CN102206795B - 生产锌基合金热镀钢带的高温热浸镀法 - Google Patents
生产锌基合金热镀钢带的高温热浸镀法 Download PDFInfo
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Abstract
一种生产锌基合金热镀钢带的高温热浸镀法，在钢带热浸镀锌基合金时，控制镀液工作温度处在530～560℃之间，气刀鼓风机的运行功率最高调整为不引发板面金属流纹的功率区间的最高值。本发明把镀液温度设定为530～560℃之间的值；同时尽量调高气刀鼓风机运行功率。因板面镀液允许降温空间大幅度扩大，气刀鼓风机运行功率得以大幅度升高，使得镀层量显著降低，充分节约了锌耗量。由于此温度范围避开了镀液剧烈浸蚀钢铁的温度区域，承受的负面作用远低于减少锌耗的效益回报。
Description
技术领域
本发明属于钢带热浸镀生产技术领域，具体涉及一种在锌基合金热镀钢带生产中，镀液温度不同于原有温度、气刀鼓风机运行功率不同于原有运行功率的生产方法。
背景技术
锌是用作镀层材料的金属当中消耗量最大的金属，在锌的总耗量中用于镀层的锌至少占一半。但是，地球上的锌资源十分有限。国外学者预测，如今地球上的锌矿，只能供人类开采三五十年。虽然锌可以回收利用，但回收做不到百分之百，总有一部分锌永久地损失掉了。随着锌的使用量越来越大，锌资源正日益走向匮乏。为了尽量推迟锌资源的最终枯竭，让锌为人类服务的期限尽可能延长，如何减少锌资源的消耗，已经成为一项重大而迫切的战略任务。
要减少用于钢带镀层的锌的消耗量，就要减薄镀层，这样就会缩短镀层钢板的使用寿命。为了镀层减薄后保持原有的使用寿命，甚至让使用寿命有所提高，主攻方向是研发高耐蚀性的新型锌基合金热镀板。国际铅锌研究组织发明的锌铝稀土热镀板（GF）、日本日新制钢公司发明的锌铝镁热镀板（ZAM）、日本新日铁公司发明的锌铝镁硅热镀板（SUPER DYMA），都是高耐蚀锌基合金热镀板的成功实例。如发明专利申请“在生产中气刀气源为空气的热浸镀锌铝镁稀土镀层钢带”（简称四元锌合金热镀板，中国专利申请号201010174680.0）、“在生产中气刀气源为空气的热浸镀锌铝镁硅稀土镀层钢带”（ 简称五元锌合金热镀板，中国专利申请号201010174679.8），是这方面研发的新进展。以上这些产品的一个共同特点是，在镀层化学成份中，锌含量占80％以上。
生产中，从镀锅中出来竖直上升的钢带，是靠气刀吹刮掉其表面多余的镀液来控制镀层量。改为生产高耐蚀锌基合金热镀板后，对于那些嫌普通热镀锌板耐蚀性不够的应用场合来说，适宜保持或基本保持原先的镀层量，取得延长产品使用寿命的效果；对于那些认为普通热镀锌板耐蚀性已经足够的应用场合来说，则应在保持或适度提高使用寿命的前提下，降低镀层量，达到减少锌耗量的目的。
要降低镀层量，就要提高气刀鼓风机的运行功率，以提高气刀的风压、风量。然而，运行功率和风压风量的提高，受到一个重要条件的制约，就是镀液温度。
普通热镀锌公认并常用的镀液温度标称值有455℃和460℃，实际操作中一般按455±5℃（即450～460℃）或460±5℃（即455～465℃）来控制。《现代钢带连续热镀锌》（冶金工业出版社，2007年1月第1版，第424页第1行）主张锌液温度最理想的范围为450～455℃；《带钢连续热镀锌》（冶金工业出版社，2010年5月第3版，第269页倒10行）主张锌液温度最好为455～465℃；行业内同仁则公认锌液温度最高不能超过480℃。
