[发明专利]热轧板表面氧化铁皮的分段式还原方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铁皮的还原方法，具体说涉及一种热轧板表面氧化铁皮的分段式还原方法。

背景技术

进入二十一世纪的第二个十年，随着资源与能源危机的不断加重，环境保护、可持续发展、绿色经济、低碳经济等话题得到人们越来越多的重视，国家“十二五”规划也明确了将节能减排作为一项重要的任务来完成，传统工业，尤其是钢铁行业面临严峻的考验。

在热轧板精轧及卷曲冷却的过程中，带钢表面会形成一层氧化铁皮，在进行后续加工之前需要先去除这层氧化铁皮以得到理想的带钢表面。目前，几乎所有热轧板氧化铁皮都是通过酸洗的方法去除，盐酸或硫酸的使用会对环境造成严重的污染。随着人们环保意识逐渐增强，冷轧薄带钢及涂镀产品的生产迫切需要一种环保无酸的除磷工艺来替代酸洗流程。

还原气体可以在一定温度条件下还原金属氧化物，这一反应通常被用于生产直接还原铁或各种含有金属的催化剂的活化。《Met Finish》第83期(1985年)首次提出利用H2还原带钢表面氧化铁皮，并对保温温度、时间及还原气体组成等对氧化铁皮还原的影响因素进行了初步探讨，但采用密闭罩式炉退火，气体流动性差，导致还原效率不高。《Ironmaking&Steelmaking》第34期(2007年)进一步研究了采用连续退火炉还原退火工艺以及反应气氛等对热轧板氧化铁皮还原的影响规律。专利号为US6402852B2的美国专利报道了用H2连续去除金属表面氧化物的方法及装置，金属包括钢铁和铜；装置分加热段、还原段和冷却段三部分；钢铁表面氧化层厚度一般在12μm以上；由于氧化层较厚，通过调整气体与带钢的接触角度和布置扰动辊的方式来使气体呈湍流方式与氧化物充分接触，从而加快反应效率；且至少有一面带钢与元素碳接触，元素碳以及由碳产生的一氧化碳都是补充还原剂。国际专利申请WO00/12233公布了与上面美国专利非常类似的连续去除金属表面氧化物的方法。WO01/91929又公开了连续去除带钢表面金属氧化物的方法及装置，与之前不同的是，还原段分成两个区间，两区间的氢气浓度有明显差异，分别是不低于10％和不低于25％，同时包含了带钢预热段，其余操作过程与上一个专利类似。WO00/03815公开了连续还原热轧带钢表面氧化铁皮的方法，不同的是，之前专利中还原气体几乎不过量，绝大部分都与氧化物反应掉，剩余部分氢气通过喷嘴燃烧释放，这个专利中还原气体如氢气是大大过量的，因此未参与的还原气体通过冷却除水后又重新作为还原气体使用。《热轧碳钢表面氧化铁皮结构、机械研磨酸洗及无酸酸洗研究》(北京科技大学，石杰，2008)采用氢气和一氧化碳对热轧板表面氧化铁皮进行研究。《Tetsu-to-Hagané》第97期(2011年)报道了氢气和一氧化碳对低碳钢表面氧化铁皮的还原规律。上述专利及论文研究中氧化铁皮的还原工艺都是将热轧板加热到某个温度、保温还原、然后冷却，如图1所示，即采用的都是一段式保温还原程序，其所面临的主要难题都是氧化铁皮还原速度慢，效率低，还原不彻底，见图2～图5，图2中的氧化铁皮还原不彻底，靠近表层被还原，底层残留大量氧化物；图3中的氧化铁皮表面存在大的裂纹，但分布不均，且仍存在大量氧化物；图4中的氧化铁皮还原不彻底，氧化物周围被还原，中心仍是氧化物；图5中的还原铁在表面均匀分布，但结构致密反而阻挡还原气体传输，影响到里层的氧化物的还原，最终导致还原不彻底。

发明内容

本发明的目的是针对目前用还原气体还原热轧板表面氧化铁皮工艺的不足，提供一种热轧板表面氧化铁皮的分段式还原方法，能够对热轧板的氧化铁皮进行快速还原，并保证还原彻底。

为达到上述目的，本发明提供一种热轧板表面氧化铁皮的分段式还原方法，在还原炉内实现，所述还原炉包括第一加热保温段和第二加热保温段，两个加热保温段分别对热轧板在450-600℃以及700-1000℃两个范围内进行分段加热保温，分别用以还原热轧板表面氧化铁皮，其中在450-600℃内还原1-5分钟，在700-1000℃范围内还原1-3分钟。

所述第一加热保温段包括第一加热段和第一保温还原段，热轧带钢在开卷矫直后进入气封段，通过惰性气体进行气封，以将炉内的还原气体与空气隔绝；随后带钢进入预热段，将带钢预热到250℃-300℃后进入第一加热段，加热到500-600℃后进入第一保温还原段进行保温还原1-5分钟；所述第二加热保温段包括第二加热段、第二保温还原段，加热到780-1000℃后进入第二保温还原段进行保温还原1-3分钟。

所述还原炉还包括冷却段，带钢经第二保温还原段保温还原后进入冷却段，通过冷却后进行后续工艺。