CN103436834B - 热镀锌线无底渣工艺技术方案 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电镀技术领域，尤其涉及热镀锌线无底渣工艺。随着铝含量的提高，锌锅中底渣的生成量减少而顶渣的形成量增多。锌液中铝含量为0.16-0.40%时，铁以Fe2Al5形式沉积；当铝含量在＞0～＜0.14%时，以FeZn7形式沉积。即在较高的铝含量的情况下，铁与铝发生化合形成Fe2Al5相，即以每2个原子铁与5个原子铝结合。当铝含量低时则不与铝化合。综上所述采用该工艺消除了锌粒缺陷，减轻了沉没辊粘渣现象，提高了产品质量，完全能满足用户的需求，得到了客户的好评；采用无底渣工艺，即合理控制锌液成分，铝含量控制在0.18-0.23%，锌液铁含量减少，铁含量稳定在0.025%以下，钢带溶铁量降低，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于电镀技术领域，尤其涉及热镀锌线无底渣工艺。
背景技术
锌锅是热镀锌生产线的核心设备之一。锌液成分直接影响产品质量和生产的运行情况。在生产运行过程中，不可避免生成底渣和浮渣。
热浸镀锌生产线锌锅中底渣成分为FeZn7、FeZn21（带钢进入锌液便开始了锌-铁的反应和扩散过程，其中的游离铁则形成铁锌合金）。当锌液中铝和铁的动态平衡被破坏时，锌液中铁含量急剧上升，通过合理的控制铝含量，可减少铁含量，阻止底渣的生成，而锌液中的铝含量是对热镀锌影响最强烈的一个元素。铝含量直接影响锌层附着力、产品表面质量、锌渣的生成量和沉没辊的使用周期。因此必须科学的控制锌液中的铝和铁含量，以保证产品质量和生产的稳定运行。
锌锅中铁含量过高，则生成了过量的铁锌合金，使之不能充分被铝还原，不仅形成很多自由渣，还会沉入锅底生成了底渣，破坏了上述以铝除铁的动态平衡，此时就走入了热镀锌板生产的增加成本降低质量的恶性循环。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术上的缺陷，提供一种通过调整锌液中铝的含量，使得锌锅中底渣的生成量减少的工艺。
镀锌层的结构及对锌渣分布的观察：锌液中过量的铁（超过其溶解度极限）将以两种可能形式沉淀：一个相是Fe-Al合金，它将上升到锌液面，成为浮渣；另一个相是Fe-Zn合金，它沉积于锅底成为底渣。前一种情况导致锌液中铝含量减少，而这两种情况均导致铁含量下降。另外铁的存在可增加锌液的粘度和表面张力，从而恶化锌液对钢板的润湿条件。
当提高锌液中的铝含量时，铁的沉淀的δ相向Fe2Al5相转移。这说明，随着铝含量的提高，锌锅中底渣的生成量减少而顶渣的形成量增多。锌液中铝含量为0.16-0.40%时，铁以Fe2Al5形式沉积；当铝含量在＞0～＜0.14%时，以FeZn7形式沉积。即在较高的铝含量的情况下，铁与铝发生化合形成Fe2Al5相，即以每2个原子铁与5个原子铝结合。当铝含量低时则不与铝化合。
为了合理调整锌液成分，必须了解锌渣的分布，锌渣中杂质成分以铝和铁为主，而且，铁含量很高。经过长期对锌渣的观察发现，锌锅表面的锌渣分布：以运行钢带为中心，向四周扩散，先是一层浮膜，浮膜向外四周是叠膜，叠膜再向外四周是浮渣。自由渣即在浮渣和底渣之间位置不固定、自由移动的锌渣，形状大小大致范围是1nm到2mm之间，它的形成是在锌锅中的旋涡处，锌锅的旋涡主要是锌锅中沉没辊运动产生的旋涡和感应喷吹回路的旋涡。关于锌锅中自由渣的量的确定，取镀锌板并在边-中-边取样，在样板上画方框，得出每平米锌粒的个数，生产一段时间再取样，比较自由渣的量，并进行生产分析。Fe2O3进入锌锅中，会形成Fe2Al5、FeZn7锌渣，并且锌粒很大，大于0.5mm，悬浮在沉没辊周围。这种情况一般是在刚起车时产生。Fe也会形成小锌渣，因为460℃时Fe的饱和浓度为0.03%，当超过0.03%时，会形成小于0.5mm的小锌渣，这些小锌渣聚集多了粘在一起就形成了大锌渣。
