專利名稱：以熱鍍鋅為目的的高強度鋼帶的連續(xù)退火和制備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以在液態(tài)金屬浴中進行熱浸鍍?yōu)槟康牡母邚姸蠕搸У?連續(xù)退火和制備的新方法，所述熱浸鍍M為鍍鋅(galvanisation )或所謂"鍍 #^火(galvannealing)"的處理。
背景狄 iiX考慮的技術(shù)領(lǐng)^i在由鋅或鋅^^且成的鍍浴中通iiii續(xù)進
^^r元素含量高的鋼帶，尤其是HSS鋼(高強度鋼)帶而進^Ht鋅的領(lǐng)域。 這^H皮認為難于鍍綽的特殊鋼為例如^r元素(鋁、錳、硅、鉻等)^f:可達
或超過2°/。的鋼、"^目"不銹鋼、TRIP、 TWIP (高達25。/。的Mn和3。/。的Al)等。 這種鋼帶通常^4刀割并經(jīng)過沖壓、巻折等而成型，以便用于例如汽車或建筑領(lǐng) 域。眾所周知，某些鋼由于其特定的表面反應(yīng)性而不育^f鍍鋅或鍍鋅退 ;^t理作出^的AJl。鍍鋅能力1^上取決于在^^液^^屬^^前對殘留 的軋制油的良好去除以及防止itl的表面氧化。因此，在連續(xù)鍍鋅工藝過程中 可肯,'J液,^^對^T元素含量高的鋼品種缺乏浸潤性的問題。這種鋅的浸潤 性的斷氐是由于在鋼帶表面的外層(最外表面(extr&ne surface))中存^ 棒法氧化物層而ii^的。這些選棒性氧4^是在^A鋅^t前的連續(xù)退火i^呈 中由合金元素的^f斤及^7K^汽氧化而形成的。7JC^^A在此由冷壽U1材上 總是存在的氧/^4失被退火爐的氣氛中所*11^原而形成的。因此，人們致力于消BMh^t式的選捧M^^使其i^多到鋼的內(nèi) 部，iiSiJ表面夕卜^L下1或2nm，以便可以^^純的金屬纟A^;i^于氣錄 中，而不絲于^T^Uf財利于鋅或鋅^^層的附著。這種結(jié)果可以通過 不同的方法l^得
— 在高溫^j顯過程中升高露點(例如JP-A-2005/068493 ),從而使^ir 元素的選棒I4IM， N)^式轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)^l^式；
一通ii^高例如J^陷爐燃燒器中的空^/可燃氣^比，^熱階段將鐵全部氧化，然后在高溫保溫過程中用氫還原成金屬鐵(例如
JP-A-2005/023348、 JP-A-07034210等)，或用鋼中的游離^i^，該游離# 必要時擴，itlL化物層并與該層表面上的氧交換(例如參見BE-A-1014997 );
— 預(yù)^^P4jyi鎳(例如JP-A-04280925、 JP-A-2005/105399 )。
這些方法通常要求在高溫保溫階M對于鋼來說的還原性氣氛中
工作，這需^"f氐的露點和高氯何(高達U氣體的75%),而H4一種昂責(zé)的 氣體。這些方法樹改善高強度鋼的可鍍鋅性，其效果明顯但不充分，尤其是 在含有例如大量硅(約1. 5重t/。)的某些鋼的情況下。jtb^卜，需要進4t3^L^ 的方法^^太高。#^賄#^中已知方法的一個實例，鍍鋅用的鋼帶的退火制備裝 J^鋼帶的前i^r向Jiit常包拾
— 第一(預(yù))加熱工段，該工段保證彬?qū)鶐Ъ訜岬竭@l個溫度該 溫;K吏得可以形成其厚度(約50納米)適合于其lt^還原的氧^^膜；該X^ 處于通it^加空氣或氧氣而成為氧化性的氣氛中，例如，在直焰爐的情況下為 空^/可燃氣體';^^的形式，或者在絲爐的情況下僅為空氣的形式；
— 第二退火x^:，該X^過常規(guī)閘(sas)與該加熱X^目分隔，在 該第二退火工阮中鋼帶##在退火的高溫下并且該X^處于過壓的惰性氣氛中 以防ib^熱x^:的氣^A其中；
一 第^ii^X^,該工段同樣通過常規(guī)閘與第二XW目分隔，并M
