CN107523774B - 一种抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法，该方法在锌锅中设置一个隔离区，炉鼻子的端部置于所述隔离区中，所述隔离区内锌液中有效铝重量百分含量控制为0.10‑0.14％。本发明的抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法，实现了易合金化和底渣最小化的兼顾，提高了产品的质量和生产过程的稳定性。

Description

一种抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法

技术领域

本发明涉及带钢连续热镀锌机组领域，特别涉及一种抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法。

背景技术

图1为现有的带钢连续热镀锌机组锌锅的示意图，如图所示，薄带钢连续热镀过程中，带钢1自退火炉出来后，进入到炉鼻子2中。随后带钢1下行进入到锌锅5。锌锅5中的锌液4为高温液态金属锌。对热镀锌机组而言，锌液4其主要成分为锌和微量的铝。带钢1通过锌锅5中沉没辊3转向后，上行离开锌锅5区域。锌液的补充通过加锌装置6来完成。

常见热镀锌机组，其产品有纯锌品种，简称“GI”；锌铁合金品种，简称“GA”。GI生产工艺描述如下：薄带钢进入锌锅实现热镀镀锌，锌锅中锌液温度范围为440-470℃，带钢表面粘附有液态金属锌，离开锌锅上行，通过气刀实现镀层厚度控制。GA生产工艺是在GI生产工艺基础上开发，二者主要不同点是，GA生产中，带钢离开锌锅经由气刀实现镀层控制之后，镀层在其上行通道需再次加热进行合金化处理，使得基板中铁元素向纯锌镀层扩散。扩散的结果是镀层中含有铁的重量百分比为9-12％。锌铁合金镀层具有焊接性能、耐蚀性能、涂装性能均优良的特点。

在实际生产中，GA生产比GI生产复杂，体现在产品质量的控制上，GA产品缺陷有表面“小黑点”缺陷、镀层冲压时易“剥落”等。

分析GA产品缺陷形成机理，首先要分析热镀工艺中抑制层的成因和重要性。带钢进入到熔融锌液中后，如果金属液体为纯锌成分，带钢基板表面生成的中间层为锌-铁合金层，这一层组织性脆，不能后续对其加工，如冲压等。热镀锌产品开发过程，人们意识到在锌液中加入微量铝，可以有效解决基板表面所生成的脆性中间层的问题，含有微量铝成分后，中间层厚度很薄，通常为数个微米。此时带钢和锌液中的铝首先发生反应，生产铁-铝合金层，这一层中间组织阻止了基板上铁进一步熔解到锌液中，故称之为“抑制层”。基板表面抑制层的形成从带钢刚进入到锌液开始，大致0.15-0.2秒后形成，其和带钢的运行速度无关。

锌锅锌液主要成分为液态锌以及微量铝、铁成分。锌、铁、铝三种金属在不同浓度，不同锌浴温度下，会发生复杂化学反应，生成各类金属化合物。这些化合物，即为通常所说的“锌渣”。本质上，锌渣是含铁固体颗粒，其类砂石，质硬，颗粒直径在30-800微米范围内。根据成分不同，锌渣通常有底渣、面渣和悬浮渣之分。面渣是三元金属化合物(Fe₂Al_5-XZn_X)，由于其含45w.t.％的铝，因此其密度低于锌液，故浮于锌浴表面。底渣是二元金属化合物(FeZn₇)，这种渣由于含铁不含铝，故其密度显然高于锌浴，故会下沉。悬浮渣是一种亚稳态结构，可以理解为面渣和底渣的复杂混合物，满足一定条件下，底渣可以转变为面渣。

GA锌锅中，由于有效铝的含量较低，锌浴中铁的饱和度之外析出的铁更容易与锌发生反应，此时主要生成“Fe-Zn”二元合金，也即底渣。当前GA锌锅的底渣发生量过大是个棘手的问题，对生产的稳定和质量影响很大。根本解决GA锌锅底渣的问题，应该从源头上解决，即控制底渣的发生量。或者起码减少到对生产不造成影响的程度。但，实际上，目前尚没有行之有效的方法来实现这一点。当前GA锌锅在解决所生成的底渣问题上，主要采取两种策略，其一，任其沉底，不搅动，等积累到一定程度后，停机捞渣。其二，尽量不搅动底渣的同时，通过铝的局部主动补充，来还原底渣。底渣和有效铝反应后，生成三元合金化合物，这类化合物由于有了铝的加入，密度变小，其会上浮，称为“悬浮渣”。随着有效铝的补充，悬浮渣有转变为面渣的趋势。通过这个原理，来减少底渣、悬浮渣的发生量。上述做法在实际中，暴露了很多不足，例如，补铝不足，则底渣堆积。当锌锅底渣堆积到一定程度后，沉没辊转动会造成底渣翻起，如果此时底渣也粘附到带钢上，则只能停机捞渣；补铝过多，面渣发生量大，捞渣量大，锌耗大，而且悬浮渣在其上升过程中，受到锌锅内三辊扰动影响，会触及带钢并粘附在表面造成产品缺陷，这个产品缺陷称之为“锌渣附着”，也无法符合高要求产品的质量要求。

