專利名稱：高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)系統(tǒng)，更具體地說涉及能夠用于各種應(yīng)用的鍍覆鋼板，例如用于建筑材料或汽車的鋼板。
背景技術(shù)：
鍍鋅鋼板是一種具有良好耐腐蝕性的鍍覆鋼板。這種鍍鋅鋼板通常通過如下方法生產(chǎn)使鋼板脫脂，然后在非氧化爐中預(yù)處理，在還原爐中還原退火，以清潔表面并保證質(zhì)量，在熱浸鍍鋅浴中浸泡，控制沉積量，然后合金化。由于其優(yōu)越的耐腐蝕性、鍍覆粘附性等，鍍鋅鋼板被廣泛地用于汽車、建筑材料和其它應(yīng)用。
特別是最近幾年，在汽車領(lǐng)域，必須制造出強(qiáng)度更高的鍍鋅鋼板，以實(shí)現(xiàn)在碰撞時(shí)保護(hù)乘客并且為了提高燃料效率而降低重量的功能。
此外，最近為了在退火時(shí)使鋼板表面上的反應(yīng)更均勻并且改善鍍覆外觀，已廣泛使用全輻射管型退火爐的鍍鋅鋼板生產(chǎn)系統(tǒng)。
為了使鋼板強(qiáng)度更高而不降低其可加工性，添加像Si、Mn和P的元素是有效的。這些元素在還原退火步驟中被選擇性地氧化并且在鋼板表面上富集。具體地說，富集在鋼板表面上的Si的氧化物引起鋼板和熔融鋅的可濕性下降。在極端情況中，熔融的鋅不能粘附到鋼板上。
因此，為了用熔融的鋅鍍覆已經(jīng)添加了像P的元素的鋼板，已經(jīng)使用使鐵氧化膜的厚度達(dá)到適當(dāng)范圍，以抑制例如Si、Mn和P的元素氧化層的產(chǎn)生并改善可濕性的方法(例如參見日本專利第2513532號)或者提供預(yù)鍍覆來改善鍍覆可濕性的方法(例如參見日本未審專利公開(Kokai)第2-38549號)。
此外，本發(fā)明人曾提出包括適當(dāng)控制還原氣氛，引起SiO內(nèi)部氧化，從而提高鍍層可濕性的生產(chǎn)方法(例如參見日本未審專利公開(Kokai)第2001-323355號)。
但是，日本專利第2513532號和日本未審專利公開(Kokai)第2001-323355號公開的技術(shù)是使用Sendzimir型熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)系統(tǒng)在非氧化性氣氛中加熱并在還原性氣氛中退火的技術(shù)，但是該技術(shù)不能在使用全輻射管型退火爐的熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)設(shè)備中使用。此外，在日本未審專利公開(Kokai)第2-38549號公開的技術(shù)中，需要預(yù)鍍覆系統(tǒng)。當(dāng)沒有安裝空間時(shí)，可以不使用預(yù)鍍覆系統(tǒng)。此外，由安裝預(yù)鍍覆系統(tǒng)引起的成本升高是不可避免的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明解決了上面的問題，并且建議了通過使用全輻射管型退火爐的熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)設(shè)備的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法以及用于該鍍鋅鋼板的生產(chǎn)系統(tǒng)。
本發(fā)明人對于通過使用全輻射管型退火爐的熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)設(shè)備來生產(chǎn)高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法進(jìn)行了詳細(xì)的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過使還原區(qū)的氣氛包含1至60重量％的H2和余量的N2、H2O、O2、CO2、CO以及不可避免的雜質(zhì)，控制所述氣氛中的二氧化碳分壓和氫氣分壓的對數(shù)log(PCO2/PH2)至log(PCO2/PH2)≤-0.5，水分壓和氫氣分壓的對數(shù)log(PCO2/PH2)至log(PH2O/PH2)≤-0.5，并控制二氧化碳分壓PCO2和水分壓PH2O的總分壓與氫氣分壓的對數(shù)log(PT/PH2)滿足-3≤log(PT/PH2)≤-0.5，從而可以生產(chǎn)出高強(qiáng)度的鍍鋅鋼板。此外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過用包含1至100重量％CO2和余量的N2、H2O、O2、CO2、CO及不可避免的雜質(zhì)的氣體充填所述全輻射管型退火爐，可以生產(chǎn)出高強(qiáng)度鍍鋅鋼板。
