CN109576624B - 灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法，所述生产方法主要包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制。本发明利用锌铝镁镀层中各合金元素的配比关系，同时添加适当的硅元素，在不改变产品的耐蚀性、加工成形性、涂装性等加工使用性能的前提下，能够灵活的控制镀层表面的晶花尺寸，镀层重量控制为80‑275g/m2/双面，满足不同用户的需求。

Description

灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法。
背景技术
随着钢铁工业的进展，家电业、汽车机械制造业及其它工业也得到飞速发展。家电板及汽车制造业中由于工作环境的不同，对钢铁部件产品的耐蚀性要求提出了很高的挑战性，这就需求更高耐蚀性金属涂层的不断革新。
锌铝镁镀层具有比纯锌产品更优越的耐蚀性，由于MgZn2优先发生腐蚀，形成Mg(OH)2及MgCO3等产物，及后续产生的Mg、Al的氧化物薄膜化学性质不活泼，可以对腐蚀部位起到钝化效果。总体来说锌铝镁镀层的耐蚀性是纯锌产品的3-5倍。锌铝镁镀层产品具有良好的加工成形性，纤维硬度为纯锌产品的2倍，不易被划伤，在冲压过程中不宜粉化及剥落，不易污染模具，摩擦系数对温度的敏感性不高，不容易出现冲压次数增加，开裂风险提高的问题。锌铝镁镀层产品具有更好的涂装性及更低的加工制造成本。在激光焊接过程中由于镁的添加减少了焊缝附近的焊接产品的飞溅。同时由于锌铝镁镀层比纯锌产品有更均匀的表面，形成磷化膜的微观形貌更加均匀，同时具有与纯锌相当的可磷化性能。在实际应用过程中对于一般的建筑用钢，为了追求表面效果，一般要求镀层表面有较大的晶花结构；如果是家电用钢，不进行后续的涂漆等后处理，对表面一般要求有均匀的晶花；对于汽车用钢由于后续进行涂漆等处理工艺一般要求表面尽量小，甚至肉眼不可见。
因此，行业内亟需开发一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的生产方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法。该发明是利用锌铝镁镀层中各合金元素的配比关系，同时添加适当的硅元素，在不改变产品的耐蚀性、加工成形性、涂装性等加工使用性能的前提下，能够灵活的控制镀层表面的晶花尺寸，满足不同用户的需求。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法，所述生产方法包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制；所述对镀液成分控制，晶花尺寸>10mm的镀液成分控制为：Mg：0.1-0.3%、Al：1.0-3.0%、Si：1.0-1.8%，其余主要成分为Zn及其残余元素；晶花尺寸3-10mm的镀液成分控制为：Mg：0.3-1.2%、Al：3.0-6.0%、Si：0.3-1.0%，其余主要成分为Zn及其残余元素；晶花尺寸＜3mm的镀液成分控制为：Mg：1.2-4.0%、Al：6.0-11%、Si：0.1-0.3%，其余主要成分为Zn及其残余元素。
本发明所述对带钢入锅温度控制，带钢厚度≤1.2mm时带钢的入锅温度控制在415-435℃，带钢厚度＞1.2mm时，带钢的入锅温度控制在405-425℃。
本发明所述对镀液温度控制，镀液温度控制在410-430℃。
本发明所述带钢到塔顶辊的温度控制，塔顶辊的带钢温度≤230℃。
本发明所述带钢的厚度在0.4-3.0mm。
本发明所述镀层重量控制在80-275g/m2/双面。
本发明所述对镀液成分控制，镀层表面的晶花尺寸为10.5mm；镀液成分控制：Mg：0.2%，Al：2.5%，Si：1.2%；
镀层表面的晶花尺寸为11mm，镀液成分控制：Mg：0.1%，Al：1.0%，Si：1.0%，其余成分为Zn；
镀层表面的晶花尺寸为13mm，镀液成分控制：Mg：0.3%，Al：3.0%，Si：1.8%，其余成分为Zn。
本发明所述对镀液成分控制，镀层表面的晶花尺寸为10mm，镀液成分控制：Mg：0.3%，Al：3.0%，Si：0.3%，其余主要成分为Zn及其残余元素；
