CN108707852A - 桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝及其热镀工艺 - Google Patents

桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝及其热镀工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝，其特征在于：以碳质量含量达到0.82％以上的过共析钢盘条拉拔成强度2000MPa以上的光面钢丝，然后进行热镀，形成热镀锌铝合金钢丝，镀层的成分为Zn‑Al合金并选择性的添加微量稀土、微量镍元素、镁元素中的一种或多种。热镀包括两道：热浸锌基合金熔液+热镀锌铝合金熔液，热浸锌基合金熔液中添加有微量稀土、微量镍元素、微量铝元素中的一种或多种。本申请能够显著减小热浸锌基合金熔液镀层的厚度，改善镀层的附着强度，提高和外观质量，在热镀锌铝合金熔液后所得镀层钢丝的强度、韧性、耐腐蚀性都能到了显著提高。

Description

桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝及其热镀工艺
技术领域
本发明属于桥梁缆索钢丝的热镀工艺，更具体的是设计锌基合金镀层钢丝的热镀工艺。
背景技术
在桥梁中缆索行业中，腐蚀是影响桥梁缆索寿命的主要因素。镀锌钢丝是本世纪以前应用最为广泛的桥梁缆索材料，具有一定的防腐蚀性能，这种镀层的防蚀性能来源于锌的牺牲阳极保护。但是在不同的环境下，热浸镀锌层的寿命有很大差别，其原因有多种，最主要的原因是山于不同的环境下，生成的腐蚀产物不同所致。在含高硫化物的工业大气下，腐蚀产物是可浴性硫酸锌盐，它会随雨水冲洗自表面流失。但在乡村大气环境下其腐蚀产物是碳酸盐和氯化物，在水中的溶解度比硫酸锌小，使锌镀层的腐蚀局部受到限制。在表1中给出了热镀锌层在我国7个实验地区经5年大气暴露后的腐蚀速率腐蚀结果。
表1热浸镀在我国不同地区的腐蚀性比较
悬索桥设计寿命为100年，其主缆不可更换。当桥梁主缆所处环境比较苛刻，比如海水环境，或者高温高湿以及类酸性的环境，有氯化物或硫离子存在的话，锌会很快溶解形成几乎没有保护性的腐蚀产物，造成局部腐蚀。海洋对于各种结构和功能材料而言是一个严酷的腐蚀环境，海洋腐蚀往往成为新的技术与工程系统发展中的限制因素。海洋用桥梁缆索的防腐问题已成为当前急需解决的科技难题。目前传统的锌铝合金镀层技术，一般其合金的镀层构成为Zn 95％和A1 5％。该锌铝合金的镀层，相对于之前的镀锌镀层技术，有着显著的优点，在相同的环境条件下，相同厚度的锌铝合金镀层的耐腐蚀能力是镀锌层的2倍以上。但对于在海洋地区建设的桥梁，其抗腐蚀寿命仍然不能满足相关要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种适用于海洋等苛刻条件的抗腐蚀性能寿命可达热镀锌钢丝的3到5倍的桥梁缆索用高强度超耐久型Zn-Al多元锌基合金镀层钢丝及其热镀工艺。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝，以碳质量含量达到0.82％以上的过共析钢盘条拉拔成强度2000MPa以上的光面钢丝，然后进行热镀，形成热镀锌铝合金钢丝，镀层的成分为Zn-Al合金并选择性的添加微量稀土、微量镍元素、镁元素中的一种或多种。
本申请钢丝镀层是由两步热镀形成的：热浸锌基合金熔液+热镀锌铝合金熔液，热浸锌基合金熔液中添加有微量稀土、微量镍元素、微量铝元素中的一种或多种。
进一步地，所述热浸锌基合金熔液中铝的含量严格限定在0.005％-0.02wt％范围内。
进一步地，所述热浸锌基合金熔液中微量镍元素的添加量为0.1-0.25wt％。
进一步地，所述热浸锌基合金熔液中微量稀土的添加量为0.01-0.05％。
优选地，所述稀土元素Re为能够改善锌浴流动性的La和Cs。