也就是說，本發(fā)明的要點(diǎn)如下(1)一種高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其包括用熔融鋅連續(xù)鍍覆Si含量為0.4至2.0重量％的高強(qiáng)度鋼板，在此期間使還原區(qū)的氣氛包含1至60重量％的H2和余量的N2、H2O、O2、CO2、CO以及不可避免的雜質(zhì)；控制所述氣氛中的二氧化碳分壓和氫氣分壓的對數(shù)log(PCO2/PH2)至log(PCO2/PH2)≤-0.5，水分壓和氫氣分壓的對數(shù)log(PCO2/PH2)至log(PH2O/PH2)≤-0.5，且二氧化碳分壓PCO2和水分壓PH2O的總分壓與氫氣分壓的對數(shù)log(PT/PH2)滿足-3≤log(PT/PH2)≤-0.5；在處于720℃至880℃的鐵素體和奧氏體兩相溫區(qū)的還原區(qū)中進(jìn)行退火，然后借助鍍浴冷卻并實(shí)施鍍鋅，從而在冷軋鋼板的表面上形成熱浸鍍鋅層，然后在460至550℃下加熱使上面形成有熱浸鍍鋅層的鋼板合金化，從而生產(chǎn)出高強(qiáng)度鍍鋅鋼板。
(2)如(1)中所述的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于在熱浸鍍鋅浴中進(jìn)行熱浸鍍鋅，所述鍍鋅浴的組成包含浴中有效濃度至少為0.07重量％的Al和余量的Zn及不可避免的雜質(zhì)，并且在滿足下面關(guān)系的溫度(℃)下進(jìn)行合金化450≤T≤410×exp(2×[Al％])其中，[Al％]熱浸鍍鋅浴中有效的Al濃度(重量％)。
(3)如(1)或(2)中所述的可焊接性優(yōu)越的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于所述浴中的有效Al濃度(重量％)滿足如下關(guān)系[Al％]≤0.092-0.001×[Si％]2其中，[Si％]鋼板中的Si含量(重量％)。
(4)熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)設(shè)備，其提供熱浸鍍鋅浴并借助熔融鋅連續(xù)鍍覆鋼板，所述熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)設(shè)備用于實(shí)施(1)中所述的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板生產(chǎn)方法，其特征在于使用全輻射管型退火爐作為退火爐，并提供用于向退火爐中引入氣體的設(shè)備，所述氣體包含1至100重量％的CO2和余量的N2、H2O、O2、CO以及不可避免雜質(zhì)。
(5)熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)設(shè)備，其提供熱浸鍍鋅浴并借助熔融鋅連續(xù)鍍覆鋼板，所述熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)設(shè)備用于實(shí)施(1)中所述的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板生產(chǎn)方法，其特征在于使用全輻射管型退火爐作為退火爐，并提供在退火爐中燃燒CO或烴并產(chǎn)生包含1至100重量％的CO2和余量的N2、H2O、O2、CO和不可避免雜質(zhì)的設(shè)備。