镀层表面的晶花尺寸为8mm，镀液成分控制：Mg：0.35%，Al：3.1%，Si：0.35%，其余主要成分为Zn及其残余元素；
镀层表面的晶花尺寸为6mm，镀液成分控制：Mg：1.05%，Al：5.7%，Si：1.0%，其余主要成分为Zn及其残余元素；
镀层表面的晶花尺寸为4mm，镀液成分控制：Mg：1.20%，Al：6.0%，Si：0.95%，其余主要成分为Zn及其残余元素；
镀层表面的晶花尺寸为3mm，镀液成分控制：Mg：1.25%，Al：6.05%，Si：0.30%，其余主要成分为Zn及其残余元素。
本发明所述对镀液成分控制，镀层表面的晶花尺寸为2mm，镀液成分控制：Mg：3.25%，Al：9.5%，Si：0.22%，其余主要成分为Zn及其残余元素；
镀层表面的晶花尺寸为1mm，镀液成分控制：Mg：4.0%，Al：11.0%，Si：0.12%，其余成分为Zn；
镀层表面的晶花尺寸为0.7mm，镀液成分控制：Mg：1.2%，Al：6.0%，Si：0.10%，其余主要成分为Zn及其残余元素。
本发明的合金镀层产品是与纯锌产品在同一生产线交互生产，除上述控制参数外其它运行参数控制与纯锌产品相同。
纯锌产品的生产工艺控制如下：
1、带钢的运行速度70-150m/min；
2、带钢进入退火前需经过必要的碱清洗、电解清洗、水漂洗工艺，保证带钢表面的残油残铁总量双面小于50mg/m2；
3、带钢的退火温度控制在680-830℃；
4、镀后的光整延伸率控制在0.5-2.0%；
5、后处理采用钝化、耐指纹或涂油等方式。
本发明设计原理：
本发明主要是利用添加不同的镁含量、铝含量及硅含量，通过控制其化合物形核温度与锌的凝固温度不相同，来实现镀层表面晶花大小的控制。
添加Mg的目的一方面是为了保持良好的耐蚀性，另一方面是由于Mg和Zn的凝固点不一样，为了在镀层表面形成形核点，从而形成晶花组织。
添加Al的目的是一方面由于Al的密度明显低于Zn，相同镀层厚度的前提下，减小镀层重量，另一方面是保证镀液与钢基的充分反映，保证钢基与镀层之间的粘附性，最后在镀层受到氧化过程中形成Al的氧化物薄膜，由于Al的氧化物为惰性物质，对镀层起到保护作用，最后是由于与Zn的凝固点不同，能够在镀层表面形成晶花结构。
添加Si的主要目的是为了防止Al与钢基的过度反应，中间层过厚，影响镀层的整体加工成形性及耐蚀性，同时与Zn、Al和Mg等形成化合物，提高镀层的耐高温性能。
本发明主要是灵活运用镀液中的合金元素的配比关系，实现对镀层表面晶花尺寸及结构的控制，来满足不同用户的要求。
除了合理控制镀液成分，还要合理的控制带钢入锅温度，实现镀液凝固点的合理控制。同时通过控制带钢出锅后到冷却塔的温度，来控制晶花形核及长大的时间。
本发明一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法中镀层重量的检测方法参考GB/T1839。
晶花的检测方法有两种：一种是在钢板表面划20cm的直线，数出晶花的个数，20cm/个数=晶花的尺寸；另一种方法为将镀层用硝酸酒精侵蚀，同样是在显微镜下划一定的标尺，测量晶花尺寸，第二种方法不适合检测晶花较大的产品。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明利用锌铝镁镀层中各合金元素的配比关系，同时添加适当的硅元素，在不改变产品的耐蚀性、加工成形性、涂装性等加工使用性能的前提下，能够灵活的控制镀层表面的晶花尺寸，镀层重量控制在80-275g/m2/双面，满足不同用户的需求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例生产的建筑用锌铝镁硅的镀层厚度代码为ZM80，实际的镀层厚度为83g/m2/双面，镀层表面的晶花尺寸为11mm。
本实施例灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法主要包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）镀液成分控制：Mg：0.1%，Al：1.0%，Si：1.0%，其余成分为Zn及残余元素；
（2）带钢入锅温度控制：带钢的厚度为1.0mm，带钢入锅温度为435℃；
