專利名稱：鍍鋁的含鉻鋼合金及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及含鉻的、鍍以可能最多含15％硅的鋁的鋼合金。更具體的是，本發(fā)明涉及一種鍍鋁的鐵素體不銹鋼，如AISI Type409鋼。熱浸鍍鋁帶鋼的連續(xù)鍍覆線包括表面氧化物的在線清除及退火處理。很多這種鍍覆線采用具有燃料和空氣的氣態(tài)燃燒產(chǎn)物氣圍而不含游離氧的高溫直接火焰爐。然后，帶材通常在幅射管加熱爐中加熱，再冷卻至鍍池溫度。該帶材進入鍍覆池而鍍覆金屬的量在最終工序中調(diào)整。
已知含鉻的鋼合金是難以鍍鋁的。這一般歸因于該表面上的鉻的氧化物非常難以濕潤。根據(jù)基體金屬組分，在加熱過程中形成鉻、鋁、鈦和硅的氧化物，而且它們不易被還原。它們滯留在該鋼合金的表面上，并且抑制在該帶材浸于該池中時基體和鋁鍍覆金屬間的反應(yīng)。結(jié)果形成未鍍部分和針孔。
制備用于熱浸鍍鋁的鉻合金鋼帶材包括在鍍覆之前清洗此帶材并保持保護性的氫氣氛。通常，用鍍覆爐對該帶材進行退火以獲得所需的機械性能，然后在鍍覆之前將此帶材溫度提高到鍍池溫度以上。已開發(fā)了種種鍍覆方法來改善該含鉻合金的可潤濕性。
美國專利4,891,274指出，大于0.1％的硅會引起可潤濕性的問題，而大于0.16％的鈦在鋼的熔煉過程中起著還原劑的作用并促使硅從渣和耐火材料中進入該熔體中，含量低于0.1％的硅對于避免在該鍍覆過程中在該帶材上形成硅的氧化物的可潤濕性是重要的。
美國專利4,675,214指出，一旦該帶材從直接火焰爐退出來時，為使鉻的氧化減至最小，必須提供還原氣氛。通常，該帶材在氣氛為，比如是20％(體積)的氫和80％(體積)的氮的幅射管加熱爐中從677℃加熱到954℃，然后在進入鍍池之前在幾乎純的氫，而露點最好低于-12℃，氧含量小于40PPM的氣氛中冷卻到660-732℃。
美國專利5,023,113確信，由于在表面上有水和鉻，即使直接火焰爐中沒有游離氧，也仍有明顯的氧化傾向。在進入該鍍池之前，保護性的氫氣氛并不能去除形成于帶材表面上的鉻的氧化物。在降低該直接火焰爐的溫度的同時要繼續(xù)去除該表面上的油、污物及氧化鐵，并力求避免鉻的氧化。然后將此帶材在有至少95％的氫，小于200PPM的氧而露點小于0°F(-18℃)的另一爐段中進一步加熱至完全退火的狀況。然后，該帶材在通入鍍池之前通過有至少97％的氫和露點不大于-20°F(-29℃)的保護氣氛的爐咀。
美國專利4,883,723指出將一種鐵素體合金加熱至至少1232°F(666℃)的溫度或熔鋁鍍池的溫度。其氣氛為至少95％的氫，而露點不超過40°F(5.5℃)。這種加熱一般在與鍍池相連的直接火焰爐和幅射管加熱爐中進行。
改善含鉻鐵類合金的可潤濕性的其它方法是在鍍鋁之前有一中間鍍覆。這些鍍層是鎳或銅基的，或在鍍鋁前先形成一鐵——硼或鐵——磷層。美國專利提供一種鎳鍍層來改善鉻合金鋼的可潤濕性。該專利指出，用常規(guī)的鍍覆方法，如果氣氛中的氧大于1PPM而露點高于-40℃則不能得到令人滿意的鋁鍍層。還指出在爐中控制上述水平是困難的，而且表面會遭受氧化從而導致不良的可潤濕性及鍍層缺陷。
