DE102019200338A1 - Process for continuous heat treatment of a steel strip, and plant for hot dip coating a steel strip - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage (10) zum Schmelztauchbeschichten eines in einer Transportrichtung (T) bewegten Stahlbands (102) hochfester Güte, insbesondere von oxidationsempfindlichen AHSS-Qualitäten, umfassend ein Schmelztauchbad (104), in welches das Stahlband (102) zum Beschichten eintauchbar ist, wobei - in der Transportrichtung (T) des Stahlbandes (102) gesehen - stromaufwärts von dem Schmelztauchbad (104) zumindest eine erste Heizkammer (107) mit zumindest einem Induktor (108, 109), eine Schnellkühlkammer (116) und eine Haltekammer (117) für ein Partitioning des Stahlbandes (102) angeordnet sind.The invention relates to a method and a system (10) for hot dip coating a high - quality steel strip (102) moving in a transport direction (T), in particular of oxidation - sensitive AHSS grades, comprising a hot dip bath (104) into which the steel strip (102) Coating is visible, wherein - seen in the transport direction (T) of the steel strip (102) - upstream of the hot dip (104) at least a first heating chamber (107) with at least one inductor (108, 109), a rapid cooling chamber (116) and a Holding chamber (117) for a partitioning of the steel strip (102) are arranged.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine kontinuierliche Wärmebehandlung eines Stahlbands nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. nach dem Oberbegriff von Anspruch 7, und eine Anlage zum Schmelztauchbeschichten eines Stahlbands hochfester Güte, das in einer Transportrichtung bewegt wird.The invention relates to a process for a continuous heat treatment of a steel strip according to the preamble of
Übliche hochfeste Bandstähle enthalten als Legierungselemente Mn, Si und/oder Al. Bei der rekristallisierenden Glühung vor der Schmelztauchbeschichtung diffundieren diese Legierungselemente zur Oberfläche hin. Da diese Legierungselemente sehr sauerstoff-affin sind, werden sie, soweit sie sich in geringer Tiefe im Band oder an dessen Oberfläche befinden, nahezu unvermeidlich oxidiert. Das Grundmaterial Eisen wird dabei nicht oxidiert. Man spricht deshalb von selektiver Oxidation. Die an der Oberfläche oder in geringer Tiefe gebildeten Oxide beeinträchtigen die Benetzbarkeit eines Stahlbands mit einem Überzugsmetall z.B. in schmelzflüssiger Form, mit der Folge von Fehlstellen (bare spots) bzw. einer schlechten Haftung des metallischen Überzuges.Conventional high-strength strip steels contain Mn, Si and / or Al as alloying elements. In the recrystallizing annealing prior to the hot dip coating, these alloying elements diffuse toward the surface. Since these alloying elements are very oxygen affinitive, they are almost inevitably oxidized, as far as they are at shallow depths in the band or on its surface. The basic material iron is not oxidized. This is why we speak of selective oxidation. The oxides formed on the surface or at a shallow depth affect the wettability of a steel strip with a coating metal, e.g. in molten form, with the result of imperfections (bare spots) or poor adhesion of the metallic coating.
In Anbetracht der vorstehend genannten Problematik der selektiven Oxidation ist nach dem Stand der Technik als Gegenmaßnahme die sogenannte Vor-Oxidation bekannt, bei der ein Abdecken dieser Oxide durch eine FeO- Schicht und eine nachfolgende Reduktion zu Eisen (Fe) erfolgt. Dies erzeugt an bzw. auf der Oberfläche eines zu beschichteten Stahlbands eine reine Fe- Schicht, worauf ein metallischer Überzug gut haftet. Diesbezüglich besteht bei einigen Materialen die Tendenz, dass die Haftung in größerer Tiefe versagt, da die selektiv gebildeten Oxide wie MnO u.a. eine Passivschicht erzeugen, auf der die Haftung der Rein-Fe-Schicht schlecht ist.In view of the above-mentioned problem of selective oxidation, the state of the art as a countermeasure known as the pre-oxidation, in which a coverage of these oxides by a FeO layer and a subsequent reduction to iron (Fe) takes place. This produces a pure Fe layer on or on the surface of a steel strip to be coated, whereupon a metallic coating adheres well. In this regard, with some materials, adhesion tends to fail at greater depth because the selectively formed oxides such as MnO and the like have a tendency to break down. create a passive layer on which the adhesion of the pure Fe layer is poor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Vorbereitung einer Beschichtung von Stahlbändern die selektive Oxidation so weit zu unterdrücken, dass diese Oxide für das anschließende Aufbringen eines metallischen Überzugs auf eine Oberfläche des Stahlbands nicht mehr stören.The object of the invention is to suppress the selective oxidation to the extent that these oxides do not interfere with the subsequent application of a metallic coating to a surface of the steel strip in order to prepare a coating of steel strips.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und von Anspruch 7, als auch durch eine Anlage mit den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is achieved by a method having the features of
Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine kontinuierliche Wärmebehandlung eines Stahlbands hochfester Güte, insbesondere von oxidationsempfindlichen AHSS- Qualitäten, durchgeführt, wobei das Stahlband durch zumindest eine Ofeneinrichtung bewegt wird. Ein solches Verfahren umfasst folgende Schritte:
- a) Erwärmen des Stahlbands in einer Atmosphäre, die ≥ 20 %, vorzugsweise ≥ 50 % Wasserstoff (H2) und Rest Stickstoff (N2) enthält und einen Taupunkt von < -40 °C aufweist, wobei das Stahlband spätestens ab 750 °C mit einer Heizrate von zumindest 50 K/s auf eine Haltetemperatur zwischen ≥ 800 °C und ≤ 950 °C erwärmt wird, wobei das Stahlband in dieser Atmosphäre oberhalb von 750°C mit einer Verweildauer von maximal 180 Sekunden verweilt,
- b) Schnellkühlen des Stahlbands auf < 500 °C unter einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre, und
- c) Aufbringen eines metallischen Überzugs auf zumindest eine Oberfläche des Stahlbands.
