一種熱軋帶鋼免酸洗直接熱鍍鋅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱乳帶鋼免酸洗直接熱鍍鋅的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鍍鋅是金屬表面最常見的防腐蝕方法，熱鍍鋅是目前鋼板的表面鍍鋅主要采用的方法之一，熱鍍鋅工藝伴隨著冷乳帶鋼的飛速發(fā)展而得到了大規(guī)模的發(fā)展，近年來由于其技術(shù)日益成熟、得到的鍍層性能穩(wěn)定、使用壽命長和經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點，被廣泛的應(yīng)用于建筑業(yè)、家用電器業(yè)、機(jī)電工業(yè)、汽車制造等眾多領(lǐng)域。
[0003]傳統(tǒng)的鋼板表面熱鍍鋅采用的基板是冷乳基板，冷乳基板是由熱乳鋼帶經(jīng)過冷卻后乳制所得的，由于鋼板熱乳形成過程中處于高溫環(huán)境，不可避免的與空氣中的氧接觸發(fā)生氧化，在鋼板表面產(chǎn)生一層氧化鐵皮，氧化鐵皮的存在大大降低了鋼板的鍍鋅性能，使所得鍍鋅層性能穩(wěn)定性降低;常規(guī)工藝中，鋼板表面的氧化鐵皮都是經(jīng)過酸洗除去，酸洗能夠獲得良好的鋼板表面質(zhì)量，但也帶來一系列的負(fù)面影響:酸洗工藝成本比較高，且采用酸洗工藝后不可避免的對環(huán)境帶來一定污染，而廢酸回收及再生工藝流程復(fù)雜，成本顯著增加。
[0004]由于酸洗帶來的負(fù)面影響較大，人們開始研究清潔處理鋼板表面氧化鐵皮的方式，目前處理方式主要集中在3個方面:(I)熱乳過程中氧化鐵皮結(jié)構(gòu)控制技術(shù):雜志《乳鋼》，2012年8月第29卷第4期報道的文章《熱乳帶鋼氧化鐵皮控制技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》，公開了通過優(yōu)化除磷工藝、熱乳溫度、卷取溫度等工藝參數(shù)來消除紅色鐵皮，生產(chǎn)免酸洗直接熱鍍鋅板卷;該方法的優(yōu)點是可以減少酸洗操作，缺點是工藝參數(shù)不易控制，因控制不當(dāng)而導(dǎo)致的諸如氧化鐵皮壓入等缺陷嚴(yán)重阻礙了產(chǎn)品檔次的提升并造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，同時也會為冷乳、彩鍍、鍍鋅等后續(xù)工藝造成不利的影響；(2)無酸機(jī)械除磷技術(shù):如中國申請?zhí)枮?00610086831.0《冷乳帶鋼無酸除鱗的工藝方法及生產(chǎn)裝置》的專利申請，提供了一種冷乳帶鋼無酸除磷的工藝方法及生產(chǎn)裝置，主要通過多輥帶齒除鱗機(jī)將帶鋼表面氧化鐵皮破碎，由鋼刷機(jī)將遺留的鱗皮清除掉，然后經(jīng)由除鱗箱中的高壓水沖帶含水量5%的濕砂來沖刷帶鋼，除鱗后用清水沖洗;這種方法的優(yōu)點是生產(chǎn)的熱乳板既可以作為冷乳后工序的原料，也可以直接用來深沖或其他變形處理，缺點是設(shè)備繁瑣，操作工序復(fù)雜；(3)利用還原性氣氛C0、H2等與氧化物加熱還原反應(yīng)的技術(shù)，如中國申請?zhí)枮?01310714802.4《一種基于氧化鐵皮還原的熱乳帶鋼免酸洗熱鍍鋅方法》的專利申請，提供一種基于氧化鐵皮還原的熱乳帶鋼免酸洗熱鍍鋅方法，通過控制升溫調(diào)整熱乳帶鋼的氧化鐵皮結(jié)構(gòu)，將還原退火的熱乳帶鋼在氫氣氣氛中加熱還原，然后進(jìn)行熱鍍鋅，在減少環(huán)境污染的同時，消除了酸洗對生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕，降低了成本，缺點是在低濃度氫氣條件下經(jīng)過短時間的還原，還原效率低；中國申請?zhí)枮?01510277715.6《一種基于⑶還原的熱乳薄帶直接熱鍍鋅方法》，提供一種在鍍鋅前無需進(jìn)行酸洗及冷乳，采用CO還原熱乳薄帶鋼表面的氧化鐵皮，優(yōu)點是省去了酸洗和冷乳工序，且CO氣體在冶金行業(yè)