铝含量调整工艺控制技术
（1）、锌锭铝含量的初步确定
为了能确定最合适的锌锭铝含量，在采购大锌锭时，增加了锌锭种类，共采购了三家大型锌锭厂家的锌锭，大锌锭的铝含量由0.55%至1.07%不等。
高铝锭也考虑不同厂家的锌锭，不仅要考虑铝含量的不同，也兼顾锌锭的表面质量。所采购的高铝锭的铝含量，分别为5%、10%、15%。
我厂生产陆续使用过的不同厂家不同型号锌锭情况见下表：
（2）、不同时期铝含量调整工艺控制技术
a、停产期间加铝降铁工艺控制技术
在停产期间当铝含量低于0.20%时，铁含量便提高至0.03%左右，这就需要利用停产期间提高铝含量降低铁含量。
将锌液铝含量由0.20%提高至0.30%，需要向锌锅中加入高铝锭，选择含铝5%的高铝锭，分别从锌锅的四个角加入，但不能同时加入，需要每间隔半个小时加入一次，这样大约需要24小时即可。
但要注意的是刚起车的这个阶段，锌锅内的悬浮渣较多，生产8个小时之后，板面质量明显高于加铝前的状况。
b、生产期间铝含量的稳定控制技术
在生产期间随着产量的提高，锌的消耗量也提高，操作工根据液面具体情况补加相应数量的锌锭，高铝锭按比例加入。为保证在生产不同厚度锌层时锌液中铝含量始终保持稳定性，具体操作如下表：
在生产工艺控制方面减小底渣的方法为：
提高板面洗净率至大于98%；锌液温度要控制在460±5℃，不能超过470℃，否则锌渣会增多；锌液中铝含量0.16%-0.40%，不得低于0.16%。
（3）、锌锭的确定
对加锌情况不断的总结分析，根据生产实践最后得出了所加锌锭的最佳成分要求，如下表所示：
（4）、铝含量对镀层粘附性的影响
镀层粘附性是影响镀锌产品质量的关键问题，也是导致锌层出现裂纹及脱落的直接原因。锌液影响镀层粘附性的重要因素之一是锌液铝含量的控制。热镀锌时，向锌液中加入0.18-0.23%的铝可使镀层的粘附性得到提高。
在带钢连续热镀锌中，进入锌液中的带钢会优先和铝反应生成铁-铝化合物，另外由于锌的熔点比铝的熔点更接近锌液温度，使钢板和锌液有生成铁锌化合物的倾向，一旦钢板表面首先形成铁锌化合物，则镀锌板则无粘附性可言，因此，在现代化的热镀锌生产线中，锌液的铝含量正逐步的提高，以利于中间层的形成，阻止Fe-Zn扩散反应。
加铝会导致镀锌板的合金层减薄和纯锌层加厚，这对于一般的弯曲、成型加工都十分有利。当铝含量在0.5%以下时，随着铝含量的增加锌液的流动性降低，如图1所示：
对锌液调整后的镀锌产品进行锌层附着力实验，实验要求及实验结果见下表所示（只列举两种较厚锌层），完全符合标准要求，如图2所示。
优化加锌及捞渣的工艺要求
为提高锌锭的利用率，合理捞取锌渣，保持锌锅液面高度及锌渣分布状况合理，保证产品质量和生产的连续性，对加锌及捞渣操作进行了规范：
（1）、及时补加锌锭，控制锌液液面距锌锅上边缘的高度在80-100mm，以保证退火炉的安全。
（2）、加锌锭前必须将该处锌渣扒开，以防止将浮渣带入锌锅内部。
（3）、钢带南北两侧的浮渣沿45度角扒向钢带背面的锌锅的两个角，炉鼻子后的浮渣向锌锅该侧角落扒渣，炉鼻子与钢带之间的锌渣由中间沿钢带横向向两侧扒渣。
（4）、及时扒渣，每隔20～30分钟扒渣一次。钢带背面的锌锅表面25cm范围内和钢带正面的锌锅表面40cm范围内，允许存有不超过1cm厚的浮渣，其它部位只允许存在一层薄的氧化膜。扒渣时，要沿锌液液面轻轻地向周围扒，不许搅动锌液表面，以减少氧化膜的破坏及浮渣的下沉。