- a) heating of the steel strip in an atmosphere containing ≥ 20%, preferably ≥ 50% hydrogen (H 2 ) and the balance nitrogen (N 2 ) and having a dew point of <-40 ° C, wherein the steel strip latest from 750 ° C. with a heating rate of at least 50 K / s is heated to a holding temperature between ≥ 800 ° C and ≤ 950 ° C, wherein the steel strip dwells in this atmosphere above 750 ° C with a residence time of a maximum of 180 seconds,
- b) rapid cooling of the steel strip to <500 ° C under a hydrogen-containing atmosphere, and
- c) applying a metallic coating to at least one surface of the steel strip.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren nach einer weiteren Ausführungsform dient ebenfalls für eine kontinuierliche Wärmebehandlung eines Stahlbands hochfester Güte, insbesondere von oxidationsempfindlichen AHSS- Qualitäten, bei dem das Stahlband durch zumindest eine Ofeneinrichtung bewegt wird. Hierbei umfasst das Verfahren folgende Schritte:
- i) Erwärmen des Stahlbands (
102 ) auf eine Temperatur von mindestens 600 °C durch einen direkt beheizten Vorwärmer (DFF = Direct Fired Furnace) (106) in einer Abgas-Atmosphäre mit Luftmangel, - ii) Erwärmen des Stahlbands (
102 ) auf eine Temperatur zwischen 700 °C - 750 °C durch einen Induktor in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre, - iii) Wärmebehandlung des Stahlbands in einer oxidierenden Atmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von 2-5 % O2, um dadurch an den Oberflächen des Stahlbandes Eisenoxidschichten auszubilden, wobei diese Wärmebehandlung eine Zeitdauer von 5-20 Sekunden hat,
- iv) Erwärmen des Stahlbands auf eine Temperatur von bis zu 950 °C in einer Atmosphäre, die Wasserstoff (H2), Wasserdampf und Rest Stickstoff (N2) enthält, wobei das Stahlband bei einer Temperatur von bis zu 950 °C mit einer Zeitdauer von ≥ 40 Sekunden gehalten wird,
- v) Schnellkühlen des Stahlbands auf < 500 °C unter einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre, und
- vi) Aufbringen eines metallischen Überzugs auf zumindest eine Oberfläche des Stahlbands.
- i) heating the steel strip (
102 ) to a temperature of at least 600 ° C by a directly heated pre-heater (DFF = Direct Fired Furnace) (106) in an exhaust atmosphere with air deficiency, - ii) heating the steel strip (
102 ) to a temperature between 700 ° C - 750 ° C by an inductor in a hydrogen-containing atmosphere, - iii) heat treating the steel strip in an oxidizing atmosphere having an oxygen content of 2-5% O 2 to thereby form iron oxide layers on the surfaces of the steel strip, this heat treatment having a duration of 5-20 seconds,
- iv) heating the steel strip to a temperature of up to 950 ° C in an atmosphere containing hydrogen (H 2 ), water vapor and balance nitrogen (N 2 ), the steel strip at a temperature of up to 950 ° C with a period of time of ≥ 40 seconds,
- v) rapid cooling of the steel strip to <500 ° C under a hydrogen-containing atmosphere, and
- vi) applying a metallic coating to at least one surface of the steel strip.
Bei beiden der vorstehend genannten Varianten eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann für den Schritt c) bzw. vi) eine Beschichtungseinrichtung vorgesehen sein, die - in der Transportrichtung des Stahlbandes gesehen - stromabwärts von einer Ofeneinrichtung angeordnet ist. Eine solche Beschichtungseinrichtung kann als Schmelztauchbad oder in Form einer PVD (= Physical Vapor Deposition)-Sektion ausgebildet sein, um auf zumindest eine Oberfläche der Stahlbandes, vorzugsweise auf den Oberflächen des Stahlbandes an dessen Ober- und Unterseite, einen metallischen Überzug aufzubringen. Bei Ausgestaltung der Beschichtungseinrichtung als Schmelztauchbad ist es zweckmäßig, wenn darin das Stahlband insbesondere mit Zink tauchbeschichtet wird.In both of the abovementioned variants of a method according to the invention, a coating device can be provided for step c) or vi) which, viewed in the transport direction of the steel strip, is arranged downstream of a furnace device. Such a coating device can be designed as a hot dip bath or in the form of a PVD (Physical Vapor Deposition) section for applying a metallic coating to at least one surface of the steel strip, preferably on the surfaces of the steel strip at its top and bottom. When designing the coating device as a hot dip, it is useful if the steel strip is dip-coated in particular with zinc.
In vorteilhafter Weiterbildung des zweitgenannten erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in Schritt iv) das Stahlband durch einen RTF-Ofenteil (RTF = Radiant Tube Furnace) erwärmt wird, vorzugsweise, dass das Stahlband zu Beginn des Schritts iv) zusätzlich durch einen Querfeld-Induktor mit einer Heizrate von zumindest 50 K/s auf zumindest 820 °C erwärmt wird. Die Erwärmung des Stahlbandes mittels des Querfeld-Induktors zu Beginn des Schritts iv) führt zu dem Vorteil, dass wegen der genannten hohen Heizrate das Stahlband schneller auf die gewünschte Haltetemperatur gebracht wird.In an advantageous embodiment of the second-mentioned method according to the invention can be provided that in step iv) the steel strip is heated by a RTF furnace section (RTF = Radiant Tube Furnace), preferably, that the steel strip at the beginning of step iv) additionally by a transverse field inductor is heated to at least 820 ° C at a heating rate of at least 50 K / s. The heating of the steel strip by means of the transverse field inductor at the beginning of step iv) leads to the advantage that because of the said high heating rate, the steel strip is brought to the desired holding temperature more quickly.
