CN113136537B

CN113136537B - 一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法

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Publication number: CN113136537B
Application number: CN202110345385.5A
Authority: CN
Inventors: 张富明; 王道金; 张环宇; 田来喜; 李冠雄; 孙康; 郑海燕; 任伟超; 胡硕; 张秋生; 张学斌; 曹长青
Original assignee: Shougang Jingtang United Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shougang Jingtang United Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2022-10-04
Anticipated expiration: 2041-03-31
Also published as: CN113136537A

Abstract

本发明实施例公开了一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，所述方法包括：将热轧基板清洗，后进行加热，获得退火钢板；所述加热在氧含量≤5ppm，体积分数为18％～20％的氢气氛围下进行，且控制压力为170～190Pa，炉温为1280～1300℃，所述热轧基板的带温为650～680℃；将所述退火钢板进行热镀锌，后冷却进行表面处理，获得表面质量高的热基镀锌带钢。该方法减少了带钢表面质量缺陷发生的概率，保证了产品质量的稳定性。

Description

一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法。

背景技术

目前，热基镀锌产品越来越受到消费者的信赖。热基镀锌产品是指的用热轧基板做的镀锌材料，镀锌材料的基板有两种，一种是热轧基板，一种是冷轧基板，热轧基板相对成本低，但是由于表面不够平整，镀锌后表面没有冷轧表面光整。而冷轧基板镀锌，基板是冷轧材料，相对热轧材料来说表面更光整，镀出来的材料表面更漂亮，耐腐蚀性能更好。目前普通镀锌大部分都是用冷轧基板生产。热基镀锌产线通常采用的改良森吉米尔法对带钢进行加热。运用无氧化加热炉(NOF炉)对带钢进行加热，具有加热速度快、投资成本低、能源消耗低、后期设备维修维护费用低等优点。但是在某热基镀锌产线的生产过程当中，出炉后带钢表面存在质量缺陷，并且严重制约着产品的合格率。热基镀锌在生产过程当中，NOF炉的带钢表面一直存在缺陷，如锌流纹、点状漏镀等缺陷。

因此，如何开发一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明目的是提供一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，减少了带钢表面质量缺陷发生的概率，保证了产品质量的稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，所述方法包括：

将热轧基板清洗，后进行加热，获得退火钢板；所述加热在氧含量≤5ppm，体积分数为18％～20％的氢气氛围下进行，且所述加热中，控制压力为170～190Pa，炉温为1280～