（5）、及时捞渣，每隔1-1.5h捞渣一次，保证锌渣无大的结块，保证浮渣的分布状态。
本发明的有益效果：使用本发明的技术方案，与现有技术相比：
（1）、沉没辊粘渣情况的减轻：沉没辊系统浸没于锌液中，沉没辊粘渣问题是影响镀锌板表面质量的关键问题。生产运行一段时间后沉没辊表面会出现结瘤，若能降低结瘤情况，则会提高沉没辊的使用寿命。这样就能大大提高镀锌机组的生产效率、提高产品的质量、降低备件成本、提高成材率、增加作业时间，能大大降低生产机组的综合成本。每次换辊时间3个小时，全年可增加生产时间75个小时；锌渣量的降低，减轻了沉没辊表面的结瘤现象，提高了沉没辊的使用寿命，由原来的每7天更换一次，提高到现在的18天更换一次。
（2）、板面质量的提高
锌粒缺陷是热镀锌板面上分布的类似米粒的小颗粒，造成产品表面粗糙不平，不仅妨碍美观，而且对使用也有害，形成锌粒缺陷的原因很多：
a、底渣过多被机械搅动而浮起，从而伴随锌液粘附在镀锌板面上。
b、锌液温度过高，例如超过470℃时，使底渣浮起。
c、锌液中铝含量控制不当会阻止锌渣下沉并悬浮于锌液中。
见图3所示锌粒缺陷。
消除锌粒缺陷的措施有：（1）、按时捞取底渣，但底渣捞取比较困难，所以要减小底渣，合理控制锌液成分，保证铁含量达到最佳状态（0～0.025%）；
（2）、锌液温度控制在460±5℃；
（3）、合理控制锌液铝含量（0.18-0.23%）。
通过优化了捞渣和加锌工艺，合理的控制锌液成分，彻底的消除了锌粒缺陷，见图4所示：综上所述采用该工艺消除了锌粒缺陷，减轻了沉没辊粘渣现象，提高了产品质量，完全能满足用户的需求，得到了客户的好评；采用无底渣工艺，即合理控制锌液成分，铝含量控制在0.18-0.23%，锌液铁含量减少，铁含量稳定在0.025%以下，钢带溶铁量降低，降低了生产成本；镀层粘附性提高，275g/m2的锌层的产品锌层弯曲实验也能达到0T要求，锌层附着力完全符合标准要求；该工艺在镀锌生产线的研制应用成功，创造经济效益110.17万元/年，标志着镀锌生产工艺迈上了一个新的台阶，对今后生产工艺的进一步优化也具有较大的借鉴作用，对扩大产品的品种和档次、完善质量级别起到了积极的作用，具有良好的经济效益和广泛的应用前景；该工艺的研制成功，符合当前向高质量高性能方向发展的趋势。
附图说明：
图1：锌含量与锌液流动性的关系曲线；
图2：对锌液调整后的镀锌产品进行锌层附着力实验，实验要求及实验结果；
图3：带锌粒缺陷板；
图4：消除缺陷的板面。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步说明本发明的技术方案，但是本发明的技术方案不以实施例为限。
实施例1
热镀锌线无底渣工艺，具体步骤为：
（1）、加锌锭，控制锌液中铝含量为0.16%；铁含量0.010%；锌液温度控制在：460℃，控制锌液液面距锌锅上边缘的高度在80mm，以保证退火炉的安全；
（2）、加锌锭前必须将该处锌渣扒开，以防止将浮渣带入锌锅内部；
（3）、钢带南北两侧的浮渣沿45度角扒向钢带背面的锌锅的两个角，炉鼻子后的浮渣向锌锅该侧角落扒渣，炉鼻子与钢带之间的锌渣由中间沿钢带横向向两侧扒渣；
（4）、及时扒渣，每隔20分钟扒渣一次，钢带背面的锌锅表面25cm范围内和钢带正面的锌锅表面40cm范围内，允许存有不超过1cm厚的浮渣，其它部位只允许存在一层薄的氧化膜；扒渣时，要沿锌液液面轻轻地向周围扒，不许搅动锌液表面，以减少氧化膜的破坏及浮渣的下沉；
（5）、及时捞渣，每隔1h捞渣一次，保证锌渣无大的结块，保证浮渣的分布状态。
实施例2
热镀锌线无底渣工艺，具体步骤为：