锌锅中，尤其是GA产品生产的锌锅，其中含有的底渣对产品质量负面影响大。美国专利US5958518提出的方法是，在锌锅的液面之下，沉没辊之上构建一个隔离区，通过配置的泵将含有锌渣的锌液向垂直带钢方向输送，通过将锌渣粘附到带钢带走的方法来清洁锌液，这种方法中，锌液中有效铝浓度是均一的，所采取的原理，并不限制底渣的发生量，而是通过将底渣泵送到带钢表面随镀层带走的方法来减少底渣的影响，另外将底渣通过粘附到镀层中带走的方式来减少锌渣，对产品质量的影响会是很严重的，尤对于GA产品的生产而言。美国专利US6770140提出了在常规的锌锅中再嵌套一个小的锌锅，沉没辊等锌锅硬件布置在该小的锌锅中，通过将小锌锅中的含底渣的锌液泵送到大的锌锅中，底渣在大锌锅沉淀，上表面含底渣少的锌液再溢流到小锌锅中，以这种方式实现对底渣的控制，这种结构设计复杂，大锅嵌套小锅的做法，导致锌液的成分控制和温度控制变得困难，而且也并不能有效解决产品质量问题。另外，中国专利CN1730712A提出了采用外面地磁场，利用锌渣和锌液在导电性上的差异来过滤的技术方法，显然该技术在锌锅底渣治理上是一种被动方法，其并不能较少底渣的发生，而是通过将发生的底渣及时清理的方法。

综上所述，GA产品生产时，需要兼顾镀层合金化容易进行的同时，锌锅中无底渣或者底渣的发生量得到有效抑制的目的。当前锌锅为一个整体单一容器，锌锅中的锌液自由扩散，有效铝的含量控制均一。为了实现抑制层的受控生长，势必将此处锌液有效铝控制为低铝，由于锌锅为单一容器，也势必将锌锅中锌液有效铝均控制为低铝。这是造成锌锅中底渣发生量大的根本原因。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法，避免热镀锌铁合金镀层产品生产时，底渣发生量大，影响产品质量。

为实现上述目的，本发明的抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法，在锌锅中设置一个隔离区，炉鼻子的端部置于所述隔离区中，所述隔离区内锌液中有效铝重量百分含量控制为0.10-0.14％。

优选地，所述隔离区外锌液中有效铝重量百分含量控制为＞0.14％。

优选地，所述隔离区位于锌液中的长度为自锌液液面开始沿带钢长度方向0.4-0.6米。

优选地，所述隔离区采用隔离板围成。

优选地，在所述锌锅外设置有一个向所述隔离区输送锌液的锌液配置锅。

进一步地，所述锌液配置锅中的锌液，采用向所述锌液配置锅中加入纯锌，并和从所述锌锅中抽取的锌液混合获得。

进一步地，所述锌液配置锅中的锌液，采用向所述锌液配置锅中加入锌铝合金锭，熔化后获得。

本发明的抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法，在锌锅中构建一个低铝隔离区，薄带钢在进入热镀锌锅镀锌时，对锌液中有效铝含量实现分区控制，带钢进入锌液后首先进入到低铝隔离区，在该区，锌液和基板之间发生反应生成“铁-铝”抑制层，而对低铝隔离区之外的锌液中含有的有效铝控制为高铝，这种工艺能实现带钢表面镀层合金化容易进行，同时又能对锌锅锌液中底渣发生量进行抑制。本发明的抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法，实现了易合金化和底渣最小化的兼顾，提高了产品的质量和生产过程的稳定性。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅是示意性的，未按比例绘制也并非意在限制本发明的范围。图中：

