CN216891193U - 一种马氏体钢带连续涂镀生产线 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于钢带深加工技术领域，具体公开了一种马氏体钢带连续涂镀生产线，所述生产线包括入口段、入口活套、加热段退火炉加热段、均热段、缓冷段、水淬槽、除鳞段、平整段、PVD连续涂镀段、镀后退火段、镀后初始冷却段、镀后最终冷却段、化学处理段、出口活套、出口段。基于所述生产线，可以采用“水淬+环保除鳞+PVD涂镀+镀后退火”的工艺方案生产马氏体钢，将水淬、绿色表面除鳞技术、PVD连续涂镀技术相结合，具有低成本、绿色环保、工艺灵活、产品丰富等特点。除了马氏体钢以外，本实用新型的生产线还适用于生产双相钢和复相钢等超高强钢带。

Description

一种马氏体钢带连续涂镀生产线

技术领域

本实用新型涉及钢带深加工技术领域，特别是涉及一种马氏体钢带连续涂镀生产线。

背景技术

汽车行业作为消费化石能源最大的行业之一，每年行驶在路上的汽车排放的CO₂占到了工业总排放量的12％，城市空气中有超过50％的氮氧化合物以及一氧化碳是来自于汽车尾气的排放。为了减少汽车废气的排放，并且减少因燃油价格上涨带来的不利因素，汽车制造商纷纷采用各种措施来降低汽车油耗。其中，降低汽车自身的车重，使汽车轻量化为最为有效的途径之一。汽车轻量化就必须对钢体用材进行减薄，但这将导致汽车行驶过程中的安全性得不到保障。为了使汽车用钢既具备轻量化的优点，又能够保证汽车的安全性，必须提高汽车用钢的强度，从而推动了高强钢的发展。另一方面，汽车工业还要求钢板具有良好的抗腐蚀性能以延长其使用寿命。其中，较为经济有效的方法就是进行连续热浸镀锌。

马氏体钢是目前商业化冷成型先进高强钢中强度级别最高的钢种。冷轧马氏体钢在减轻车身重量的同时，还能提高汽车车身的结构强度及能量吸收能力，因此在汽车行业中的应用越来越广泛。钢的淬火冷却是热处理的关键工序，马氏体钢退火工艺要求钢带具有足够的淬透性，保证其在冷却过程中发生马氏体相变，避免发生贝氏体相变。表面涂镀一直是马氏体钢生产的难点。采用常规热涂镀工艺，钢带在进入锌锅之前，为了防止奥氏体转变为铁素体和贝氏体等组织并影响产品组织性能，需要添加更多的合金元素以提高奥氏体稳定性，会带来如下问题：1)添加更多合金元素会造成热轧态钢带强度较大，不利于酸轧轧制稳定性和板形控制；2)碳当量相对偏高，不利于焊接质量的保证；3)退火过程钢带表面合金元素氧化形成氧化层，在随后的镀锌过程中，会显著降低锌液对钢板的润湿性，恶化钢板的可镀性导致镀后的钢板表面产生漏镀缺陷。采用电镀工艺，不可避免的会发生析氢，造成基体金属产生氢脆，影响钢带的机械性能。

因此，国内暂时还没有企业能够实现马氏体镀层钢带的商业化生产。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种马氏体钢带连续涂镀生产线，解决现有技术中马氏体钢带生产存在的技术难题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种马氏体钢带连续涂镀生产线，包括沿钢带加工方向依次设置的入口段、入口活套、退火炉加热段、均热段、缓冷段、水淬槽、除鳞段、平整段、物理气相沉积(PVD)连续涂镀段、镀后退火段、镀后初始冷却段、镀后最终冷却段、化学处理段、出口活套、出口段。

