CN110093577A - 微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法 - Google Patents

微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法。在生产高等级表面的汽车外板时，通过对热轧和酸洗工艺进行优化，镀锌外板密集亮点缺陷的出现频率得到有效改善。采用热轧板坯低温加热：1150～1250℃，增加F1除磷水，卷取温度采取下限控制：700～780℃。采取酸洗工艺稳态控制：速度控制在60～180m/min；一段酸槽温度在70～90℃，二、三段酸槽温度不低于70℃；一段酸液HCl浓度在50～100g/l，二、三段酸液HCl浓度在160～250g/l。

Description

微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法
技术领域
本发明涉及热浸镀领域，具体用于消除微米级基板破损导致镀锌缺陷的生产方法。
背景技术
随着综合控制技术的应用，镀锌板表面质量有了实质性提高。然而，由于镀锌板表层不能隐藏任何微小的基板缺陷，甚至锌液与基体反应时可能放大部分冷轧条件下肉眼不可见的缺陷。即使是最先进的连续热镀锌生产线，在生产和使用时仍然会出现诸如麻点、亮点、黑点、漏镀、分层、划伤、疤块、冲压开裂等各类镀锌缺陷。这些缺陷从来源分类，包括炼钢、热轧、冷轧、镀锌、环境、用户制造等过程；从类型分类，包括钢基、镀锌、后处理、冲压等工艺造成。弄清缺陷的类型、产生环节、原因和改善措施，对提高镀锌板表面质量，增强用户使用信心有重要意义。
其中，钢基造成的镀锌缺陷涉及镀锌前工序，常见原因有：炼钢夹杂物残留、热轧氧化铁皮压入、混晶、炉辊结瘤、过/欠酸洗、退火炉内的擦划伤等。但是在生产高等级表面的汽车外板时，出厂前对钢板进行模拟冲压并用油石打磨，出现一种微米级基板破损而导致镀锌表面出现密集型的亮点缺陷。该缺陷与常见的镀锌缺陷有很大区别，没有可参考的有效分析方法，对镀锌工艺改善后不能完全杜绝该缺陷的出现频率。
专利CN 103556095 A提到，在炉鼻子外侧安装冷凝析出沉淀装置，使炉鼻子内锌锅侧区域形成负压，同时在炉鼻子侧壁采用加热方式，将炉鼻子侧壁温度提高到450～550℃，使锌锅上方的锌蒸汽被不断吸走。炉鼻子氮氢保护气体露点范围保持在-70～-20℃之间，不必额外加湿。锌蒸汽在析出冷凝装置中冷却沉淀，有效降低锌灰在带钢表面的沉积造成亮点缺陷。该专利提到的为锌灰造成的镀锌亮点缺陷，通过改善锌锅区域相关工艺有效降低亮点缺陷的出现频率。而本专利所涉及缺陷不同，通过调整锌锅区域工艺改善的效果非常有限。
专利CN 101147919 A提到减少以CSP热轧卷为原料的冷轧镀锌板表面缺陷的方法。控制CSP热轧工序、酸洗冷轧工序。开轧温度为1130～1150℃，终轧温度为890～910℃，在钢板厚度大于2.2mm时开始机架间除磷，降低热轧卷表面一次、二次氧化铁皮的生成；在酸洗冷轧时将拉矫机设为延伸率控制描述，延伸率控制在0.5～3％。，使得氧化铁皮破裂从而使酸易浸入锈层而清除。最终减少镀锌板表面压氧点缺陷的数量，由大于8个/mm2降到小于2个/mm2。该专利提到的缺陷镀锌缺陷由CSP热轧氧化铁皮造成，镀锌后氧化铁皮残留造成表面缺陷。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种处理效果好的微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法，该微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法方法可以解决微米级基板破损引起的镀锌表面点缺陷。通过对热轧和酸洗工艺进行优化，增加热轧和酸洗时的破鳞能力，改善镀前的钢板表面质量。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法，镀锌前基板的微区破损尺寸降低至0～10μm，高度方向0～2μm，镀锌冲压后未发现密集可视亮点。为获得如上所述镀层质量，需要对热轧来料、酸洗等工艺进行控制，使得基板表面质量满足镀锌要求，无尺寸较大的破损。
一种微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法，包含如下步骤：
