CN112553555A - 一种细小锌花镀层钢板的生产方法 - Google Patents

一种细小锌花镀层钢板的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种细小锌花镀层钢板的生产方法，属于金属镀层技术领域，解决镀层钢板易形成锌花，锌花过大带来的镀层钢板外观差、容易产生黑变、损害商品价值等问题。本发明生产方法对钢板进行连续热浸镀，然后通过载流气体在连续热浸镀后的钢板上喷吹金属粉末。本发明适用于细小锌花镀层钢板的生产。

Description

一种细小锌花镀层钢板的生产方法
技术领域
本发明属于金属镀层技术领域，特别涉及一种细小锌花镀层钢板的生产方法。
背景技术
连续热浸镀钢板是一种通过采用热镀的方式，将金属或合金镀覆于表面的钢板，其突出的优点是有效的防腐功能。根据涂覆的金属或合金种类的不同，连续热浸镀钢板可分为热镀锌钢板(GI)、热镀锌-5％铝钢板(Galfan)、热镀锌-55％铝-1.6％硅钢板(Galvalume)、热镀锌铝镁钢板、热镀铝钢板等。连续热浸镀钢板的应用面广，主要用于建筑、家电、汽车等行业。
在连续热浸镀生产线上，钢板运行的速度较快。在钢板厚度较厚或镀层较厚的情况下，钢板表面的锌或合金熔液凝固速率慢，因此晶粒充分长大，镀层表面形成所谓的“锌花”。这种“锌花”是晶粒充分长大，造成肉眼可见的结晶形貌。
在本发明中，“锌花”所包括的不仅是热镀锌钢(GI)表面形成的晶粒的外观表现，也包括了热镀锌合金镀层钢板表面形成的晶粒的外观表现，例如热镀锌-5％铝钢板(Galfan)、热镀锌-55％铝-1.6％硅钢板(Galvalume)、热镀锌铝镁钢板、热镀铝钢板等。镀层表面过于大的锌花，直接使用时会损害外观。此外，实施涂装后而制成彩色钢板时，有时锌花也会浮现在涂装面上，损害涂装后的外观。因此，近年来对于具有细小锌花或没有锌花的连续镀层钢板的要求增加。此外，镀层表面锌花过大，容易发生所谓的发黑现象，损害商品价值。
常规的细化镀层钢板的锌花的方法，包括提高镀后冷却喷气量，加快冷却速率，或者采用向镀层钢板喷热蒸汽的方法。这些方法不可或缺的带来部分缺陷，例如，提高镀后冷却喷气量的方法，大流量气体的冲击会造成钢板抖动，进而会影响镀层厚度的均匀性。喷热蒸汽的方法也容易造成水蒸气与未凝固的镀层合金液体反应，造成镀层表面缺陷。因此这两种方法的适应范围有限。
发明内容
鉴于以上分析，本发明旨在提供一种细小锌花镀层钢板的生产方法，用以解决以下技术问题之一：(1)现有镀层钢板易形成锌花；(2)大流量气体冲击造成镀层厚度不均匀，影响耐蚀性(3)锌花过大带来的镀层钢板外观差、容易产生黑变等问题，得到具有镀层质量高的钢板。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种细小锌花镀层钢板的生产方法，对钢板进行连续热浸镀，然后通过载流气体在连续热浸镀后的钢板上喷吹金属粉末。
细小锌花镀层钢板的生产方法包括以下步骤：
步骤1.钢板表面清洗；
步骤2.对钢板进行加热退火；
步骤3.对钢板进行连续热浸镀；
步骤4.在钢板上喷吹金属粉末；
步骤5.对钢板进行冷却。
进一步的，所述连续热浸镀中的锌锅内镀液的温度为400～800℃。
进一步的，所述金属粉末为锌粉、铝粉、镁粉中的一种或两种以上的混合。
进一步的，所述金属粉末的粒径为800～12500目。
进一步的，所述载流气体为氮气或氩气。
进一步的，所述载流气体温度为室温或100～300℃。
进一步的，所述步骤3中，连续热浸镀包括：
钢板进入装有镀液的锌锅中浸镀；一段时间后钢板从锌锅离开，然后采用气刀吹扫，控制钢板表面单位面积粘附的镀液的重量。
进一步的，所述步骤2中，加热退火为：将钢板送入含有氮-氢混合保护气氛的退火炉中进行加热退火，所述加热退火温度为650～900℃。
进一步的，氮-氢混合保护气氛中，氢气的体积含量为5％～10％。