近來，已有兩種改善鉻合金對鋁的可潤濕性的途徑。第一種是EP467,749，它公開一種在鍍鋁爐中無需高純氫的方法。通過將帶材在含氧量小于3％的非氧化氣氛中于500℃(932°F)溫度下預熱，然后在第二非氧化氣氛中將此帶材加熱至低于950℃(1740°F)的溫度，所述氣氛的露點低于-40℃(-40°F)，而更好是低于50℃(-58°F)，使冷卻爐和爐咀中的氣氛不必是純氫?？蓪⒋藥Р谋砻嫱ㄟ^非反應(yīng)性氣氛，如氮或氮/氫氣氛。這種氮氣氛含有小于20PPM的氧，其露點小于-60℃(-76°F)，而氫氣氛含有小于10PPM的氧，其露點小于-60℃(-76°F)，該帶材溫度被降到約為鍍池溫度，然后進入鍍池。宣稱含硅的鋁鍍池使合金層減至最小并能降低脆性。準備在連續(xù)鍍爐中鍍鋁的帶材的制備的方法的總的處理時間約小于7分鐘。
加拿大專利申請2,071,189指出用這樣一種方法鍍覆合鉻鋼帶該法包括對該帶鋼的預熱退火、堿洗此帶鋼、沖洗和干燥此帶鋼及在氫-氮(25-50％(體積)的氫，余為氮)基本上不含氧和水蒸汽的氣氛中在低于1470°F(800℃)，一般為1350°F-1400°F(733℃——760℃)的溫度下幅射加熱此帶鋼以限制鉻氧化物的生長。采用下述經(jīng)控制的露點進入側(cè)-30°F(-35℃)—10°F(-23℃)；下游-50°F(-45℃)—-45°F(-43℃)；及爐咀中-60°F(-51℃)來給該鉻的氧化物設(shè)置一種還原氣氛。該帶材在含有約10％硅的鋁鍍池中鍍覆。不帶材被實施此具有發(fā)明性的方法之前對其進行預退火能提供如同在鍍覆線上所作的退火時所具有的同樣特性。文中來給出預退火條件。
現(xiàn)有的不采用附加鍍層的使鉻合金鍍鋁的鍍覆方法一直依靠用有受控氧含量及露點的氫/氮氣氛以避免表面上的鉻氧化的在線洗此帶材及使之退火的鍍覆爐。
在一種保護性氣氛中用連續(xù)退火線或裝箱退火的不銹鋼光亮退火被一直沿用來防止退色并產(chǎn)生清潔光亮的表面狀況。用純氫或氫和氮的混合物使此表面保持在光亮的狀況下。這種材料被廣泛地用于汽車飾件、廚具及其它的要求光亮閃光表面的用途中。使用純氫氣氛是昂貴的，而用氮取代則可降低成本。然而氮必須受到控制，因為它能導致氮吸收(氮化)而氫有引起氫脆的潛勢。箱式退火的實施過去也一直限于在需要產(chǎn)生光亮表面的爐子中控制露點。
對任何退火慣用作法而言，另外的重要考慮因素是退火后的鋼的表面狀況。大部分連續(xù)退火處理都包括去除表面上的氧化鐵皮的酸洗步驟。在加熱時，鋼可能與氧化劑，如氧、水和二氧化碳反應(yīng)而生成構(gòu)成氧化鐵皮的氧化物。退火時間、溫度和氣氛將決定氧化鐵皮的特性。表面上的鉻、鋁、硅和鈦是非常容易被氧化的。
由于不良的可潤濕性及鉻氧化物的特性，在過去，制備用于熱浸鍍鋁的含鉻合金一直是困難的。本發(fā)明旨在生產(chǎn)經(jīng)預退火的用于鍍鋁的鉻合金鋼的表面及來鍍斑點大為減少的鍍鋁的鉻合金鋼。
本發(fā)明旨在提供一種欲用熱浸鍍工藝鍍鋁的經(jīng)改進的預退火鉻合金鋼帶材，其中鍍池可為基本上純的鋁的、含硅最多為15％的鋁鍍池或含其它合金元素的鋁鍍池。通過減少由在光亮退火氣氛中的干燥箱式退火方法所及產(chǎn)生的表面上的未鍍覆斑點及將在預退火時形成的表面保持至該帶材被鍍鋁為止來改善此鍍鋁鉻合金鋼帶材。要避免會破壞預退火表面的酸洗或清洗。通過采用任何非氧化性的氣氛在鍍覆爐中保持此預退火表面。由于材料已經(jīng)進行了預退火，所以鍍覆爐中的帶材溫度也可降低或可提高線速度。