1)热轧工艺
热轧板坯加热温度为1150～1250℃；在常规热轧过程中增加精轧F1除磷，除磷***水泵出口压力20～30MPa；卷取温度为700～780℃。
热轧板坯加热温度采用低温加热：1150～1250℃。钢坯表面温度超过1250℃以后，表面的氧化铁皮全部或部分熔化，扩散的阻力减小，氧化速度大大增加。此时的氧化铁皮和钢基体之间具有很强界面结合力，不容易除掉，板坯表面氧化铁皮过厚，随后的热轧除磷不易去除。钢坯温度低于1150℃，经过粗轧和7道次精轧后温度难以满足终轧工艺要求，易造成轧辊损坏、、板形不良、性能不合等不利影响。
在常规热轧过程中增加精轧F1除磷，提高氧化铁皮破鳞力度，除磷***水泵出口压力20～30MPa。高压水束像一把锋利的切割机器，将氧化铁皮与钢材母体剥离，产生细小的缝隙。同时，由于刚出炉的钢坯表面氧化铁皮温度很高，高压水分快速蒸发吸热，氧化铁皮急剧变冷收缩，产生横向切割力。之后水珠进入缝隙，将表面氧化铁皮进一步剥离并冲刷松动。当水泵出口压力较小时，剥离能力不够，氧化铁皮不能完全去除；当压力较大时，高压除磷泵需要更多的电能支撑，浪费能源。
根据不同钢种，在满足性能的条件下，对卷取温度采取下限控制：700～780℃。温度低于700℃时性能可能无法满足，高于780℃时在卷取冷却过程中氧化铁皮容易过快生成，而过厚的氧化铁皮将影响后续的酸洗破鳞和酸洗效果。
2)酸洗工艺
三段酸洗槽条件控制：一段酸槽温度70～90℃，酸液HCl浓度在50～100g/L；二、三段酸槽温度不低于70℃，酸液HCl浓度在160～250g/L。
作为上述技术方案的优选，本发明提供的微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：
作为上述技术方案的改进，所述步骤1)后，氧化铁皮厚度为5～10μm。
作为上述技术方案的改进，所述步骤2)带钢进入酸洗槽进行酸洗前，采用拉伸矫直辊经过2～3次弯曲和拉伸进行氧化铁皮破鳞处理。
作为上述技术方案的改进，所述步骤2)采用浅槽紊流酸洗模式，减小槽中酸液的散热面积，从而减少酸液热损失，控制生产成本。
作为上述技术方案的改进，所述步骤2)酸洗速度为60～180m/min。
作为上述技术方案的改进，所述步骤2)酸洗速度为80～120m/min。
实现酸洗速度的稳态控制：60～180m/min，优化控制在80～120m/min。酸洗速度过慢易造成酸液与带钢表面接触时间过长，造成过酸洗，表面产生较深的凹坑，引起镀锌横纹或漏镀；速度过快易造成酸液对带钢表面的酸洗能力不足，造成欠酸洗，表面残留较多氧化铁皮，引起镀锌线缺陷，严重时造成冲压脱锌。
作为上述技术方案的改进，所述步骤2)，三段酸洗槽条件控制：一段酸槽温度75～80℃，酸液HCl浓度在60～70g/L；二、三段酸槽温度不低于70℃，酸液HCl浓度在180～200g/L。
实现三段酸洗槽温度的稳态控制：一段酸槽温度较高，达到70～90℃，优化控制在75～80℃，二、三段酸槽温度相对较低，但不低于70℃。酸洗温度影响HCl的活性，一般温度越高HCl的活性越大，酸洗效率越高。HCl温度过高易引起表面过酸洗，同时酸液加速挥发，造成成本增加；温度过低易引起酸洗能力不足，造成欠酸洗。
实现三段酸洗槽酸液浓度的稳态控制：一段酸液HCl浓度在50～100g/l，优化控制在60～70g/l，二、三段酸液HCl浓度在160～250g/l，优化控制在180～200g/l。一般酸洗效果随着HCl浓度的增大而加快，但HCl浓度过高易造成过酸洗，带钢钢基被侵蚀，产生较深的凹坑；HCl浓度过低易造成欠酸洗，表面残留较多氧化铁皮。
与专利CN 103556095 A相比，本发明重点在于解决镀锌来料表面质量，不涉及锌锅区域额外安装相关设备，镀锌机组不需要进行较大的技术改进措施。与专利CN101147919 A相比，本发明涉及镀锌缺陷由基板表面破损引起，而不是氧化铁皮残留造成，热轧和酸洗工艺有较大差异。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
带钢经酸洗冷轧后，氧化铁皮完全清除。采取本项目优化方案前，氧化铁皮和破鳞过程造成的表面微区破损尺寸较大，平面方向达到50～100μm，高度方向达到8～20μm，镀锌后可见大量亮点缺陷。采取本项目方案后，微区破损尺寸降低至0～10μm，高度方向0～2μm，镀锌冲压后未发现密集可视亮点。