进一步地，热镀锌铝合金熔液中铝含量在9-12％，还可包含0.01-0.05wt％的稀土元素(镧和铯)，以及0.01-0.5wt％的Mg，稀土元素(Re)和镁元素可选择性加入一种或两种。
本申请热镀熔液合金成分以及含量的设置原理如下
以往的锌铝合金镀层采用双镀法，钢丝先热浸入纯锌锅热镀一层锌，再浸入锌铝合金锅，部分锌熔入锌铝合金锅再生成锌铝合金层。对于要热镀形成Zn-Al10％-Mg-稀土多元稀土合金的镀层，以上工艺存在以下问题:由于第一个锅(热镀锌)中带入大量的锌，导致第二锅(热镀锌铝多元合金)中的铝消耗较快，因此就需要加入高铝合金锭，但铝含量越高，越容易造成锌铝合金中铝的偏析，并以熔化的固态漂浮在锌铝合金炉中，影响镀层的最终质量，同时会造成合金锭的过度损耗，原料消耗高。
减小钢丝从热浸锌基合金熔液中出来的镀层厚度是解决上述难题的关键，本发明提出在热浸锌基合金熔液加入微量合金元素，形成微量合金熔池。基熔液池可添加以下合金元素，从而提高合金熔液流动性，降低第一次热镀的厚度。具体如下:
(1)添加微量的Al：在锌液中加入符合以上要求的微量铝，由于Al比Zn更活泼会优先和氧反应，使锌液表面形成一层连续而致密的Al2O3薄膜，它通过阻止锌和氧原子的扩散抑制了进一步的氧化，减少锌灰的形成。另外在镀层和钢丝的界面上，由于形成了阻挡层Fe2Al5相，使钢基体和镀层界面上Zn-Fe脆性相的生长受到抑制，从而获得较薄的厚度。对于热镀锌基合金熔液中Al的添加量，由于助镀工艺中采用氯化锌铵作为助镀剂，过量的Al会与氯化锌铵中的氯化铵反应生成AlCl3并立即升华，从而使助镀作用失效或减弱，破坏了助镀效果，降低了锌液对钢基体的浸润性，所以Al含量不能超过0.02％。当控制Al含量在0.005％-0.02％范围内时，锌浴中的Al被选择性氧化而使表面形成一层连续的Al2O3膜，使锌浴表面很难被氧化从而获得较为光亮的镀层。本发明设计热镀锌液中可添加的铝的含量在0.005％～0.02wt％。
(2)添加微量的Ni:在锌液中添加Ni元素最主要的作用是抑制桥梁缆索高强度钢丝中硅的圣德林效应。Ni元素的添加延长了Fe-Zn合金相层的孕育期，从而有效地限制了Fe-Zn合金层的形成速度，消除高硅钢丝镀锌时脆性相的异常生长，从而使合金层减薄，组织细化，获得厚度适宜、纯锌层η相连续的镀层，并且也使镀层的结合强度和外观质量得到了改善。
另外，在锌液中添加微量的元素Ni还能使镀层的表面张力有所减小，使锌液对钢丝的浸润性得到增强，使钢丝提出锌液表面时镀层表面的锌液能快速回流到锌液中，从而降低锌耗，减少镀层表面出现流挂现象。本发明提出的可添加的Ni的含量在0.10-0.25wt％，可细化晶粒和减薄镀层，含量过高，一方面增加了成本，另一方面会在镀层表面形成氧化皮。
(3)可添加微量的稀土元素：合金锌浴中添加0.05％RE时镀层的厚度明显变薄。稀土元素降低镀层的厚度主要是通过提高锌浴的流动性实现的，其主要原理：稀土的添加可以起到净化锌液的作用，在高温的情况下，RE可吸收和结合氧、氢、氮等元素，且稀土与氧的结合能要低于锌与氧的结合能，因而能更快的与氧发生反应而生产氧化物。同时在锌合金液中加入稀土元素后能降低锌液的粘度，从而提高锌液的流动性。前述作用尤以镧和铯显著。此外，本申请在热镀锌铝合金熔液中也添加了稀土元素，其主要作用也是为了净化熔液，降低熔液的粘度，提高流动性。
以上三个合金元素可以选择性加入，可以合并加入。
本发明的另一目的是提供一种多元锌基合金镀层钢丝的热镀工艺，工艺流程为复合碱溶液碱洗除油→铅浴→清水冲洗→盐酸+缓蚀剂复合酸洗除锈→清水冲洗→助镀→干燥→快速热浸锌基合金熔液→氮气+电磁复合抹拭除锌→冷却→热镀锌铝合金熔液→氮气抹拭→冷却→收线。
主要步骤的具体操作如下
碱洗：采用氢氧化钠和碱性盐配制而成的碱液用来乳化、软化和溶解光面钢丝表面的油性物类杂质，碱性盐选自碳酸钠+磷酸钠；
铅浴：将光面钢丝通过450℃的熔融铅，以烧结掉钢丝表面残存的油脂及其他杂质；
酸洗：将经过水洗后的光面钢丝制件浸入盐酸、硫酸配制的水溶液，利用酸溶液去除钢丝表面上的锈迹和氧化皮类杂质薄膜，酸液中添加有减缓铁和酸反应的缓蚀剂，以减少酸洗过程中铁的不必要损耗；