与现有技术相比，本发明至少能实现以下技术效果之一：
1)本发明在镀层表面喷吹金属粉末，通过金属粉末增加镀层晶粒的形核率，从而对锌花进行细化。不需要提高镀后冷却喷气量的方法来细化锌花，避免了大流量气体的冲击会造成钢板抖动，进而会影响镀层厚度的均匀性的问题。也不需要热蒸汽，不会产生水蒸气与未凝固的镀层合金液体反应的情况，避免了镀层表面出现缺陷。
2)在还原气氛中进行加热退火，一方面使钢板在退火炉内消除轧制应力、改善力学性能；另一方面可对钢板表面进行进一步清洁，将钢板表面上的轧制油等污物通过加热过程中的挥发，燃烧而去除，使钢板具有一个清洁的表面。三是在完成退火过程的同时，钢板表面的一层微氧化膜被炉内氢气还原成纯铁层，为镀锌准备好附着力极强的表面状态。
3)在镀层表面温度为镀层熔点以上5～25℃时，喷吹金属粉末。镀层表面温度太高时喷吹金属粉末，会造成金属粉末熔化，降低形核率，从而降低细化锌花的效果；镀层表面温度太低时喷吹金属粉末，镀层表面已经凝固，金属粉末无法进入镀层。
4)载流气体中带有的金属粉末含量控制在30-200mg/m3，载流气体中带有的金属粉末含量过低，会导致锌花细化效果不明显，金属粉末含量过高锌花已经足够细小，不会起到继续提高锌花细化作用的效果，本发明中载流气体中带有的金属粉末含量控制在30-200mg/m3，能够实现增加镀层晶粒形核率的要求。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书中所特别指出的内容来实现和获得。
具体实施方式
以下结合具体实施例对一种细小锌花镀层钢板的生产方法作进一步的详细描述，这些实施例只用于比较和解释的目的，本发明不限定于这些实施例中。
一种细小锌花镀层钢板的生产方法，对钢板进行连续热浸镀，然后通过载流气体在连续热浸镀后的钢板上喷吹金属粉末。
本发明在镀层表面喷吹金属粉末，通过金属粉末增加镀层晶粒的形核率，从而对锌花进行细化。不需要提高镀后冷却喷气量的方法来细化锌花，避免了大流量气体的冲击会造成钢板抖动，进而会影响镀层厚度的均匀性的问题。也不需要热蒸汽，不会产生水蒸气与未凝固的镀层合金液体反应的情况，避免了镀层表面出现缺陷。
在本发明的一个实施例中，细小锌花镀层钢板的生产方法，包括以下步骤：
步骤1.钢板表面清洗；
步骤2.对钢板进行加热退火；
步骤3.对钢板进行连续热浸镀；
步骤4.在钢板上喷吹金属粉末；
步骤5.对钢板进行冷却。
示例性的，步骤1中，清洗流程包括：碱液喷洗→碱液刷洗→电解清洗→热水刷洗→一级热水漂洗→二级热水漂洗→热风干燥。清洗目的为去掉带钢表面的油污、铁粉和灰尘。经过清洗后，钢板单面含总污物小于20mg/m2，其中油污量：小于12.5mg/m2，含铁粉小于7.5mg/m2。
步骤2中，对钢板进行加热退火。
钢板清洗完成后，将钢板送入含有氮-氢混合保护气氛的退火炉中进行加热退火，其中，氮-氢混合保护气氛中，氢气的体积含量为5％～10％。依据钢板化学成分和钢板厚度的不同，加热退火的温度一般在加热退火温度为650～900℃。在此温度区间下，钢板内部组织完成再结晶过程或者完成相变过程。
在还原气氛中进行加热退火，一方面使钢板在退火炉内消除轧制应力、改善力学性能；另一方面可对钢板表面进行进一步清洁，将钢板表面上的轧制油等污物通过加热过程中的挥发，燃烧而去除，使钢板具有一个清洁的表面。三是在完成退火过程的同时，钢板表面的一层微氧化膜被炉内氢气还原成纯铁层，为镀锌准备好附着力极强的表面状态。
步骤3中，对钢板进行连续热浸镀。
钢板进入装有镀液的锌锅中，镀液为锌液或合金熔液，3～5秒后，钢板从锌锅离开后，表面粘附一层锌液或合金熔液，然后钢板通过锌锅上方的气刀，经过气刀吹扫，控制钢板表面单位面积粘附的镀液的重量，来实现镀层厚度的控制。
优选的，喷嘴转动角度控制在±2.5°以内，喷吹压力控制在20-100kPa之间。通过气刀控制镀层单面面积的重量范围在40-450g/m2，钢板双面均需要采用气刀吹扫来控制镀层厚度。
