CN106884131A - 一种钢板二次镀锌的工艺及连续热镀锌钢带退火炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢板二次镀锌的工艺，包括钢板经表面清洗、退火、过锌锅镀锌、气刀控制镀层、喷淋冷却、光整，其特征在于，带钢的工艺速度为60‑150m/min；在退火时，钢板由连续热镀锌钢带退火炉的加热段的辐射管加热到250℃±20℃，均热段的辐射管加热到300℃±20℃，两段露点控制在≤‑40℃。通过利用此方法进行二次热镀锌，在一次镀锌层表面再次热镀一层锌合金，两次镀锌层结合紧密，实现超厚镀层的光滑平整的表面要求。可以实现两次镀层为不同配比的新型耐腐蚀钢板产品。

Description

一种钢板二次镀锌的工艺及连续热镀锌钢带退火炉
技术领域
本发明涉及一种镀锌技术，尤其是涉及一种钢板二次镀锌的工艺及连续热镀锌钢带退火炉。
背景技术
常见钢板加工生产过程主要有冷轧、镀锌、彩涂。其中冷轧、彩涂均可以重复进行，而镀锌工艺由于其生产过程的特殊性，行业内未见有重复加工的先例。常规的热镀锌钢板生产过程中，钢板经表面清洗、退火、过锌锅一次镀锌、气刀控制镀层、喷淋冷却、光整等过程后完成一个生产过程。在生产实践中，有客户提出需要超厚镀层的钢板，按现有生产工艺不能满足此要求，生产出的产品往往有较大的外观缺陷。同时，在正常生产及产品研发过程中，也有许多不符合相应交货要求的产品产生，以往的处理方法是降级处理直至报废，而降级或报废的镀锌板价值较低，会给公司带来较大的损失。
另外，现有的连续热镀锌钢带退火炉中带钢运行速度快，控制困难等特点，难以适应连续退火工艺或二次镀锌的预热工艺，不易确保从炉中出口的带钢满足连续热镀锌锌锅入口段的工艺要求。由于镀锌工艺在对原料板进行清洗后，需退火处理，然后才浸入锌锅进行热镀锌，这种工艺方法是针对原料板为普通冷轧钢板来设定的，相应的生产设备也是专门为满足对应的生产工艺要求而定制的，当原料板为普通镀锌板时，由于钢板表面有一层金属锌或锌合金，通常熔点在450-600℃左右，而连续退火工艺或二次镀锌生产过程中退火段的工艺温度一般为700℃以上，会造成镀锌板表面锌层融化，同时在高温下还会氧化；融化的金属锌会粘附在传动辊上，造成钢板表面划伤及传动辊的损坏。另外，钢板二次被加热到再结晶温度以上，二次退火也会使得钢板的抗拉强度达不到标准要求，使得二次镀锌后的产品不仅表面质量有严重瑕疵且强度低，板形差。
发明内容
本发明主要目的是提供一种钢板二次镀锌的工艺，其可在一次镀锌层表面再次热镀一层锌合金，两次镀锌层结合紧密，实现超厚镀层的光滑平整的表面要求。
本发明的另一个目的是提供一种连续热镀锌钢带退火炉，其使镀锌板表面锌层不会融化，不易产生粘锌现象而划伤或损坏传动辊的表面。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明一种钢板二次镀锌的工艺，包括钢板经表面清洗、退火、过锌锅镀锌、气刀控制镀层、喷淋冷却、光整，其特征在于，带钢的工艺速度为60-150m/min；在退火时，钢板由连续热镀锌钢带退火炉的加热段的辐射管加热到250℃±20℃，均热段的辐射管加热到300℃±20℃，两段露点控制在≤-40℃。
通过利用此方法进行二次热镀锌，在一次镀锌层表面再次热镀一层锌合金，两次镀锌层结合紧密，实现超厚镀层的光滑平整的表面要求。可以实现两次镀层为不同配比的新型耐腐蚀钢板产品。