助镀：光面钢丝需在助镀剂中预处理，烘干后再送入锌基合金熔液热镀，助镀剂为氯化铵和氯化锌的混合溶液；
热浸锌基微量合金熔液：将经过助镀剂处理后的钢丝快速浸入含有微量合金的锌基微量合金熔液池，主要化学成分为Zn-Al-Re-Ni；其中Al的含量为0.005～0.02W％，Re的含量为0.01～0.05wt％，Ni的含量为0.10～0.25wt％，Al、Re、Ni三种微量元素可选择一种或多种添加，Re选自镧和铯中的一种或两种；
电磁抹拭+氮气抹拭除锌：通过电磁场瞬间发热使未完全凝固的锌合金液熔化回落到锌合金锅中，通过调节电流的大小而改变电磁场的强弱，控制镀锌合金层的厚度；在工作腔中通入一定压力和温度的氮气，保护钢丝出口处的洁净程度；
热镀Zn-Al多元合金：将抹拭处理过的钢丝快速浸入含有微量合金的锌铝基微量合金熔液池，主要化学成分为Zn-Al多元合金熔液，其中熔液中Al的含量为9-12％，Re(稀土元素镧和铯)的含量为0.01-0.05wt％,Mg的含量为0.01-0.5wt％，以上稀土元素和镁元素可选择性加入；
氮气抹拭：在钢丝刚刚离开锌合金液面处，通过分体式氮气抹拭器的吹嘴在钢丝周围形成一定压力的氮气，钢丝镀层及合金锌液面在该氮气下不产生合金锌的氧化物，同时将多余的合金锌顺钢丝向下吹扫流进合金锌液里。从Zn-Al多元锌基合金热镀出来的氮气抹拭工艺为，热镀每根管的氮气压力设置为0.01-0.03Mpa，氮气抹拭的吹气方向与钢丝成-45度到45度夹角；镀后的钢丝垂直引出合金锌液面，并使钢丝保持在氮气抹拭器的中心位置；氮气抹拭器位于合金液面上方；氮气抹拭的氮气流量是根据合金锌层的附着质量、表面状态作适应性调整以保证钢丝镀层质量。
由于锌、铝、镁和稀土的熔点相差较大，若将铝、镁、镍以及稀土直接加入450℃左右的锌浴中，稀土会因溶解速度极慢而很难加入，造成合金偏析造成浮渣，影响镀层质量。若锌液温度提升过高，锌液的氧化及蒸发十分严重。对于Zn-Al多元合金的熔炼，本申请是预先熔炼Zn-Al-Mg-稀土中间合金，然后将中间合金加入到锌浴中，将合金锭与纯锌锭在预备的坩埚中融化搅拌均匀后再以熔融状态加入到锌浴中。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用以上方法生产出的桥梁缆索用高强度Zn-Al10％-Mg-稀土多元锌基合金镀层钢丝强度高，最高强度可达到2100MPa；韧性好，抗扭转次数不低于14次，在钢丝直径3倍的钢棒上缠绕8圈，钢丝不开裂；镀层抗盐雾腐蚀性能好，可达到目前热镀锌的3倍以上。
附图说明
图1为本发明中电磁抹拭的原理图；
图2为本发明中氮气抹拭的原理图；
图中：1镀锌钢件、2镀锌层、3线圈电流、4感应电流、
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝的热镀工艺，流程：(氢氧化钠+碳酸钠+磷酸钠)复合碱溶液碱洗除油→铅浴→清水冲洗→盐酸+缓蚀剂(硫酸)复合酸洗除锈→清水冲洗→(氯化铵+氯化锌)助镀→干燥→快速热浸锌基合金熔液(微量合金如铝、镍和稀土元素等)→氮气+电磁复合抹拭除锌→冷却→热镀锌铝合金熔液(铝含量9％-12％)—氮气抹拭—冷却—收线。
具体工艺为
碱洗：采用氢氧化钠和碱性盐配制而成的碱液用来乳化、软化和溶解光面钢丝表面的油性物类杂质，碱性盐选自碳酸钠+磷酸钠；
铅浴：将光面钢丝通过450℃的熔融铅，以烧结掉钢丝表面残存的油脂等及其他杂质；
酸洗：将经过水洗后的光面钢丝制件浸入盐酸、硫酸配制的水溶液，利用酸溶液去除钢丝表面上的锈迹和氧化皮等杂质薄膜，酸液中添加有缓蚀剂，以减少酸洗过程中铁的不必要损耗；
助镀：光面钢丝需在助镀剂中预处理，烘干后再送入锌基合金熔液热镀，助镀剂为氯化铵和氯化锌的混合溶液；
热浸锌基微量合金熔液：将经过助镀剂处理后的钢丝快速浸入含有微量合金的锌基微量合金熔液池，主要化学成分为Zn-Al-Cs-Ni；其中Al的含量为0.01wt％，Cs的含量为0.01wt％，Ni的含量为0.10wt％；