此外，在本發(fā)明中，在下面定義的條件下可以生產(chǎn)出本發(fā)明的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板1)在上面(1)至(5)中任何一項(xiàng)中提出的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)過程中，以0.5至10℃/秒的平均冷卻速率從所達(dá)到的最高溫度將所述鋼板冷卻至650℃，然后以至少3℃/秒的平均冷卻速率將所述鋼板從650℃冷卻至鍍浴溫度。
2)在上面(1)至(5)中任何一項(xiàng)中提出的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)過程中，以0.5至10℃/秒的平均冷卻速率從所達(dá)到的最高溫度將所述鋼板冷卻至650℃，然后以至少3℃/秒的平均冷卻速率將所述鋼板從650℃冷卻至500℃，并再以0.5℃/秒的平均冷卻速率從500℃冷卻至420℃到460℃，并且在500℃至鍍浴溫度之間保持25秒至240秒，然后進(jìn)行熱浸鍍鋅。
3)在上面(1)至(5)中任何一項(xiàng)中提出的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)過程中，在熱浸鍍鋅后冷卻至不超過400℃的溫度的時(shí)間設(shè)置為30秒至120秒。
4)在上面(1)至(5)中任何一項(xiàng)中提出的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)過程中，退火后冷卻所述鋼板至400℃到450℃，然后從430℃再加熱至470℃并且進(jìn)行熱浸鍍鋅。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的熱浸鍍鋅鋼板的生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)例的側(cè)視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的熱浸鍍鋅鋼板的生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)例的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
本發(fā)明包含通過使用全輻射管型退火爐的熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)系統(tǒng)對Si含量為0.4至2.0重量％的高強(qiáng)度鋼板實(shí)施連續(xù)熱浸鍍鋅，在此期間設(shè)置還原區(qū)的氣氛，使其不會引起鐵氧化和SiO2的內(nèi)部氧化。此處，“Si的內(nèi)部氧化”是擴(kuò)散在鋼板中的氧與合金表面層附近的Si反應(yīng)并且作為氧化物沉積的現(xiàn)象。當(dāng)氧氣向內(nèi)擴(kuò)散的速率遠(yuǎn)快于Si向外擴(kuò)散的速率時(shí)，即當(dāng)氣氛中的氧勢差較高時(shí)發(fā)生內(nèi)部氧化的現(xiàn)象。此時(shí)，Si根本不大移動并且原位被氧化，所以可以防止引起鍍覆粘附性降低的原因，即Si在鋼板表面上的濃縮。
具體地說，本發(fā)明包括使還原區(qū)的氣氛包含1至60重量％的H2和余量的N2、H2O、O2、CO2、CO以及不可避免的雜質(zhì)，控制所述氣氛中的二氧化碳分壓和氫氣分壓的對數(shù)log(PCO2/PH2)至log(PCO2/PH2)≤-0.5，水分壓和氫氣分壓的對數(shù)log(PH2O/PH2)至log(PH2O/PH2)≤-0.5，控制二氧化碳分壓PCO2和水分壓PH2O的總分壓與氫氣分壓的對數(shù)log(PT/PH2)滿足-3≤log(PT/PH2)≤-0.5，并且在處于720℃至880℃的鐵素體和奧氏體兩相溫區(qū)的還原區(qū)中進(jìn)行退火。
在還原區(qū)中，使用包含1至60重量％H2的氣體。限制H2為1至60％的原因是如果低于1％，不能充分地還原退火前在鋼板表面上產(chǎn)生的氧化物膜并且不能保證鍍層的可濕性，而如果高于60％，看不到還原行為的改善并且成本增加。