作为优选，在连续热镀锌钢带退火炉出口段设电磁感应加热装置，钢板电磁感应加热到370-430℃±20℃，露点控制在≤-40℃。根据二次镀锌产品需要设定，使钢板在出口段浸入锌锅前迅速升温至370-430℃，镀锌板浸入锌锅后，原锌层会适量融化（与入锅温度有关），新的锌层会镀附在原镀层上，成为一个整体。
作为优选，整个预热过程炉体内采用氮气保护，氮气中氧含量控制在<10ppm。在氮气保护下，镀锌板在炉内顺利完成预热升温且不被氧化。
作为优选，氮气从炉体出口处涌出保护钢板直至钢板浸入锌锅。氮气也从出口处涌出继续保护钢板直至浸入锌锅。
本发明一种连续热镀锌钢带退火炉，其特征在于包括：
炉体，具有全陶瓷纤维的保温层，炉腔自入口至出口依次分布有加热段、均热段和均衡炉段；
若干传动辊，传动辊外表面具有陶瓷制作的防止粘锌的防粘层；
均匀分布在所述加热段和所述均热段内的辐射管；
以及设于所述均衡炉段的电磁感应加热装置。
在本方案中，退火加热段通过辐射管加热，使控制温度降低、温升更均匀，解决了锌合金的融化及钢板的二次退火问题，不会被再次退火；控制温度降低，提升了耐腐蚀性能，并使金属锌及锌合金不会融化，不易产生粘锌现象，同时传动辊外表面具有陶瓷制作的防止粘锌的防粘层，从而避免了熔锌粘附造成的传动辊表面划伤和传动辊损坏问题。在退火炉出口段设电磁感应加热装置，使钢板在出口段浸入锌锅前迅速升温。在整个退火段进行充氮气保护；在氮气保护下，镀锌板在炉内顺利完成预热升温且不被氧化。
作为优选，所述传动辊外侧设刮辊刀。解决退火段引起的表面质量问题。
作为优选，所述电磁感应加热装置中部具有钢板穿过的通道。使钢带在进入锌锅前利用均衡炉段进行快速升温，调整钢带入锅温度，确保产品的质量及板形。
作为优选，均衡炉段的炉体出口内侧设三辊式热张辊。便于控制带状钢板在炉中的运行速度，提高钢板各部受热的均匀性，并使钢板更平稳地进入锌锅。
作为优选，加热段的炉体外侧设钢板入口密封室，均衡炉段的炉体外接炉鼻子，炉鼻子出口端设将钢板导入锌锅的沉没辊；炉体的内腔充氮气，炉鼻子具有作为钢板和氮气出口的通道。氮气可从出口处涌出继续保护钢板直至浸入锌锅，提高了保护效果。
因此，本发明一种钢板二次镀锌的工艺具有如下有益效果。
1、本发明将传统工艺中的退火段工艺温度从700℃降低到300℃，解决了锌合金的融化及钢板的二次退火问题，该温度在钢板的再结晶温度以下，不会被再次退火，使二次镀锌更易于实现。
2、本发明所提供的方案中，有利于钢板表面锌合金中的结晶体可以继续生长，减少晶格的数量，对耐腐蚀性能有一定的提升。
3、加热时，由于金属锌及锌合金不会融化，有效防止粘锌现象
4、在整个退火段进行充氮气保护，无需依照常规方式采用氢气进行还原保护，避免对原有的镀锌层造成不利影响；在氮气保护下，镀锌板在炉内顺利完成预热升温且不被氧化。
5、在退火炉出口段增设电磁感应加热装置，使钢板在出口段浸入锌锅前迅速升温至370-430℃，同时，氮气也从出口处涌出继续保护钢板直至浸入锌锅，保护效果得到提升。
本发明一种连续热镀锌钢带退火炉具有具有如下有益效果。
1、采用辐射管加热，改变常规技术里采用明火加热烧嘴的方式，使控制温度降低，温度在钢板的再结晶温度以下，不会被再次退火，解决了锌合金的融化及钢板的二次退火问题。