（3）镀液温度控制：镀液的温度为430℃；
（4）带钢到塔顶辊的温度控制：带钢到塔顶辊的温度为227℃。
合金镀层产品与纯锌产品在同一生产线交互生产，除上述控制参数外其它运行参数控制与纯锌产品相同。
实施例2
本实施例生产的建筑用锌铝镁硅的镀层厚度代码为ZM100，实际的镀层厚度为105g/m2/双面，镀层表面的晶花尺寸为13mm。
本实施例灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法主要包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）镀液成分控制：Mg：0.3%，Al：3.0%，Si：1.8%，其余成分为Zn及残余元素；
（2）带钢入锅温度控制：带钢的厚度为3.0mm，带钢入锅温度为415℃；
（3）镀液温度控制：镀液的温度为410℃；
（4）带钢到塔顶辊的温度控制：带钢到塔顶辊的温度为217℃。
合金镀层产品与纯锌产品在同一生产线交互生产，除上述控制参数外其它运行参数控制与纯锌产品相同。
实施例3
本实施例生产的建筑用锌铝镁硅的镀层厚度代码为ZM100，实际的镀层厚度为105g/m2/双面，镀层表面的晶花尺寸为10mm。
本实施例灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法主要包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）镀液成分控制：Mg：0.3%，Al：3.0%，Si：0.3%，其余成分为Zn及残余元素；
（2）带钢入锅温度控制：带钢的厚度为0.5mm，带钢入锅温度为415℃；
（3）镀液温度控制：镀液的温度为410℃；
（4）带钢到塔顶辊的温度控制：带钢到塔顶辊的温度为217℃。
合金镀层产品与纯锌产品在同一生产线交互生产，除上述控制参数外其它运行参数控制与纯锌产品相同。
实施例4
本实施例生产的建筑用锌铝镁硅的镀层厚度代码为ZM100，实际的镀层厚度为105g/m2/双面，镀层表面的晶花尺寸为8mm。
本实施例灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法主要包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）镀液成分控制：Mg：0.35%，Al：3.1%，Si：0.35%，其余成分为Zn及残余元素；
（2）带钢入锅温度控制：带钢的厚度为0.7mm，带钢入锅温度为415℃；
（3）镀液温度控制：镀液的温度为430℃；
（4）带钢到塔顶辊的温度控制：带钢到塔顶辊的温度为209℃。
合金镀层产品与纯锌产品在同一生产线交互生产，除上述控制参数外其它运行参数控制与纯锌产品相同。
实施例5
本实施例生产的建筑用锌铝镁硅的镀层厚度代码为ZM100，实际的镀层厚度为105g/m2/双面，镀层表面的晶花尺寸为4mm。
本实施例灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法主要包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）镀液成分控制：Mg：1.20%，Al：6.0%，Si：0.95%，其余成分为Zn及残余元素；
（2）带钢入锅温度控制：带钢的厚度为1.4mm，带钢入锅温度为425℃；
（3）镀液温度控制：镀液的温度为410℃；
（4）带钢到塔顶辊的温度控制：带钢到塔顶辊的温度为213℃。
合金镀层产品与纯锌产品在同一生产线交互生产，除上述控制参数外其它运行参数控制与纯锌产品相同。
实施例6
本实施例生产的建筑用锌铝镁硅的镀层厚度代码为ZM150，实际的镀层厚度为157g/m2/双面，镀层表面的晶花尺寸为6mm。
本实施例灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法主要包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）镀液成分控制：Mg：1.05%，Al：5.7%，Si：1.0%，其余成分为Zn及残余元素；
（2）带钢入锅温度控制：带钢的厚度为3.0mm，带钢入锅温度为410℃；
