,但在于具有粗糙度或微轮廓。这种表面轮廓可通过以下事实来实施:在火焰或等离子喷涂之后不进行表面的进一步精加工,或者在蜂窝体的情况下,也不进行表面的精加工,从而产生如图16c)所示的表面轮廓。
可用的陶瓷织物通常还具有带现有轮廓或粗糙度的表面,如图16d)所示。
也具有由其表面上的孔形成的微观结构的泡沫或微泡沫也是合适的(图16e)。
为此,使用图16a)所示的蜂窝体对三个重叠的镀锌金属板部件进行热处理,这些部件没有表现出任何表面退化(见图17)。
根据图16d),在陶瓷纤维板上还铺设了三个钢板零件;在本示例中,选择以Al2O2基体为主的二氧化硅织物高温复合材料作为陶瓷纤维板,这也不会导致镀锌钢板部件的表面退化(如图18所示)。例如,其粗糙度为Rz=57μm。
下面通过实验对本发明进行说明。
实验1
将具有铝硅涂层的金属板坯料放置在涂覆的放置元件上。
在这种情况下,放置元件由:首先,沿纵向方向放置的陶瓷棒;其次,接触表面是抛光的氧化铝制成的截棱锥体;以与上述的截棱锥体相同的方式实施,但是由钇稳定氧化锆制成的截棱锥体;
由未经表面处理的等离子喷涂的氧化铝制成的截棱锥体;以相同方式实施的由钇稳定氧化锆制成的截棱锥体、以及采用溶胶-凝胶法涂覆的具有截棱锥体的载体组成。
将测试熔炉加热到一定温度,就传热而言,该温度高到足以将板坯加热到约930℃。
在将板坯移出并冷却之后,板坯在陶瓷棒的区域中的金属表面表现出明显的变化,这在目视检查中是不合格的。
从视觉角度来看,搁置在由抛光氧化铝和抛光氧化锆制成的截棱锥体上的板坯部分的质量处于临界状态,并且也不处于能够认为是可接受的状态。
溶胶-凝胶支撑件区域中的板坯似乎也不正常。
仅在未抛光的氧化铝放置元件和氧化锆放置元件的区域中,板坯的表面质量才合格。
实验2
将由镀锌板制成的板坯传送到熔炉中。
板坯表现出由锌风化等组成的表面劣化,这是不可接受的表面劣化。
实验3
使用实验2中类型的板坯,其支撑件再次对应于实验1中使用的支撑件。
在陶瓷棒支撑件的区域中,板坯显示出如此严重的表面变化,以致于不能使用具有窄线性支撑表面的陶瓷棒支撑件。
在溶胶-凝胶涂覆的支撑件的区域中也观察到不可接受的表面变化。
在抛光的氧化铝支撑件和抛光的锆支撑件的情况下,也观察到表面变化,但这些变化明显不如陶瓷棒或溶胶-凝胶涂覆的表面变化明显。
在具有粗糙度和/或孔隙率的氧化铝涂层和氧化锆涂层或碳化硅涂层的情况下,不能检测到负面变化。
例如,碳化硅涂层的粗糙度可以为Rz=49μm。
实验4
本实验与实验3相同,只是在加热过程中将板坯升高和降低。
在陶瓷棒支撑件和溶胶-凝胶支撑件的区域中,表面表现出强烈的负面变化。在抛光的氧化铝支撑件和未抛光的氧化铝支撑件的区域中也观察到变化。
氧化锆支撑件几乎没有表现出变化或表现出没有变化,未经表面研磨的氧化锆支撑件达到了最佳效果。
总的来说,在这方面也可以说,未抛光状态的氧化锆和氧化铝是最好的支撑件。
实验5
引导预成型合金镀锌部件通过带有熔炉支架的连续炉并将其奥氏体化。
每个支撑表面的表面积在210mm2到400mm2之间。
在由成型硬化工具对部件进行硬化和冷却之后,硬化的部件在支撑表面区域中的金属表面表现出显著的变化,这些变化在目视检查中是不合格的。特别是,图5中所示的锌风化是不能接受的,因此该部件构成废品。
实验6
与实验5相同,但支撑表面进一步减小,每个支撑表面的表面积为13mm2至100mm2。
令人惊讶的是,事实证明,在部件硬化和冷却之后,在从成型硬化工具中取出之后,这种情况下的表面损伤大大减少,并且尽管没有对熔炉载体的材料进行调整,这里目测到轻微的风化,但这并不构成对部件的材料损坏。因此,该材料被认为是合格的。
根据本发明,已经发现,在用于奥氏体化具有锌涂层或锌合金涂层的钢板坯料或钢板部件的高温工艺中,必须以这样的方式选择载体,使得现有的钢板坯料或钢板部件的锌涂层或锌合金涂层没有被损坏或者在损坏的情况下能够执行其自修复功能。
根据本发明,已经发现,如果载体不具有光滑的抛光表面而是具有粗糙和/或多孔表面,则载体上的陶瓷涂层或陶瓷载体适合于该目的。已经表明,由氧化物陶瓷或碳化物陶瓷、特别是由氧化铝和氧化锆、特别是钇稳定的氧化锆制成的陶瓷涂层以及粗铸钢可达到期望的效果。
根据本发明,已经发现,作为陶瓷涂层的替代或补充,熔炉载体的支撑表面的尺寸相对急剧减小至小于200mm2,也使得现有的锌涂层或锌合金涂层不被损坏或在损坏时能够执行其自修复功能。
在本发明的范围内,还可以提供一种载体,其具有一些低于上述200mm2尺寸的支撑表面以及另外一些多孔和/或粗糙的支撑表面,即两种变体的混合。
Claims (19)
1.一种用于加热具有锌涂层或锌合金涂层的钢板坯料或预成型的钢板部件的方法,其中,将钢板部件或钢板坯料引导通过熔炉或者放置或定位在熔炉中并在该熔炉中加热,特别是加热到高于奥氏体化温度的温度,其中该钢板部件或钢板坯料至少暂时地搁置在至少一个载体上的多个支撑表面上,其中,使用具有用于钢板坯料或钢板部件的支撑表面的载体,其中,