Die Erfindung sieht ebenfalls eine Anlage zum Schmelztauchbeschichten eines in einer Transportrichtung bewegten Stahlbands hochfester Güte, insbesondere von oxidationsempfindlichen AHSS-Qualitäten, vor. Eine solche Anlage umfasst ein Schmelztauchbad, in welches das Stahlband zum Beschichten eingetaucht werden kann, wobei - in der Transportrichtung des Stahlbandes gesehen - stromaufwärts von dem Schmelztauchbad zumindest eine erste Heizkammer mit zumindest einem Induktor, vorzugsweise in Form eines Querfeld-Induktors, eine Schnellkühlkammer und eine Haltekammer für ein Partitioning des Stahlbandes angeordnet sind. Zweckmäßigerweise können im Einlaufbereich der Haltekammer bzw. stromaufwärts hiervon ein Induktor und/oder im Auslaufbereich der Haltekammer ein weiterer Induktor vorgesehen sein.The invention likewise provides a system for hot-dip coating of a steel strip of high-strength quality moving in a transport direction, in particular of oxidation-sensitive AHSS grades. Such a plant comprises a hot dip bath, in which the steel strip can be immersed for coating, wherein - seen in the transport direction of the steel strip - upstream of the hot dip at least a first heating chamber with at least one inductor, preferably in the form of a transverse field inductor, a rapid cooling chamber and a holding chamber for a partitioning of the steel strip are arranged. Conveniently, an inductor and / or in the outlet region of the holding chamber, a further inductor may be provided in the inlet region of the holding chamber or upstream thereof.
Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass die Bandaufheizung bzw. das Erwärmen des Stahlbands auf eine Temperatur von bis zu 950 °C möglichst schnell erfolgt, wobei die anschließende Halte- bzw. Verweilzeit für das Stahlband auf einer vorbestimmten Temperatur klein zu sein hat. Dies führt zu dem Vorteil, dass während des Aufheizens eine selektive Oxidation (weitgehend) unterdrückt werden kann. Zu diesem Zweck ist es grundsätzlich von Vorteil, die Atmosphäre, in der das Stahlband erwärmt wird, so reduzierend wie möglich einzustellen, nämlich mit möglichst großem bzw. maximalem Wasserstoff-Gehalt und minimalem Taupunkt, wobei gleichzeitig eine Heizrate von > 50 K/s eingestellt wird. Dies gilt bei dem erstgenannten erfindungsgemäßen Verfahren für den Schritt a), und bei dem zweitgenannten erfindungsgemäßen Verfahren für den Schritt iv).The invention is based on the essential finding that the strip heating or the heating of the steel strip to a temperature of up to 950 ° C takes place as quickly as possible, the subsequent holding or dwell time for the steel strip has to be small at a predetermined temperature. This leads to the advantage that during the heating a selective oxidation can be (largely) suppressed. For this purpose, it is generally advantageous to set the atmosphere in which the steel strip is heated to be as reducing as possible, namely with the largest possible or maximum hydrogen content and a minimum dew point, while at the same time setting a heating rate of> 50 K / s becomes. This applies in the first-mentioned method according to the invention for step a), and in the second-mentioned method according to the invention for step iv).
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Temperatur, auf welche das Stahlband im Schritt a) bzw. im Schritt iv) erwärmt und vorzugsweise auch gehalten wird, unterhalb von 950 °C liegt und z.B. einen Wert von 945 °C, 940 °C, 935 °C, 930 °C, 925 °C oder 920 °C annimmt. Diesbezüglich ist es auch möglich, dass diese Temperatur, auf welche das Stahlband im Schritt a) bzw. im Schritt iv) erwärmt und vorzugsweise auch gehalten wird, einen Wert annimmt, der zwischen den soeben genannten Beispielwerten liegt, und z.B. einen Wert von 942 °C oder andere Zwischenwerte annimmt.In an advantageous embodiment of the invention can be provided that the temperature to which the steel strip in step a) or in step iv) is heated and preferably also maintained, is below 950 ° C and e.g. assumes a value of 945 ° C, 940 ° C, 935 ° C, 930 ° C, 925 ° C or 920 ° C. In this regard, it is also possible that this temperature, to which the steel strip is heated and preferably also held in step a) or in step iv), assumes a value which lies between the example values just mentioned, and e.g. assumes a value of 942 ° C or other intermediate values.
Um die Oxidation an den Oberflächen des Stahlbandes oberhalb von Temperaturen von etwa 700 °C wirksam zu unterdrücken, muss die Verweilzeit des Stahlbands > 750 °C so kurz wie möglich sein. Zur Realisierung dessen hat sich erfindungsgemäß für das Erwärmen des Stahlbands auf eine Temperatur von bis zu 950 °C gezeigt, dass mit einer Atmosphäre mit zumindest einem Anteil von 20 % Wasserstoff, vorzugsweise Rest Stickstoff, und einem Taupunkt von weniger bzw. kleiner als -40 °C Verweilzeiten für das Stahlband bis maximal 180 Sekunden zulässig sind. Je nach Beschaffenheit des zu beschichtendes Stahlbands kann diese Verweilzeiten auch kürzer als 180 Sekunden sein. Jedenfalls wird während der Halte- bzw. Verweilzeit das Material des Stahlbands teilweise oder vollständig in Austenit umgewandelt.In order to effectively suppress the oxidation at the surfaces of the steel strip above temperatures of about 700 ° C, the residence time of the steel strip> 750 ° C must be as short as possible. To realize this, according to the invention for the heating of the steel strip to a temperature of up to 950 ° C has shown that with an atmosphere having at least a proportion of 20% hydrogen, preferably nitrogen, and a dew point of less than or less than -40 ° C residence times for the steel strip are allowed up to a maximum of 180 seconds. Depending on the nature of the steel strip to be coated, these residence times may also be shorter than 180 seconds. In any case, the material of the steel strip is partially or completely converted into austenite during the holding or residence time.
