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CN111485188A - 一种采用预氧化技术提升高强钢板表面可镀性的方法 - Google Patents

一种采用预氧化技术提升高强钢板表面可镀性的方法 Download PDF

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CN111485188A CN202010255317.5A CN202010255317A CN111485188A CN 111485188 A CN111485188 A CN 111485188A CN 202010255317 A CN202010255317 A CN 202010255317A CN 111485188 A CN111485188 A CN 111485188A
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hydrogen
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姚林
刘军友
张国强
王军生
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Angang Steel Co Ltd
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Angang Steel Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种采用预氧化技术提升高强镀锌钢板表面可镀性的方法，高强钢板连续热镀锌过程中，连续退火炉中明火加热段的空燃比为1.0～1.1，高强钢板表面微氧化后的锈层厚度为0.1～1.0μm，均热段通过氢气还原表面氧化层。本发明通过调整退火炉明火加热段的空燃比，主动使高强钢板表面发生微氧化，并保证锈层厚度，确保发生内氧化，然后在均热段通过氢气还原表面氧化层；有效减少了高强钢板表面不利于镀锌的元素，使高强钢板经连续镀锌线后生产出的热镀锌板的表面镀层质量得到显著提高。

Description

一种采用预氧化技术提升高强钢板表面可镀性的方法
技术领域
本发明涉及热镀锌技术领域，尤其涉及一种采用预氧化技术提升高强钢板表面可镀性的方法。
背景技术
连续镀锌，是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术。现在主要采用的方法是热连续镀锌。根据镀前处理方法的不同把热连续镀锌工艺分为线外退火和线内退火两大类，其中线外退火是热轧或冷轧钢板进入热连续镀锌作业线之前，首先在抽底式退火炉或罩式退火炉中进行再结晶退火，即连续镀锌线不包括退火工序。钢板在热连续镀锌之前必须保持一个无氧化物和其他脏物存在的洁净的纯铁活性表面，具体是先由酸洗的方法把经退火的表面氧化铁皮清除，然后涂上一层由氯化锌或由氯化铵和氯化锌混合组成的溶剂进行保护，从而防止钢板再被氧化。线内退火是由冷轧或热轧车间直接提供带卷作为热连续镀锌的原板，在热连续镀锌作业线内进行气体保护再结晶退火。属于此类热连续镀锌方法包括：森吉米尔法、改良森吉米尔法、美钢联法(同日本川崎法)、赛拉斯法及莎伦法。
为满足汽车用钢轻量化的要求，高强镀锌汽车板成为开发的重点。为获得高强度的钢板需要添加较多的Mn、Si等元素，而这些元素的存在会导致钢板表面可镀性差，不能满足用户的使用要求。为了解决这一问题，国内某些研究机构和钢铁企业对如何提高高强镀锌板表面可镀性进行了一些研究，提出先在表面进行预氧化，使Mn、Si等元素发生内氧化，然后再对表面还原，减少Mn、Si等元素在表面的存在，从而提高镀层质量的方法。该方法经实验室试验，得出了露点、氢含量等参数与发生内氧化的规律。但实验室均采用辐射管模拟加热。另外，根据经典的高温氧化理论，铁硅合金一般不发生内氧化现象，只有在减小或防止外部锈层向内移动的前提下才可能发生内氧化。
发明内容
本发明提供了一种采用预氧化技术提升高强钢板表面可镀性的方法，通过提高退火炉明火加热段的空燃比实现高强钢板的预氧化，然后在均热段通过氢气还原表面氧化层，有效减少了高强钢板表面不利于镀锌的元素，使高强钢板经连续镀锌线后生产出的热镀锌板的表面可镀性得到显著提高。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种采用预氧化技术提升高强钢板表面可镀性的方法，高强钢板连续热镀锌过程中，连续退火炉中明火加热段的空燃比为1.0～1.1，高强钢板表面微氧化后的锈层厚度为0.1～1.0μm，均热段通过氢气还原表面氧化层。
所述高强钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.001％～1％，Mn 0.1％～25％，Si0.01％～0.5％，其余为Fe及其它不可避免的杂质；高强钢板来料状态为轧后冷硬板。
连续热镀锌过程中，连续退火炉的明火加热段出口温度为580～740℃，均热段温度为650～850℃，高强钢板在连续退火炉中的移动速度为30～180m/min。
所述氢气还原表面氧化层时，氢气含量在10％以上，氢气还原反应的化学方程式为：MeO+H2＝Me+H20，其中MeO为金属氧化物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过调整退火炉明火加热段的空燃比，主动使高强钢板表面发生微氧化，并保证锈层厚度，确保发生内氧化，然后在均热段通过氢气还原表面氧化层；有效减少了高强镀锌钢板表面不利于镀锌的元素，使高强镀锌钢板经连续镀锌线后生产出的热镀锌板的表面可镀性得到显著提高。