电磁抹拭+氮气抹拭除锌：将未完全凝固的锌合金液熔化回落到锌合金锅中，通过调节电流的大小来改变电磁场的强弱，从而控制镀锌合金层的厚度；在工作腔中通入一定压力和温度的氮气，保护钢丝出口处的洁净程度；
热镀Zn-Al多元合金：将抹拭处理过的钢丝快速浸入含有微量合金的锌铝基微量合金熔液池，主要化学成分为Zn-Al多元合金熔液，其中熔液中Al的含量为10％，Cs的含量为0.05wt％，Mg的含量为0.1wt％；
氮气抹拭：在钢丝刚刚离开锌合金液面时，通过分体式氮气抹拭器的吹嘴在钢丝周围形成一定压力的氮气流，钢丝镀层及合金锌液面在该氮气下不产生合金锌的氧化物，同时将多余的合金锌顺钢丝向下吹扫流进合金锌液里。
上述热浸锌基微量合金熔液和热浸锌铝合金熔液，将合金锭与纯锌锭在预备的坩埚中先融化搅拌均匀后再以熔融状态加入到锌浴中。
镀层的指标为：锌铝合金镀层重量256g/m2，镀层附着力好，经过5D╳8圈(在钢丝直径5倍的钢棒上缠绕8圈)的缠绕试验后，镀层不开裂，不脱落。镀层均匀性好，经硫酸铜浸泡试验：浸泡次数不少于2次。镀层钢丝的强度达到2150MPa以上，抗扭转次数大于14次。
实施例2
一种桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝的热镀工艺，流程：参见实施例1。
具体工艺为
碱洗、铅浴、酸洗、助镀均参见实施例1；
热浸锌基微量合金熔液：将经过助镀剂处理后的钢丝快速浸入含有微量合金的锌基微量合金熔液池，主要化学成分为Zn-Al-Ni；其中Al的含量为0.02wt％，Ni的含量为0.25wt％；
电磁抹拭+氮气抹拭除锌：参见实施例1；
热镀Zn-Al多元合金：将抹拭处理过的钢丝快速浸入含有微量合金的锌铝基微量合金熔液池，主要化学成分为Zn-Al多元合金熔液，其中熔液中Al的含量为12％，La的含量为0.02wt％，Mg的含量为0.2wt％；
氮气抹拭：参见实施例1。
上述热浸锌基微量合金熔液中Al和Ni的添加都是将对应的合金锭先与纯锌锭预融化然后加入到锌浴中。热浸锌铝合金熔液中的Al及其它合金也是先预与锌锭在坩埚中融化搅拌均匀而后再以熔融状态加入到锌浴中。
镀层的指标为：锌铝合金镀层重量254g/m2，镀层附着力好，经过5D╳8圈(在钢丝直径5倍的钢棒上缠绕8圈)的缠绕试验后，镀层不开裂，不脱落。镀层均匀性好，经硫酸铜浸泡试验：浸泡次数不少于2次。镀层钢丝的强度为2100MPa，抗扭转次数大于18次。
实施例3
一种桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝的热镀工艺，流程：参见实施例1。
具体工艺为
碱洗、铅浴、酸洗、助镀均参见实施例1；
热浸锌基微量合金熔液：将经过助镀剂处理后的钢丝快速浸入含有微量合金的锌基微量合金熔液池，主要化学成分为Zn-Al-Ni；其中Al的含量为0.01wt％，Ni的含量为0.18wt％；
电磁抹拭+氮气抹拭除锌：参见实施例1；
热镀Zn-Al多元合金：将抹拭处理过的钢丝快速浸入含有微量合金的锌铝基微量合金熔液池，主要化学成分为Zn-Al多元合金熔液，其中熔液中Al的含量为10％，Cs的含量为0.05wt％；
氮气抹拭：参见实施例1。
上述热浸锌基微量合金熔液中Al和Ni的添加都是将对应的合金锭先与纯锌锭预融化然后加入到锌浴中。热浸锌铝合金熔液中的Al及其它合金也是将合金锭先和锌锭在坩埚中融化搅拌均匀而后再以熔融状态加入到锌浴中。
镀层的指标为：锌铝合金镀层重量255g/m2，镀层附着力好，经过5D╳8圈(在钢丝直径5倍的钢棒上缠绕8圈)的缠绕试验后，镀层不开裂，不脱落。镀层均匀性好，经硫酸铜浸泡试验：浸泡次数不少于2次。镀层钢丝的强度为2080MPa，抗扭转次数大于14次。
实施例4
