一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台及其方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台，包括热处理室，与热处理室相连通的冷却循环风机、冷却水系统，通过试样传送装置与热处理室相连的气刀室、合金化室，以及与气刀室、合金化室相连通的气体放散系统；气刀室还连通有锌锅室；热处理室通过冷却循环风机还连有混气站及阀站；热处理室内设有试样位置、加热夹钳和高速冷却风箱，高速冷却风箱依次与冷却循环风机、混气站及阀站相连通。本发明专利技术旨在开发精短、节能高效的冷轧碳带钢热处理生产线，以提高带钢质量，降低能耗，大幅度缩短连续退火/镀锌生产线的长度。能处理的试样尺寸大，具有连续快速热处理、热镀锌、合金化热镀锌和还原气氛炉等功能，加热和冷却能力强大。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台及其方法
本专利技术涉及连续热处理的研发技术，更具体地说，涉及一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台及其方法。
技术介绍
随着环境恶化和能源紧缺的日益加剧，使汽车轻量化而达到节能减排技术已经成为目前汽车行业的潮流，而开发具有高性能的新材料成为研究的热点，为提高实验的效率，节省能源，降低成本愈来愈受到研究者的重视。在工业生产中，对带钢的退回分为罩式退火和连续退火两种，与罩式退火工艺相比，连续退火工艺可以大大节省了退火时间，减少了能源消耗，从而降低了生产成本，而且能够获得更好的力学性能。不过传统的连续退火工艺主要采用辐射和对流传热，最大的加热速率只达到100℃/s，整个连续退火流程仍需花费十分钟左右的时间，热处理的试样种类也受到限制。而且传统的连续退火工艺相对设备复杂，生产线较长，占用场地较大，退火过程中容易出现结瘤、飘曲、能耗高、热惯性大等一系列问题。而近年来，研究中提出采用横向磁感应退火方法，加热速率能增加到1000℃/s，可以达到快速加热、短时保温或不保温，然后快速冷却的目的，快速退火工艺可以大幅度缩短连续退火时间，减少能量消耗并最终降低生产成本，而且允许使用更加紧凑的生产线，节省空间，更能控制材料的微观组织和性能。但是，在工业生产中，带钢不仅要进行热处理工艺，还需要进行热镀或者合金化等后续处理，以满足使用需要，而目前世界上的模拟实验设备尚不足以满足此要求，GLLEEBLE热模拟实验机，所能够进行实验的试样尺寸太小，工业参考价值不大，而IWATANI热镀锌模拟实验机同样存在试样尺寸与实际工业要求相差太多，而且加热及冷却速率均不足以满足要求，其他的如光亮退火模拟装置的冷却速率太低，而且它也不具有热镀锌能功能。上述这些设备也不具有还原退火气氛炉功能，无法满足工业实验中的模拟要求。在现有的专利申请中，如申请号200810010124.2的中国专利公开了一种冷轧带钢连续退火模拟实验机，包括实验机本体、试样加热装置、试样冷却装置、张力机构、气体排放系统和真空系统，特征是实验机本体由机座、炉盖、炉体、台车和台车驱动机构组成，台车驱动机构采用导轨滑块运动副，试样冷却装置安装在炉体的内壁上，试样冷却装置的分水管和分气管焊在冷却喷嘴安装法兰口上，炉体端部设有抽真空口、氮气紧急吹扫口和保护气氛入口，炉体上还设有压力传感器接口，并安装有压力传感器，张力油缸和刚性框架均装在炉盖的中心安装座上，张力油缸的缸杆通过张力连杆和张力连杆连接块与滑板连接，两个加热电极和夹紧机构分别固定在右三角架和滑板上。该专利技术设备具有功能全、结构简单、操作方便、安全、成本低等特点，但该专利技术设备不具备镀锌和合金化的模拟功能。又如申请号201010100939.7的中国专利公开了一种镀锌生产线合金化工艺的实验室模拟设备及方法，设备包括空压系统、空气压力调节器、冷却器、热电偶、试样、驱动装置、红外加热炉、电磁感应炉、双色红外测温仪、驱动电机，方法是采用热电偶测温与双色红外测温仪相结合的测温和控温方式，同时对处于电磁感应炉内的试样进行温度测量和控制，避免了电磁场对温度测量精度的影响。优点在于，通过控制电磁感应加热炉、红外加热炉、冷却器、驱动设备等系统的工艺参数与生产线工艺相一致，从而精确地模拟镀锌生产线合金化的Zn-Fe扩散过程，准确判定不同合金化工艺参数对于η、ζ、δ、Γ1等镀层组织的影响，控制灵活、实验结果精确，从而降低了生产调试成本。但该专利技术设备采用电磁感应对镀层进行合金化，无法实现对基板进行快速热处理的模拟实验。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台及其方法，旨在开发精短、节能高效的冷轧碳带钢热处理生产线，以提高带钢质量，降低能耗，大幅度缩短连续退火/镀锌生产线的长度。能处理的试样尺寸大，具有连续快速热处理(退火)、热镀锌、合金化热镀锌和还原气氛炉等功能，加热和冷却能力强大，而且炉内露点和气氛可调。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一方面，一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台，包括：热处理室，与热处理室相连通的冷却循环风机、冷却水系统，通过试样传送装置与热处理室相连的气刀室、合金化室，以及与气刀室、合金化室相连通的气体放散系统；所述气刀室还连通有锌锅室；所述热处理室通过冷却循环风机还连有混气站及阀站；所述热处理室内设有试样位置、加热夹钳和高速冷却风箱，高速冷却风箱依次与冷却循环风机、混气站及阀站相连通。还包括电器柜电源与控制系统、安全连锁与报警系统。所述加热夹钳通过中频感应电流电阻加热器进行加热。所述混气站及阀站内具有混合气体，混合气体为N2、H2、He、CO气体。所述锌锅室内锌锅采用中频感应加热。所述合金化室内采用高频感应加热合金化炉。另一方面，一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验方法，包括以下步骤：1)准备试样；2)将试样放入热处理室，使用加热夹钳夹住，根据试样退火工艺的要求，通过中频感应电流电阻加热器对试样进行加热，加热结束后，通过冷却循环风机向高速冷却风箱内通入混气站及阀站的混合气体进行冷却；3)热处理工艺实验结束后，则通过试样传送装置将试样传送至锌锅室，并将试样浸入锌锅内锌液中进行加热，然后拔出，同时启动气刀室内气刀系统，通过气刀吹扫过程，将表面多余锌液吹掉，从而试样表面形成一层均匀的镀锌层，待冷却后将试样运出；4)在试样热镀锌后，再通过试样传送装置将试样传送至合金化室，使用高频感应加热合金化炉对试样进行合金化处理，合金化处理结束后，通过试样传送装置将试样传送至热处理室，通过冷却循环风机向高速冷却风箱内通入混气站及阀站的混合气体进行冷却，然后将试样取出。所述步骤1)中，试样长度为260±1mm，宽度为300±1mm，厚度为0.3～3.0mm，试样材质为经冷轧后的轧硬板。所述步骤2)中，中频感应电流电阻加热器的输出功率为20％～95％，最高加热温度至1000℃，加热速度为0～900℃范围内连续可调。所述步骤2)中，混合气体冷却速度最高为300℃/s，冷却速率为0～300℃范围内连续可调。所述步骤3)中，试样以20m/min浸入锌液中。所述步骤3)中，锌锅加热最高温度为700℃，锌锅的容积为23L。所述步骤3)中，锌锅内的介质根据实验工艺要求进行更换。所述介质为铝锌、锌铝镁、铝硅、纯水。所述步骤4)中，高频感应加热合金化炉加热温度为500℃～700℃，加热速度最大为60℃/s，试样合金化的平均加热时间为1～5s。在上述的技术方案中，本专利技术所提供的一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台及其方法，还具有以下几点有益效果：1)本专利技术综合模拟实验平台能够在实验室条件下同时模拟热处理工艺、热镀工艺和合金化的工艺过程，操作方便简洁，减少各工艺分开研究过程中造成的原材料和能源介质的资源浪费；2)本专利技术综合模拟实验平台采用中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台，其特征在于，包括：热处理室，与热处理室相连通的冷却循环风机、冷却水系统，通过试样传送装置与热处理室相连的气刀室、合金化室，以及与气刀室、合金化室相连通的气体放散系统；/n所述气刀室还连通有锌锅室；/n所述热处理室通过冷却循环风机还连有混气站及阀站；/n所述热处理室内设有试样位置、加热夹钳和高速冷却风箱，高速冷却风箱依次与冷却循环风机、混气站及阀站相连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台，其特征在于，包括：热处理室，与热处理室相连通的冷却循环风机、冷却水系统，通过试样传送装置与热处理室相连的气刀室、合金化室，以及与气刀室、合金化室相连通的气体放散系统；
所述气刀室还连通有锌锅室；
所述热处理室通过冷却循环风机还连有混气站及阀站；
所述热处理室内设有试样位置、加热夹钳和高速冷却风箱，高速冷却风箱依次与冷却循环风机、混气站及阀站相连通。