1300℃，所述热轧基板的带温为650～680℃；

将所述退火钢板进行热镀锌，后冷却进行表面处理，获得表面质量高的热基镀锌带钢。

进一步地，所述加热包括：明火加热段、辐射管均热段和冷却段，

所述明火加热段炉温为1280～1300℃，带温为650～680℃；

所述辐射管段的辐射管均热阶段炉温为650～680℃，带温为650～680℃；

所述冷却段炉温为430～460℃，带温为430～460℃。

进一步地，所述加热中，控制空燃比Lo＝4.77(0.5CO+0.5H₂+2CH₄+3.5C₂H₆+3C₂H₄+1.5H₂S-O₂)/100。

进一步地，所述加热中，控制空气过剩系数λ为0.9～0.95。

进一步地，所述热轧基板规格＞1.0mm时，提前将所述热轧基板的温度在所述带温提高或降低10～20℃，后采用退火炉加热。

进一步地，所述加热采用设有煤气管路的加热炉，所述煤气管路中空气压力3.6～3.8kpa，煤气压力为4～5kpa。

进一步地，所述煤气管路中热风温度为400～450℃。

进一步地，所述清洗中，投入磁性过滤器以去除所述热轧基板表面的铁粉。

进一步地，所述清洗采用电解液，并提高所述电解液的温度至75～85℃，将所述电解液电导率控制在60～70ms/cm。

进一步地，所述热镀锌温度为430～460℃。

本发明还提供了一种所述方法制备得到的表面网纹缺陷改善的热基镀锌带钢。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明提供的一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，获得热轧基板；将所述热轧基板进行加热，获得退火钢板；所述加热中，控制压力为170～190Pa，氧含量≤5ppm，氢气的体积分数为18％～20％，炉温为1280～1300℃，所述热轧基板的带温为650～680℃；将所述退火钢板进行热镀锌，后冷却进行表面处理，获得表面质量高的热基镀锌带钢；本申请人通过实验发现，控制所述加热中的参数在所述范围内，能够减少带钢表面质量缺陷发生的概率，保证产品质量的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术中热基镀锌带钢表面锌流纹、点状漏镀宏观形貌图；其中图1A为锌流纹宏观形貌图；图1B为点状漏镀宏观形貌图；

图2为本发明实施例1提供的表面质量好的热基镀锌带钢的图片；

图3为本发明实施例提供的一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法的流程图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

为解决上述问题，根据本发明实施例一种典型的实施方式，提供一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，如图3所示，包括：

S1、将铸坯进行轧前加热、粗轧、精轧和轧后冷却，获得精轧板；将所述精轧板卷取获得热轧卷，后开卷，获得热轧基板；

将热轧基板清洗，后进行加热，获得退火钢板；所述加热在氧含量≤5ppm，体积分数为18％～20％的氢气氛围下进行，控制压力为170～190Pa，炉温为1280～1300℃，所述热轧基板的带温为650～680℃；

作为一种可选的实施方式，所述加热中，控制空燃比Lo＝4.77(0.5CO+0.5H₂+2CH₄+3.5C₂H₆+3C₂H₄+1.5H₂S-O₂)/100。

作为一种可选的实施方式，所述加热中，控制空气过剩系数λ为0.9～0.95。

所述加热中各参数控制在所述范围内的原因：

(1)为了防止外界空气进入炉内，提高退火炉工艺炉压控制在微正压(170～190Pa)。炉压的控制主要是是废气排放风机，NOF废气烟道排放风机采用变频风机，根据进入炉内的总的空气量、煤气量，来调节风机的转速，形成一个闭环控制。尽管炉子是正压，根据氧气对流渗透的原理，炉子漏点孔壁的边缘处依然会发生氧气的对流渗透，因此要定期对炉子进行气密性捉漏和封堵，控制氧含量≤5ppm。若氧含量大于5ppm容易发生氧气的对流，从而导致带钢表面氧化，增大带钢表面质量缺陷发生的概率；

热基镀锌产线各区烧嘴控制是分级控制，当加热温度不足设定值时，前一个区就会瞬间缓慢点燃，此时的炉压波动较大，压力波动为±20Pa。通过优化排烟风机的电机转速参数，使炉压波动稳定在±20Pa。控制压力为170～190Pa能保证炉压的稳定，保证了炉内的气氛的稳定，防止炉压波动。若压力小于170Pa，当燃烧突变时，防止炉压波动太低，导致炉内进氧；若压力大于190Pa不利于炉膛设备的安全性；

根据氧气对流渗透的原理，炉子漏点孔壁的边缘处依然会发生氧气的对流渗透，因此要定期对炉子进行气密性捉漏和封堵，控制氧含量≤5ppm。

(2)某热基镀锌产线是隧道式卧式炉，由于氢气的密度小，在炉膛内部主要分布在带钢上面区域，下面的氢气较少，然而要保证带钢上下表面区域有足够的氢气浓度来保证还原性，就必须加大氢气的浓度，因此在某热基镀锌产线根据生产经验氢气的密度设定值控制在18％～20％之间。若氢气的体积分数小于18％，还原性不够，不利于形成连续的中间抑制层，导致锌层的粘附性下降；若氢气的体积分数大于20％，不利于氢气的安全性；