一種鉻合金鋼，典型的是含約10％-約14.5％的鉻的，如Type 409鐵素體不銹鋼，在用小于-60℃(-75°F)的非常低的露點的光亮退火氫氣氛進行的鍍覆之前進行箱式退火。在干燥的氫中進行的箱式退火提供一種鉻合金鋼上的表面，該表面比用其它退火方法所制備的表面更易于被潤濕。采用根據(jù)機械性能而選的箱式退火時間和溫度，結(jié)合根據(jù)產(chǎn)生鋁可潤濕性表面而選的有非常低的露點的高純氫氣氛能形成改善的表面。這種預退火表面的特征是鐵的富集，據(jù)信這可以提供改善的可潤濕性。
預退火鉻合金鋼可使鍍鋁爐以較低的溫度和較高的線速度運轉(zhuǎn)，因為該爐不用于提高所需的機械性能，而只是在于提供溫度至少為鍍池溫度的帶材。如果能保持此預退火的表面，預退火鋼的帶材表面就不需要以鍍爐中的高純氫氣氛來產(chǎn)生可潤濕的表面。這樣，對鍍覆線爐子的要求就簡化到保持現(xiàn)存的帶材表面狀況并提供溫度至少為鍍池溫度的帶材。
本發(fā)明的一個目的是提供一種在進行熱浸鍍鋁時有更易潤濕表面的含鉻合金鋼帶材。
本發(fā)明的另一目的是在鉻合金帶材上產(chǎn)生這樣一種表面其鐵鉻比比用其它退火方法產(chǎn)生的現(xiàn)有技術(shù)的該鐵鉻比高。
本發(fā)明的一個特點在于采用使用干燥光亮退火氣氛的箱式退火爐將鉻合金退火，以便在連續(xù)熱浸鍍操作中使帶材表面更易為鋁潤濕。
本發(fā)明的另一特點是使用露點小于-60℃(-75°F)的氫氣箱式退火氣氛的改善該帶材表面的可潤濕性。
本發(fā)明的再一個特點是保持在箱式退火時產(chǎn)生的鐵富集表面以使該表面在接觸鋁鍍池時可被潤濕。
本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，由于減少了未鍍斑點而大大改善了該鍍鋁帶材的質(zhì)量。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是由于該帶材不必加熱到退火溫度，所以該預退火帶材在鍍爐中可使用較高的線速度。
本發(fā)明的再一個優(yōu)點是鍍爐中所用氣體的費用降低，因為無需以高純氫氣來產(chǎn)生可潤濕表面。
通過研究詳細的描述，上述目的、特點、優(yōu)點及其它將變得一目了然。
合鉻鋼帶材的熱浸鍍鋁一直是一個困難的任務(wù)，因為在表面上存在鉻的氧化物，而這種表面在浸于鍍池中時是不易被潤濕的。由于熱浸鍍生產(chǎn)線有組合到該設(shè)備中的退火和清洗功能，所以為鍍覆而作的表面準備一般不包括預清洗或預退火步驟。這些鍍覆前的步驟是另行投入的成本，一般不認為是該化費的。由于人們不得不將此帶材加熱到至少為鍍爐中鍍池的溫度，所以通常的作法一直是包括作為該周期一個部分的退火處理來準備此欲鍍的帶材。在鍍覆爐外進行的連續(xù)退火處理一般包括去除表面氧化物及其它表面物的最終清洗或酸洗步驟。正是由于經(jīng)在箱式爐中用極干的氫氣光亮退火后的鉻合金帶材具有與其它鍍覆表面極為不同的表面的實現(xiàn)，人們才能認為退火的費用是合理的。