（3）镀液温度控制：镀液的温度为430℃；
（4）带钢到塔顶辊的温度控制：带钢到塔顶辊的温度为220℃。
合金镀层产品与纯锌产品在同一生产线交互生产，除上述控制参数外其它运行参数控制与纯锌产品相同。
实施例7
本实施例生产的建筑用锌铝镁硅的镀层厚度代码为ZM100，实际的镀层厚度为109g/m2/双面，镀层表面的晶花尺寸为3mm。
本实施例灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法主要包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）镀液成分控制：Mg：1.15%，Al：5.05%，Si：0.30%，其余成分为Zn及残余元素；
（2）带钢入锅温度控制：带钢的厚度为0.6mm，带钢入锅温度为425℃；
（3）镀液温度控制：镀液的温度为430℃；
（4）带钢到塔顶辊的温度控制：带钢到塔顶辊的温度为200℃。
合金镀层产品与纯锌产品在同一生产线交互生产，除上述控制参数外其它运行参数控制与纯锌产品相同。
实施例8
本实施例生产的建筑用锌铝镁硅的镀层厚度代码为ZM150，实际的镀层厚度为163g/m2/双面，镀层表面的晶花尺寸为2mm。
本实施例灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法主要包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）镀液成分控制：Mg：3.25%，Al：9.5%，Si：0.22%，其余成分为Zn及残余元素；
（2）带钢入锅温度控制：带钢的厚度为1.7mm，带钢入锅温度为417℃；
（3）镀液温度控制：镀液的温度为415℃；
（4）带钢到塔顶辊的温度控制：带钢到塔顶辊的温度为219℃。
合金镀层产品与纯锌产品在同一生产线交互生产，除上述控制参数外其它运行参数控制与纯锌产品相同。
实施例9
本实施例生产的建筑用锌铝镁硅的镀层厚度代码为ZM150，实际的镀层厚度为158g/m2/双面，镀层表面的晶花尺寸为1mm。
本实施例灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法主要包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）镀液成分控制：Mg：4.0%，Al：11.0%，Si：0.30%，其余成分为Zn及残余元素；
（2）带钢入锅温度控制：带钢的厚度为3.0mm，带钢入锅温度为405℃；
（3）镀液温度控制：镀液的温度为410℃；
（4）带钢到塔顶辊的温度控制：带钢到塔顶辊的温度为220℃。
合金镀层产品与纯锌产品在同一生产线交互生产，除上述控制参数外其它运行参数控制与纯锌产品相同。
实施例10
本实施例生产的建筑用锌铝镁硅的镀层厚度代码为ZM100，实际的镀层厚度为80g/m2/双面，镀层表面的晶花尺寸为0.7mm。
本实施例灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法主要包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）镀液成分控制：Mg：1.2%，Al：6.0%，Si：0.10%，其余成分为Zn及残余元素；
（2）带钢入锅温度控制：带钢的厚度为0.4mm，带钢入锅温度为420℃；
（3）镀液温度控制：镀液的温度为420℃；
（4）带钢到塔顶辊的温度控制：带钢到塔顶辊的温度为230℃。
合金镀层产品与纯锌产品在同一生产线交互生产，除上述控制参数外其它运行参数控制与纯锌产品相同。
实施例11
本实施例生产的建筑用锌铝镁硅的镀层厚度代码为ZM150，实际的镀层厚度为275g/m2/双面，镀层表面的晶花尺寸为10.5mm。
本实施例灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法主要包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）镀液成分控制：Mg：0.2%，Al：2.5%，Si：1.2%，其余成分为Zn及残余元素；
（2）带钢入锅温度控制：带钢的厚度为2.5mm，带钢入锅温度为410℃；