a)每个支撑表面的尺寸最大为200mm2,优选最大为113mm2,和/或
b)支撑表面由多孔和/或粗糙的氧化物陶瓷或碳化物陶瓷或耐高温铸钢组成,使得即使在支撑表面的区域中也能确保氧气接触钢板部件或钢部件的表面。
2.根据前述权利要求中的一项所述的方法,其特征在于,载体涂有、覆盖有氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或耐高温钢,或者由氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或耐高温钢制成。
3.根据前述权利要求中的一项所述的方法,其特征在于,载体上的每个支撑表面的尺寸设定为至少7mm2,优选地13mm2。
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法,其特征在于,氧化物陶瓷或碳化物陶瓷或耐高温铸钢具有20至60vol%的开孔率和/或Rz>30μm、特别是Rz>100μm的粗糙度。
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法,其特征在于,使用具有多个相邻的支撑表面的载体,其中支撑表面由氧化物陶瓷制成并且其中支撑表面彼此间隔开。
6.根据前述权利要求中的一项所述的方法,其特征在于,钇稳定的氧化锆和/或氧化铝用作载体与板坯和/或部件之间的接触表面的材料。
7.根据前述权利要求中的一项所述的方法,其特征在于,蜂窝体、特别是陶瓷蜂窝体和/或陶瓷纤维和/或陶瓷织物和/或开孔材料例如金属海绵或陶瓷海绵或泡沫结构用作载体和/或支撑表面。
8.根据前述权利要求中的一项所述的方法,其特征在于,钢板部件或钢板坯料由可硬化钢合金、特别是硼锰钢制成。
9.根据前述权利要求中的一项所述的方法,其特征在于,使用具有以下组分的钢板部件或钢板坯料(所有数字均以wt%计):
碳多达0.4,优选0.15至0.3
硅多达1.9,优选0.11至1.5
锰多达3.0,优选0.8至2.5
铬多达1.5,优选0.1至0.9
钼多达0.9,优选0.1至0.5
镍多达0.9,
钛多达0.2,优选0.02至0.1
钒多达0.2,
钨至多0.2,
铝多达0.2,优选0.02至0.07
硼多达0.01,优选0.0005至0.005
硫最多0.01,优选最多0.008
磷最多0.025,优选最多0.01
余量为铁及杂质。
10.根据前述权利要求中的一项所述的方法,其特征在于,将钢板坯料加热用于奥氏体化目的,然后成型或首先冷成型为钢板部件,然后加热用于奥氏体化目的,并且在奥氏体化之后,将钢板坯料或成型的钢板部件以高于临界冷却速度的速度冷却。
11.根据前述权利要求中的一项所述的方法,其特征在于,锌涂层或锌合金涂层每侧具有5μm至20μm、特别是每侧7μm至15μm的层厚度。
12.一种用于加热具有锌涂层或锌合金涂层的钢板坯料和/或钢板部件的装置,其中该装置具有至少一个载体,所述载体具有多个支撑表面,用于至少临时支撑钢板坯料或钢板部件,其中所述载体在面向坯料或部件的一侧上具有用于钢板坯料或部件的支撑表面,其中,a)每个支撑表面的尺寸最大为200mm2,优选最大为113mm2,和/或
b)支撑表面由多孔和/或粗糙的氧化物陶瓷或碳化物陶瓷或耐高温铸钢制成。
13.根据权利要求12所述的装置,其特征在于,所述载体具有一系列相邻的截棱锥体、截圆锥体、柱体或冲头,其中用于板坯或工件的支撑表面由截圆锥体、截棱锥体、柱体或冲头面向工件或坯料的表面形成。
14.根据权利要求12或13所述的装置,其特征在于,陶瓷的支撑表面具有正方形、多边形或圆形表面,每个表面的尺寸最多200mm2。
15.根据权利要求12至14所述的装置,其特征在于,载体上的支撑表面各自具有7mm2至200mm2、特别是13mm2至113mm2的支撑表面积。
16.根据权利要求12至15中任意一项所述的装置,其特征在于,截棱锥体和/或截圆锥体和/或柱体和/或冲头位于由耐高温钢、碳化硅、氧化物陶瓷制成的支撑件或其他耐热支撑件上。
17.根据权利要求12至16中任意一项所述的装置,其特征在于,截圆锥体、截棱锥体、柱体或冲头实施为等离子喷涂的并且具有由等离子喷涂产生的粗糙表面。
18.根据权利要求12至17中任意一项所述的装置,其特征在于,支撑件由陶瓷材料,例如钇稳定的二氧化锆或氧化铝构成。
19.根据权利要求12至18中任意一项所述的装置,其特征在于,氧化物陶瓷或碳化物陶瓷或耐高温铸钢具有20至60vol%的开孔率和/或Rz>30μm、特别是Rz>100μm的粗糙度。
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