(3)通过试验研究得出NOF炉氧化还原气氛平衡图，根据经验将炉膛的温度和带钢的温度控制在Clean reduced surface，即带钢的加热温度控制在600～700℃，炉膛的区温控制在1200～1300℃，在该区间能保证炉内是一个还原性气氛。经过摸索将带钢温度控制在650～680℃，炉膛区温度控制在1280～1300℃，能够保证带钢生产质量的稳定性。

若炉温小于1280℃，热轧基板的带温小于650℃不利于加热均匀，带钢表面存在锌流纹；若炉温大于1300℃，热轧基板的带温大于680℃,容易导致带钢性能不合。

对于规格过渡的带钢(具体当带钢厚度变大或变小，宽度变大或变小时)，提前提高或降低设定值的温度10～20℃，当带钢进入直燃段后根据小时产能变化情况，提前升降速，温度稳定后，在修改温度设定值，运用此方法可以有效的避免规格过渡导致温度大幅度波动。

(4)根据燃烧化学方程精确计算空然比，根据焦炉煤气的各成分的比例，通过计算得出精确的空燃比公式为Lo＝4.77(0.5CO+0.5H₂+2CH₄+3.5C₂H₆+3C₂H₄+1.5H₂S-O₂)/100，通过空燃比的精确控制，来保证煤气供量稳定性。

通过理论计算空燃比，并根据经验选择合适的空气过剩系数。但是在生产的过程中，应该保证煤气过量，从而使炉内气氛呈现一定的还原性。煤气的空燃比随着其成分的变化而变化，在某热基镀锌产线投产初期未配备热值监测仪器，无法对煤气的理论空燃比进行实时分析，导致退火炉一级系统中理论空燃比只能为一个固定值，难以定量分析煤气成分波动对实际空燃比的影响。如果系统设定理论空燃比小于实际煤气理论空燃比，就导致煤气过剩量增大。如果系统设定理论空燃比较实际煤气理论空燃比大，会导致炉内的氧化性气氛偏高，带钢在直燃段被严重氧化，造成产品脱锌。

因此，在投产半年后，为防止煤气热值的波动影响空燃比的变化，影响炉内气氛的变化。在煤气系统中，加装了热值仪。热值仪可以实时监测煤气成分的变化，根据成分的变化，据公式(1)计算出所需的实际空燃比，在系统中增加了控制模型，实际的空燃比随着煤气热值的变化而变化，提高了空气和煤气比例的均匀控制，提高了烧嘴的燃烧效率，保证了炉内气氛的稳定，防止带钢被氧化和碳沉积，提高锌铝镁产品表面的附着力。

对于空气过剩系数的选择，经过多次实践的摸索λ＝0.9-0.95时，带钢表面被氧化的可能性越低，大于0.95时，带钢表面更容易被氧化。热基镀锌产线的空气过剩系数选择在0.9-0.95之间，带钢板面质量稳定。

作为一种可选的实施方式，所述加热采用设有煤气管路的加热炉，所述煤气管路中空气压力3.6～3.8kpa，煤气压力为4～5kpa。所述煤气管路中热风温度为400～450℃。