2、通过辐射管加热使控制温度降低，还提升了耐腐蚀性能，并使金属锌及锌合金不会融化，不易产生粘锌现象，同时传动辊外表面具有陶瓷制作的防止粘锌的防粘层，从而避免了熔锌粘附造成的传动辊表面划伤和传动辊损坏问题，并设刮辊刀解决退火段引起的表面质量问题。
3、在退火炉出口段设电磁感应加热装置，使钢板在出口段浸入锌锅前迅速升温。
4、在整个退火段进行充氮气保护，无需依照常规方式采用氢气进行还原保护，避免对原有的镀锌层造成不利影响；且氮气也从出口处涌出继续保护钢板直至浸入锌锅，使钢板浸入锌锅前得到良好的保护。
附图说明
附图1是本发明连续热镀锌钢带退火炉的一种原理示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：本发明一种钢板二次镀锌的工艺，其包括钢板经表面清洗、退火、过锌锅镀锌、气刀控制镀层、喷淋冷却、光整；带钢的工艺速度为60-150m/min；在退火时，钢板由连续热镀锌钢带退火炉的加热段的辐射管加热到250℃±20℃，均热段的辐射管加热到300℃±20℃，两段露点控制在≤-40℃。在连续热镀锌钢带退火炉出口段设电磁感应加热装置，钢板电磁感应加热到370-430℃±20℃，露点控制在≤-40℃。整个预热过程炉体内采用氮气保护，氮气中氧含量控制在<10ppm。
常规镀锌生产工艺为什么不能二次镀锌的原因：由于镀锌工艺在对原料板进行清洗后，需退火处理，然后才浸入锌锅进行热镀锌，这种工艺方法是针对原料板为普通冷轧钢板来设定的，相应的生产设备也是专门为满足对应的生产工艺要求而定制的，而当原料板为普通镀锌板时，由于钢板表面有一层金属锌或锌合金，通常熔点在450-600℃左右，而普通生产过程中退火段的工艺温度一般为700℃以上，会造成镀锌板表面锌层融化，同时在高温下还会氧化。融化的金属锌还会粘附在传动辊上，造成钢板表面划伤及传动辊的损坏。另外，钢板二次被加热到再结晶温度以上，二次退火也会使得钢板的抗拉强度达不到标准要求，使得二次镀锌后的产品不仅表面质量有严重瑕疵且强度低，板形差。因为如上原因，所以传统技术生产中都不会考虑进行二次镀锌，而是报废了事。
针对上述的制约二次镀锌的工艺瓶颈，通过设备改进及新工艺新技术的研发，解决了二次镀锌的难题。本发明钢板二次热镀锌工艺方法主要解决原一次镀锌的退火段的工艺，其它与普通热镀锌工艺相同。上述工艺方法包括钢板入口段辐射管加热到250℃±20℃，露点控制在≤-40℃；均热段辐射管加热到300℃±20℃，露点控制在≤-40℃；出口段电磁感应加热到370-430℃±20℃（根据二次镀锌产品需要设定），露点控制在≤-40℃；整个预热过程采用氮气保护，氮气消耗量约为500-800㎥/h，氮气中氧含量控制在<10ppm。带钢生产的工艺速度约80-120m/min，根据带钢厚度调整。
此工艺方法结合常规热镀锌工艺，在连续热镀锌生产线上使用，可以对已经镀过锌的钢带进行二次镀锌，可以消除一次镀锌时的表面缺陷或生产超厚镀层的钢带，达到热镀锌带钢的强度和塑性要求。产品抗拉强度380MPa，屈服强度≤300MPa，断裂伸长率≥28%。
相对于传统的生产工艺，本发明所提供的工艺方法具有如下优势特点。一种钢板二次镀锌的工艺方法，通过利用此方法进行二次热镀锌，在一次镀锌层表面再次热镀一层锌合金，两次镀锌层结合紧密，实现超厚镀层的光滑平整的表面要求；可以实现两次镀层为不同配比的新型耐腐蚀钢板产品。可以对本来要降级或报废的产品通过二次镀锌，生产出符合要求的产品，变废为宝。