进一步，所述退火炉加热段的加热方式采用火焰直接加热、辐射管加热、感应加热中的一种或多种组合；优选采用火焰直接加热。采用火焰直接加热，钢带入炉前无需清洗。

进一步，所述水淬槽中钢带冷却方式为水淬冷却或水雾冷却。

进一步，所述除鳞段设有抛丸器，采用抛丸器进行除鳞处理，具体方式为：采用磨料与水混合配制得到砂浆，砂浆经抛丸器抛射至钢带表面，去除氧化层。

进一步，所述平整段设置有平整机，平整机采用2辊平整机、4辊平整机或6辊平整机中的一种。

进一步，所述物理气相沉积(PVD)连续涂镀段由入口多级压差室、等离子清洗室、加热室、真空沉积室、出口多级压差室按序布置构成。

进一步，所述真空沉积室为物理气相沉积进行的场所，物理气相沉积采用磁控溅射镀、多弧离子镀、电子束蒸镀、真空蒸发镀种的一种或多种组合。

进一步，所述镀后退火段采用电磁感应加热。

进一步，所述镀后初始冷却段中钢带冷却方式为风冷或水雾冷却。

进一步，所述镀后最终冷却段中钢带冷却方式为气冷、水雾冷却、水淬冷却中的一种或多种组合。

如上所述，本实用新型的马氏体钢带连续涂镀生产线，具有以下有益效果：

1)本实用新型的生产线设有水淬槽，生产时采用水淬法或水雾冷却，能够提高马氏体淬透性，在同等合金含量情况下可提高钢带强度级别，在同等强度级别条件下可降低钢带合金含量；

2)本实用新型的除磷段采用抛丸器进行机械式除鳞，可完全去除钢带表面氧化层，钢带后续涂镀时不存在漏镀问题，同时，处理后钢带表面粗糙度更高，有利于提高镀层附着力处理过程无废气、废水排放，环境友好；

3)本实用新型的生产线中，PVD连续涂镀前设有平整段，钢带经平整处理后可改善板形，同时优化产品力学性能；

4)本实用新型生产线中的PVD可以根据客户需求，实现单面、双面不同厚度涂镀、双面不同材质涂镀、双面不同结构镀层涂镀等定制化生产，生产方式灵活；

5)本实用新型的生产线设有镀后退火段，镀层经镀后退火处理后，可提高镀层致密度、均匀性、耐磨性，同时，镀层和基板扩散退火形成合金层，可提高镀层附着性和耐磨性；而且，镀后退火段还能对钢带进行回火处理，可以简化马氏体回火工序；

6)基于本实用新型的生产线，可以采用“水淬+环保除鳞+PVD涂镀+镀后退火”的工艺方案生产马氏体钢，将水淬、绿色表面除鳞技术、PVD连续涂镀技术相结合，具有低成本、绿色环保、工艺灵活、产品丰富等特点。除了马氏体钢以外，本实用新型的生产线还适用于生产双相钢(Dual-phase steel，DP，由铁素体和马氏体两相组成)和复相钢(Complexphase steel，CP，由铁素体和马氏体两相组成)等超高强钢带。

附图说明

图1显示为本实用新型中马氏体钢带连续涂镀生产线的示意图。

图中：入口段1、入口活套2、退火炉加热段3、均热段4、缓冷段5、水淬槽6、除鳞段7、平整段8、物理气相沉积(PVD)连续涂镀段9、镀后退火段10、镀后初始冷却段11、镀后最终冷却段12、化学处理段13、出口活套14、出口段15。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

如图1所示，本实用新型提供了一种马氏体钢带连续涂镀生产线，包括沿钢带加工方向依次设置的入口段1、入口活套2、退火炉加热段3、均热段4、缓冷段5、水淬槽6、除鳞段7、平整段8、物理气相沉积(PVD)连续涂镀段、镀后退火段10、镀后初始冷却段11、镀后最终冷却段12、化学处理段13、出口活套14、出口段15。