當術(shù)語“帶材”被用于本發(fā)明時，應(yīng)理解為它是指一種沒有寬度或厚度限制的連續(xù)帶條，而且可包括園形截面的帶條。下面所述的所有組分范圍均以重量百分比為基礎(chǔ)，而所有的氣氛界限均以體積計算。熱浸鍍鋁的含意還包括帶材一側(cè)的鍍覆(一個表面)，其中該帶材來浸沒于鍍池中，但與其表面接觸。
大部分鋁鍍液中含有硅，其量約為10％，這些都標為Type1。加硅主要是為控制鐵和鋁間的合金層。Type2鋁鍍液除含常規(guī)雜質(zhì)及因鋼穿過鍍池而溶下的鐵之外基本上是純鋁。
鋼帶表面上的非常細的氧化物可被該反應(yīng)性的鋁鍍液還原。該表面上的鉻氧化物比其它氧化物更難還原，而且為了得到可潤濕性，必須非常細小。在退火爐上很難控制鉻氧化物的厚度，因為鉻易于氧化，在干燥的，光亮退火氣氛中進行箱式退火時在鉻鋼上所產(chǎn)生的表面，如果能保持，直到該鋼進入鍍池，則是可潤濕的表面。
本發(fā)明的預退火表面歸因于采用相當純的氫以及露點低于-60℃(75°F)，較好低于-62℃(-80°F)，更好低于-65℃(85°F)的箱式退火的效果。要在箱式爐中得到這種非常低的露點就要求作氣密封閉的本體設(shè)計及嚴格控制的操作條件。這種箱式退火周期也能提供比連續(xù)退火更長的保溫時間，這也可能有助于改善表面狀況。
在預退火時，該鋼帶表面有被開始時的100℃沸水去除，然后一般在約400℃左右使?jié)櫥瑒┨細浠衔餁浠臐櫥瑒?。如果進行均勻加熱，該潤滑劑將減少而很可能分解。高還原性氫氣氛把酸洗、儲存及600℃左右時的冷軋時產(chǎn)生的任何氧化物殘留物轉(zhuǎn)變成水蒸氣，與帶材上的少量碳反應(yīng)生成一氧化碳。
該帶材的合金元素由于氣氛(氫氣和低露點)的氧化勢低，不大可能氧化。在用于鍍鋁的表面的可潤濕性方面，清潔的金屬表面是非常重要的。此外，該表面的特征是在晶界中很少有邊緣氧化和鉻氧化。該帶材表面可潤濕性的改善據(jù)信要歸因于表面上的鐵富集及在很大的深度范圍中的鐵富集，表面鐵富集是可用很多方法來測定其存在的。盡管解釋這種表面條件的精確理解還不完全明確，但已經(jīng)知道的是，該表面與用任何其它制備方法而得到的表面明顯不同，而且上述的這種干燥箱式退火條件產(chǎn)生所需的條件足以保證大為簡化的鍍鋁操作，而且產(chǎn)生先前用其它熱浸鍍法所達不到的質(zhì)量水平。
在該欲鍍鋁的鉻合金帶材上的改進了的表面由于在預退火后不作酸洗而得以保持，酸洗是會去除外表面而產(chǎn)生一個與基體金屬相類似的新表面的。當在爐子，如Ebner HICON/H2鐘罩爐中進行光亮退火，采用高純氫和低露點氣氛時，改善后的預退火表面的Fe對Cr之比要比基體金屬中的此比值高得多。
本發(fā)明的鋼中的鉻的寬含量范圍可在大于0.5％直至30％或更高之間變化。一般該類鋼將含至少6％的鉻，而更典型的是含至少8％的鉻。常用的是約10％-約30％范圍內(nèi)的鉻。
該帶材表面還可含如Ti和Al之類的合金元素，這些元素在Type409不銹鋼中也有。一般鋁以約0.01％-0.1％的范圍存在，鈦以至少為0.1％的量存在而且其范圍可高達0.5％或更高。在合金中鈦可以以高達約1％，或更高范圍的量存在。當這些元素存在于基體金屬中時，它們在外層富集。當存在通常能形成難以鍍覆的氧化物的元素，如Ti和Al之類的元素時，如果用本發(fā)明的氣氛和露點控制在光亮退火箱式爐中進行退火，就不會有問題。如果這些元素形成了在該帶材進入鍍池前的還原過程中還不能還原的氧化物，則人們將期望它們形成鍍池表面上的浮渣(氧化鋁)，它們附著在帶材上并在最后剝落下來，從而留下未鍍斑點。