于相對于后者輕m^樹目對于環(huán)境輕孩組壓的氣氛下；該x^用于完成退火 周期(保溫周期結(jié)束)，^iiit^A泵轉(zhuǎn)移到液i^r屬浴中之前彬?qū)鶐HP^H壬 ^ii^it時效；^il個區(qū)域中，在第一x^:中形成的氧^^層理^^i^點 很低的Il/惰性氣體^^4^。當(dāng)然，^更簡單或妓雜的退火爐，典型地包括一到四個不同的 工歐，以實現(xiàn)(預(yù))加熱、保溫、冷卻、過時效等^功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是指^-^t可以J^UW技術(shù)的缺陷的方案。
特別地，本發(fā)明的目的;1>^#-~種^濟的以高強JL^^鋅為目的
的制省^和退火的方法，所述鍍鋅在^J或不iM)鍍鋅退火型處理伴隨的熱處理
的情況下進行。
5[ooio]本發(fā)明的另一目的是提^-^t用于鍍鋅的高強度鋼的制備方法，該 鋼不^"^"脆，f生缺陷。特別地，本發(fā)明的目的是提^^t在無添加氫的封閉U下的i1^方法。本發(fā)明的補充目的是在冷卻和浸入鋅^t前的連續(xù)退火的完全氧
化步^:程中防止鋼帶表面^卜層中的合金元素^i選棒性氧化。本發(fā)明涉及以在液態(tài)金屬浴中進行熱浸鍍?yōu)槟康牡母邚姸蠕搸У?br> 連續(xù)退火和制備的方法，##該方法，在至少兩個工段中處理所述鋼帶，如果
從鋼帶前進的方向^f，所iix^員包括
— 所謂加熱與保溫的工艮，其中在包含空氣(或氧氣)/非氧化1"生或惰
的保溫，以在鋼帶的表面上形成氧化物薄膜，該薄膜的厚度受到控制， ^ 0. 02和0.2戶之間，所述鋼帶的加絲么通過直焰進行，要么通過^#進行；
— 所謂冷卻與傳送的工軟，其中在MiiU'J鍍浴中之前，在包制氐含 量氫氣和惰性氣體';^^物的還原性^A下，退火的鋼帶至少被^H卩并JL^該加
個xM過常規(guī)閘to匕分隔；
^ft絲于，至少部分蹄氧化性U與:ii^性^^分隔，妙熱與4衫顯X^ 中^^50-1000ppm的受控氧^:，并JL^HP與傳送工險中^^受控氬含量為 小于4%，他逸小于0.5%的值。"氧化4A^^原"應(yīng)當(dāng)衝眸為是指氧化鐵還原至少98%。
有利地，^口熱與併溫工歐中^^ 50-400ppm的受控氧^*。
才缺本發(fā)明的第一^N^實施方式，韌匕性^^與ii^性^A的分 隔是通itlL化性氣氛的過壓來實現(xiàn)的，以便由于這種過壓而由鋼帶攜帶穿過該 閘到達冷卻與傳送工段中的氧氣與冷卻氣氛中包含的氫氣完全反應(yīng)形成水蒸
在汽。才娥本發(fā)明的第二^i^實施方式，4it^皮 1向上游的熱氣流中攜
帶的在冷卻與傳送工段中存在的氫氣與來自加熱與保溫x^:的氧^應(yīng)以形成 7JC^汽'在這種情況下，冷卻與傳送x^f目對于加熱與保溫x^^Mt過壓。由 于it^氣體不能向氣^r屬浴逸漏，因此它實際上向著加熱與^^顯xm動。
##本發(fā)明，對加熱與銜顯x^中形成的氧^^層的氧^i:的控制 要么通艦變供應(yīng)給直焰加熱裝置的含助燃空氣的氣體》1^來實現(xiàn)，要么在 ,或感應(yīng)加熱的情況下通過空氣(或氧氣)/惰性氣體:^^物的受控^A來實 現(xiàn)。^^，非氧化'賦惰性氣體為氮^Sl氬氣。有利地，氣^r屬為鋅或^^r之一。仍有利地，加熱與^f衫顯X^:;R!v^原性氣氛。 ^fc，熱浸4^r法為鍍鋅或鍍鋅ii^Jt理。才^t本發(fā)明，無論加熱與銜顯x^:中ii^HP與傳送x^:中的^^ 均具有小于或等于-10。C，繼小于或等于-20"C的露點。##—種他逸的操作方式，，帶加熱到650匸至12001C的溫度， 這也是銜顯溫度。根據(jù)另一種他逸的操怍方式，然后以10至100t:/s的^HpitA將 鋼帶#至高于450C的溫度。 M實施方式本發(fā)明所提出的經(jīng)濟方法著眼于在不添加氫的情況下實現(xiàn)為鍍鋅 做準(zhǔn)備的退火步驟，氬是一種比更常見的諸如氮的氣體昂貴十倍的氣體，它還
