專利名稱：高強度熱浸鍍鋅鋼帶生產方法
技術領域：
本發明涉及熱浸鍍鍍鋅鋼帶的生產方法，尤其是一種高強度熱鍍浸鍍鋅鋼帶生產方法。
背景技術：
如業界熟知之理，熱浸鍍鍍鋅鋼帶是將軋硬板在連續鍍鋅生產線經過脫脂、退火、熱浸鍍后獲得的。強度是熱浸鍍鍍鋅鋼帶的主要性能指標之一，為了節省材料，必須提高強度，生產高強度熱浸鍍鍍鋅鋼帶是行業的發展方向，也是一大難題。目前，提高熱浸鍍鍍鋅鋼帶強度首選的途徑是采用在鋼鐵內部添加合金元素的方法，這樣勢必會增加冶煉的難度和成本。所以人們開始進行增加鍍鋅以后冷卻速度，試圖通過細化再結晶后的晶粒度來提高強度的研究，但效果甚微。這是因為，鋼帶在鍍鋅退火時的溫度約在700-800°C，冷卻時的再結晶也是從這一溫度開始的，而熱浸鍍鋅的溫度約在455-475°C，鋼帶在熱浸鍍鋅過程中相當于先從約700-800°C開始一次冷卻，到約455-475°C溫度下保溫一定的時間，然后再二次冷卻到常溫。在這種情況下，由于在約455-475°C溫度下鋼帶內部的組織已基本完成了再結晶，即使鍍鋅后的冷卻速度很快，也很難細化內部組織晶粒。所以，通過增加鍍后冷卻速度來提高強度的效果當然不佳。需要說明的是，鋼帶連續熱浸鍍鋅退火時的冷卻方法與鋼帶連續退火是的冷卻過程有根本的不同。鋼帶連續熱浸鍍鋅退火后必須繼續進行熱浸鍍鋅，一方面有如前所述的在大約455-475°C的溫度下保溫的過程，另一方面對鋼帶表面的還原性要求較高，不能有任何的氧化；而鋼帶連續退火的冷卻過程就直接從退火溫度冷卻到常溫，沒有保溫的過程，而且即使在一定的范圍內鋼帶表面有輕微的氧化對產品質量的影響并不太大。所以，前者提高冷卻速度很難，且不能使用水之類能與鋼鐵產生化學反應的冷卻介質，公知的冷卻方法是向鋼帶表面噴溫度較鋼帶溫度低的氣體，通過對流熱交換吸收鋼帶表面的熱量，冷卻速度較慢，在結晶后的晶粒較大，最后獲得的鍍鋅板的強度也就較低。而后者就有多種公知的高速冷卻的方法(如噴水冷卻 等)，獲得較細的晶粒進而獲得較高的強度。如審查員檢索到鋼帶連續退火中使用與本發明有關的冷卻方法的話，請作為兩個不同的范疇對待。另外，請參考許秀飛所著《鋼帶熱鍍鋅技術問答》第19頁到20頁的介紹，鋼帶鍍鋅技術有改良森吉米爾法和森吉米爾法兩種方法，其根本性的區別是前者對鋼帶的退火和鍍鋅兩大工序是在同一條生產線連續進行的，而后者是分別在兩條生產線上間斷進行的，前者的優越性是不言而喻的，目前幾乎全部采用前者，后者已基本全部淘汰，所以在業內所指的鋼帶鍍鋅技術就是改良森吉米爾法，本發明是針對連續設備這一特定條件進行的創造。申請人了解到日本專利W02006/054564A1也公開了一種制造高強度熱浸鍍鋅板的方法，從該專利的附圖1中可以看出，屬于退火工藝的加熱、冷卻和保溫分別是在1、2和3號設備上完成，生產出150-500 0C溫度的中間產品，然后分有鍍覆和無鍍覆兩個通路，其中有鍍覆通路進入鍍鋅設備4進行熱浸鍍后冷卻到常溫成為鍍鋅板產品，可見用此方法生產鍍鋅板退火工藝和鍍鋅工藝是在不同的設備上進行的，是典型森吉米爾法，這種情況下與本申請屬于完全不同的兩個范疇，其原理和方法是不可相提并論的。退一步講，如果將該專利中的“使用噴霧冷卻、噴水冷卻對鋼帶進行冷卻”的方案用到本申請的連續設備上，那也是根本不能實現的，因為鋼板在鍍鋅時不能有任何的氧化，這是常識；而該專利的方案“使用噴霧冷卻、噴水冷卻對鋼帶進行冷卻”到鋼板溫度上限高達500°C的情況下，顯然會在鋼帶上產生顯著的氧化，這也是常識。作為略有專業背景的技術人員，根本不會在連續設備上想到使用這一方法。所以，如審查員檢索到這一專利的話，請不要影響本申請的創造性。