此外，在還原區(qū)中，為了引起SiO2內(nèi)部氧化，向還原氣氛中引入H2O、O2、CO2和CO中的一種或兩種以上，控制所述氣氛中二氧化碳分壓和氫氣分壓的對數(shù)log(PCO2/PH2)至log(PCO2/PH2)≤-0.5，并且水分壓和氫氣分壓的對數(shù)log(PH2O/PH2)至log(PH2O/PH2)≤-0.5，且二氧化碳分壓PCO2和水分壓PH2O的總分壓與氫氣分壓的對數(shù)log(PT/PH2)滿足-3≤log(PT/PH2)≤-0.5。
通過向爐中引入CO2和水蒸氣來控制二氧化碳分壓和氫氣分壓的對數(shù)log(PCO2/PH2)及水分壓和氫氣分壓的對數(shù)log(PH2O/PH2)。
使log(PCO2/PH2)不超過-0.5的原因是如果log(PCO2/PH2)超過-0.5，不能充分地還原退火前已經(jīng)在鋼板表面上產(chǎn)生的氧化物膜并且不能保證鍍層的可濕性。此外，使log(PH2O/PH2)不超過-0.5的原因是如果log(PH2O/PH2)超過-0.5，不能充分地還原退火前已經(jīng)在鋼板表面上產(chǎn)生的氧化物膜并且不能保證鍍層的可濕性。
使二氧化碳分壓PCO2和水分壓PH2O的總分壓與氫氣分壓的對數(shù)log(PT/PH2)不超過-0.5的原因是如果log(PT/PH2)超過-0.5，不能充分地還原退火前已經(jīng)在鋼板表面上產(chǎn)生的氧化物膜并且不能保證鍍層的可濕性。此外，使log(PT/PH2)不低于-3的原因是如果log(PT/PH2)低于-3，發(fā)生Si的外部氧化，在鋼板表面上產(chǎn)生SiO2，并且引起鍍層可濕性降低。
不一定必須有意引入O2的CO2，當(dāng)向處于主要退火溫度和氣氛下的爐中引入H2O和CO2時(shí)，部分被H2還原并產(chǎn)生O2和CO。
只需要引入所需量的H2O和CO2。引入方法沒有具體限制，但是可以提及如下方法燃燒由例如CO和H2混合物組成的氣體并且引入所產(chǎn)生的H2O和CO2的方法；燃燒CH4、C2H6、C8H8或其它烴或者LNG或其它烴的混合物氣體并且引入所產(chǎn)生的H2O和CO2的方法；燃燒汽油、輕油、重油，或者其它液態(tài)烴的混合物并且引入所產(chǎn)生的H2O和CO2的方法；燃燒CH3OH、C2H5OH，或者其它醇或其混合物或者各種有機(jī)溶劑并且引入所產(chǎn)生的H2O和CO2的方法等等。
還可以考慮只燃燒CO并且引入所產(chǎn)生的CO2的方法，但是當(dāng)向主要退火溫度和氣氛下的爐中引入CO2時(shí)，部分被H2還原。這與引入H2O和CO2以產(chǎn)生CO和H2O的情況沒有內(nèi)在的不同。
此外，除了引入通過燃燒產(chǎn)生的H2O和CO2的方法以外，還可以使用與氧氣同時(shí)向退火爐中引入CO和H2的混合物氣體；包含CH4、C2H6、C8H8或者其它烴的氣體；LNG或其它烴的混合物；汽油、輕油、重油，或者其它液態(tài)烴的混合物；CH3OH、C2H5OH或者其它醇或它們的混合物；以及各種有機(jī)溶劑等，并且在爐中燃燒它們，以產(chǎn)生H2O和CO2的方法。
當(dāng)通過在線退火型連續(xù)熱浸鍍鋅系統(tǒng)退火時(shí)，退火溫度設(shè)置在720℃至880℃的鐵素體和奧氏體兩相溫區(qū)。如果退火溫度低于720℃，重結(jié)晶不足。不能提供鋼板所需的擠壓可加工性。通過在880℃以上的溫度下退火，引起成本升高，所以這是不優(yōu)選的。
接著，通過在鍍浴中浸泡的過程冷卻鋼帶，如果不是旨在加工要求特別嚴(yán)格的部件，不必進(jìn)行特殊的冷卻處理。實(shí)施熱浸鍍鋅，在鋼板表面上形成熱浸鍍鋅層，然后為了合金化，在460至550℃下熱處理上面形成有所述熱浸鍍鋅層的鋼板，從而制造出高強(qiáng)度的鍍鋅鋼板。
具體地說，為了實(shí)現(xiàn)高的強(qiáng)度和良好的擠壓可加工性，退火已經(jīng)添加了大量Si或Mn的鋼板，然后在浸入鍍浴的過程中以0.5至10℃/秒的平均冷卻速率從所到達(dá)的最高溫度冷卻至650℃，然后以至少3℃/秒的平均冷卻速率從650℃冷卻至鍍浴溫度。為了提高可加工性，使冷卻至650℃的冷卻速率為平均0.5至10℃/秒以增加鐵素體的體積百分?jǐn)?shù)，并且同時(shí)增加奧氏體的C濃度以降低產(chǎn)生的自由能并且使馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度不超過鍍浴溫度。為了使冷卻至650℃的平均冷卻速率低于0.5℃/秒，需要使連續(xù)熱浸鍍鋅生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)線長度更長并且成本變高，所以冷卻至650℃的平均冷卻速率設(shè)置為至少0.5℃/秒。