图1为现有的带钢连续热镀锌机组锌锅的示意图；

图2为实现本发明的抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法的锌锅的示意图。

具体实施方式

下面参照附图详细地说明本发明的具体实施方式。

本发明的抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法，如图2所示，带钢连续热镀过程中，带钢1自退火炉出来后，进入到炉鼻子2中，炉鼻子2的端部浸入锌锅5的锌液4中。随后带钢1下行进入到锌锅5。锌锅5中的锌液4为高温液态金属锌。对热镀锌机组而言，锌液4其主要成分为锌和微量的铝。带钢1通过锌锅5中沉没辊3转向后，上行离开锌锅5区域。锌液的补充通过加锌装置6来完成。

在所述锌锅5中采用隔离板7围成一个隔离区8，炉鼻子2的端部置于所述隔离区8中，使得带钢1在进入热镀锌锅5镀锌时，可以对锌液4中有效铝的含量实现分区控制，即所述隔离区8内和所述隔离区8外的锌液4中有效铝的含量分别控制。带钢1进入锌液4后首先进入到隔离区8，将隔离区的锌液控制为低铝，在该区，锌液4和带钢基板之间发生反应生成“铁-铝”抑制层，该抑制层阻止带钢表面铁的过量溶解。而对隔离区8之外的锌液中含有的有效铝控制为高铝。

通过对在锌锅5中构建低铝隔离区8，对锌液4中的有效铝进行分区控制，抑制层生成的锌液区域为低铝，其他区域为高铝，从而实现易合金化和底渣最小化的兼顾。既能保持合金化过程的顺利进行，GA工艺对抑制层形成区域有效铝的要求，又能在其他区域采用GI工艺，具有底渣的发生量小的优点。

所述隔离区8内锌液中有效铝重量百分含量控制为0.10-0.14％，所述隔离区8外锌液中有效铝重量百分含量控制为＞0.14％。因为，GA生产时，如果锌液中有效铝含量大于0.14％，例如有效铝控制在(0.20±0.02)％范围内时，则抑制层中铝含量变高，这使得后道工序中锌-铁合金化过程困难，即“铁”突破抑制层的限制进入到镀层中变得困难，且“突破”不均匀，造成镀层中“铁”的含量波动大。铁的含量低，则这种镀层容易在冲压时“剥落”。作为优选，所述隔离区8内锌液中有效铝重量百分含量控制为0.13％。

所述隔离区8的隔离板7一端位于锌液4液面的上方，所述隔离区8位于锌液4中的长度为自锌液4液面开始沿带钢长度方向0.4-0.6米。

为实现上述对隔离区8内外的锌液4中的有效铝进行分区控制，作为控制方式的一种实施方式，参见图2，在锌锅5外设置一个锌液配置锅11，用于向隔离区8输送锌液，以使隔离区8内的有效铝含量控制在要求范围。锌液配置锅11与所述隔离区8之间设有供给管9，用于向隔离区8输送的低铝锌液。所述锌液配置锅11与所述锌锅5之间设有抽取管10，用于抽取锌锅5中的锌液。用于向隔离区8输送的锌液，通过向锌液配置锅11中加入纯锌，和锌锅5中抽取的锌液混合获得，或者采用向锌液配置锅11中加入固定铝含量的锌铝合金锭12，熔化后获得。上述供给管9和抽取管10上分别设置输送泵，该输送泵可以采用电动立式离心泵。

如上所述，参照附图对本发明的示例性具体实施方式进行了详细的说明。应当了解，本发明并非意在使这些具体细节来构成对本发明保护范围的限制。在不背离根据本发明的精神和范围的情况下，可对示例性具体实施方式的结构和特征进行等同或类似的改变，这些改变将也落在本发明所附的权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法，其特征在于，在锌锅中设置一个隔离区，炉鼻子的端部置于所述隔离区中，所述隔离区内锌液中有效铝重量百分含量控制为0.10-0.14％；所述隔离区外锌液中有效铝重量百分含量控制为＞0.14％。

2.如权利要求1所述的抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法，其特征在于，所述隔离区位于锌液中的长度为自锌液液面开始沿带钢长度方向0.4-0.6米。

3.如权利要求1所述的抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法，其特征在于，所述隔离区采用隔离板围成。

4.如权利要求1所述的抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法，其特征在于，在所述锌锅外设置有一个向所述隔离区输送锌液的锌液配置锅。

5.如权利要求4所述的抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法，其特征在于，所述锌液配置锅中的锌液，采用向所述锌液配置锅中加入纯锌，并和从所述锌锅中抽取的锌液混合获得。

6.如权利要求4所述的抑制带钢连续热镀锌机组锌锅底渣生成的方法，其特征在于，所述锌液配置锅中的锌液，采用向所述锌液配置锅中加入锌铝合金锭，熔化后获得。