易于獲取，成本較低;缺點是CO在鋼板表面的擴(kuò)散和傳輸能力弱，反應(yīng)速率慢，同時對熱乳鋼板的厚度有要求，應(yīng)用范圍有限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種提高熱乳帶鋼氧化鐵皮還原比例的方法:熱乳帶鋼卷取后在矯直機(jī)進(jìn)行矯直，帶材表面承受彎曲應(yīng)力，帶材表面經(jīng)過反復(fù)彎曲和拉伸，由于鐵基體及氧化鐵皮覆蓋層材料性能的巨大差異，鐵基體受力后產(chǎn)生一定的塑性變形，表面氧化鐵皮層則由于塑性較差且破壞強度低，不能適應(yīng)鐵基體的變形而引起內(nèi)應(yīng)力大于其破壞強度，最終產(chǎn)生不同形式的鐵皮裂紋或者剝離;氧化鐵皮厚度和結(jié)構(gòu)經(jīng)過調(diào)整后的熱乳帶鋼的再在氫氣氣氛中加熱還原，還原效率提高，然后進(jìn)行熱鍍鋅，得到較優(yōu)的無酸洗還原熱鍍鋅效果。
[0006]本發(fā)明提供的一種熱乳帶鋼免酸洗直接熱鍍鋅的方法按以下步驟進(jìn)行:
[0007](I)將板坯熱乳處理得到熱乳帶鋼；
[0008](2)熱乳帶鋼在拉伸矯直機(jī)上進(jìn)行矯直；
[0009](3)對矯直后的熱乳帶鋼進(jìn)行加熱還原；
[0010](4)浸入鋅鍋中直接熱鍍鋅；
[0011]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，優(yōu)選板坯以質(zhì)量％計含:C:0.08?0.15%、S1:0.01?0.5%、Mn: 1.4?3.0%、Cr:0.10 ?0.80%、P <0.015%^S<0.01%,Nb<0.01%,Ti<0.01%，A1:0.01?0.14%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0012]作為本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)選，上述步驟中將板坯加熱至1150?1250°C，精乳開乳溫度控制在1000?1010°C，終乳溫度控制在855?865°C;卷取溫度控制在550?580°C;
[0013]作為本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)選，上述步驟中終乳速度23.5m/s ；
[0014]作為本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)選，上述步驟中的鋼板完成終乳后經(jīng)過多道次冷卻，其中第二道次到第四道次的機(jī)架間冷卻水比例為30%?80%，第五道次和第六道次的機(jī)架間冷卻水比例為15%?50% ；
[0015]作為本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)選，得到的熱乳鋼卷厚度為I?4mm，氧化鐵皮厚度為4?10um，氧化鐵皮為Fe3O4或Fe304+Fe的微觀金相組織結(jié)構(gòu)；
[0016]作為本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)選，上述步驟對熱乳帶鋼在拉伸矯直機(jī)中進(jìn)行矯直，矯直延伸率為0.8%?7% ；
[0017]作為本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)選，上述步驟對熱乳帶鋼在拉伸矯直機(jī)中進(jìn)行矯直，矯直延伸率不高于5%;
[0018]作為本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)選，上述步驟中在加熱爐中將熱乳帶鋼以15?100°C/s的速度升溫至700?900°C進(jìn)行還原退火，然后將熱乳帶鋼放入還原爐中，還原氣氛為H2+N2，其中H2體積濃度為1?100 %，保溫還原時間控制為60?300 s;