為了使冷卻至650℃的平均冷卻速率低于0.5℃/秒，可以考慮降低所到達(dá)的最高溫度并且在奧氏體體積百分?jǐn)?shù)小的溫度下退火，但是在此情況下適當(dāng)?shù)臏囟确秶葘?shí)際操作允許的溫度范圍要窄，并且如果退火溫度即便稍低一點(diǎn)，將不會形成奧氏體并且不能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。
另一方面，如果冷卻至650℃的平均冷卻速率超過10℃/秒，不僅鐵素體的體積百分?jǐn)?shù)的增加將是不足的，而且奧氏體中的C濃度的增加將是小的，所以在將鋼帶浸入鍍浴中前，其部分將轉(zhuǎn)變成馬氏體并且通過隨后的合金化加熱使馬氏體回火并且作為碳化鐵沉積，所以很難實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度和良好的可加工性。
使從650℃至鍍浴溫度的平均冷卻速率至少為3℃/秒以避免奧氏體在冷卻期間轉(zhuǎn)變成珠光體。在低于3℃/秒的冷卻速率下，在本發(fā)明定義的溫度下退火鋼板。此外，即使冷卻至650℃，形成珠光體也是不可避免的。平均冷卻速率的上限沒有特別限制，但是在干的氣氛中冷卻鋼帶以至于平均冷卻速率不超過20℃/秒是困難的。
此外，為了生產(chǎn)具有良好可加工性的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板，通過從650℃至500℃以至少3℃/秒的平均冷卻速率冷卻所述鋼板，再從500℃以至少0.5℃/秒的平均冷卻速率冷卻至420℃到460℃，在500℃至鍍浴溫度之間保持25秒至240秒，然后進(jìn)行熱浸鍍鋅。
為了避免奧氏體在冷卻期間轉(zhuǎn)變成珠光體，使從650℃至500℃的平均冷卻速率至少為3℃/秒。在低于3℃/秒的冷卻速率下，即使在本發(fā)明定義的溫度下退火或者冷卻至650℃，形成珠光體也是不可避免的。平均冷卻速率的上限沒有特別限制，但是在干的氣氛中冷卻鋼帶以至于平均冷卻速率不超過20℃/秒是困難的。
使從500℃的平均冷卻速率至少為0.5℃/秒，從而避免奧氏體在冷卻期間轉(zhuǎn)變成珠光體。在低于0.5℃/秒的冷卻速率下，即使在本發(fā)明定義的溫度下退火或者冷卻至500℃，形成珠光體也是不可避免的。平均冷卻速率的上限沒有特別限制，但是在干的氣氛中冷卻鋼帶以至于平均冷卻速率不超過20℃/秒是困難的。此外，使冷卻的最終溫度為420℃至460℃，從而提高奧氏體中的C濃度并且獲得可加工性優(yōu)越的高強(qiáng)度合金化熔融鋅鍍層。
限制在500℃和鍍浴溫度之間的維持時(shí)間不少于25秒并低于240秒的原因是當(dāng)維持時(shí)間少于25秒時(shí)，奧氏體中的C濃度是不足的并且奧氏體中的C濃度不能達(dá)到在室溫下使奧氏體殘存的水平。如果超過240秒，貝氏體轉(zhuǎn)變不會進(jìn)行得太多，奧氏體的量變小，并且不能產(chǎn)生足夠量的殘余奧氏體。
此外，使鋼板急速冷卻至400到450℃，同時(shí)保持在500℃到鍍浴溫度之間。當(dāng)保持在上述溫度之間時(shí)，促進(jìn)了奧氏體中的C濃縮并且獲得可加工性優(yōu)越的高強(qiáng)度合金化熔融鋅鍍層。但是，如果繼續(xù)在430℃以下的鍍浴中浸泡鋼板，鍍浴冷卻并固化，所以需要將其重新加熱至430至470℃，然后進(jìn)行熱浸鍍鋅。
在本發(fā)明鍍鋅鋼板的生產(chǎn)中，為了生產(chǎn)具有良好可加工性的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板，應(yīng)該調(diào)節(jié)所用的熱浸鍍鋅浴，使以浴中有效Al濃度C計(jì)的Al濃度為0.07至0.092重量％。此處，鍍浴中有效Al濃度為浴中Al濃度減去浴中Fe濃度的值。