Bei beiden der genannten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass für das Stahlband ein Schnellkühlen unter einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre auf < 500 °C durchgeführt wird, wie es im Schritt a) bzw. im Schritt v) definiert ist. Für ein solches Schnellkühlen kann die Kühlrate zumindest 40 K/s betragen, wofür ein hoher Wasserstoffgehalt zweckmäßig ist. Vorteilhafterweise wird ein wasserstoffreiches Schutzgas mit einem Anteil von z.B. 50% Wasserstoff im Aufheizteil und/oder in der Langsamkühlung zur Vermeidung der Oxidation eingesetzt.In both of the aforementioned embodiments of a method according to the invention, it is provided that rapid cooling is carried out for the steel strip under a hydrogen-containing atmosphere at <500 ° C., as defined in step a) or in step v). For such rapid cooling, the cooling rate can be at least 40 K / s, for which a high hydrogen content is expedient. Advantageously, a hydrogen-rich inert gas with a proportion of e.g. 50% hydrogen used in the heating part and / or in the slow cooling to avoid oxidation.
In vorteilhafter Weiterbildung des erstgenannten erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Stahlband vor dem Schritt a) durch einen direkt beheizten Vorwärmer (DFF = Direct Fired Furnace) in einer Abgas-Atmosphäre mit Luftmangel auf eine Temperatur von bis zu 750 °C erwärmt wird. Bei einem solchen Aufwärmen ist die Oxidationsneigung für das Stahlband in der Regel noch unkritisch, wobei für bestimmte Güten Aufheizraten von 15-20 K/s ausreichend sind. Des Weiteren wird mit einem solchen Erwärmen des Stahlbands hierfür vorteilhaft ein höheres Temperaturniveau erreicht, zur Vorbereitung der anschließenden intensiven Erwärmung im Schritt a). In an advantageous embodiment of the first-mentioned method according to the invention can be provided that the steel strip is heated to a temperature of up to 750 ° C by a directly heated preheater (DFF = Direct Fired Furnace) in an exhaust atmosphere with lack of air before step a). In such a warming, the tendency to oxidation of the steel strip is usually not critical, with heating rates of 15-20 K / s are sufficient for certain grades. Furthermore, such a heating of the steel strip advantageously achieves a higher temperature level for this, in preparation for the subsequent intensive heating in step a).
In vorteilhafter Weiterbildung des erstgenannten erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in Schritt a) das Stahlband durch zumindest einen Induktor, vorzugsweise in Form eines Querfeld-Induktors, auf die Haltetemperatur von bis zu 950 °C erwärmt wird. Hierdurch ist es möglich, ein schnelles Aufheizen für das Stahlband mit einer Heizrate von zumindest 50 K/s zu erzielen.In an advantageous embodiment of the first-mentioned method according to the invention can be provided that in step a) the steel strip is heated by at least one inductor, preferably in the form of a transverse field inductor, to the holding temperature of up to 950 ° C. This makes it possible to achieve a rapid heating for the steel strip with a heating rate of at least 50 K / s.
In vorteilhafter Weiterbildung des erstgenannten erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in Schritt a) das Stahlband induktiv in zwei Stufen erwärmt wird, wobei das Stahlband durch einen ersten Induktor, vorzugsweise in Form eines Längsfeld-Induktors, zunächst auf eine Temperatur von bis zu 720 °C erwärmt wird und anschließend durch einen zweiten Induktor, vorzugsweise in Form eines Querfeld-Induktors, auf die Haltetemperatur von bis zu 950 °C erwärmt wird.In an advantageous embodiment of the first-mentioned method according to the invention can be provided that in step a) the steel strip is inductively heated in two stages, the steel strip by a first inductor, preferably in the form of a longitudinal field inductor, initially to a temperature of up to 720 ° C is heated and then heated by a second inductor, preferably in the form of a transverse field inductor, to the holding temperature of up to 950 ° C.