[0019]作為本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)選，上述步驟熱處理爐后經(jīng)高氫冷卻快冷至溫度為450?460°〇的鋅液中，鍍鋅結(jié)束后經(jīng)冷卻至410?430°C;所述帶鋼經(jīng)鍍鋅后風(fēng)冷冷卻，冷卻塔頂輥溫度 250 ?300°C;
[0020]作為本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)選，熱乳帶鋼的氧化鐵皮組織中20%?40 %的氧化鐵皮被還原為鐵，被還原的鐵覆蓋在氧化鐵皮表面。
[0021]本發(fā)明提供了一種熱乳帶鋼免酸洗直接熱鍍鋅的方法，通過熱乳過程調(diào)整熱乳帶鋼的氧化鐵皮厚度和結(jié)構(gòu)，提供了一種提高熱乳帶鋼氧化鐵皮還原比例的方法，帶來了如下有益效果:
[0022]1、氧化鐵皮層在矯直過程中產(chǎn)生微裂紋而不會與基體剝離，氫氣非常容易進(jìn)入氧化層的裂隙中產(chǎn)生更充分的反應(yīng)，提高氧化鐵皮還原效率，有利于得到較優(yōu)的熱鍍鋅效果。
[0023]2、熱乳帶鋼表面的氧化鐵皮經(jīng)過氫氣還原除去，由于省去酸洗工序，無酸洗成本，噸鋼減少廢酸排放20kg，同時消除了酸洗帶來的環(huán)境問題。
[0024]3、本發(fā)明為廣泛適用于氫氣還原熱乳帶鋼表面氧化鐵皮的工藝，其克服現(xiàn)有工藝存在的不足，不增加額外的設(shè)施和投入，有效增加了氧化鐵皮還原比例，提高了還原效率；本發(fā)明投資少、見效快，操作方便。
【附圖說明】
[0025]圖1傳統(tǒng)熱乳鋼板鍍鋅工藝流程示意圖；
[0026]圖2本發(fā)明提供的一種熱乳帶鋼免酸洗直接熱鍍鋅工藝流程示意圖；
[0027]圖3本發(fā)明實施例1中熱乳帶鋼拉伸矯直后的氧化鐵皮斷面結(jié)構(gòu)微觀照片；
[0028]圖4為本發(fā)明實施例1中的熱乳帶鋼還原后的斷面結(jié)構(gòu)微觀組織照片。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明提供的一種熱乳帶鋼免酸洗直接熱鍍鋅的方法按以下步驟進(jìn)行:
[0030](I)將板坯熱乳處理得到熱乳帶鋼:
[0031](2)熱乳帶鋼在拉伸矯直機(jī)上進(jìn)行矯直；
[0032](3)對矯直后的熱乳帶鋼進(jìn)行加熱還原；
[0033](4)浸入鋅鍋中直接熱鍍鋅；
[0034]實施例1
[0035]采用的熱乳帶鋼的成分按重量百分比含量:C:0.08%、S1:0.01 %、Mn: 1.4%、Cr:0.10%、P:0.015%、S:0.01%、Nb:0.01%、T1:0.01%、Al:0.01%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的板還；
[0036]將板坯加熱至1220°C;精乳開乳溫度控制在1000°C，精乳終乳溫度控制在855°C，精乳時的乳制速度為7.6m/s;精乳結(jié)束后進(jìn)行多道次層流冷卻，卷取溫度控制在550°C;得至Ij熱乳帶剛的厚度為2mm，氧化鐵皮厚度為8.9um，氧化鐵皮結(jié)構(gòu)為Fe304+Fe的鋼卷；
[0037]在拉伸矯直機(jī)中進(jìn)行矯直，延伸率為3% ;
[0038]在加熱爐中將熱乳帶鋼以15°C/s的速度升溫至900°C還原退火，還原退火時加熱爐的氣氛為在體積濃度為20%的氫氣和80%的氮氣;然后熱乳帶鋼進(jìn)入還原爐中，氣氛中保溫還原120s;熱乳帶鋼的氧化鐵皮組織中20%的氧化鐵皮被還原為純鐵，被還原的鐵覆蓋在氧化鐵皮表面;帶鋼出熱處理爐后經(jīng)高氫冷卻快冷至溫度為460°C的鋅液中，鍍鋅結(jié)束后經(jīng)冷卻至410°C;所述帶鋼經(jīng)鍍鋅后風(fēng)冷冷卻，冷卻塔頂輥溫度為250°C;
[0039]鋼帶經(jīng)光整及卷曲后采用空冷或強制吹風(fēng)冷卻至室溫，采用萬能力學(xué)實驗機(jī)進(jìn)行180°冷彎試驗，鍍層和熱乳帶鋼基體之間具有良好的附著性。
[0040]實施例2
[0041]采用的熱乳帶鋼的成分按重量百分比含量:C:0.10%、S1:0.1% Mn:1.6%,Cr:0.