（1）、加锌锭，控制锌液中铝含量为0.23%；铁含量为0.025%；锌液温度控制在：465℃，控制锌液液面距锌锅上边缘的高度在100mm，以保证退火炉的安全；
（2）、加锌锭前必须将该处锌渣扒开，以防止将浮渣带入锌锅内部；
（3）、钢带南北两侧的浮渣沿45度角扒向钢带背面的锌锅的两个角，炉鼻子后的浮渣向锌锅该侧角落扒渣，炉鼻子与钢带之间的锌渣由中间沿钢带横向向两侧扒渣；
（4）、及时扒渣，每隔25分钟扒渣一次，钢带背面的锌锅表面25cm范围内和钢带正面的锌锅表面40cm范围内，允许存有不超过1cm厚的浮渣，其它部位只允许存在一层薄的氧化膜；扒渣时，要沿锌液液面轻轻地向周围扒，不许搅动锌液表面，以减少氧化膜的破坏及浮渣的下沉；
（5）、及时捞渣，每隔1.5h捞渣一次，保证锌渣无大的结块，保证浮渣的分布状态。
实施例3
热镀锌线无底渣工艺，具体步骤为：
（1）、加锌锭，控制锌液中铝含量为0.18%；铁含量0.020%；锌液温度控制在：455℃，控制锌液液面距锌锅上边缘的高度在90mm，以保证退火炉的安全；
（2）、加锌锭前必须将该处锌渣扒开，以防止将浮渣带入锌锅内部；
（3）、钢带南北两侧的浮渣沿45度角扒向钢带背面的锌锅的两个角，炉鼻子后的浮渣向锌锅该侧角落扒渣，炉鼻子与钢带之间的锌渣由中间沿钢带横向向两侧扒渣；
（4）、及时扒渣，每隔30分钟扒渣一次，钢带背面的锌锅表面25cm范围内和钢带正面的锌锅表面40cm范围内，允许存有不超过1cm厚的浮渣，其它部位只允许存在一层薄的氧化膜；扒渣时，要沿锌液液面轻轻地向周围扒，不许搅动锌液表面，以减少氧化膜的破坏及浮渣的下沉；
（5）、及时捞渣，每隔1h捞渣一次，保证锌渣无大的结块，保证浮渣的分布状态。
实施例4
热镀锌线无底渣工艺，具体步骤为：
（1）、加锌锭，控制锌液中铝含量为0.40%；铁含量为0.015%；锌液温度控制在：465℃，控制锌液液面距锌锅上边缘的高度在85mm，以保证退火炉的安全；
（2）、加锌锭前必须将该处锌渣扒开，以防止将浮渣带入锌锅内部；
（3）、钢带南北两侧的浮渣沿45度角扒向钢带背面的锌锅的两个角，炉鼻子后的浮渣向锌锅该侧角落扒渣，炉鼻子与钢带之间的锌渣由中间沿钢带横向向两侧扒渣；
（4）、及时扒渣，每隔28分钟扒渣一次，钢带背面的锌锅表面25cm范围内和钢带正面的锌锅表面40cm范围内，允许存有不超过1cm厚的浮渣，其它部位只允许存在一层薄的氧化膜；扒渣时，要沿锌液液面轻轻地向周围扒，不许搅动锌液表面，以减少氧化膜的破坏及浮渣的下沉；
（5）、及时捞渣，每隔1.5h捞渣一次，保证锌渣无大的结块，保证浮渣的分布状态。
Claims (1)
1.热镀锌线无底渣工艺，其特征在于：锌液中铝含量为0.16-0.40%；0＜铁含量≤0.025%；锌液温度控制在：460±5℃；具体步骤为：
(1)．加锌锭，按所述锌液中铝铁含量及锌液温度，控制锌液液面距锌锅上边缘的高度在80-l00mm，以保证退火炉的安全；
(2)．加锌锭前将该处锌渣扒开，以防止将浮渣带入锌锅内部；
(3)．钢带南北两侧的浮渣沿45度角扒向钢带背面的锌锅的两个角，炉鼻子后的浮渣向锌锅该侧角落扒渣，炉鼻子与钢带之间的锌渣由中间沿钢带横向向两侧扒渣；
(4).及时扒渣，每隔20～30分钟扒渣一次，钢带背面的锌锅表面25cm范围内和钢带正面的锌锅表面40cm范围内，允许存有不超过lcm厚的浮渣，其它部位只允许存在一层薄的氧化膜；扒渣时，沿锌液液面轻轻地向周围扒，不许搅动锌液表面，以减少氧化膜的破坏及浮渣的下沉；
(5)．及时捞渣，每隔1-1.5h捞渣一次，保证锌渣无大的结块，保证浮渣的分布状态。
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