连续热浸镀中的镀液的温度为400～800℃。
步骤4中，在钢板上喷吹金属粉末。
金属粉末喷出的方式是通过喷嘴，将大量载流气体喷向尚未凝固的镀层表面。
在镀层表面温度为镀层熔点以上5～25℃时，喷吹金属粉末。镀层表面温度太高时喷吹金属粉末，会造成金属粉末熔化，降低形核率，从而降低细化锌花的效果；镀层表面温度太低时喷吹金属粉末，镀层表面已经凝固，金属粉末无法进入镀层。优选的，在镀层表面温度为镀层熔点以上10～15℃时，喷吹金属粉末。
载流气体中带有金属粉末，依靠载流气体的动能，将金属粉末射向未凝固的镀层表面。载流气体中带有的金属粉末含量控制在30-200mg/m3，载流气体中带有的金属粉末含量过低，会导致锌花细化效果不明显，金属粉末含量过高锌花已经足够细小，不会起到继续提高锌花细化作用的效果，本发明中载流气体中带有的金属粉末含量控制在30-200mg/m3，能够实现增加镀层晶粒形核率的要求。
金属粉末为锌粉、铝粉、镁粉中的一种或两种以上的混合或锌、铝、镁中两种以上的合金的粉末。
金属粉末的选择与要细化的镀层成分有关。当喷吹的金属粉末为一种元素的粉末时，优选的，选择镀层成分中含量最多的元素的粉末。当喷吹的金属粉末为两种以上元素的混合粉末时，优选的，混合粉末中元素的质量比与镀液中相应元素的比一致。示例性的，若为热浸镀锌钢板(GI)，可以选择用锌粉。若为热镀锌-5％铝钢板(Galfan)、可以选择用锌粉和铝粉混合物，或者锌粉。热镀锌-55％铝-1.6％硅钢板(Galvalume)钢板，可以选择用锌粉和铝粉混合物，或者铝粉。若为热浸镀锌铝镁钢板，可以选择用锌粉、铝粉、镁粉三者的混合物，或者锌粉混合物。若为热浸镀铝钢板，可以选择用铝粉。
金属粉末的粒径为800～12500目。当金属粉末粒径过大时，可能会造成金属粉末尚未流平，镀层就已固化的情况，在镀层中形成大颗粒，造成镀层粗糙，耐蚀性能下降；当金属粉末粒径过小时，会成本过高，且太易熔化，难以提高形核率。示例性的，金属粉末粒径可以为2000目、3000目、5000目、8000目、12500目等。
优选的，金属粉末的粒径在2000-5000目之间。粒径的选择上，与镀层单位面积的重量有关。镀层单位面积重量较大，如450g/m2的镀层，可以选择800目的粉末。一般情况下，镀层单面面积重量控制在60-180g/m2时，选择的金属粉末粒径在2000-5000目之间。
载流气体为氮气或氩气。载流气体温度为室温或加热状态。载流气体为室温状态或加热状态，与镀层的熔点有关。若镀层的熔点较低，若热浸镀锌，热浸镀锌-5％铝，热浸镀锌铝镁，载流气体可以为室温状态。若镀层的熔点较高，如热浸镀铝，载流气体温度较低，会影响镀层未凝固状态下的流动性，造成镀层表面流纹等质量缺陷。优选的，载流气体加热状态下气体温度100～300℃。示例性的，载流气体温度可以为100℃、150℃、200℃、250℃、300℃。
步骤5中，对钢板进行冷却。
喷洒金属粉末后，对钢板进行冷却，将表面的镀层凝固。
通过喷嘴将大量气体喷吹向钢板镀层表面，来实现将热量带走，凝固镀层。通过控制气体喷吹量来控制冷速。一般冷却工艺的冷速控制在3-20℃/s之间。冷却速率太慢锌花细化效果差，冷却速率太快，对设备要求高，且喷气量大，造成钢板抖动。
镀层凝固速度也决定了镀层晶粒的大小，从而影响了锌花的大小。传统的方法是提高气体喷吹量，但是带来的问题是造成钢板抖动剧烈，从而影响镀层表面质量。
钢板内部的热量会传递至钢板表面，所以钢板从锌锅中离开后，即开始对钢板进行持续冷却。气刀吹扫和喷吹金属粉末均会引起温度降低。
进一步的，细小锌花镀层钢板的生产方法还可以包括：
步骤6.光整工艺段和拉矫工艺段，改变镀后钢板表面粗糙度，改善钢板的平直度。
钢板进行后续处理，一般为钢板耐指纹或钝化处理。镀后钢板通过涂覆机，镀层表面涂覆上一层耐指纹液体或者钝化液体，然后通过烘干机80-200℃之间进行烘干，镀层表面得到一层耐指纹膜或者钝化膜。最终形成合格热浸镀钢板成品。