根據(jù)所需的性能，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知，鐵素體、馬丁體或奧氏體鐵類合金中可含其它的有目的加入的添加物和殘留元素。
由于在光亮箱式退火周期中的預退火狀況的結(jié)果，該帶材表面得以改善。在不屬于光亮退火的連續(xù)帶材退火和常規(guī)的箱式退火中，其表面不是按本發(fā)明方法制得的。連續(xù)退火和常規(guī)的箱式退火沒有露點控制，基本上純的氫氣氛和較長的保溫時間，而這些因素能提供對鋁鍍池的良好的潤濕性。
鉻鋼合金的光亮退火是在使用富氫氣氛的高對流鐘罩爐中進行的。特別是，一直成功地采用Ebner Furnaces，公司制造的HICOH/H2爐。在形成鍍鋁及期望的機械性能而要求的清潔表面時，采用露點很低的純氫處理氣氛是至關(guān)重要的。
Ebner系統(tǒng)采用帶有封閉內(nèi)本體絕熱層的全金屬罩的氣密本體。用高速風扇進行對流傳熱以提高該體系的加熱和冷卻速度。處理氣氛用可燃燒氣體的爐子或電加熱。高速主風扇使該純氫處理氣氛沿水平的有波紋的內(nèi)隔墻循環(huán)，從而在特定的對流墊板中傳熱，這提供了平衡的氣氛，并從而使材料在此過程中均勻加熱和冷卻。通過強制風冷和水冷的結(jié)合進行冷卻以使該周期盡可能地短。
Ebner爐有很多特點，這些特定改善了以露點來測量的干燥程度。這些特點中的一些包括該退火爐的全金屬封閉的工作負荷空間(這能防止氧或水蒸氣進入)，在凹下的罩下被密封的絕熱層，冷卻工作本體的水冷循環(huán)件、外罩法蘭，而一水冷外罩加上覆蓋風扇電機的環(huán)形橡膠件提供了優(yōu)良的密封。一具葉輪提供了良好的循環(huán)及快速的加熱/冷卻速率。其它特點包括，在載荷板中的進氣喉管、特制的對流墊板及沿內(nèi)罩壁流動的高流率處理氣氛循環(huán)，該壁可用氣體燒咀或電加熱元件加熱。借助空氣/水冷卻結(jié)合的鐘罩使爐料冷卻，該鐘罩是為短時冷卻循環(huán)而設(shè)置的。
在箱式爐中加熱帶材卷之前，應(yīng)清洗爐子以盡可能多地去除氧?？捎玫獨馐寡鹾拷抵?000PPM以下，更好是盡可能地低。
在退火周期的加熱階段，該氣氛通常包括與氮混合的氫。由于帶材易于在較低溫度下氧化所以在加熱和冷卻時控制表面狀況是重要的。
在退火處理時需要低露點的另一原因是脫除鋼帶表面上的油類和潤滑劑。這些油類一般在約700-900°F(370-482℃)時裂解蒸發(fā)。用氫氣氛和高的氣體流量也有助于改進除油。在必須提高氣氛的流量以脫除油類的退火周期的加熱期間，這一點尤為真切。保溫溫度提供了一種處于油的蒸發(fā)溫度和裂解溫度之間的條件。這些條件的控制導致產(chǎn)生了具有改善的可潤濕性的光亮清潔表面。