是強^:鋼產(chǎn)生嚴(yán)重脆性缺陷的原因。本發(fā)明旨#所有品種的強度鋼實現(xiàn)完美鍍鋅。為了i^^卜表面 的合金元素氧化，提出在高溫下板材的整個(預(yù))加熱與保溫期間內(nèi)在爐中注
入空ny氮氣^^。因此該方法不需要象其它方法(例如JP-A-2003/342645 )中那#^ 隔整個加熱A^顯部分中的U，在所述其它方法中，在爐的這/NP分中包括有
竟?fàn)幮缘腲Jl:
—在最外表面上MP4失氧化，同時氧化鐵由于表面鐵的擴散而增長。 因此，當(dāng)lt^l鎮(zhèn)層存在于^l^面上時，除了錳以外，其它^r元素在鋼/氧 ^^失的界面^皮阻隔。
一 隨后，氧^l失由于游離碳向鋼/I^M失界面擴散而^i原。
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當(dāng)^^元素向鋼/IUM失界面^^多時，它們還一氧^4失的ii^。不過加熱/保溫部分的空氣/氮氣氣氛應(yīng)當(dāng)與鋼帶的冷卻與傳送步 驟的非氧化性氣氛分隔莉她隔離，直到鋅浴前。為此，^^i^將氧化性U 寸^^lM目對于非氧化性氣氛的過壓狀態(tài)下，使得由板材攜帶的氧與^PX^:氣 氛中所^;氬完全A^。在這種配置中，其中含有1. 2%鋁的#1#^^如在一種在氮氣中含有 100ppm氧氣的氣氛中加熱并退火到800。C的溫度。在保溫l分鐘后， ~"#含有4%氫氣和0.1VJC蒸汽的U中以50。C/s的速JL務(wù)卻到500X:,所述氣 ^^^應(yīng)于-20iC的露點。然后將該m^ 470'C的溫度下引7v"^有0. 2"/。鋁^HW 在460"的鋅浴中，浸入3秒后，使骸干燥以保持8拜的鋅層。這樣的鋅沉 積物因而K全浸潤性的，并且具有的附著質(zhì)量可與普通^^鋼所得到的相當(dāng)。為了列舉另一個實施例，可將相同的工藝應(yīng)用于其中含1.5%硅的 鋼。不iijfeil種情況下，^熱Af衫顯步驟中應(yīng)將氧^i:提高到300ppra,以得到 相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。這種氧^i:的提高是必需的，因為^^鋼/氧化鐵界面處形成氧化 ^障而抑制了鐵的擴散。另一種實施方^A從鋅浴向加熱工W:立常規(guī)流(flux habituel),
^H吏傳il/^HP球中所^i極低^i:的氫(<0.5%)與加熱/銜顯部分的lu^
形成7 汽?？梢栽?衫顯:LR的出口處補充氧，以將ift^的氫中和，4M的含 量總是遠離危險范圍即爆炸范圍(空氣中含4% H2)。在*工歐中實際上不需要高的氫含量，因為鋼中的M以將加熱 /保溫部分中形成的氧化4錄層還原，并且由此制得的金屬鐵#^證#1^^^鍍 浴中時鋅的良好浸潤性。為了有效，這種方法應(yīng)當(dāng)將爐中氧^^l:控制在50至1000ppm范圍 內(nèi)。狄因為，^i:太^^不能形狄以PiUi^r元素向^卜表面擴散的氧化 鐵層，而氧舍量太高則會形成太厚的氧化鐵層，這將不負t^接近鋅浴的^HP與
傳送步^it程中被還原。該舉/^l:te處于50至400ppm范圍內(nèi)。
本發(fā)明具有針優(yōu)點，尤其;i:
一^熱"^溫區(qū)域中添加的氫的量H^"才^少得多，甚至不添加， ，成了大的實M濟性并且保iiE^得具有更少脆性缺陷的高強度鋼；
一不^^加熱X^與在il^溫度下的4衫顯xW目分隔，這可以節(jié)約閘，并且可以^^k^將氣體^^制裝置分成兩餘
— 從骸附著'Itil鋼帶浸潤性的角;^Mr，這種方法比賄才i^中已 知的方法有效得多。
—^^的氣體氣M裝置(例如,管)的膽^匕作用低，尤其是在降 ^*氫^*以后。