本发明所提供的工艺方法具有如下优点：1、退火段将传统技术中的工艺温度从700℃降低到300℃，这个温度的设定，解决了锌合金的融化及钢板的二次退火问题，温度在钢板的再结晶温度以下，不会被再次退火，同时这个二次加热温度有利于钢板表面锌合金中的结晶体可以继续生长，减少晶格的数量，对耐腐蚀性能有一定的提升；由于金属锌及锌合金不会融化，粘附传动辊造成的表面划伤及传动辊损坏问题也迎刃而解。另外，为防止意外粘锌引起的损失，改普通辊为陶瓷表面辊，增设刮辊刀，彻底解决退火段引起的表面质量问题。2、由于金属锌及钢板在300摄氏度温度下会被氧化，原来的工艺是在退火出口段用氢气进行还原保护，但由于出口还原氢气燃烧温度较高且控制较难，会对原有的镀锌层造成不利影响，新工艺改用在整个退火段进行充氮气保护；在氮气保护下，镀锌板在炉内顺利完成预热升温且不被氧化。3、由于300℃的板温不能很好的满足热浸镀的钢板入锅温度的要求，所以在退火炉出口段增设电磁感应加热装置，使钢板在出口段浸入锌锅前迅速升温至370-430℃（根据二次镀锌产品需要设定），同时，氮气也从出口处涌出继续保护钢板直至浸入锌锅。镀锌板浸入锌锅后，原锌层会适量融化（与入锅温度有关），新的锌层会镀附在原镀层上，成为一个整体，经合理控制气刀，喷淋冷却，光整整型后，二次镀锌工艺就正式完成了。
实施例2：本发明一种连续热镀锌钢带退火炉，如附图1所示，其包括：炉体1，炉体1具有全陶瓷纤维的保温层，其炉腔自入口至出口依次分布有加热段2、均热段3和均衡炉段4；若干传动辊6，传动辊6外表面具有陶瓷制作的防止粘锌的防粘层；均匀分布在所述加热段2和所述均热段3内的辐射管；以及设于所述均衡炉段4的电磁感应加热装置8。传动辊6外侧设刮辊刀7。均衡炉段4的炉体出口内侧设三辊式热张辊9。电磁感应加热装置8中部具有钢板穿过的通道。加热段2的炉体外侧设钢板入口密封室5，均衡炉段4的炉体外接炉鼻子11，炉鼻子11出口端设将钢板导入锌锅的沉没辊12；炉体1的内腔充氮气，炉鼻子11具有作为钢板和氮气出口的通道。
本发明对现有的连续热镀锌钢带退火炉进行了改进，针对退火炉中带钢运行速度快，控制困难等特点，通过改造，使之适应于普通连续退火工艺或二次镀锌的预热工艺，确保从炉中出口的带钢满足连续热镀锌锌锅入口段的工艺要求。针对背景技术中所述的制约二次镀锌的工艺瓶颈，通过设备改进使之适应新工艺新技术，解决二次镀锌的难题，主要技术改进如下：1、原退火段预热段取消明火加热烧嘴，增设辐射管加热，控制温度从700℃降低到300℃，这个温度的设定，解决了锌合金的融化及钢板的二次退火问题，温度在钢板的再结晶温度以下，不会被再次退火，同时。这个二次加热温度有利于钢板表面锌合金中的结晶体可以继续生长，减少晶格的数量，对耐腐蚀性能有一定的提升；由于金属锌及锌合金不会融化，粘附传动辊造成的表面划伤及传动辊损坏问题也迎刃而解。另外，为防止意外粘锌引起的损失，改普通辊为陶瓷表面辊，增设刮辊刀，彻底解决退火段引起的表面质量问题。2、由于金属锌及钢板在300摄氏度温度下会被氧化，原来是在退火出口段用氢气进行还原保护，但由于出口还原氢气燃烧温度较高且控制较难，会对原有的镀锌层造成不利影响，本发明改用在整个退火段进行充氮气保护；在氮气保护下，镀锌板在炉内顺利完成预热升温且不被氧化。3、由于300℃的板温不能很好的满足热浸镀的钢板入锅温度的要求，所以在退火炉出口段增设电磁感应加热装置，使钢板在出口段浸入锌锅前迅速升温至370-430℃（根据二次镀锌产品需要设定），同时，氮气也从出口处涌出继续保护钢板直至浸入锌锅。