若所述空气压力小于3.6kpa，煤气压力小于4kpa，烧嘴火焰刚性差；若所述空气压力大于3.8kpa，煤气压力大于5kpa，火焰刚性发生改变，燃烧不充分；

若所述煤气管路中热风温度小于400℃，火焰燃烧状态发生改变；若所述煤气管路中热风温度大于450℃，设备在高温情况下寿命大大降低；

通过调平烧嘴的煤气和空气的嘴前压力，保证燃烧的稳定性。提高燃烧效率。烧嘴的简易调平方法如下：确保各区炉内温度必须在850℃以上，热风温度达到450℃最佳(范围400～450℃)；嘴前所有空气手阀全开，嘴前所有煤气微调手阀均开三分之一，接着先运行带有点火烧嘴的烧嘴，正常启动点火烧嘴，后运行主烧嘴，开启此区所有主烧嘴，调节负荷运行至满负荷；每个烧嘴嘴前均带有取压嘴，采用工具松开嘴针，先调节空气，后调节煤气原则；此区空气嘴前阀门所有全开，分别接上压力表，空气调节至最大负荷对应的压力，如Airpressure＝3.6～3.8kpa(优选为3.68kpa)；煤气调节至最大负荷对应的压力，如Gaspressure＝4～5kpa(优选为4.5kpa)通过嘴前空气管道手阀调节，嘴前煤气管道微调阀调节；一一调节一个区煤气空气压力平衡；回头再次检测每个区空气、煤气压力是否平衡；不平衡再次微调一下；反复循坏以上操作，直至满负荷运行且每个烧嘴嘴前空气煤气压力达到平衡。

作为一种可选的实施方式，将所述热轧基板进行加热前先清洗，以提高清洗段带钢的清洁度；

在直燃炉由于是明火加热，对清洗的要求更高。如果带钢表面的轧制油没有清洗掉，在明火加热阶段会生成碳化物，侵入带钢表面，形成残炭等废物，在镀锌的过程中，降低锌层的附着力，造成表面缺陷。为了保证清洗效果，必须投入磁性过滤器，把铁粉分离出来，并且每月清理一次磁过滤装置。另一方面，为保证清洗效果提高电解液和碱液的温度至75～85℃，电导率控制在60～70ms/cm。如清洗效果不好，可适当提高温度、碱液浓度。

作为一种可选的实施方式，

所述加热包括：明火加热段、辐射管均热段和冷却段，

所述明火加热段炉温为1280～1300℃，带温为650～680℃；

所述冷却段炉温为430～460℃，带温为430～460℃。

明火加热段、辐射管均热段和冷却段的温度的控制有利于连续的Fe₂Al₅抑制层形成，提高了锌层的粘附性。

S3、将所述退火钢板进行热镀锌，后冷却进行表面处理，获得表面质量高的热基镀锌带钢。

所述热镀锌温度为430～460℃。该温度范围有利于提高锌层的粘附性，温度过高或过低导致锌层的粘附性变差，影响带钢表面质量。

下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法进行详细说明。

S1、将铁水经过转炉冶炼，采用连铸方式获得低碳铝镇静钢的铸坯；实际化学成分如表1所示；将所述铸坯进行轧前加热、粗轧、精轧和轧后冷却，获得精轧板；将所述精轧板在500～530℃下进行卷取获得热轧卷，后开卷，获得热轧基板。

表1-热轧基板化学成分(wt％)

组别

C

Si

Mn

P

S

Alt

B

实施例1

0.05％

0.04％

0.20％

0.009％

0.05％

0.0015％

实施例2

0.03％

0.15％

0.012％

0.04％

0.0010％

实施例3

0.06％

0.05％

0.35％

0.015％

0.06％

0.002％

对比例1

0.06％

0.05％

0.35％

0.015％

0.06％

0.002％

对比例2

0.06％

0.05％

0.35％

0.015％

0.06％

0.002％

对比例3

0.06％

0.05％

0.35％

0.015％

0.06％

0.002％

对比例4

0.06％

0.05％

0.35％

0.015％

0.06％

0.002％

S2、将所述热轧基板进行加热，获得退火钢板；各实施例中，所述加热中，控制压力为170～190Pa，氧含量≤5ppm，氢气的体积分数为18％～20％，炉温为1280～1300℃，所述热轧基板的带温为650～680℃；控制空燃比Lo＝4.77(0.5CO+0.5H₂+2CH₄+3.5C₂H₆+3C₂H₄+1.5H₂S-O₂)/100；控制空气过剩系数λ为0.9～0.95；所述加热采用设有煤气管路的加热炉，所述煤气管路中空气压力3.6～3.8kpa，煤气压力为4～5kpa；各对比例中，所述参数有所调整，具体如表2所示。