其中，退火炉加热段3的加热方式采用火焰直接加热、辐射管加热、感应加热中的一种或多种组合；优选采用火焰直接加热，这样钢带入炉前无需清洗。

其中，水淬槽6中钢带冷却方式为水淬冷却或水雾冷却。

其中，除鳞段7设有抛丸器，采用抛丸器进行除鳞处理，具体方式为：采用磨料与水混合配制得到砂浆，砂浆经抛丸器抛射至钢带表面，去除氧化层。

其中，平整段8设置有平整机，平整机采用2辊平整机、4辊平整机或6辊平整机中的一种。

其中，物理气相沉积(PVD)连续涂镀段由入口多级压差室、等离子清洗室、加热室、真空沉积室、出口多级压差室按序布置构成。

其中，入口多级压差室内的工作压力从大气压逐步降低至1×10^-3Pa，出口多级压差室内的工作压力从1×10^-3Pa逐步降低至大气压。

其中，真空沉积室为物理气相沉积进行的场所，物理气相沉积工艺采用磁控溅射镀、多弧离子镀、电子束蒸镀、真空蒸发镀种的一种或多种工艺组合。

其中，镀后退火段10采用电磁感应加热。

其中，镀后初始冷却段11中钢带冷却方式为风冷或水雾冷却，镀后最终冷却段12中钢带冷却方式为气冷、水雾冷却、水淬冷却中的一种或多种组合。

基于本实用新型提供的生产线生产马氏体钢带的工艺包括如下步骤：

(1)钢带从入口段经入口活套2进入退火炉；

(2)钢带经过退火炉加热段3被加热后进入均热段4保温，随后钢带进入缓冷段5进行冷却，然后离开退火炉进入水淬槽6；

(3)钢带进入水淬槽6后水淬冷却或水雾冷却至室温，同时钢带表面形成一层氧化层；

(4)钢带进入除鳞段7，去除表面氧化层，并使钢带表面具有一定粗糙度；

(5)钢带除磷处理后，进入平整段8进行平整处理；

(6)钢带进入物理气相沉积(PVD)连续涂镀段，在钢带表面沉积镀层；

(7)钢带进入镀后退火段10进行退火处理；

(8)钢带进入镀后初始冷却段11和镀后最终冷却段12，被冷却至室温；

(9)钢带进入化学处理段13，对镀层进行钝化和耐指纹表面处理；

(10)钢带经出口活套14后从出口段15输出，完成生产。

具体的，步骤(2)中，钢带在均热段4被加热至650℃～950℃。

具体的，步骤(4)中，在除鳞段7，采用抛丸器对钢带进行除鳞处理，具体方式为：采用磨料与水混合配制得到砂浆，砂浆经抛丸器抛射至钢带表面去除氧化层。其中：

磨料为钢丸或钢砂，磨料材质为碳钢或不锈钢；

磨料尺寸为0.1mm～1.0mm；

砂浆中磨料与水的质量比为0.25:1～4:1；

砂浆从抛丸器中抛出的速度为40m/s～80m/s，钢带抛射处理时间为0.5s～5s。

具体的，步骤(5)中，平整处理时，钢带平整延伸率为0％～3.0％。

具体的，步骤(6)中，PVD涂镀工艺为：真空度5×10^-2Pa～1×10^-3Pa，钢带温度为50℃～250℃；镀层材料为Zn、Al、Mg、Si中的一种或多种组合；镀层结构为单层或多层；钢带表面单侧或双侧涂镀；钢带双侧涂镀时，两侧镀层厚度相同或不同，两侧镀层材料相同或不同，两侧镀层结构相同或不同。

具体的，步骤(7)中，退火处理时，钢带加热速率为50℃/s～300℃/s，钢带加热温度为350℃～580℃，钢带均热时间2s～20s。

具体的，步骤(8)中，钢带经镀后初始冷却段11冷却至280℃以下，随后经镀后最终冷却段12冷却至室温。

具体的，步骤(8)中，镀后初始冷却段11冷却方式为风冷或水雾冷却，镀后最终冷却段12冷却方式为气冷、水雾冷却、水淬冷却中的一种或多种组合。

具体的，步骤(9)中，钝化液采用六价铬酸溶液，钝化和耐指纹表面处理方式为：通过涂辊将钝化液涂在钢带表面，随后烘干，冷却至室温。

下面列举应用本实用新型提供的生产线来生产马氏体钢带的实施例。

实施例1

本实施例采用如图1所示的马氏体钢带连续涂镀生产线生产1300MPa马氏体钢(MS1300)，生产工艺流程为：入口段入口活套加热均热缓冷水淬除鳞平整PVD连续涂镀镀后退火镀后冷却、化学处理出口活套出口段，具体过程及工艺参数如下：

1)化学成分(质量分数)为：C-0.22％、Si-1.30％、Mn-2.30％、S-0.003％、P-0.01％、Alt-0.05％、N-0.004％；

2)钢带经铁水预处理、转炉、LF精炼、RH真空脱气处理、连铸、热轧(3.0mm)、平整、酸连轧、轧制成1.6mm冷硬钢卷；

3)钢卷在入口段1经开卷机开卷后，切除带头后与上一钢卷带尾头尾焊接，经入口活套2进入退火炉；

4)钢带进入退火炉加热段3，经火焰加热并烧蚀掉钢带表面油脂，然后经辐射管加热至860℃后进入均热段4保温，钢带经均热处理后进入缓冷段5冷却至760℃出炉；

5)钢带出炉后，立马进入水淬槽6进行淬火处理；

6)随后钢带进入除鳞段7进行表面除鳞处理，除鳞段7采用湿式抛丸器进行抛丸除鳞处理，抛丸器抛射介质为钢砂和水混合形成的砂浆，除鳞处理工艺参数为：钢砂尺寸0.6mm，钢砂与水的质量比为1:1，砂浆抛射速度为60m/s，钢板处理时间2s；