在干燥氫中進行的Type 409不銹鋼的箱式退火形成了鈦和鋁極富集的下層。一般Type 409含約0.01-0.1％的鋁和0.1-0.5％的鈦。鋁的含量一般約為下層處基體金屬中該含量的10倍。在該下層處鈦也明顯富集。由于已知為難以潤濕的鋁和鈦的氧化物的特性，這些下層不影響可潤濕性是預料之中的。這種下層富集不深因而易被鋁鍍池還原。如果基體金屬中含有鈦和/或鋁，則其它的含鉻鋼合金將產(chǎn)生這種下層狀況。富集的相對量取決于基體金屬組分?？赡苡芯鶆虻暮辖鹪胤植嫉母患F的表面產(chǎn)生具有改善了潤濕特征的表面并構(gòu)成本發(fā)明的核心。該表面層非常薄。很清楚，必須保持這些層，這就需要注意多種因素，如在后序加過程中的氣氛的相互作用及不要在該鋼進入鍍鋁爐前清洗和酸洗此表面。
大部分對含鉻鋼合金鍍鋁的先期努力一直是試圖通過在鍍覆爐中采用還原性氣氛和低露點來將鉻氧化物的形成減至最小。由于大部分制造方法只要有可能就采用連續(xù)退火，所以與箱式退火之間的差別就意識不到。
本發(fā)明的預退火帶材的改善了的可潤濕性歸因于控制合金元素氧化。對氧有很強的親合力的元素如鉻、鋁、鈦和硅的氧化在鍍覆之前經(jīng)在氧化勢很低的氣氛中的箱式退火而得以控制。這是由于低的水蒸氣與氫之比而達到的，而這與非常低的露點相關(guān)。
本發(fā)明就這樣把合金元素置于這樣一種狀況下即易被鋁鍍池消除/還原的狀況。其它的元素，如鉻，可在富集了鐵的表面附近消除，從而改善了可潤濕性。
當在氫中退火時，安全性一直是極被關(guān)注的。如本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員熟知的那樣，各種安全控制裝置都可用于監(jiān)測退火爐中的氣氛并提供關(guān)閉或改變氣氛的應(yīng)急措施。注意到在退火時用高濃度氫需要額外的安全預防措施來確保無泄漏是很重要的。
一系列T409帶卷在Ebner HICON/H2爐中用光亮退火法進行箱式退火。在退火前的該帶材卷的表面上一般有冷軋乳化液。該帶卷在目標溫度為825℃(1520°F)的100％純氫中退火。鍍鋁材料厚0.89mm(0.035英寸)，寬1180mm(46.375英寸)。該帶卷在此箱式退火爐中置放53小時，然后在高于1400°F放置14.5小時。這段高于1400°F的放置時間很容易被縮短而仍能得到所需的機械性能并減少任何的氫脆的機會。采用低于-60℃(-75℃)的露點，較低的目標溫度仍能產(chǎn)生所需的機械性能及提高該爐中的生產(chǎn)率。
然后此帶卷用US4,675,214和5,023,113所述的高氫氣氛的技術(shù)鍍鋁，最后用常規(guī)技術(shù)進行噴吹以提供在標準操作范圍內(nèi)的均勻的鍍層重量。最終的狀況不是對本發(fā)明的限制，而且經(jīng)預退火的材料的鋁鍍層厚度可用本領(lǐng)域中任何公知的方法在任何范圍內(nèi)改變。
該帶卷的氧化物結(jié)構(gòu)極少，且具有優(yōu)越的機械性能。然后該卷材在鍍鋁爐的爐中用現(xiàn)有的鍍覆方法進行處理而得到優(yōu)良的結(jié)果。在該鍍鋁爐中保持-18℃(0°F)以下的露點。
表1-化學成分
表2-機械性能
抗拉性能是縱向的而且是在鍍覆前測得的。