一种桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝，流程：参见实施例1，主要区别包括：(1)热浸锌基微量合金熔液，主要化学成分为Zn-Al-Cs；其中Al的含量为0.01wt％，Cs的含量为0.01wt％；其他操作与实施例1一致，电磁抹拭+氮气抹拭除锌后。(2)热镀Zn-Al多元合金：将抹拭处理过的钢丝快速浸入含有微量合金的锌铝基微量合金熔液池，主要化学成分为Zn-Al多元合金熔液，其中熔液中Al的含量为10％，La的含量为0.03wt％，Mg的含量为0.2wt％；其他操作和实施例一致，合金的添加都是通过先和锌锭预熔融然后添加到锌浴中。
镀层的指标为：锌铝合金镀层重量250g/m2，镀层附着力好，经过5D╳8圈(在钢丝直径5倍的钢棒上缠绕8圈)的缠绕试验后，镀层不开裂，不脱落。镀层均匀性好，经硫酸铜浸泡试验：浸泡次数不少于2次。镀层钢丝的强度为2000MPa，抗扭转次数大于14次。
对比例1
对于热浸锌基微量合金熔液，主要化学成分为Zn-Al；其中Al的含量为0.01wt％；其他操作与实施例1一致，电磁抹拭+氮气抹拭除锌后，热镀后其锌基镀层的厚度是实施例1热浸锌基微量合金熔液镀层厚度的1.3倍。在不添加Ni的情况下，锌基镀层的厚度稍微大于添加有Ni的锌基镀层。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝，其特征在于：以碳质量含量达到0.82％以上的过共析钢盘条拉拔成强度2000MPa以上的光面钢丝，然后进行热镀，形成热镀锌铝合金钢丝，镀层的成分为Zn-Al合金并选择性的添加微量稀土、微量镍元素、镁元素中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝，其特征在于：钢丝镀层是由两步热镀形成的：热浸锌基合金熔液+热镀锌铝合金熔液，热浸锌基合金熔液中添加有微量稀土、微量镍元素、微量铝元素中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝，其特征在于：所述热浸锌基合金熔液中铝的含量严格限定在0.005％-0.02wt％范围内。
4.根据权利要求2所述的桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝，其特征在于：所述热浸锌基合金熔液中微量镍元素的添加量为0.1-0.25wt％。
5.根据权利要求2所述的桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝，其特征在于：所述热浸锌基合金熔液中微量稀土的添加量为0.01-0.05％。
6.根据权利要求2所述的桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝，其特征在于：所述稀土元素Re为能够改善锌浴流动性的La和Cs。
7.根据权利要求2所述的桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝，其特征在于：热镀锌铝合金熔液中铝含量在9-12％，还可包含0.01-0.05wt％的稀土元素(镧和铯)，以及0.01-0.5wt％的Mg，稀土元素Re和镁元素可选择性加入一种或两种。
8.一种根据权利要求1-7中任一权利要求所述的桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝的热镀工艺，其特征在于：工艺流程为复合碱溶液碱洗除油→铅浴→清水冲洗→盐酸+缓蚀剂复合酸洗除锈→清水冲洗→助镀→干燥→快速热浸锌基合金熔液→氮气+电磁复合抹拭除锌→冷却→热镀锌铝合金熔液→氮气抹拭→冷却→收线。
9.根据权利要求8所述的桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝的热镀工艺，其特征在于：主要步骤操作如下
碱洗：采用氢氧化钠和碱性盐配制而成的碱液用来乳化、软化和溶解光面钢丝表面的油性物类杂质，碱性盐选自碳酸钠+磷酸钠；
铅浴：将光面钢丝通过450℃的熔融铅，以烧结掉钢丝表面残存的油脂及其他杂质；
酸洗：将经过水洗后的光面钢丝制件浸入盐酸、硫酸配制的水溶液，利用酸溶液去除钢丝表面上的锈迹和氧化皮类杂质薄膜，酸液中添加有缓蚀剂以减少酸洗过程中铁的不必要损耗；