7)钢带除鳞处理后，进入平整段8进行平整处理，平整段8采用6辊平整机，平整延伸率为0.2％；

8)钢带进入PVD连续涂镀段，PVD涂镀工艺为：真空度4×10^-3Pa，钢带温度150℃，镀层结构为纯Zn，镀层厚度7μm，真空沉积法为感应加热蒸发法；带钢表面双侧涂镀，钢带两侧沉积工艺相同；

9)钢带进入镀后退火段10进行退火处理，钢带加热速率150℃/s，钢带加热温度500℃，钢带均热时间3s；

10)钢带经镀后初始冷却段11冷却至280℃以下，镀后初始冷却段11冷却方式为风冷，随后经镀后最终冷却段12冷却至室温，镀后最终冷却段12冷却方式为水淬冷却；

11)钢带进入化学处理段13进行钝化和耐指纹表面处理，钝化液采用六价铬酸溶液，通过涂辊将钝化液涂在钢带表面，随后烘干到80℃后冷却至室温；

12)钢带经出口活套14进入出口段15，在出口段15处检查表面质量，然后涂油、分切并卷取成卷。

经检测，钢带最终组织为板条状马氏体。

实施例2

本实施例采用如图1所示的的马氏体钢带连续涂镀生产线生产1180MPa双相钢(DP1180)，生产工艺流程为：入口段入口活套加热均热缓冷水淬除鳞平整PVD连续涂镀镀后退火镀后冷却、化学处理出口活套出口段，具体过程及工艺参数如下：

1)化学成分(质量分数)为：C-0.21％、Si-0.75％、Mn-0.28％、S-0.015％、P-0.03％、Nb+Ti+Cr-0.15％、Alt-0.016％、N-0.007％；

2)钢带经铁水预处理、转炉、LF精炼、RH真空脱气处理、连铸、热轧(3.0mm)、平整、酸连轧、轧制成1.4mm冷硬钢卷；

3)钢卷在入口段1经开卷机开卷后，切除带头后与上一钢卷带尾头尾焊接，经入口活套2进入退火炉；

4)钢带进入退火炉加热段3，经火焰加热并烧蚀掉钢带表面油脂，然后经辐射管加热至800℃后进入均热段4保温，钢带经均热处理后进入缓冷段5冷却至700℃出炉；

5)钢带出炉后，立马进入水淬槽6进行淬火处理；

6)随后钢带进入除鳞段7进行表面除鳞处理，除鳞段7采用湿式抛丸器进行抛丸除鳞处理，抛丸器抛射介质为钢砂和水混合形成的砂浆，除鳞处理工艺参数为：钢砂尺寸0.8mm，钢砂与水的质量比为0.6:1，砂浆抛射速度为60m/s，钢板处理时间2s；

7)钢带除鳞处理后，进入平整段8进行平整处理，平整段8采用6辊平整机，平整延伸率为0.3％；

8)钢带进入PVD连续涂镀段，PVD涂镀工艺为：真空度4×10^-3Pa，钢带温度150℃，镀层结构为0.5μm Al(底层)+5μm Zn(表层)，真空沉积法为感应加热蒸发法；带钢表面双侧涂镀，钢带两侧沉积工艺相同；

9)钢带进入镀后退火段10进行退火处理，钢带加热速率100℃/s，钢带加热温度450℃，钢带均热时间3s；

10)钢带经镀后初始冷却段11冷却至280℃以下，镀后初始冷却段11冷却方式为风冷，随后经镀后最终冷却段12冷却至室温，镀后最终冷却段12冷却方式为水淬冷却；

11)钢带进入化学处理段13进行钝化和耐指纹表面处理，钝化液采用六价铬酸溶液，通过涂辊将钝化液涂在钢带表面，随后烘干到80℃后冷却至室温；

12)钢带经出口活套14进入出口段15，在出口段15处检查表面质量，然后涂油、分切并卷取成卷。

经检测，钢带最终组织由铁素体和马氏体两相组成。

实施例3

本实施例采用如图1所示的马氏体钢带连续涂镀生产线生产1180MPa复相钢(CP1180)，生产工艺流程为：入口段入口活套加热均热缓冷水淬除鳞平整PVD连续涂镀镀后退火镀后冷却、化学处理出口活套出口段，具体过程及工艺参数如下：

