連續(xù)熱鍍鋅裝置和連續(xù)熱鍍鋅方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種連續(xù)熱鍍鋅裝置和一種連續(xù)熱鍍鋅方法，更具體地講，本發(fā)明涉及一種能夠避免在退火過程中發(fā)生選擇性外氧化并能夠?qū)π纬蛇^量的鐵-鋅合金層起到一定抑制作用的連續(xù)熱鍍鋅裝置和連續(xù)熱鍍鋅方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鍍鋅帶鋼是在冷乳或熱乳鋼帶表面熱浸鍍一層鋅。將帶鋼鍍鋅后，由于鋅的化學(xué)性質(zhì)活潑，因此鋅能與空氣中的水、二氧化碳和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一層薄而致密的堿式碳酸鋅膜，這層膜阻止了內(nèi)部的鋅進一步氧化。另外，鋅的電位明顯低于鐵的電位，在鍍鋅層遭到破壞時，鋅作為陽極對鐵基體起到犧牲陽極的保護作用，防止鋼板發(fā)生腐蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個目的在于提供一種能夠避免在退火過程中發(fā)生選擇性外氧化的連續(xù)熱鍍鋅裝置和一種連續(xù)熱鍍鋅方法。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種連續(xù)熱鍍鋅裝置可包括:清洗部，對預(yù)鍍鋅鋼帶進行清洗；PVD真空鍍鎳部，對鋼帶進行預(yù)鍍鎳；退火爐，對預(yù)鍍鎳后的鋼帶進行退火；鍍鋅部，對退火后的鋼帶進行鍍鋅。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述PVD真空鍍鎳部可包括:入口壓差室，將大氣壓降壓至預(yù)定真空度；真空脫氣部，對鋼帶進行脫氣；等離子清洗部，對鋼帶進行等離子表面清洗；鍍鎳部，對鋼帶進行預(yù)鍍鎳；出口壓差室，將所述預(yù)定真空度升壓至大氣壓。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種連續(xù)熱鍍鋅方法可包括:對預(yù)鍍鋅鋼帶進行清洗，以去除鋼帶表面的油污和鐵銹；利用PVD真空鍍鎳方法對鋼帶進行預(yù)鍍鎳，以在鋼帶上形成鍍鎳層；對預(yù)鍍鎳后的鋼帶進行退火；在鍍鎳層上鍍鋅以形成鍍鋅層，其中，鎳鍍層的厚度為300nm ?500nm。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述利用PVD真空鍍鎳方法對鋼帶進行預(yù)鍍鎳的步驟可包括:將大氣壓降壓至預(yù)定真空度；對鋼帶進行真空脫氣；對鋼帶進行等離子表面清洗；將所述預(yù)定真空度升壓至大氣壓。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述將大氣壓降壓至預(yù)定真空度是指，利用入口壓差室實現(xiàn)將IxlO5Pa的大氣壓逐級降壓至PVD真空鍍所需的本底真空度的梯度壓力下降，所述將所述預(yù)定真空度升壓至大氣壓是指，利用出口壓差室實現(xiàn)將PVD真空鍍所需的本底真空度逐級升壓至IxlO5Pa的大氣壓力的梯度壓力升高，其中，PVD真空鍍所需的本底真空度為2x103Pa ?5x103Pa0
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一方面，在450°C?520°C的溫度下對鋼帶進行鍍鋅，用于鍍鋅的鋅液中的鋁含量為0.13%?0.3%。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一方面，對預(yù)鍍鎳后的鋼帶進行退火的步驟可包括:將預(yù)鍍鎳后的鋼帶升溫至760°C?880°C，保溫30s?120s時間，然后將退火后的鋼帶冷卻到450°C?520。。。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一方面，可通過氣刀噴吹來控制鍍鋅層的厚度，其中，氣刀的壓力可以為200bar?400bar，氣刀距離用于鏈鋅的鋅液面的高度可以為10mm?400mm。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述氣刀噴吹可采用壓縮空氣或高純氮氣。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述鍍鋅鋼帶的帶材可以為冷乳高強鋼，所述帶材包括Fe、S1、Mn、Cr和Al等元素。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種連續(xù)熱鍍鋅鋼帶可包括:鎳鍍層，蒸鍍在鋼帶上方，鎳鍍層的厚度為300nm?500nm ;鍍鋅層，熱浸鍍在鎳鍍層上。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，可以取得但不限于以下有益效果:
[0016](I)避免退火過程中鋼中的合金元素(如S1、Mn、Cr、Al等)發(fā)生選擇性外氧化而惡化鋼帶浸潤性的問題，避免高強鋼帶鍍鋅過程中的漏鍍現(xiàn)象，提高高強鋼鍍鋅鋼帶的表面質(zhì)量。
[0017](2) 一定程度上抑制了 Fe-Zn之間的擴散反應(yīng)，防止形成過量的脆性的Fe-Zn合金相，提高鍍鋅層與鋼基體之間的結(jié)合力，有利于高強鋼鍍鋅鋼帶的成形。
【附圖說明】
[0018]通過下面結(jié)合附圖進行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特點和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的連續(xù)熱鍍鋅裝置。
【具體實施方式】
[0020]在下文中，將參照附圖更充分地描述本發(fā)明的示例性實施例。然而，它們可以以不同的形式實施，而不應(yīng)解釋為局限于這里闡述的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底的和完整的，并將把示例實施例的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的連續(xù)熱鍍鋅裝置。以下將參照圖1描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的連續(xù)熱鍍鋅裝置。
[0022]參照圖1，連續(xù)熱鍍鋅裝置可包括:清洗部10，對預(yù)鍍鋅鋼帶進行清洗；PVD真空鍍鎳部20，對鋼帶進行預(yù)鍍鎳；退火爐30，對預(yù)鍍鎳后的鋼帶進行退火；鍍鋅部40，對退火后的鋼帶進行鍍鋅。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，清洗部10可包括化學(xué)清洗部和電解清洗部，從而可進行化學(xué)清洗和電解清洗，以去除鋼帶表面的油污和鐵銹。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，PVD真空鍍鎳部20可使用PVD方法對鋼帶進行預(yù)鍍鎳。PVD(物理氣相沉積)是指在真空條件下，采用低電壓、大電流的電弧放電技術(shù)，利用氣體放電使靶材蒸發(fā)并使被蒸發(fā)物質(zhì)與氣體都發(fā)生電離，利用電場的加速作用，使被蒸發(fā)物質(zhì)及其反應(yīng)產(chǎn)物沉積在工件上。因此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可使用PVD方法將鎳鍍覆在鋼帶上。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，PVD真空鍍鎳部20可裝配有相應(yīng)的真空獲得系統(tǒng)，例如，真空栗、真空閥門、真空管路和真空計等，從而可根據(jù)具體工藝要求來實現(xiàn)不同的真空度，可通過例如真空栗經(jīng)由真空管路抽真空來獲得真空度并保持該真空度。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，PVD真空鍍鎳部20可包括:入口壓差室21，以將大氣壓降壓至預(yù)定真空度；真空脫氣部22，對鋼帶進行脫氣；等離子清洗部23，對鋼帶進行等離子表面清洗；鍍鎳部24，對鋼帶進行預(yù)鍍鎳；出口壓差室25，將所述預(yù)定真空度升壓至大氣壓。