采用上述使用箱式退火法中的光亮退火氣氛該預退火帶材顯示出具有所要求的機械性能以及改善了可潤濕性的表面。上述全部鋼帶卷都鍍得很好而且基本上沒有任何未鍍斑點。本發(fā)明在提供退火的含鉻鋼材帶卷方面有很大的實用性，這種實用性有助于在鍍鋁爐中采用較低的氫含量和較低的溫度，這兩點可以提高生產(chǎn)率，降低運行成本的。實施本發(fā)明還可提供這樣的表面它在用以前很難被采用的熱浸鍍鋁法時其可潤濕性更好，而且在該帶材上不會產(chǎn)生未鍍斑點。
含鉻合金將具有用本發(fā)明的箱式退火法新生產(chǎn)的預退火表面，并有以連續(xù)熱浸鍍法鍍鋁時所意想不到的性能。這種鐵富集或鉻貧化是改善可潤濕性的條件。繼之以酸洗的典型的連續(xù)退火所提供的Type 409不銹鋼的表面的鐵鉻比約為2∶1-3∶1由本發(fā)明而得到的改善了的熔鋁潤濕性的這種表面是富集了大量鐵并且具有至少5∶1的表面。確切的比值將隨初始鉻含量和該箱式退火周期的條件而變。雖然不希望拘于理論，但本發(fā)明無需任何其它的改善可潤濕性的鍍覆處理就可提供更易于被鋁鍍液潤濕的帶才表面。可以相信，表面的改進是由于在光亮箱式退火爐，如Ebner的HICON/H2鐘罩爐中所提供的非常干燥的氣氛。必須將露點保持在-60℃(-75°F)以下，以保證該氣氛不氧化鋼中的鉻。
注意到提供光亮預退火帶材的本發(fā)明可使該鍍覆爐氣氛具有比先前所用的高純氫氣氛低的氫氣氛是重要的。這歸因于預退火表面的狀態(tài)，該表面無需先前的高還原性氣氛。雖然該實例在鍍覆生產(chǎn)線中用了高純氫氣氛，但沒有理由不用其它的非氧化性的爐內(nèi)氣氛。當采用得自箱式退火法的光亮預退火材料時，氫和氮的任何組合都是足夠的，只要能保持鐵富集的表面就行。本發(fā)明的光亮箱式退火材料可以與任何鍍覆方法結(jié)合使用，而且只要該預退火材料的表面在進入鍍池之前基本保持不變，就將得益于此改善了的可潤濕性。
在不違背本發(fā)明的精神實質(zhì)和范圍的情況下可對其作各種改變。比如，只要不損壞該所需表面層的狀況就可對并不構(gòu)成本發(fā)明的一個部分的該鍍鋁爐中所用的氣氛作各種改變?？蓪w金屬作各種改變，而這些鋼仍受益于本發(fā)明的箱式退火法所提供的改善的了可潤濕性。在該帶材進入鍍池之后，可采用各種精整方法，而這些方法對本發(fā)明不構(gòu)成任何限制。因此本發(fā)明的界限應(yīng)由所附的權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1. 對含鉻超過0.5％的鋼合金帶進行連續(xù)熱浸鍍鋁的方法，所述的方法包括以下步驟a)在露點小于-60℃(-75°F)基本上為100％氫的氣氛中，在675℃-785℃(1250°F-1450°F)的溫度下對所述帶鋼進行箱式退火，所述的退火足以產(chǎn)生特征為直至鍍鋁前基本上保持在該帶材上的鐵富集的帶材表面；b)將所述帶材加熱到至少為具有非氧化氣氛的鍍鋁爐中的鍍鋁池的溫度；c)將所述帶材在等于或略高于所述鍍鋁池溫度的溫度下送進所述鍍鋁池中；及d)對所述帶材進行熱浸鍍鋁，提供以改善了的可潤濕性和最少的未鍍斑點為特征的鍍鋁帶材。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中所述鍍鋁爐氣氛可選自氮、氫及氮-氫，其露點低于-18℃(0°F)。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中在所述預退火氣氛中的所述露點小于-62℃(-80°F)。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中所述預退火氣氛的露點為小于-65℃(-85℃)。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中所述的鋼合金含至少6％的鉻。