按照这样的观点，前述几种锌基合金热镀板，因其镀层材料的熔点与普通热镀用锌的熔点基本相等或低一些，则其镀液工作温度应与普通热镀锌相等或者低一些。例如，本研发团队所在公司的五元锌合金热镀板投产后，镀液温度就是按460±5℃来控制的。
在同等镀层量的前提下，五元锌合金镀层的耐蚀性数倍于普通镀锌层。本来指望通过大幅度提高气刀鼓风机运行功率来显著降低镀层量，可是，当风机运行功率升高不多时，镀层板表面即出现了金属流纹，不但外观变差，而且镀层量反而增加。这样，就限制了风机运行功率的升高和镀层量的降低。
究其原因在于：气刀的机械吹刮作用与冷却作用是同步增减的，随着风机运行功率的升高，机械吹刮作用增强，冷却作用也增强，气刀吹扫时板面镀液最表面的实际降温幅度也随之增大。可是，在一定的镀液温度下，板面镀液最表面的允许降温空间是一定的：
Y＝（T－T0）－α
式中：Y为板面镀液最表面允许降温空间/℃
T为镀锅中镀液温度/℃
T0为镀液凝固点/℃
α为无穷小/℃
当实际降温幅度≤Y时，不发生金属流纹，随着气刀风机运行功率增加，镀层量降低。
当实际降温幅度＞Y时，发生金属流纹，随着气刀风机运行功率增加，镀层量增加，金属流纹变严重。
由此看出，要想进一步升高风机运行功率以进一步降低镀层量，就必须扩大允许降温空间。
要扩大允许降温空间，就必须提高镀液工作温度。寻求、确定技术上合理的镀液工作温度，正是本发明要完成的任务。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，为钢带热浸镀锌基合金提供一个高于现行镀液温度的镀液温度范围，进而通过大幅度提升气刀鼓风机运行功率来显著降低镀层量，节约锌资源，同时又能避免大的负面作用。
本发明的目的是这样实现的：一种生产锌基合金热镀钢带的高温热浸镀法，在钢带热浸镀锌基合金时，控制镀液工作温度在530～560℃之间。与之相配合，气刀鼓风机的运行功率最高调整为不引发板面金属流纹的功率区间的最高值。
镀液工作温度控制为535±5℃。
镀液工作温度控制为545±5℃。
镀液工作温度控制为555±5℃。
在钢带热浸镀锌基合金时，边进行钢带热浸镀生产，边小步幅、多步次地调升气刀鼓风机运行功率，以调升气刀风压风量，实现镀层量小步幅、多步次地下降；若调到某一步时，板面出现了金属流纹，则退回到前一步的运行功率，并持续稳定地生产。
倘若气刀风机运行功率调到了最大值，板面仍未出现金属流纹，为了最大程度地降低镀层量，可改为安装额定功率更大的鼓风机，或者增加一台鼓风机，与原有风机一起运行。
本发明提供的生产锌基合金热镀钢带的方法，具有以下有益效果：
1、因镀液工作温度大幅度提高，拉大了镀液温度与镀液凝固点的差值，扩大了板面镀液最表面的允许降温空间，从而可以大幅度提高气刀鼓风机的运行功率，增大气刀风压风量（只要板面镀液最表面的实际降温幅度不超过允许降温空间即可），显著降低镀层量，节约锌资源。
以热浸镀五元锌合金为例，五元锌合金的凝固点是417℃，现行镀液温度460℃，板面镀液最表面允许降温空间为～43℃，限制了气刀鼓风机运行功率的升高。当把镀液温度改为535℃时，允许降温空间则为～118℃，比现在的扩大了118－43＝75℃。这样，就允许大幅度提高气刀风机运行功率，从而使镀层量显著降低，在保持或提高耐蚀性的前提下显著节约锌耗量。
就凝固点低于普通锌液的锌基合金而言，现行镀液温度低于普通锌液，当实行535℃热浸镀时，其允诉降温空间的扩大量大于75℃，能更大程度地通过提升气刀风机运行功率来降低镀层量。
2、由于选择的镀液工作温度位于第二个正常浸蚀区，避开了剧烈浸蚀区，就避免了对镀层板质量的不利影响。虽然由于镀液温度较高，铁损量增高一定幅度，镀锅沉没件的使用寿命缩短一定幅度，镀锅耗电量也增加一定幅度，但这些经济成本的付出，远小于节约镀层材料消耗量而带来的效益回报。