限制有效Al濃度為0.07至0.092重量％的原因是，如果有效Al濃度低于0.07％，在鍍覆開始時(shí)用作合金化阻擋層的Fe-Al-Zn相的形成是不足的，并且鍍覆時(shí)在鍍覆鋼板的界面上形成厚厚的脆的Γ相，所以只能獲得在工作時(shí)鍍覆層粘接力差的鍍鋅鋼板。另一方面，如果有效Al濃度高于0.092％，需要長時(shí)間在高溫下合金化，殘留在鋼板中的奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體，因此同時(shí)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度和良好的可加工性變得困難。此外，使在本發(fā)明合金化時(shí)的合金化溫度為滿足下式的溫度對于生產(chǎn)具有良好可加工性的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板是有效的450≤T≤410×exp(2×[Al％])其中，[Al％]熱浸鍍鋅浴中有效的Al濃度。
使合金化溫度至少為450℃至不超過410×exp(2×[Al％])℃的原因是，如果合金化溫度T低于450℃，不發(fā)生合金化，或者合金化進(jìn)行不足，合金化將是不完全的，并且鍍層會被粘接性差的η相覆蓋。此外，如果T高于410×exp(2×[Al％])℃，合金化進(jìn)行得太多并且在鍍覆鋼板界面處形成厚厚的脆的Γ相，所以工作時(shí)鍍層粘接強(qiáng)度降低。
在本發(fā)明中，如果合金化溫度太高，殘留在鋼板中的奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體并且難于獲得同時(shí)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度和良好可加工性的鋼板。因此，添加的Si量越大，合金化越困難，越能有效地降低浴中的有效Al濃度并降低合金化溫度，以改善可加工性。
具體地說，在浴中的有效Al濃度滿足下述關(guān)系的情況下進(jìn)行鍍覆[Al％]≤0.092-0.001×[Si％]2其中，[Si％]鋼板中的Si含量(重量％)。
限制有效Al濃度不超過0.092-0.001×[Si％]2的原因是，如果有效Al濃度高于0.092-0.001×[Si％]2，需要在更高溫度下合金化更長時(shí)間，鋼板中殘留的奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體，并且可加工性降低。
使熱浸鍍鋅后冷卻至不超過400℃的溫度的時(shí)間為30秒至120秒的原因是，如果低于30秒，合金化不足，合金化變得不完全，并且鍍層表面層被粘接性差的η相覆蓋，而如果超過120秒，珠光體轉(zhuǎn)變進(jìn)行得太多，奧氏體的量變得太小，并且不能產(chǎn)生足夠量的殘余奧氏體。
圖1和圖2以側(cè)視圖表示了根據(jù)本發(fā)明的熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)例。在圖中，1表示Si含量為0.4至2.0重量％的高強(qiáng)度鋼板，2表示退火爐的加熱區(qū)，3表示退火爐的浸泡區(qū)，4表示退火爐的冷卻區(qū)，5表示爐內(nèi)輥，6表示鋼板前進(jìn)方向，7表示熱浸鍍鋅罐，8表示熔融鋅，9表示出口(snout)，10表示導(dǎo)輥，11表示氣體擦拭噴嘴，12表示合金化爐，13表示氣流調(diào)節(jié)閥，14表示還原氣管道，15表示還原氣流向，16表示燃燒爐，17表示燃燒氣管道，18表示燃燒氣流向，19表示燃料氣管道，20表示燃料氣流向，21表示空氣管道，22表示空氣流向，并且23表示爐中提供的燃燒器。
實(shí)施例1加熱組成由表1中R表示的板坯(slab)至1150℃，以獲得終軋溫度為910至930℃的4.5毫米熱軋鋼帶。在580至680℃下纏繞鋼帶。酸洗鋼帶，然后冷軋，以獲得1.6毫米冷軋鋼帶，然后利用使用全輻射管型退火爐的連續(xù)熱浸鍍鋅生產(chǎn)設(shè)備在例如表2所示的條件下進(jìn)行熱處理和鍍覆，生產(chǎn)出鍍鋅鋼板。所述連續(xù)熱浸鍍鋅生產(chǎn)設(shè)備裝備配備有燃燒由CO和H2的混合物組成的氣體并引入所產(chǎn)生的H2O和CO2的設(shè)備，從而調(diào)節(jié)二氧化碳分壓PCO2和水分壓PH2O的總分壓與氫氣分壓的log(PT/PH2)至表2中所示的值。