2.如权利要求1所述的一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台，其特征在于：还包括电器柜电源与控制系统、安全连锁与报警系统。


3.如权利要求1所述的一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台，其特征在于：所述加热夹钳通过中频感应电流电阻加热器进行加热。


4.如权利要求1所述的一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台，其特征在于：所述混气站及阀站内具有混合气体，混合气体为N2、H2、He、CO气体。


5.如权利要求1所述的一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台，其特征在于：所述锌锅室内锌锅采用中频感应加热。


6.如权利要求1所述的一种适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验平台，其特征在于：所述合金化室内采用高频感应加热合金化炉。


7.一种如权利要求1-6任一项所述适用于快速处理及镀锌的综合模拟实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)准备试样；
2)将试样放入热处理室，使用加热夹钳夹住，根据试样退火工艺的要求，通过中频感应电流电阻加热器对试样进行加热，加热结束后，通过冷却循环风机向高速冷却风箱内通入混气站及阀站的混合气体进行冷却；
3)热处理工艺实验结束后，则通过试样传送装置将试样传送至锌锅室，并将试样浸入锌锅内锌液中进行加热，然后拔出，同时启动气刀室内气刀系统，通过气刀吹扫过程，将表面多余锌液吹掉，从而试样表面形成一层均匀的镀锌层，待冷却后将试样运出；

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆格，李俊，张文岳，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31