6. 權(quán)利要求1的方法，其中所述的鋼合金含至少8％的鉻。
7. 權(quán)利要求1的方法，其中所述的鋼合金含10％——30％的鉻。
8. 權(quán)利要求1的方法，其中所述的鋼合金含至少0.1％的鈦和0.01％-0.1％的鋁。
9. 權(quán)利要求1的方法，其中所述的箱式退火是在一氣密封閉的主體結(jié)構(gòu)中進行的。
10. 權(quán)利要求1的方法，其中所述的箱式退火是在純氫中進行的。
11. 權(quán)利要求1的方法，其中所述的箱式退火是在一高對流鐘罩爐中進行的。
12. 權(quán)利要求1的方法，其中所述的箱式退火是在具有封閉內(nèi)主體絕熱層的金屬外罩的鐘罩爐中進行的。
13. 一種用以鍍鋁的含至少0.5％鉻的徑預退火的鐵素體鋼合金，所述的合金在基本上純氫的光亮退火氣氛中退火，該氣氛的露點小于-60℃(-75°F)，退火溫度為約675℃-785℃(1250°F-1450°F)，保溫時間為至少1小時，所述經(jīng)預退火鋼的特征為具有鐵富集的用的鍍鋁的表面層。
14. 權(quán)利要求13的經(jīng)預退火的合金，其中所述鉻含量至少為6％。
15. 權(quán)利要求13的經(jīng)預退火的合金，其中所述鉻含量至少為8％。
16. 權(quán)利要求13的經(jīng)預退火的合金，其中所述預退火合金含0.1％-1％的鈦及0.01-0.1％的鋁。
17. 欲鍍鋁的含至少0.5％鉻的鋼合金帶材，所述鋼合金帶材具有經(jīng)在露點低于-60℃(-75°F)，基本上純的氫氣氛的光亮退火氣氛中及約675℃-785℃(1250°F-1450°F)的帶材溫度的箱式退火而得的富鐵表面。
18. 權(quán)利要求17的鋼合金，其中所述鋼合金含至少8％的鉻。
19. 權(quán)利要求17的鋼合金，其中所述鋼合金含10％-30％的％。
20. 權(quán)利要求17的鋼合金，其中所述鋼合金含0.1-1％的鈦及0.01-0.1％的鋁。
全文摘要
含鉻的鋼合金在基本上純氫氣氛的箱式爐中進行光亮預退火后具有改善了的可潤濕性，可在最多含15％硅的鍍池中進行熱浸鍍鋁。經(jīng)預退火的表面易被鍍覆，條件是該箱式退火爐的露點小于-60℃。該預退火還應(yīng)包括在675℃-785℃保溫至少1小時。重要的是，該表面在預退火后鍍鋁之前不要去除。維持爐子以避免被一般為氮、氫或氫-氮混合物的氣氛氧化。該鋼的表面在進入鍍鋁池之前有改善的可潤濕性，而且由于在干的箱式退火中的預退火提供了改善了的表面從而導致極少的未鍍斑點。
文檔編號C22C38/18GK1118019SQ9510501
公開日1996年3月6日 申請日期1995年4月19日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月19日
發(fā)明者J·C·賈斯帕 申請人:阿姆科公司