通過從鋼板中切出JIS No.5試驗(yàn)片并在常規(guī)溫度下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)以測定拉伸強(qiáng)度(TS)和伸長率(EL)。
通過在抑制劑(inhibitor)中的鹽酸中溶解鍍覆膜并且通過重量方法測量來確定鍍層的沉積量。
通過對軋制卷材的鍍層缺口的面積百分?jǐn)?shù)進(jìn)行如下評分來評估可濕性。3以上的分?jǐn)?shù)定為通過。
4鍍層缺口的面積百分?jǐn)?shù)小于1％
3鍍層缺口的面積百分?jǐn)?shù)為1％至小于5％2鍍層缺口的面積百分?jǐn)?shù)為5％至小于10％1鍍層缺口的面積百分?jǐn)?shù)為10％以上評價(jià)結(jié)果如表2中所示。1號的二氧化碳分壓PCO2和水分壓PH2O的總分壓與氫氣分壓的log(PT/PH2)在本發(fā)明的范圍外，所以不能充分地還原退火前在鋼板表面上產(chǎn)生的氧化物膜并且其鍍層可濕性評為不足。7號的二氧化碳分壓PCO2和水分壓PH2O的總分壓與氫氣分壓的log(PT/PH2)在本發(fā)明的范圍外，所以發(fā)生Si的外部氧化，在鋼板表面上產(chǎn)生SiO2，并且其鍍層可濕性評為不足。
其余的鋼板，即由本發(fā)明方法生產(chǎn)的鋼板是鍍層可濕性優(yōu)越的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板。
實(shí)施例2加熱組成如表1所示的板坯至1150℃，以獲得終軋溫度為910至930℃的4.5毫米熱軋鋼帶。在580至680℃下纏繞鋼帶。酸洗鋼帶，然后冷軋，以獲得1.6毫米冷軋鋼帶，然后利用使用全輻射管型退火爐的連續(xù)熱浸鍍鋅生產(chǎn)設(shè)備在例如表3所示的條件下進(jìn)行熱處理和鍍覆，生產(chǎn)出鍍鋅鋼板。連續(xù)熱浸鍍鋅生產(chǎn)設(shè)備裝備有用來燃燒由CO和H2混合物組成的氣體并引入所產(chǎn)生的H2O和CO2的設(shè)備，以調(diào)節(jié)二氧化碳分壓PCO2和水分壓PH2O的總分壓與氫氣分壓的log(PT/PH2)至-1或-2。
通過從鋼板中切出JIS No.5試驗(yàn)片并在常規(guī)溫度下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)以測定拉伸強(qiáng)度(TS)和伸長率(EL)。
通過在抑制劑中的鹽酸中溶解鍍覆膜并且通過重量方法測量來確定鍍層的沉積量。
通過對軋制卷材的鍍層缺口的面積百分?jǐn)?shù)進(jìn)行如下評分來評估可濕性。
4鍍層缺口的面積百分?jǐn)?shù)小于1％3鍍層缺口的面積百分?jǐn)?shù)為1％至小于5％2鍍層缺口的面積百分?jǐn)?shù)為5％至小于10％10鍍層缺口的面積百分?jǐn)?shù)為10％以上評價(jià)結(jié)果如表3中所示。使用本發(fā)明的方法，可以生產(chǎn)出鍍層可濕性優(yōu)越的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板。
具體地說，在第4、5、6、10、11、13、14、16、17、20、21、22、25、31、32、34、35和36號中表示的生產(chǎn)過程具有適當(dāng)?shù)耐嘶馉t冷卻速率、熱浸鍍鋅浴有效Al濃度和合金化溫度，所以能夠生產(chǎn)出可加工性良好的高強(qiáng)度熱浸鍍鋅鋼板。
表1

表2

表3

工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明，可以提供利用使用全輻射管型退火爐的連續(xù)熱浸鍍鋅設(shè)備來鍍覆Si含量為0.4至2.0重量％高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)方法以及用于該方法的設(shè)備。本發(fā)明對工業(yè)發(fā)展的貢獻(xiàn)是極大的。