助镀：光面钢丝需在助镀剂中预处理，烘干后再送入锌基合金熔液热镀，助镀剂为氯化铵和氯化锌的混合溶液；
热浸锌基微量合金熔液：将经过助镀剂处理后的钢丝快速浸入含有微量合金的锌基微量合金熔液池，主要化学成分为Zn-Al-Re-Ni；其中Al的含量为0.005～0.02wt％，Re的含量为0.01～0.05wt％，Ni的含量为0.10～0.25wt％，Al、Re、Ni三种微量元素可选择一种或多种添加，Re选自镧和铯中的一种或两种；
电磁抹拭+氮气抹拭除锌：通过电磁场瞬间发热使未完全凝固的锌合金液熔化回落到锌合金锅中，通过调节电流的大小而改变电磁场的强弱，控制镀锌合金层的厚度；在工作腔中通入一定压力和温度的氮气，保护钢丝出口处的洁净程度；
热镀Zn-Al多元合金：将抹拭处理过的钢丝快速浸入含有微量合金的锌铝基微量合金熔液池，主要化学成分为Zn-Al多元合金熔液，其中熔液中Al的含量为9-12％，Re(稀土元素镧和铯)的含量为0.01-0.05wt％,Mg的含量为0.01-0.5wt％，以上稀土元素和镁元素可选择性加入；
氮气抹拭：在钢丝刚刚离开锌合金液面处，通过分体式氮气抹拭器的吹嘴在钢丝周围形成一定压力的氮气，钢丝镀层及合金锌液面在该氮气下不产生合金锌的氧化物，同时将多余的合金锌顺钢丝向下吹扫流进合金锌液里。
10.根据权利要求9所述的桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝的热镀工艺，其特征在于：从Zn-Al多元锌基合金热镀出来的氮气抹拭工艺为，热镀每根管的氮气压力设置为0.01-0.03Mpa，氮气抹拭的吹气方向与钢丝成-45度到45度夹角；镀后的钢丝垂直引出合金锌液面，并使钢丝保持在氮气抹拭器的中心位置；氮气抹拭器位于合金液面上方；氮气抹拭的氮气流量是根据合金锌层的附着质量、表面状态作适应性调整以保证钢丝镀层质量。
11.根据权利要求9所述的桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝的热镀工艺，其特征在于：对于Zn-Al多元合金的熔炼，是预先熔炼Zn-Al-Mg-稀土中间合金，然后将中间合金加入到锌浴中，将合金锭与纯锌锭在预备的坩埚中融化搅拌均匀后以熔融状态加入到锌浴中。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109440042A (zh) * 2018-11-15 2019-03-08 江苏振光电力设备制造有限公司 一种铁塔零散构件的镀锌方法
CN109536863A (zh) * 2018-12-20 2019-03-29 山东金圆铜业有限公司 一步法锌铝合金钢丝镀层热度生产工艺
CN111101084A (zh) * 2020-01-14 2020-05-05 江苏航运职业技术学院 一种用于新桥梁缆索的锌铝合金钢丝镀层双浸镀工艺
CN113025845A (zh) * 2020-07-06 2021-06-25 宝钢集团南通线材制品有限公司 一种桥梁缆索用锌铝镁合金镀层钢丝及其制备方法
CN113073282A (zh) * 2021-03-30 2021-07-06 法尔胜泓昇集团有限公司 一种低镍含量、高耐腐蚀镀层钢丝及其加工方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002004018A (ja) * 2000-06-22 2002-01-09 Nippon Steel Corp 塗装後耐食性が良好でプレス加工性の良い高強度溶融亜鉛めっき鋼板と塗装鋼板
JP2002363721A (ja) * 2001-03-30 2002-12-18 Nisshin Steel Co Ltd 耐食性に優れた車輌用資材および車輌用部材
CN101109053A (zh) * 2007-07-09 2008-01-23 株洲冶炼集团股份有限公司 用于钢铁构件热浸镀锌的热浸镀锌铝镍铋稀土合金及其锭型及其方法