1)化学成分(质量分数)为：C-0.14％、Si-1.20％、Mn-2.40％、S-0.002％、P-0.01％、Alt-0.04％、Nb+Ti-0.4％；

2)钢带经铁水预处理、转炉、LF精炼、RH真空脱气处理、连铸、热轧(3.0mm)、平整、酸连轧、轧制成1.5mm冷硬钢卷；

3)钢卷在入口段1经开卷机开卷后，切除带头后与上一钢卷带尾头尾焊接，经入口活套2进入退火炉；

4)钢带进入退火炉加热段3，经火焰加热并烧蚀掉钢带表面油脂，然后经辐射管加热至850℃后进入均热段4保温，钢带经均热处理后进入缓冷段5冷却至800℃出炉；

5)钢带出炉后，立马进入水淬槽6进行淬火处理；

6)随后钢带进入除鳞段7进行表面除鳞处理，除鳞段7采用湿式抛丸器进行抛丸除鳞处理，抛丸器抛射介质为钢砂和水混合形成的砂浆，除鳞处理工艺参数为：钢砂尺寸1.0mm，钢砂与水的质量比为1.2:1，砂浆抛射速度为55m/s，钢板处理时间2.5s；

7)钢带除鳞处理后，进入平整段8进行平整处理，平整段8采用6辊平整机，平整延伸率为0.5％；

8)钢带进入PVD连续涂镀段，PVD涂镀工艺为：真空度4×10^-3Pa，钢带温度150℃，镀层结构为Zn-Mg合金(Mg含量3％)，真空沉积法为感应加热蒸发法；带钢表面双侧涂镀，钢带两侧镀层厚度分别为7μm和2μm；

9)钢带进入镀后退火段10进行退火处理，钢带加热速率150℃/s，钢带加热温度460℃，钢带均热时间5s；

10)钢带经镀后初始冷却段11冷却至280℃以下，镀后初始冷却段11冷却方式为风冷，随后经镀后最终冷却段12冷却至室温，镀后最终冷却段12冷却方式为水淬冷却；

11)钢带进入化学处理段13进行钝化和耐指纹表面处理，钝化液采用六价铬酸溶液，通过涂辊将钝化液涂在钢带表面，随后烘干到80℃后冷却至室温；

12)钢带经出口活套14进入出口段15，在出口段15处检查表面质量，然后涂油、分切并卷取成卷。

经检测，钢带最终组织由铁素体、马氏体和贝氏体三相组成。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种马氏体钢带连续涂镀生产线，其特征在于，包括沿钢带加工方向依次设置的入口段、入口活套、退火炉加热段、均热段、缓冷段、水淬槽、除鳞段、平整段、物理气相沉积连续涂镀段、镀后退火段、镀后初始冷却段、镀后最终冷却段、化学处理段、出口活套、出口段。

2.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于：所述退火炉加热段的加热方式采用火焰直接加热、辐射管加热、感应加热中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于：所述水淬槽中钢带冷却方式为水淬冷却或水雾冷却。

4.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于：所述除鳞段设有抛丸器。

5.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于：所述平整段设置有平整机，平整机采用2辊平整机、4辊平整机或6辊平整机中的一种。

6.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于：所述物理气相沉积连续涂镀段由入口多级压差室、等离子清洗室、加热室、真空沉积室、出口多级压差室按序布置构成。

7.根据权利要求6所述的生产线，其特征在于：所述真空沉积室为物理气相沉积进行的场所，物理气相沉积采用磁控溅射镀、多弧离子镀、电子束蒸镀、真空蒸发镀种的一种或多种组合。

8.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于：所述镀后退火段采用电磁感应加热。

9.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于：所述镀后初始冷却段中钢带冷却方式为风冷或水雾冷却。

10.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于：所述镀后最终冷却段中钢带冷却方式为气冷、水雾冷却、水淬冷却中的一种或多种组合。

Images