權(quán)利要求
1、以在液態(tài)金屬浴中進行熱浸鍍?yōu)槟康牡母邚姸蠕搸У倪B續(xù)退火和制備的方法，根據(jù)該方法，在至少兩個工段中處理所述鋼帶，如果從鋼帶前進的方向來看，所述工段依次包括—所謂加熱與保溫的工段，其中在包含空氣(或氧氣)/非氧化性或惰性氣體混合物的氧化性氣氛下進行鋼帶的加熱以及隨后在給定的退火溫度下的保溫，以在鋼帶的表面上形成氧化物薄膜，該薄膜的厚度受到控制，優(yōu)選在0.02和0.2μm之間，所述鋼帶的加熱要么通過直焰進行，要么通過輻射進行；—所謂冷卻與傳送的工段，其中在其傳送到鍍浴中之前，在包含低含量氫氣和惰性氣體混合物的還原性氣氛下，退火的鋼帶至少被冷卻并且在該加熱與保溫工段中形成的氧化物層中所存在的氧化鐵完全還原成金屬鐵，所述兩個工段通過常規(guī)閘彼此分隔；其特征在于，至少部分地將氧化性氣氛與還原性氣氛分隔，在加熱與保溫工段中保持50-1000ppm的受控氧含量，并且在冷卻與傳送工段中保持受控氫含量為小于4％，優(yōu)選小于0.5％的值。
2. 相力決求1的方法，其特征在于^i口熱與保溫X^中保持50-400ppm的受控氧沐
3. 權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于氧化性氣氛與還原性氣氛的分隔 是通it!U匕性氣氛的過壓來實現(xiàn)的，以便由鋼帶攜帶穿過該閘的氧氣與冷卻氣 氛中包^氫U全A^形成7jO蒸汽。
4. ;M，漆求1或2的方法，*##于^^皮引向上游的熱氣流中攜帶 的相對于加熱與併溫X^過壓的冷卻與傳送工艮中所存在的氫氣與來自加熱與^f衫顯:LR的氧^^以形成7K^汽。
5. 以上4^"權(quán)利要求的方法，^#棘于，對加熱與^J顯工段中形成的體^^物來實現(xiàn)，要么在,或感應(yīng)加熱的情況下通過空氣(或氧氣)/惰性氣 體"^^的受控;;iAJlt實現(xiàn)。
6.以上<^~^^要求的方法，^#絲于，非氧化'賦惰性氣體是氮氣 或氬氣。
7. 以上^-"^U'J要求的方法，^##于，氣^^屬為鋅或"l^r之一。
8. 沖WJ要求1的方法，^ft棘于，加熱與銜顯區(qū)域林^^性i。
9. W漆求1的方法，^#棘于，熱浸l^r法為鍍鋅或鍍鋅退線理。
10. 以上^"^WJ^求的方法，^#棘于，加熱與<衫顯4以及轉(zhuǎn)與傳送工歐中的氣氛具有小于或等于-io"c，優(yōu)選小于或等于^ox:的露點。
11. 以上《i"H5U'J^"求的方法，其特#于，#4岡帶加熱到65(^至1200 匸的溫度，這也是銜顯溫度。
12. Wj要求15的方法，其特征在于，然后以io至ioox:/s的^Hp^#4岡帶冷印至高于450"c的溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及以在液態(tài)金屬浴中進行熱浸鍍?yōu)槟康牡母邚姸蠕搸У倪B續(xù)退火和制備的方法，根據(jù)該方法，在至少兩個工段中處理所述鋼帶，如果從鋼帶前進的方向來看，所述工段依次包括所謂加熱與保溫的工段，其中在氧化性氣氛下進行鋼帶的加熱以及隨后在給定的退火溫度下的保溫；所謂冷卻與傳送的工段，其中在還原性氣氛下，退火的鋼帶至少被冷卻并且在前個工段中形成的氧化物層中所存在的氧化鐵被完全還原；將氧化性氣氛與還原性氣氛分隔，在加熱與保溫工段中保持50-1000ppm的受控氧含量，并且在冷卻與傳送工段中保持受控氫含量為小于4％，優(yōu)選小于0.5％的值。
文檔編號C23C2/02GK101466860SQ200780011206
公開日2009年6月24日 申請日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者M·博爾迪尼翁, X·梵登艾恩德 申請人:冶金研究Asbl中心