Wie vorstehend bereits erläutert, kann die Verweildauer bei dem erstgenannten erfindungsgemäßen Verfahren in Schritt a) auch weniger als 180 Sekunden betragen. Diesbezüglich wird darauf hingewiesen, dass diese Verweildauer im Rahmen der vorliegende Erfindung auch ≤ 170 Sekunden, vorzugsweise ≤ 160 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 150 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 140 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 130 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 120 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 110 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 100 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 90 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 85 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 80 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 75 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 70 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 65 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 60 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 55 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 50 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 45 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 40 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 35 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 30 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 25 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 20 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 15 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 10 Sekunden, weiter vorzugsweise ≤ 5 Sekunden betragen kann, je nach Materialbeschaffenheit des zu beschichtenden Stahlbandes.As already explained above, the residence time in the first-mentioned process according to the invention in step a) can also be less than 180 seconds. In this regard, it should be noted that this residence time in the context of the present invention also ≤ 170 seconds, preferably ≤ 160 seconds, more preferably ≤ 150 seconds, more preferably ≤ 140 seconds, more preferably ≤ 130 seconds, more preferably ≤ 120 seconds, more preferably ≤ 110 seconds, more preferably ≤100 seconds, more preferably ≤90 seconds, more preferably ≤85 seconds, more preferably ≤80 seconds, more preferably ≤75 seconds, more preferably ≤70 seconds, further preferably ≤65 seconds, further preferably ≤60 seconds , more preferably ≤ 55 seconds, more preferably ≤ 50 seconds, further preferably ≤ 45 seconds, more preferably ≤ 40 seconds, further preferably ≤ 35 seconds, more preferably ≤ 30 seconds, further preferably ≤ 25 seconds, further preferably ≤ 20 seconds preferably ≤ 15 seconds, more preferably ≤ 10 Seconds, more preferably ≤ 5 seconds may be, depending on the material properties of the steel strip to be coated.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Stahlband bei dem Schnellkühlen in Schritt b) bzw. in Schritt v) auf eine Temperatur gekühlt wird, die in einem Bereich zwischen 200 °C und 450 °C liegt. Für diesen Fall ist es weiter zweckmäßig, dass dann vor dem Schritt c) bzw. im Anschluss an Schritt v) ein Erwärmen des Stahlbands auf eine Partitioning-Temperatur von zumindest 300 °C, vorzugsweise 320 °C, in einer Atmosphäre, die ≥ 20 % Wasserstoff (H2) und Rest Stickstoff (N2) enthält, durchgeführt wird, wobei das Stahlband in dieser Atmosphäre für eine Dauer von ≥ 30 Sekunden verweilt.In an advantageous embodiment of the invention can be provided that the steel strip is cooled in the rapid cooling in step b) or in step v) to a temperature which is in a range between 200 ° C and 450 ° C. In this case, it is further expedient for the steel strip to be heated to a partitioning temperature of at least 300 ° C., preferably 320 ° C., in an atmosphere which is ≥ 20 before step c) or following step v) % Hydrogen (H 2 ) and balance nitrogen (N 2 ) is carried out with the steel strip in this atmosphere for a period of ≥ 30 seconds dwell.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass für das Stahlband ein Langsamkühlen durchgeführt wird. Bei dem erstgenannten erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt ein solches Langsamkühlen zwischen den Schritten a) und b), wobei bei dem zweitgenannten erfindungsgemäßen Verfahren ein solches Langsamkühlen zwischen den Schritten iv) und v) erfolgt. Jedenfalls ist es von Vorteil, wenn ein solches Langsamkühlen unter einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre erfolgt, die z.B. einen Anteil von zumindest 20 % Wasserstoff enthalten und einen Taupunkt von < -40 °C aufweisen kann. Des Weiteren ist von Vorteil, wenn diese Atmosphäre neben dem Wasserstoffanteil dann Rest Stickstoff enthält. Jedenfalls ist für das Langsamkühlen von Bedeutung bzw. von Vorteil, dass dabei das Mischphasengebiet Ferrit + Austenit mit langsamer Abkühlung durchfahren wird, je nach Legierung bis herunter auf 750 °C, um dadurch einen definierten Austenit-Anteil einzustellen. Deswegen ist die Zeit der Langsamkühlung hinsichtlich die Oxidation von Si Teil der vorstehend genannten Verweilzeit.In an advantageous embodiment of the invention can be provided that a slow cooling is performed for the steel strip. In the first-mentioned method according to the invention, such slow cooling takes place between steps a) and b), whereby in the case of the second-mentioned method according to the invention, such slow cooling takes place between steps iv) and v). In any case, it is advantageous if such slow cooling takes place under a hydrogenous atmosphere, e.g. contain a proportion of at least 20% hydrogen and may have a dew point of <-40 ° C. Furthermore, it is advantageous if this atmosphere in addition to the hydrogen content then contains residual nitrogen. In any case, it is important or advantageous for slow cooling that the mixed phase region ferrite + austenite is passed through with slow cooling, depending on the alloy down to 750 ° C., in order to thereby set a defined austenite content. Therefore, the time of slow cooling with respect to the oxidation of Si is part of the above-mentioned residence time.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können für die kontinuierliche Wärmebehandlung des Stahlbandes weitere Prozessschritte vorgesehen sein, bei denen es sich z.B. um ein Wiederaufheizen und/oder um ein Halten des Stahlbands handeln kann. Diese möglichen weiteren Prozessschritte werden bei Temperaturen >> 600 °C gefahren und sind daher hinsichtlich der Oxidation von Si unerheblich. Ein hoher Wasserstoffgehalt ist hierbei zwar nicht erforderlich, jedoch auch nicht von Nachteil, so dass für diese weiteren Prozessschritte grundsätzlich in der gleichen Atmosphäre wie die vorhergehende Schnellkühlung gefahren werden kann.In an advantageous embodiment of the invention, further process steps may be provided for the continuous heat treatment of the steel strip, which may be e.g. may be a reheating and / or a holding of the steel strip. These possible further process steps are driven at temperatures of> 600 ° C and are therefore irrelevant with regard to the oxidation of Si. Although a high hydrogen content is not required in this case, it is not disadvantageous, so that it is basically possible to drive for these further process steps in the same atmosphere as the preceding rapid cooling.
Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand einer schematisch vereinfachten Zeichnung im Detail beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine prinzipielle Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anlage, -
2 eine prinzipielle Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anlage nach einer weiteren Ausführungsform, -
3 eine prinzipielle Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anlage nach einer weiteren Ausführungsform, -
4 den Temperaturverlauf für ein Stahlband bei einer Behandlung inder Anlage von 3 , -
5 eine tabellarische Übersicht zu Parametern einer möglichen Fahrweise eines erfindungsgemäßen Verfahrens, -
6 den Temperaturverlauf für ein Stahlband bei derFahrweise von 5 , -
7 eine tabellarische Übersicht zu Parametern einer möglichen Fahrweise eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform, -
8 den Temperaturverlauf für ein Stahlband bei derFahrweise von 7 , -
9 eine tabellarische Übersicht zu Parametern einer möglichen Fahrweise eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform, -
10 den Temperaturverlauf für ein Stahlband bei derFahrweise von 9 , -
11 eine tabellarische Übersicht zu Parametern einer möglichen Fahrweise eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform, und -
12 den Temperaturverlauf für ein Stahlband bei derFahrweise von 11 .
-
1 a schematic side view of a system according to the invention, -
2 a schematic side view of a system according to the invention according to a further embodiment, -
3 a schematic side view of a system according to the invention according to a further embodiment, -
4 the temperature curve for a steel strip during a treatment in the plant of3 . -
5 a tabular overview of parameters of a possible driving style of a method according to the invention, -
6 the temperature curve for a steel strip in the driving style of5 . -
7 a tabular overview of parameters of a possible driving style of a method according to the invention according to a further embodiment, -
8th the temperature curve for a steel strip in the driving style of7 . -
9 a tabular overview of parameters of a possible driving style of a method according to the invention according to a further embodiment, -
10 the temperature curve for a steel strip in the driving style of9 . -
11 a tabular overview of parameters of a possible driving style of a method according to the invention according to another embodiment, and -
12 the temperature curve for a steel strip in the driving style of11 ,
Nachstehend sind unter Bezugnahme auf die
Zur Wärmebehandlung des Stahlbands
- - Kammer
1 : Vorheizkammer, direkt befeuert; in1 mit „105 “ bezeichnet; - - Kammer
2 : erste Heizkammer zur Schnellaufheizung, optional mit einer Vor-Oxidation ausgestattet; in1 mit „107 “ bezeichnet; - - Kammer
3 : zweite Heizkammer, strahlrohrbeheizt, dient zum Langsam-Aufheizen und zum Halten; in1 mit „112 “ bezeichnet; - - Kammer
4 : Langsamkühlkammer; in1 mit „115 “ bezeichnet; - - Kammer
5 : Schnellkühlkammer; in1 mit „116 “ bezeichnet; - - Kammer
6 : Kammer für ein Partitioning bzw. Überaltern; in1 mit „117 “ bezeichnet.
- - Chamber
1 : Preheat chamber, directly fired; in1 With "105 "designated; - - Chamber
2 : first heating chamber for rapid heating, optionally equipped with pre-oxidation; in1 With "107 "designated; - - Chamber
3 : second heating chamber, radiant tube heated, used for slow heating and holding; in1 With "112 "designated; - - Chamber
4 : Slow cooling chamber; in1 With "115 "designated; - - Chamber
5 : Rapid cooling chamber; in1 With "116 "designated; - - Chamber
6 : Chamber for partitioning or overaging; in1 With "117 " designated.
Die Kammern
Die prinzipiell vereinfachte Seitenansicht gemäß
Die einzelnen Kammern gemäß der Ausführungsform von
- - Die erste Kammer bzw.
Vorheizkammer 105 ist mit zumindest einem direkt beheizten Vorwärmer bzw. Ofenteil (DFF = Direct Fired Furnace) ausgestattet, mitdem das Stahlband 102 auf eine Temperatur von zumindest 600 °C erwärmt werden kann. Insoweit erfüllt dieerste Kammer 105 die Funktion einer Vorheizkammer.Die erste Kammer 105 umfasst dieBandpfade 1 +2. die ersteKammer 105 dient insbesondere zum kostengünstigen Aufheizen von weniger oxidationsempfindlichen Produkten bzw.Stahlbändern 102 . - -
Die zweite Kammer 107 bildet eine erste Heizkammer zur Schnellaufheizung desStahlbands 102 , und ist zu diesem Zweck mit einem ersten Induktor108 (in1 auch mit „Induktor 1 “ bezeichnet) und mit einem zweiten Induktor109 (in1 auch mit „Induktor 2 “ bezeichnet) ausgestattet. In der TransportrichtungT desStahlbands 102 gesehen ist der zweiteInduktor 109 stromabwärts vonden ersten Induktor 108 angeordnet.Der erste Induktor 108 ist als Längsfeld- Induktor ausgebildet.Der zweite Induktor 109 ist als Querfeld-Induktor ausgebildet.Die zweite Kammer 107 umfasst dieBandpfade 3 ,4 und 5 . - - Optional kann die
zweite Kammer 107 mit einerVoroxidationskammer 110 ausgestattet sein, die zwischen den erstenInduktor 108 unddem zweiten Induktor 109 angeordnet ist. Für diesen Falldurchläuft das Stahlband 102 , nachdem es durchden ersten Induktor 108 erwärmt worden ist, zunächst dieVoroxidationskammer 110 , bevor es dann vondem zweiten Induktor 109 erwärmt wird. - -
Die dritte Kammer 112 bildet eine zweite Heizkammer und ist strahlrohrbeheizt, und dient zum Langsam-Aufheizen des Stahlbands 102 auf eine bestimmte Temperatur und zum anschließenden Halten auf dieser Temperatur.Die dritte Kammer 112 bildet einen RTF-Ofenteil (RTF = Radiant Tube Furnace)113 und ist mit einerMehrzahl von Strahrohren 114 ausgestattet, die entlang der Bandpfade6 -13 angeordnet sind. Bei Bedarf lassen sich fürdas Stahlband 102 innerhalb der drittenKammer 112 auch längere Haltezeiten einstellen. Am Ende der drittenKammer 112 kann ein weiterer Induktor, z.B. in Form eines Querfeld-Induktors, vorgesehen sein, in1 mit „Induktor 3“ bezeichnet.Mit dem Induktor 3 kann das Stahlband 102 z.B. mit Heizraten von zumindest 50 K/s auf eine Temperatur von zumindest 820 °C erwärmt werden, bevor es diedritte Kammer 112 verlässt.Die dritte Kammer 112 umfasst die Bandpfade6 -13 .