（3）镀液温度控制：镀液的温度为420℃；
（4）带钢到塔顶辊的温度控制：带钢到塔顶辊的温度为225℃。
合金镀层产品与纯锌产品在同一生产线交互生产，除上述控制参数外其它运行参数控制与纯锌产品相同。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法，其特征在于，所述生产方法包括对镀液成分、带钢入锅温度、镀液温度、带钢到塔顶辊的温度控制；所述对镀液成分控制，晶花尺寸＞10mm的镀液成分控制为：Mg：0.1-0.3%、Al：1.0-3.0%、Si：1.0-1.8%，其余主要成分为Zn及其残余元素；晶花尺寸3-10mm的镀液成分控制为：Mg：0.3-1.2%、Al：3.0-6.0%、Si：0.3-1.0%，其余主要成分为Zn及其残余元素；晶花尺寸＜3mm的镀液成分控制为：Mg：1.2-4.0%、Al：6.0-11%、Si：0.1-0.3%，其余主要成分为Zn及其残余元素；
带钢的运行速度70-150m/min；
对带钢入锅温度控制，带钢厚度≤1.2mm时带钢的入锅温度控制在415-435℃，带钢厚度＞1.2mm时，带钢的入锅温度控制在405-425℃。
2.根据权利要求1所述的一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法，其特征在于，所述对镀液温度控制，镀液温度控制在410-430℃。
3.根据权利要求1所述的一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法，其特征在于，所述带钢到塔顶辊的温度控制，塔顶辊的带钢温度≤230℃。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法，其特征在于，所述带钢的厚度在0.4-3.0mm。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法，其特征在于，所述镀层重量控制在80-275g/m2/双面。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法，其特征在于，所述对镀液成分控制，镀层表面的晶花尺寸为10.5mm；镀液成分控制：Mg：0.2%，Al：2.5%，Si：1.2%；
镀层表面的晶花尺寸为11mm，镀液成分控制：Mg：0.1%，Al：1.0%，Si：1.0%，其余成分为Zn；
镀层表面的晶花尺寸为13mm，镀液成分控制：Mg：0.3%，Al：3.0%，Si：1.8%，其余成分为Zn。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法，其特征在于，所述对镀液成分控制，
镀层表面的晶花尺寸为10mm，镀液成分控制：Mg：0.3%，Al：3.0%，Si：0.3%，其余主要成分为Zn及其残余元素；
镀层表面的晶花尺寸为8mm，镀液成分控制：Mg：0.35%，Al：3.1%，Si：0.35%，其余主要成分为Zn及其残余元素；
镀层表面的晶花尺寸为6mm，镀液成分控制：Mg：1.05%，Al：5.7%，Si：1.0%，其余主要成分为Zn及其残余元素；
镀层表面的晶花尺寸为4mm，镀液成分控制：Mg：1.20%，Al：6.0%，Si：0.95%，其余主要成分为Zn及其残余元素；
镀层表面的晶花尺寸为3mm，镀液成分控制：Mg：1.25%，Al：6.05%，Si：0.30%，其余主要成分为Zn及其残余元素。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的一种灵活控制锌铝镁硅复合镀层的晶花尺寸的连续生产方法，其特征在于，所述对镀液成分控制，镀层表面的晶花尺寸为2mm，镀液成分控制：Mg：3.25%，Al：9.5%，Si：0.22%，其余主要成分为Zn及其残余元素；
镀层表面的晶花尺寸为1mm，镀液成分控制：Mg：4.0%，Al：11.0%，Si：0.12%，其余成分为Zn；
镀层表面的晶花尺寸为0.7mm，镀液成分控制：Mg：1.2%，Al：6.0%，Si：0.10%，其余主要成分为Zn及其残余元素。
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