附图说明
图1是本发明实施例中所述取样位置示意图。
图2是本发明实施例中在C1处取样测试结果。
图3是本发明实施例中在C2处取样测试结果。
图中：1.预热段2.均热段3.高强钢板
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明所述一种采用预氧化技术提升高强钢板表面可镀性的方法，高强钢板连续热镀锌过程中，连续退火炉中明火加热段的空燃比为1.0～1.1，高强钢板表面微氧化后的锈层厚度为0.1～1.0μm，均热段通过氢气还原表面氧化层。
所述高强钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.001％～1％，Mn 0.1％～25％，Si0.01％～0.5％，其余为Fe及其它不可避免的杂质；高强钢板来料状态为轧后冷硬板。
连续热镀锌过程中，连续退火炉的明火加热段出口温度为580～740℃，均热段温度为650～850℃，高强钢板在连续退火炉中的移动速度为30～180m/min。
所述氢气还原表面氧化层时，氢气含量在10％以上，氢气还原反应的化学方程式为：MeO+H2＝Me+H20，其中MeO为金属氧化物。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例采用改良森吉米尔法的明火加热的连续退火炉进行生产实践；通过调整明火加热段空燃比，主动使高强钢板3(带钢)表面发生微氧化，并保证锈层厚度，确保发生内氧化。然后在均热段通过氢气还原表面氧化层，使高强钢板3在入锌锅之前表面状态良好。本实施例中，分别在微氧化和还原后取样测试，找出其中规律。
本实施例中，预进行热镀锌的高强钢板3化学成分为C％1，Si 0.12％，Mn 1.5％，其余为Fe及其它不可避免的杂质。
试验采用的明火退火炉示意图如图1所示，第一个行程为预热段1，第二个行程为明火加热段2，后面的为均热段。连续退火炉的明火段出口温度为740℃，均热段温度为780℃，高强钢板3在连续退火炉中的移动速度为100m/min。试验要求停炉前将明火加热段的空燃比调节到1.02，均热段通过氢气还原表面氧化层，还原过程中氢气含量为12％(常规氢气还原过程中氢气含量为5％左右)，高强钢板3出锌锅后停线，大流量氮气吹扫，炉子冷却后在图中C1、C2位置处分别取样品。
对于所取样品采用辉光光谱仪进行测试，测试具体方法为从表面轰击后沿深度剖析，为观察方便，测试结果中O、Mn含量被放大10倍，Si被放大50倍。预氧化后样品(C1处样品)和还原后样品(C2处样品)的测试结果如图2、图3所示。
从图2可以看出，高强钢板表面以Fe和Fe的氧化物为主，有0.5％左右的Mn，基本没有Si，Si出现了明显的内氧化，在0.3μm深度处达到峰值，Mn的内氧化不如Si明显，但也以内氧化为主，在0.12μm处达到峰值。
从图3可以看出，在均热段氢气还原后，高强钢板表面的O基本没有了，在还原过程中Si和Mn元素没有扩散到表面，表明在入锌锅之前，高强钢板表面的Si和Mn大幅减少，而且表面没有O的存在，从而提高了高硅高锰钢板的表面可镀性。
通常情况下，对于Fe-Si合金，硅含量低时会在合金表面形成SiO2，而且SiO2的分布是很细小的，其不被向前推进的氧化铁锈层所包围，而是遍及合金表面并聚集起来。与此同时，SiO2和FeO反应生成铁橄榄石Fe2SiO4，由于外氧化层的形成速率极快，以至使内氧化区的厚度小到可以忽略不计。按理在热镀锌过程中会出现漏镀的现象，但是在本实施例的试验中未发生这样的现象，应该是氧化时间短的原因，也就是说通过减小或防止外部锈层向内移动，可以使Fe-Si出现内氧化的特点。
对于Fe-Mn合金，由于Mn的氧化物吉布斯自由能较SiO2的低，相对于Fe的选择性氧化能力弱，所以内氧化现象不如Si明显，但仍能观察到内氧化的发生，也可以一定程度降低表面Mn元素的含量。
对于还原过程，从测试结果看，均热段的还原能力就可以满足生产高表面质量镀锌汽车板的要求。
本实施例证明，通过预氧化再还原的过程，减少了高强镀锌板的表面不利于镀锌的元素，使高硅高锰钢种在连续镀锌线生产出高质量产品成为可能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种采用预氧化技术提升高强钢板表面可镀性的方法，其特征在于，高强钢板连续热镀锌过程中，连续退火炉中明火加热段的空燃比为1.0～1.1，高强钢板表面微氧化后的锈层厚度为0.1～1.0μm，均热段通过氢气还原表面氧化层。
2.根据权利要求1所述的一种采用预氧化技术提升高强钢板表面可镀性的方法，其特征在于，所述高强钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.001％～1％，Mn 0.1％～25％，Si 0.01％～0.5％，其余为Fe及其它不可避免的杂质；高强钢板来料状态为轧后冷硬板。
3.根据权利要求1所述的一种采用预氧化技术提升高强钢板表面可镀性的方法，其特征在于，连续热镀锌过程中，连续退火炉的明火加热段出口温度为580～740℃，均热段温度为650～850℃，高强钢板在连续退火炉中的移动速度为30～180m/min。
4.根据权利要求1所述的一种采用预氧化技术提升高强钢板表面可镀性的方法，其特征在于，所述氢气还原表面氧化层时，氢气含量在10％以上，氢气还原反应的化学方程式为：MeO+H2＝Me+H20，其中MeO为金属氧化物。
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