CN101403119A (zh) * 2008-09-23 2009-04-08 新疆八一钢铁股份有限公司炼钢厂 用77MnA钢生产高强度钢绞线工艺
CN101665897A (zh) * 2009-10-14 2010-03-10 天津市工大镀锌设备有限公司 一种钢丝热镀层厚度的控制方法及设备
CN103352197A (zh) * 2013-07-08 2013-10-16 杨冰 双镀法钢丝热镀锌-10%铝-稀土合金镀层工艺
CN104711502A (zh) * 2013-12-15 2015-06-17 河南省电力勘测设计院 一种耐蚀锌铝镁稀土合金镀层及其制备和热浸镀方法
CN105568059A (zh) * 2016-01-08 2016-05-11 国网智能电网研究院 一种高耐腐蚀架空地线合金镀层及其制备工艺
CN107557713A (zh) * 2017-10-26 2018-01-09 杨晓艳 一种桥梁缆索锌‑铝镀层的热镀方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002004018A (ja) * 2000-06-22 2002-01-09 Nippon Steel Corp 塗装後耐食性が良好でプレス加工性の良い高強度溶融亜鉛めっき鋼板と塗装鋼板
JP2002363721A (ja) * 2001-03-30 2002-12-18 Nisshin Steel Co Ltd 耐食性に優れた車輌用資材および車輌用部材
CN101109053A (zh) * 2007-07-09 2008-01-23 株洲冶炼集团股份有限公司 用于钢铁构件热浸镀锌的热浸镀锌铝镍铋稀土合金及其锭型及其方法
CN101403119A (zh) * 2008-09-23 2009-04-08 新疆八一钢铁股份有限公司炼钢厂 用77MnA钢生产高强度钢绞线工艺
CN101665897A (zh) * 2009-10-14 2010-03-10 天津市工大镀锌设备有限公司 一种钢丝热镀层厚度的控制方法及设备
CN103352197A (zh) * 2013-07-08 2013-10-16 杨冰 双镀法钢丝热镀锌-10%铝-稀土合金镀层工艺
CN104711502A (zh) * 2013-12-15 2015-06-17 河南省电力勘测设计院 一种耐蚀锌铝镁稀土合金镀层及其制备和热浸镀方法
CN105568059A (zh) * 2016-01-08 2016-05-11 国网智能电网研究院 一种高耐腐蚀架空地线合金镀层及其制备工艺
CN107557713A (zh) * 2017-10-26 2018-01-09 杨晓艳 一种桥梁缆索锌‑铝镀层的热镀方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109440042A (zh) * 2018-11-15 2019-03-08 江苏振光电力设备制造有限公司 一种铁塔零散构件的镀锌方法
CN109536863A (zh) * 2018-12-20 2019-03-29 山东金圆铜业有限公司 一步法锌铝合金钢丝镀层热度生产工艺
CN111101084A (zh) * 2020-01-14 2020-05-05 江苏航运职业技术学院 一种用于新桥梁缆索的锌铝合金钢丝镀层双浸镀工艺
CN113025845A (zh) * 2020-07-06 2021-06-25 宝钢集团南通线材制品有限公司 一种桥梁缆索用锌铝镁合金镀层钢丝及其制备方法
CN113073282A (zh) * 2021-03-30 2021-07-06 法尔胜泓昇集团有限公司 一种低镍含量、高耐腐蚀镀层钢丝及其加工方法
CN113073282B (zh) * 2021-03-30 2022-09-06 法尔胜泓昇集团有限公司 一种低镍含量、高耐腐蚀镀层钢丝及其加工方法

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