[0027]入口壓差室21可使外界的大氣壓降壓至預(yù)定真空度。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，預(yù)定真空度可以是適合于PVD真空鍍鎳所需的真空度。此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可使外界的大氣壓呈梯度地降壓至預(yù)定真空度。也就是說，可通過入口壓差室21的全部或部分長度，使入口壓差室21的入口處的大氣壓降壓，從而在入口壓差室21與真空脫氣部22的相連接處，使真空度適合于PVD真空鍍鎳所需的真空度。
[0028]與入口壓差室21相對應(yīng)地，出口壓差室25可使預(yù)定真空度升壓至外界的大氣壓。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，預(yù)定真空度可以是適合于PVD真空鍍鎳所需的真空度。此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可使預(yù)定真空度呈梯度地升壓至外界的大氣壓。也就是說，可通過出口壓差室25的全部或部分長度，使鍍鎳部24與出口壓差室25的連接處的真空度升壓，從而在出口壓差室25的出口處，使壓力升至大氣壓。
[0029]真空脫氣部22可用于脫除空氣。
[0030]等離子清洗部23可用于對鋼帶進行等離子表面清洗，從而為接下來的在鍍鎳部24中對鋼帶進行預(yù)鍍鎳做必要的準(zhǔn)備。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，退火爐30可用于對預(yù)鍍鎳后的鋼帶進行退火，以使鋼帶獲得所需的力學(xué)性能。
[0032]如上所述，在電鍍鋅之前需要對帶鋼進行退火。然而，當(dāng)在有還原氣氛的保護氣氛中退火時，鋼中與氧親和力較強的元素在鋼板表面發(fā)生氧化，而金屬Fe不發(fā)生氧化，這種氧化現(xiàn)象稱之為選擇性外氧化。發(fā)生選擇性外氧化的元素與氧具有很強的親和力，其生成的氧化物自由焓比Fe的氧化物自由焓低，因此易在鋼帶表面形成氧化物，這些化學(xué)元素可以是鋼中常見的合金添加元素，例如Al、S1、Mn、Cr等。這些氧化物的形成直接阻隔了鋼帶鍍鋅過程Fe與Zn的接觸，導(dǎo)致鋼帶的表面浸潤性變差，使鍍鋅鋼帶表面易出現(xiàn)漏鍍等缺陷，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
[0033]通過利用PVD方法對鋼帶進行預(yù)鍍鎳形成鎳鍍層，利用這層鎳鍍層可隔離鋼中易氧化的合金元素(例如Al、S1、Mn、Cr等)與退火保護氣氛，從而可避免鋼帶在退火爐30中發(fā)生選擇性外氧化。
[0034]此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，普遍認(rèn)為在鋼基體和鍍鋅層界面處形成一定量的Fe-Zn合金層有利于鍍鋅層的附著性。然而，當(dāng)形成過量的Fe-Zn合金層時，會使得鋼帶的脆性增大，不利于鋼帶的變形。因此，通過預(yù)鍍鎳形成的鎳鍍層，可在一定程度上抑制Fe-Zn之間的擴散反應(yīng)，從而防止形成過量的Fe-Zn合金相。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，鍍鋅部40可用于對退火后的鋼帶進行鍍鋅，從而形成鍍鋅鋼帶。
[0036]以下將參照圖1描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的連續(xù)熱鍍鋅方法。
[0037]首先，利用清洗部10對通過連續(xù)熱鍍鋅裝置的鋼帶進行清洗，例如，可通過化學(xué)清洗和電解清洗，從而去除鋼帶表面的油污和鐵銹。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，鋼帶的帶材可以為例如冷乳高強鋼，冷乳高強鋼可包括Fe、S1、Mn、Cr和Al等。
[0039]接下來，通過利用PVD真空鍍鎳部20采用PVD真空鍍鎳方法對鋼帶進行預(yù)鍍鎳，以形成鎳鍍層。
[0040]利用PVD真空鍍鎳方法對鋼帶進行預(yù)鍍鎳的步驟可包括:在入口壓差室21中將大氣壓降壓至預(yù)定真空度；在真空脫氣部22中對鋼帶進行真空脫氣；在等離子清洗部23中對鋼帶進行等離子表面清洗；在鍍鎳部24中對鋼帶進行預(yù)鍍鎳，從而形成鍍鎳層；在出口壓差室25中將預(yù)定真空度升壓至大氣壓。
[0041]將大氣壓降壓至預(yù)定真空度是指，利用入口壓差室實現(xiàn)將IxlO5Pa的大氣壓逐級降壓至PVD真空鍍所需的本底真空度的梯度壓力下降，