發明內容
為了克服現有高強度熱浸鍍鍍鋅鋼帶的生產中采用在鋼鐵內部添加合金元素的方法會增加冶煉的難度和成本，以及采用提高鍍鋅后冷卻速度效果甚微的不足，本發明提出一種高強度熱浸鍍鋅鋼帶的生產方法，其特征是，在鋼帶加熱到再結晶溫度(約700-8000C )以上，并適當保溫后，向高溫鋼帶表面噴不會使鋼帶產生氧化的冷卻介質，且冷卻介質是液態的，在高溫下會產生汽化，吸收大量的熱量，從而使鋼帶快速冷卻，在很短的時間內產生再結晶轉變，生成很細的晶粒，達到提高強度的效果。所選的冷卻介質可以但不局限于碳氫化合物之類的可燃物質，如果是碳氫化合物之類的可燃物質，可以在鋼帶加熱時燃燒輔助鋼帶加熱，以物盡其用。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:當所需鍍鋅的鋼帶在爐內進行退火處理時，鋼帶按照工藝要求被加熱到再結晶溫度，一般是在約700-800°C范圍，并適當保溫，然后進行快速冷卻到約455-475°C的鍍鋅溫度，本發明采用向高溫鋼帶表面噴冷卻介質的方法提高冷卻速度，所選的冷卻介質在環境溫度下是液態的，當噴到鋼帶表面接觸到高溫的鋼帶后便會立即產生汽化，直接從鋼帶表面吸收大量的熱量，從而使鋼帶以很快的速度冷卻。如果冷卻介質是碳氫化合物之類的可燃物質(如工業乙醇、丁酮等)，可以隨爐內保護氣體沿鋼帶運行的反方向流動到加熱段在鋼帶加熱段燃燒，放出化學熱，輔助鋼帶加熱，不會造成環境污染和能源浪費。
本發明的有益效果是，通過向高溫鋼帶表面噴冷卻介質的方法，促使所需鍍鋅的鋼帶加熱保溫后，在很短的時間內產生再結晶轉變，生成很細的內部組織晶粒，達到提高強度的效果，生產出高強度熱鍍浸鍍鋅鋼帶，方法簡單易行，效果良好穩定。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。附圖是本發明一個實施例的原理圖。圖中1.鋼帶，2.鋼帶運行方向，3.加熱爐加熱段，4.加熱爐保溫段，5.加熱爐冷卻段，6.噴頭，7.轉向輥，8.鋅鍋，9.鋅液，10.沉沒輥。
具體實施例方式請見附圖，在本發明的一個實施例中，鋼帶(I)沿著鋼帶運行方向(2)進入加熱爐進行退火處理，首先在加熱爐加熱段(3)內加熱到 約700-800°C，并在加熱爐保溫段(4)內在上述溫度下保溫一段時間后，進入加熱爐冷卻段(5)，也就是本發明相關的區域。本發明采用在加熱爐冷卻段(5)內鋼帶(I)上下兩側設置了若干個噴頭(6)及其它附加裝置，可以從上下兩個方向向鋼帶(I)噴不會使鋼帶產生氧化的冷卻介質，本發明所選的冷卻介質在環境溫度下是液態的，噴到鋼帶(I)表面接觸到高溫的鋼帶(I)后便會立即產生汽化，直接從鋼帶(I)表面吸收大量的熱量，從而使鋼帶(I)以很快的速度冷卻，在很短的時間內產生再結晶轉變，生成很細的內部組織晶粒，達到提高強度的效果。同時，所使用的液態冷卻介質不會是鋼帶產生氧化，然后鋼帶(I)以表面無氧化狀態經轉向輥(7)進入鋅鍋(8)內，在約455-475°C溫度的鋅液(9)中進行熱浸鍍，并經沉沒輥(10)后離開鋅鍋(8)，生產出高強度熱鍍浸鍍鋅鋼帶。