- -
Die vierte Kammer 115 dient zum Langsamkühlen desStahlbands 102 , und umfasst hierzu dieBandpfade 14 +15 . - -
Die fünfte Kammer 116 dient als Schnellkühlkammer, und ist zu diesem Zweck mit Kühleinrichtungen in Form einer „Schnellkühlung 1 “ und einer „Schnellkühlung 2“ ausgestattet, die entlang des Bandpfades16 nach- bzw. hintereinander angeordnet sind. - -
Die sechste Kammer 117 dient dazu,das Stahlband 102 auf eine Partitioning-Temperatur von zumindest 300 °C, vorzugsweisevon 320 °C zu erwärmen. Im Einlaufbereich der sechstenKammer 117 kann ein Induktor 4 vorgesehen sein, wobei im Auslaufbereich bzw. am Ende der sechstenKammer 117 ein Induktor 5 vorgesehen sein kann.Mit diesen Induktoren 4 ,5 , die vorzugsweise als Längsfeld-Induktoren ausgebildet sind,kann das Stahlband 102 mit einer hohen Heizrate auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht werden.Die sechste Kammer 117 umfasst die Bandpfade17 -24 .
- - The first chamber or
preheat chamber 105 is equipped with at least one directly heated preheater or furnace section (DFF = Direct Fired Furnace) with which thesteel strip 102 can be heated to a temperature of at least 600 ° C. In that regard fulfilled thefirst chamber 105 the function of a preheat chamber. Thefirst chamber 105 includes theband paths 1 +2. thefirst chamber 105 is used in particular for cost-effective heating of less oxidation-sensitive products orsteel strips 102 , - - The
second chamber 107 forms a first heating chamber for rapid heating of thesteel strip 102 , and is for this purpose with a first inductor108 (in1 also with "inductor 1 ") And with a second inductor109 (in1 also with "inductor 2 "Designated) equipped. In the transport directionT thesteel band 102 seen is thesecond inductor 109 downstream of thefirst inductor 108 arranged. Thefirst inductor 108 is designed as a longitudinal field inductor. Thesecond inductor 109 is designed as a transverse field inductor. Thesecond chamber 107 includes theband paths 3 .4 and5 , - - Optionally, the
second chamber 107 with apre-oxidation chamber 110 be fitted between thefirst inductor 108 and thesecond inductor 109 is arranged. For this case, the steel band passes through102 after passing through thefirst inductor 108 has been heated, first thepre-oxidation chamber 110 before then from thesecond inductor 109 is heated. - - The
third chamber 112 forms a second heating chamber and is radiant tube heated, and serves to slowly heat up thesteel strip 102 to a certain temperature and then holding at this temperature. Thethird chamber 112 forms a RTF furnace part (RTF = Radiant Tube Furnace)113 and is with a plurality oftubes 114 equipped along the belt paths6 -13 are arranged. If necessary, can be for thesteel strip 102 within thethird chamber 112 also set longer hold times. At the end of the third chamber112 a further inductor, for example in the form of a transverse field inductor, may be provided in FIG1 denoted by "inductor 3". With theinductor 3 can thesteel band 102 eg at heating rates of at least 50 K / s to a temperature of at least 820 ° C, before it is thethird chamber 112 leaves. Thethird chamber 112 includes the band paths6 -13 ,
- - The
fourth chamber 115 Used for slow cooling of thesteel strip 102 , and includes the tape paths for thispurpose 14 +15 , - - The
fifth chamber 116 serves as a rapid cooling chamber, and for this purpose is provided with cooling means in the form of a "rapid cooling 1 "And a"rapid cooling 2 "equipped along thetape path 16 are arranged after or behind each other. - - The
sixth chamber 117 serves to thesteel band 102 to a partitioning temperature of at least 300 ° C, preferably from 320 ° C to heat. In the inlet area of thesixth chamber 117 can be aninductor 4 be provided, wherein in the outlet region or at the end of thesixth chamber 117 aninductor 5 can be provided. With theseinductors 4 .5 , which are preferably designed as longitudinal field inductors, thesteel strip 102 be brought to a predetermined temperature with a high heating rate. Thesixth chamber 117 includes the band paths17 -24 ,
In den jeweiligen Kammern der Anlage
- - In der ersten
Kammer 105 ist eine schwach reduzierende Atmosphäre vorgesehen, die Abgas mit (leichtem) Luftmangel enthält. - - Die Atmosphäre in der zweiten Kammer
107 („Heizkammer“) besteht aus einem Anteil von zumindest 20 % Wasserstoff (H2), vorzugsweise einem Anteil von > 50 % H2, und weist einen Taupunkt von < -40 °C auf. Der restliche Anteil dieser Atmosphäre besteht aus Stickstoff (N2). - - In der vierten
Kammer 115 ist für das Langsamkühlen des Stahlbands eine Atmosphäre vorgesehen, die zumindest 20 % Wasserstoff (H2 ), und Rest Stickstoff (N2 ) enthält und dabei einen Taupunkt von < -40 °C aufweist. - - In
der fünften Kammer 116 , welche die Funktion einer Schnellkühlkammer erfüllt, liegt die gleiche Atmosphäre wie in der zweitenKammer 107 vor. Zugunsten einer gesteigerten Kühlleistung bzw. Kühlperformance liegt der Wasserstoff-Anteil vorzugsweise > 50%.