權(quán)利要求
1.高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其包括對Si含量為0.4至2.0重量％的高強(qiáng)度鋼板實(shí)施連續(xù)熱浸鍍鋅，在此期間使還原區(qū)的氣氛包含1至60重量％的H2和余量的N2、H2O、O2、CO2、CO以及不可避免的雜質(zhì)；控制所述氣氛中的二氧化碳分壓和氫氣分壓的log(PCO2/PH2)至log(PCO2/PH2)≤-0.5，水分壓和氫氣分壓的log(PCO2/PH2)至log(PH2O/PH2)≤-0.5，且二氧化碳分壓PCO2和水分壓PH2O的總分壓與氫氣分壓的log(PT/PH2)滿足-3≤log(PT/PH2)≤-0.5；在處于720℃至880℃的鐵素體和奧氏體兩相溫區(qū)的還原區(qū)中進(jìn)行退火，然后借助鍍浴冷卻并實(shí)施熔融鍍鋅，從而在冷軋鋼板的表面上形成熱浸鍍鋅層，然后在460至550℃下加熱使上面形成有熱浸鍍鋅層的鋼板合金化，從而生產(chǎn)出高強(qiáng)度鍍鋅鋼板。
2.權(quán)利要求1的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于在熱浸鍍鋅浴中進(jìn)行熱浸鍍鋅，所述鍍鋅浴的組成包含浴中有效濃度至少為0.07重量％的Al和余量的Zn及不可避免的雜質(zhì)，并且在滿足下面關(guān)系的溫度(℃)下進(jìn)行合金化450≤T≤410×exp(2×[Al％])其中，[Al％]為熱浸鍍鋅浴中有效的Al濃度(重量％)。
3.權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，所述鋼板具有優(yōu)越的可焊接性，所述方法的特征在于所述浴中的有效Al濃度(重量％)滿足如下關(guān)系[Al％]≤0.092-0.001×[Si％]2其中，[Si％]為鋼板中的Si含量(重量％)。
4.熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)設(shè)備，其包括提供熱浸鍍鋅浴并借助熔融鋅連續(xù)鍍覆鋼板，所述熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)設(shè)備用于實(shí)施權(quán)利要求1中所述的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板生產(chǎn)方法，其特征在于使用全輻射管型退火爐作為退火爐，并提供用于向退火爐中引入氣體的設(shè)備，所述氣體包含1至100重量％的CO2和余量的N2、H2O、O2、CO以及不可避免雜質(zhì)。
5.熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)系統(tǒng)，其包括提供熱浸鍍鋅浴并借助熔融鋅連續(xù)鍍覆鋼板，所述熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)系統(tǒng)用于實(shí)施權(quán)利要求1中所述的高強(qiáng)度鍍鋅鋼板生產(chǎn)方法，其特征在于使用全輻射管型退火爐作為退火爐，并提供在退火爐中燃燒CO或烴并產(chǎn)生包含1至100重量％的CO2和余量的N2、H2O、O2、CO以及不可避免雜質(zhì)的氣體的設(shè)備。
全文摘要
本申請?zhí)峁┝送ㄟ^使用全輻射管型退火爐的熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)設(shè)備來生產(chǎn)高強(qiáng)度鍍鋅鋼板的方法及其生產(chǎn)設(shè)備，所述方法包含對Si含量為0.4至2.0重量％的高強(qiáng)度鋼板實(shí)施連續(xù)熱浸鍍鋅，在此期間使還原區(qū)的氣氛包含1至60重量％的H
文檔編號C23C2/06GK1839210SQ20048002384
公開日2006年9月27日 申請日期2004年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月19日
發(fā)明者本田和彥, 田中幸基 申請人:新日本制鐵株式會社, 烏西諾公司