在应用于实际产品中，可具有如下主要技术特点：1.加热段和均热段配置各180套W形辐射管加热PWM燃烧控制***，通过在固定在最优化状态下的空燃比得到稳定的燃烧火焰，调节辐射管内燃烧与关闭的时间，达到控制输出功率的目的。2.加热段与均热段合并为一个炉腔，两段之间不设隔板，加热与均热没有严格界限，可以方便调整各段温度曲线，以适应不同工艺条件需求。3.出口前设均衡炉段，消除钢板核心热应力，保证钢板横截面温度均匀，加入电磁感应加热***，使钢带在进入锌锅前利用均衡炉段进行快速升温，调整钢带入锅温度，确保产品的质量及板形。4.传动辊采用陶瓷表面辊，设置刮辊刀，防止钢板表面划伤及辊面损坏。5.炉内设EMG双辊自动纠偏***。6.出口炉鼻子位置设置三辊式热张辊，使带钢出锌锅后受气刀及风冷气流的冲击抖动小，以保证涂镀质量。7.炉体采用全陶瓷纤维保温结构，能耗损失小，启动速度快。

Claims (9)

1.一种钢板二次镀锌的工艺，包括钢板经表面清洗、退火、过锌锅镀锌、气刀控制镀层、喷淋冷却、光整，其特征在于，带钢的工艺速度为60-150m/min；在退火时，钢板由连续热镀锌钢带退火炉的加热段的辐射管加热到250℃±30℃，均热段的辐射管加热到300℃±30℃，两段露点控制在≤-40℃。
2.根据权利要求1所述的一种钢板二次镀锌的工艺，其特征在于：在连续热镀锌钢带退火炉出口段设电磁感应加热装置，钢板电磁感应加热到350-450℃±20℃，露点控制在≤-40℃。
3.根据权利要求1或2或3所述的一种钢板二次镀锌的工艺，其特征在于：整个预热过程炉体内采用氮气保护，氮气中氧含量控制在<10ppm。
4.根据权利要求3所述的一种钢板二次镀锌的工艺，其特征在于：氮气从炉体出口处涌出保护钢板直至钢板浸入锌锅。
5.如权利要求1或2或3或4所述的连续热镀锌钢带退火炉，其特征在于包括：
炉体（1），具有全陶瓷纤维的保温层，炉腔自入口至出口依次分布有加热段（2）、均热段（3）和均衡炉段（4）；其中，均热段（3）和均衡炉段（4）连通部的炉体收窄构成钢板穿过的通道；
若干传动辊（6），传动辊（6）外表面具有陶瓷制作的防止粘锌的防粘层；
均匀分布在所述加热段（2）和所述均热段（3）内的辐射管；
以及设于所述均衡炉段（4）的电磁感应加热装置（8）。
6.根据权利要求5所述的一种连续热镀锌钢带退火炉，其特征在于：所述传动辊（6）外侧设刮辊刀（7）。
7.根据权利要求5所述的一种连续热镀锌钢带退火炉，其特征在于：所述电磁感应加热装置（8）中部具有钢板穿过的通道。
8.根据权利要求5所述的一种连续热镀锌钢带退火炉，其特征在于：均衡炉段（4）的炉体出口内侧设三辊式热张辊（9）。
9.根据权利要求5或6或7或8所述的一种连续热镀锌钢带退火炉，其特征在于：加热段（2）的炉体外侧设钢板入口密封室（5），均衡炉段（4）的炉体外接炉鼻子（11），炉鼻子（11）出口端设将钢板导入锌锅的沉没辊（12）；炉体（1）的内腔充氮气，炉鼻子（11）具有作为钢板和氮气出口的通道。
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