所選的冷卻介質可以但不局限于碳氫化合物之類的可燃物質。加熱爐內氣體的運行方向是與鋼帶運行方向(2)相反的，即加熱爐冷卻段(5)內的氣體依次流向加熱爐保溫段(4)和加熱爐加熱段(3)，如果是碳氫化合物之類的可燃物質(如工業乙醇、丁酮等)，可以在鋼帶加熱段燃燒，放出化學熱，輔助鋼帶加熱，不會造成環境污染和能源浪費。在本申請的一個商業化應用例中，對普通鋼帶連續鍍鋅生產線進行了改造，在其冷卻段的鋼帶工下兩側各增加了四排噴頭，以30-35kg/min的流量，向鋼帶表面噴工業甲醇，工業甲醇遇到高溫的鋼帶立即汽化，并帶走大量的熱量，使鋼帶在4-5秒內由700-800°C下降到455-475°C后鍍鋅，生產了高強度熱浸鍍鋅板。與改造之前相比，在使用同樣原料的情況下， 產品組織晶粒級別由6-7級上升為9-10級，機械性能屈服強度由260-300Mpa 上升到了 420_500Mpa，斷后伸率 A5tl 由 36% -40%上升到了 40% -44%。通過本申請的工藝改造，使用普通原料，穩定生產出了 S350GD+Z級別的鍍鋅板，與采用高強度的原材料相比，雖然生產成本上升了 38-45元/噸，但節約了原料成本120-150元/噸，實際生產成本降低了 82-105元/噸，年經濟效益超過850萬元，在商業上獲得了圓滿成功。可見，本發明方法簡單易行，商業運用效果良好穩定，是一種精致的加工方法。
權利要求
1.一種高強度熱浸鍍鋅鋼帶的生產方法，其特征是，在鋼帶加熱到再結晶溫度(約710-7300C )以上，并適當保溫后，向高溫鋼帶表面噴不會使鋼帶產生氧化的冷卻介質，使鋼帶快速冷卻到鍍鋅所需的溫度，并在同一設備上進行熱浸鍍鋅。
2.根據權利要求1所述的高強度熱浸鍍鋅鋼帶的生產方法，其特征是:所選的冷卻介質，不能是水或含有水的物質。
3.根據權利要求1和2所述的高強度熱浸鍍鋅鋼帶的生產方法，其特征是:所選的冷卻介質，可以但不局限于碳氫化合物之類的可燃物質，在常溫下是液態的，在高溫下會產生汽化，吸收鋼帶大量的熱量，從而使鋼帶在很短的時間內產生再結晶轉變，生成很細的晶粒，達到提高強度的效果，生產出高強度熱浸鍍鋅鋼帶。
4.根據權利要求1、2和3所述的高強度熱浸鍍鋅鋼帶的生產方法，其特征是:若所選的冷卻介質是可燃物，則汽化后的可燃氣體隨爐內保護氣體流動到鋼帶加熱段與空氣混合從而燃燒，放出熱量使鋼 帶加熱。
全文摘要
本發明公開了一種高強度熱浸鍍鋅鋼帶的生產方法，在鋼帶加熱到再結晶溫度以上，并適當保溫后，向高溫鋼帶表面噴不致使鋼帶產生氧化的冷卻介質，所選的冷卻介質是液態的，在高溫下會產生汽化，吸收大量的熱量，從而使鋼帶快速冷卻，在很短的時間內產生再結晶轉變，生成很細的晶粒，達到提高強度的效果，然后進行熱浸鍍鋅，生產出高強度熱鍍浸鍍鋅鋼帶。冷卻介質可以但不局限于碳氫化合物之類的可燃物質，如果是碳氫化合物之類的可燃物質，可以在鋼帶加熱時燃燒輔助鋼帶加熱，以物盡其用。
文檔編號C23C2/40GK103233192SQ201310176029
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月10日 優先權日2013年5月10日
發明者許秀飛 申請人:重慶萬達薄板有限公司