表2-工艺参数

组别

炉压

氧含量

氢气浓度

炉温

带温

过剩系数λ

空气压力

煤气压力

实施例1

180Pa

3

19％

1290℃

650℃

0.92

3.7kpa

4.5kpa

实施例2

170Pa

4

18％

1280℃

640℃

0.90

3.6kpa

4.5kpa

实施例3

190Pa

5

20％

1300℃

660℃

0.95

3.8kpa

4.5kpa

对比例1

150Pa

3

19％

1290℃

650℃

0.92

3.7kpa

4.5kpa

对比例2

100Pa

8

19％

1290℃

650℃

0.92

3.7kpa

4.5kpa

对比例3

100Pa

3

15％

1290℃

650℃

0.92

3.7kpa

4.5kpa

对比例4

100Pa

3

19％

1200℃

600℃

0.92

3.7kpa

4.5kpa

对比例5

180Pa

3

19％

1290℃

650℃

0.8

3.7kpa

4.5kpa

对各组别热基镀锌带钢表面质量缺陷情况进行统计，结果见表3。

表3

组别	带钢表面质量缺陷发生次/月
		实施例1	0
实施例2	0
		实施例3	0
对比例1	5
		对比例2	4
对比例3	6
		对比例4	8
对比例5	3

由表3的数据可知：

对比例1中，炉压150Pa，小于本发明实施例170～190Pa的范围，带钢表面质量缺陷次数平均大概每月5次；

对比例2中，氧含量为8ppm，大于本发明实施例≤5ppm的范围，带钢表面质量缺陷次数平均大概每月4次；

对比例3中，氢气的体积分数为15％，小于本发明实施例18％～20％的范围，带钢表面质量缺陷次数平均大概每月6次；

对比例4中，炉温1200℃，小于本发明实施例炉温1280～1300℃；热轧基板的带温600℃，小于本发明实施例热轧基板的带温650～680℃的范围，带钢表面质量缺陷次数平均大概每月8次；

对比例5中，空气过剩系数λ为0.8，小于本发明实施例0.9～0.95的范围，带钢表面质量缺陷次数平均大概每月3次；

实施例1-实施例3中无锌流纹、点状漏镀等缺陷问题，热基镀锌带钢表面质量好。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，其特征在于，所述方法包括：

将热轧基板清洗，后进行加热，获得退火钢板；所述加热在氧含量≤5ppm，体积分数为18％～20％的氢气氛围下进行，且所述加热中，控制压力为170～190Pa，炉温为1280～1300℃，空气过剩系数λ为0.9～0.95，所述热轧基板的带温为650～680℃；

2.如权利要求1所述的一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，其特征在于，所述加热包括：明火加热段、辐射管均热段和冷却段，

所述明火加热段炉温为1280～1300℃，带温为650～680℃；

所述冷却段炉温为430～460℃，带温为430～460℃。

3.如权利要求1所述的一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，其特征在于，所述加热中，控制空燃比Lo＝4.77(0.5CO+0.5H₂+2CH₄+3.5C₂H₆+3C₂H₄+1.5H₂S-O₂)/100。

4.如权利要求1所述的一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，其特征在于，所述热轧基板规格＞1.0mm时，提前将所述热轧基板的温度在所述带温提高或降低10～20℃，后采用退火炉加热。

5.如权利要求1所述的一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，其特征在于，所述加热采用设有煤气管路的加热炉，所述煤气管路中空气压力为3.6～3.8kpa，煤气压力为4～5kpa。

6.如权利要求5所述的一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，其特征在于，所述煤气管路中热风温度为400～450℃。

7.如权利要求1所述的一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，其特征在于，所述清洗中，投入磁性过滤器以去除所述热轧基板表面的铁粉。

8.如权利要求1所述的一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，其特征在于，所述清洗采用电解液，并提高所述电解液的温度至75～85℃，将所述电解液电导率控制在60～70ms/cm。

9.如权利要求1所述的一种提高热基镀锌带钢表面质量的方法，其特征在于，所述热镀锌温度为430～460℃。