- - In the first chamber
105 a weakly reducing atmosphere is provided which contains exhaust gas with (slight) air deficiency. - - The atmosphere in the second chamber
107 ("Heating chamber") consists of a proportion of at least 20% hydrogen (H 2 ), preferably a proportion of> 50% H 2 , and has a dew point of <-40 ° C. The remainder of this atmosphere is nitrogen (N 2 ). - - In the
fourth chamber 115 For the slow cooling of the steel strip, an atmosphere is provided which contains at least 20% hydrogen (H2 ), and balance nitrogen (N2 ) and thereby has a dew point of <-40 ° C. - - In the
fifth chamber 116 , which performs the function of a rapid cooling chamber, is the same atmosphere as in thesecond chamber 107 in front. In favor of an increased cooling capacity or cooling performance, the hydrogen content is preferably> 50%.
Die Darstellung von
In den einzelnen Kammern
Die Ausführungsform von
Bei der Ausführungsform von
Bei der Ausführungsform von
In der fünften Kammer bzw. der Schnellkühlkammer
Nachdem das Stahlband
Im Zusammenhang mit der Ausführungsform von
Im Vergleich zur Ausführungsform von
Der Verlauf der Temperatur des Stahlbandes
Die Atmosphäre in der zweiten Kammer bzw. der Heizkammer
In Bezug auf eine Anlage
Nachfolgend sind weitere Fahrweisen für ein erfindungsgemäßen Verfahren erläutert, mit denen eine Anlage
Die erste Fahrweise eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist mit ihren zugehörigen Parametern in der Tabelle von
Ausweislich der Erläuterungen in der Tabelle von
In Bezug auf weitere Details für die jeweiligen Temperaturen und Atmosphären, die bei der ersten Fahrweise in den einzelnen Kammern der Anlage
Eine mögliche zweite Fahrweise für ein erfindungsgemäßes Verfahren ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Tabelle von
Bei der zweiten Fahrweise wird das Stahlband in der ersten Kammer
Die übrigen Prozessschritte der zweiten Fahrweise können den Prozessschritten der ersten Fahrweise entsprechen, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obige Erläuterung zu den
Für die weiteren Details der jeweiligen Temperaturen und Atmosphären, die bei der zweiten Fahrweise in den einzelnen Kammern der Anlage
An dieser Stelle wird gesondert darauf hingewiesen, dass die erste und zweite Fahrweise darin übereinstimmen, dass die Voroxidationskammer
Eine mögliche dritte Fahrweise für ein erfindungsgemäßes Verfahren ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Tabelle von
In der ersten Kammer
Für die dritte Fahrweise wird zusätzlich darauf hingewiesen, dass der zweite Induktor
Für die weiteren Details der jeweiligen Temperaturen und Atmosphären, die bei der dritten Fahrweise in den einzelnen Kammern der Anlage
Eine mögliche vierte Fahrweise für ein erfindungsgemäßes Verfahren dient ebenfalls für AHSS-Stähle mit eingestellter Vor-Oxidation, und ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Tabelle von
Bei der vierten Fahrweise erfolgt die Erwärmung des Stahlbandes
Für die Durchführung der vorliegenden Erfindung ist es zweckmäßig, während des Betriebs der Anlage
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt des Betriebes mit der induktiven Schnellerwärmung besteht darin, dass der übertragene Wärmestrom aus elektrischen Größen mit guter Genauigkeit bekannt ist. Mit Wärmestrom und Banddaten kann auf die Temperatur des Stahlbandes
Schließlich wird darauf hingewiesen, dass in Anbetracht der vorstehend erläuterten verschiedenen Fahrweisen eines Verfahrens, mit denen eine Anlage
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Anlage zum SchmelztauchbeschichtenPlant for hot dip coating
- 102102
- Stahlbandsteel strip
- 104104
- Schmelztauchbadhot dipping bath
- 105105
- Vorheizkammerpreheating
- 106106
- direkt beheizte Vorwärmer (DFF = Direct Fired Furnace)directly heated preheaters (DFF = Direct Fired Furnace)
- 107107
- erste Heizkammerfirst heating chamber
- 108108
- (erster) Induktor(first) inductor
- 109109
- (zweiter) Induktor(second) inductor
- 110110
- VoroxidationskammerVoroxidationskammer
- 112112
- zweite Heizkammersecond heating chamber
- 113113
- RTF-Ofenteil (RTF = Radiant Tube Furnace)RTF furnace part (RTF = Radiant Tube Furnace)
- 114114
- Strahlrohr(e)Lance (s)
- 115115
- LangsamkühlkammerSlow cool chamber
- 116116
- SchnellkühlkammerQuick cooling chamber
- 117117
- (Partitioning-) Haltekammer(Partitioning) holding chamber
- 118118
-
Induktor (im Auslaufbereich der Haltekammer
117 )Inductor (in the outlet area of the holding chamber117 ) - 1-241-24
-
Bandpfade der Anlage
10 , bei der Ausführungsform von1 Tape paths of theplant 10 in the embodiment of1 - 1-101-10
-
Bandpfade der Anlage
10 , bei der Ausführungsform von2 Tape paths of theplant 10 in the embodiment of2 - 1-121-12
-
Bandpfade der Anlage
10 , bei der Ausführungsform von3 Tape paths of theplant 10 in the embodiment of3 - TT
-
Transportrichtung für ein Bewegen des Stahlbands
102 Transport direction for moving thesteel strip 102
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1819840 B1 [0004]EP 1819840 B1 [0004]
- EP 2732062 B1 [0004]EP 2732062 B1 [0004]
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