本发明除对高耐蚀性的各种锌基合金热浸镀适用之外，在一定条件下，对普通热镀锌也适用。国家标准《GB/T2518—2008连续热镀锌钢板及钢带》在列出以60g/m2为起点的系列推荐锌层重量的同时，指出，“经供需双方协商，亦可提供其他镀层重量。” 这表明，在用户有要求的条件下，可以生产提供60g/m2以下的锌层重量。锌液温度取530℃以上对这种情况就是适用的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是铁损量与锌液温度关系图。
具体实施方式
本发明的工作原理如下：
图1所示的是铁损量与锌液温度关系图，图中的铁损量是指锌液对钢铁的浸蚀量，在热镀锌中就是锌液对镀锅沉没件和钢带的浸蚀量。过高的浸蚀量不但加大镀锅沉没件和钢带的损耗，而且使产品表面质量劣化。锌液温度在480℃以下，为正常浸蚀区，铁损量随温度升高而缓慢增大；480～530℃为剧烈浸蚀区，总体来说铁损量非常大；530℃以上，为第二个正常浸蚀区，铁损量随温度升高而增大得同样缓慢。
业界现行观点认为热镀锌的镀液温度不能超过480℃，是为了避免镀液温度进入剧烈浸蚀区。
本发明则跳过了剧烈浸蚀区，将研究范围拓展到530℃以上，认为第二正常浸蚀区正好值得加以利用。
本发明的具体实施步骤如下：
1、把镀液温度调升并稳定控制在530℃～560℃之间某个设定值。例如控制为535±5℃。
2、一边进行钢带热浸镀生产，一边小步幅、多步次地调升气刀鼓风机运行功率，调升气刀风压风量，例如每次调升运行功率2％，从而实现镀层量小步幅、多步次地下降。若调到某一步时，板面出现了金属流纹，则退回到前一步的运行功率，并持续稳定地生产。这样，即可获得最低的镀层量，充分节省锌耗量。
3、倘若气刀风机运行功率调到了最大值，板面仍未出现金属流纹，说明现有气刀风机的能力限制了镀层量进一步降低。为了最大程度地降低镀层量，可改为安装额定功率更大的鼓风机，或者增加一台鼓风机，与原有风机一起运行。
实施例1：在五元锌合金（锌铝镁硅稀土）热镀钢带生产中，镀液温度控制为535±5℃；气刀鼓风机的运行功率调整为不引发板面金属流纹的功率区间的最高值。
实施例2：在五元锌合金热镀钢带生产中，镀液温度控制为545±5℃；气刀鼓风机的运行功率调整为不引发板面金属流纹的功率区间的最高值。
实施例3：在五元锌合金热镀钢带生产中，镀液温度控制为555±5℃；气刀鼓风机的运行功率调整为不引发板面金属流纹的功率区间的最高值。
Claims (5)
1.一种生产锌基合金热镀钢带的高温热浸镀法，其特征在于：在钢带热浸镀锌基合金时，控制镀液工作温度处在530～560℃之间，气刀鼓风机的运行功率最高调整为不引发板面金属流纹的功率区间的最高值。
2.根据权利要求1所述的生产锌基合金热镀钢带的高温热浸镀法，其特征在于：镀液工作温度控制为535±5℃。
3.根据权利要求1所述的生产锌基合金热镀钢带的高温热浸镀法，其特征在于：镀液工作温度控制为545±5℃。
4.根据权利要求1所述的生产锌基合金热镀钢带的高温热浸镀法，其特征在于：镀液工作温度控制为555±5℃。
5.根据权利要求1所述的生产锌基合金热镀钢带的高温热浸镀法，其特征在于：在钢带热浸镀锌基合金时，边进行钢带热浸镀生产，边小步幅、多步次地调升气刀鼓风机运行功率，以调升气刀风压风量，实现镀层量小步幅、多步次地下降；若调到某一步时，板面出现了金属流纹，则退回到前一步的运行功率，并持续稳定地生产。
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