根据上述热轧和酸洗工艺，可对氧化铁皮进行有效控制，带钢获得良好的表面质量，满足高等级表面镀锌汽车外板的生产需求。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1正常镀锌表面微观形貌；
图2亮点缺陷对应热轧原板截面微观形貌；
图3亮点缺陷对应冷轧基板微观形貌；
图4亮点缺陷对应镀锌次表面微观形貌(锌层部分溶解)；
图5亮点缺陷对应镀锌截面微观形貌。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
实施例
钢卷经过热轧、酸洗冷轧后进入退火炉和锌锅，生产高表面质量热镀锌外板。热轧和酸洗工艺参数如表1、2所示。氧化铁皮、基板微区形貌构成通过扫描电镜观察统计。
实施例表单表1
实施例表单表2
如表1、2的实施例1-6所示，在本发明限定的热轧、酸洗工艺参数，采用低温板坯加热，温度控制在1150～1250℃；增加精轧FI除磷能力，***水泵出口压力20～30MPa；热轧来料氧化铁皮厚度控制在5～10μm；实现三段酸洗槽的酸洗速度和酸槽温度的稳态控制。由实施例可知，带钢经酸洗冷轧后，氧化铁皮完全清除，镀锌基板基本无破损，镀锌来料表面质量满足要求。如图1所示，在实施例1-6条件下生产的冷轧基板在镀锌后表面质量良好，未发现点状缺陷。
相对地，表1、2对于未控制热轧、酸洗工艺的比较例1-3中，热轧氧化铁皮尺寸较厚，且在热轧原板上均发现有表面破损。如图2所示，在对比例2条件下生产的热轧表面破损微区尺寸约20μm。经过酸洗、冷轧、镀锌后破损区域被放大，缺陷更为明显，如图3-5所示。其中，图3为酸洗冷轧后基板破损微区，长度方向尺寸约78μm；图4为镀锌后的锌层部分溶解后的破损微区形貌，与图3对比为同一处缺陷；图5为完整的锌层截面形貌，可直观看出基板有破损翘起延伸至镀层表面，周围未发现氧化物，翘起根部上、下部位锌层疏松。
根据图2-5的微观分析，热轧微区破损导致了镀锌外板出现表面密集亮点缺陷。经过对热轧和酸洗工艺进行优化，可控制镀锌外板亮点缺陷的出现频率。
本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法，其特征在于，包含如下步骤：
1)热轧工艺
热轧板坯加热温度为1150～1250℃；在常规热轧过程中增加精轧F1除磷，除磷***水泵出口压力20～30MPa；卷取温度为700～780℃；
2)酸洗工艺
三段酸洗槽条件控制：一段酸槽温度70～90℃，酸液HCl浓度在50～100g/L；二、三段酸槽温度不低于70℃，酸液HCl浓度在160～250g/L。
2.如权利要求1所述的微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法，其特征在于：所述步骤1)后，氧化铁皮厚度为5～10μm。
3.如权利要求1所述的微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法，其特征在于：所述步骤2)带钢进入酸洗槽进行酸洗前，采用拉伸矫直辊经过2～3次弯曲和拉伸进行氧化铁皮破鳞处理。
4.如权利要求1所述的微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法，其特征在于：所述步骤2)采用浅槽紊流酸洗模式。
5.如权利要求1所述的微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法，其特征在于：所述步骤2)酸洗速度为60～180m/min。
6.如权利要求1所述的微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法，其特征在于：所述步骤2)酸洗速度为80～120m/min。
7.如权利要求1所述的微米级基板破损导致镀锌缺陷的消除方法，其特征在于：所述步骤2)，三段酸洗槽条件控制：一段酸槽温度75～80℃，酸液HCl浓度在60～70g/L；二、三段酸槽温度不低于70℃，酸液HCl浓度在180～200g/L。
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