实施例1
一种细化热镀锌钢板(GI)的锌花的方法，其具体实施工艺包括：
(1)对钢板表面进行清洗：碱液喷洗→碱液刷洗→电解清洗→热水刷洗→一级热水漂洗→二级热水漂洗→热风干燥。
(2)将清洗后的钢板送入氢气的体积含量为6％的氮-氢混合保护气氛的退火炉中，在700℃条件下对钢板进行加热退火。
(3)钢板进入锌锅，锌锅中的镀液为锌液，镀液温度450～480℃。
(4)钢板从锌锅离开，经气刀吹扫，气刀角度为-1度，镀层厚度为100g/m2(双面)时，表面镀层温度为440℃时，向其喷金属锌粉。载流气体中金属粉末含量为30mg/m3。金属锌粉粒径大小2000目。载流气体为氮气，气体温度室温。
(5)通过喷嘴将大量气体喷吹向钢板镀层表面，冷速控制在10℃/s。
(6)将冷却后的钢板进行光整工艺段和拉矫工艺段。
(7)镀层表面涂覆上一层钝化液体，对钢板进行钝化处理，然后通过烘干机100℃进行烘干，镀层表面得到一层钝化膜，形成热浸镀钢板成品。
在其他实施例中，示例性的，制备细化热镀锌钢板(GI)的锌花的方法中，气刀角度还可以为-0.5度、-1.2度；镀层厚度为180g/m2、240g/m2；表面镀层温度为425℃时，向其喷金属锌粉，载流气体中金属粉末含量为45mg/m3、55mg/m3或90mg/m3。示例性的，金属锌粉粒径大小为2500、5000、8000、12500目。
实施例2
一种细化热镀锌-5％铝钢板(Galfan)的锌花的方法，其具体实施工艺包括：
(1)钢板进入锌锅，锌锅中镀液温度420～450℃。锌-5％铝合金液体处于共晶点，熔点为380℃，比锌的熔点(419℃)低39℃，因此相应在锌锅中镀液的温度也低30℃左右。
(2)钢板从锌锅离开，气刀角度为-1.2度，镀层厚度为50g/m2(双面)，时表面镀层温度为425℃时；载流气体中金属粉末含量为30mg/m3。
(3)金属铝粉粒径大小3000目。
(4)载流气体为氮气，气体温度室温。
实施例3
一种细化热镀锌-5％铝钢板(Galfan)的锌花的方法，其具体实施工艺包括：
(1)对钢板表面进行清洗：碱液喷洗→碱液刷洗→电解清洗→热水刷洗→一级热水漂洗→二级热水漂洗→热风干燥。
(2)将清洗后的钢板送入氢气的体积含量为8％的氮-氢混合保护气氛的退火炉中，在800℃条件下对钢板进行加热退火。
(3)钢板进入锌锅，锌锅中镀液温度420～450℃；
(4)钢板从锌锅离开，经气刀吹扫后，在表面镀层尚未凝固前，向其喷金属锌粉和铝粉混合物。混合质量比例为锌粉：铝粉＝95：5，锌锅中锌铝合金液体的成分质量比比例为锌：铝＝95:5。喷吹金属锌粉和铝粉的质量比例与锌锅中锌铝合金液体的成分保持一致。
金属锌粉和铝粉混合物粒径大小8000目。
载流气体为氮气，气体温度室温。
(5)通过喷嘴将大量气体喷吹向钢板镀层表面，冷速控制在5℃/s。
(6)将冷却后的钢板进行光整工艺段和拉矫工艺段。
(7)镀层表面涂覆上一层钝化液体，对钢板进行钝化处理，然后通过烘干机150℃进行烘干，镀层表面得到一层钝化膜，形成热浸镀钢板成品。
示例性的，细化热镀锌-5％铝钢板(Galfan)的锌花的方法中，金属粉末粒径还可以为3000目、5000目、12500目等。
实施例4
一种细化热镀锌-55％铝-1.6％硅钢板(Galvalume)的锌花的方法，其具体实施工艺包括：
(1)钢板进入锌锅，锌锅中镀液的温度为560～600℃。
(2)钢板从锌锅离开，经气刀吹扫后，在表面镀层尚未凝固前，向其喷金属铝粉。
(3)金属铝粉粒径大小2500目。
(4)载流气体为氮气，气体温度室温。
在另一实施例中，金属铝粉粒径大小2500目，载流气体温度为150℃。
实施例5
一种细化热镀锌-55％铝-1.6％硅钢板(Galvalume)的锌花的方法，其具体实施工艺包括：
(1)钢板进入锌锅，锌锅中镀液温度560～600℃。
(2)钢板从锌锅离开，经气刀吹扫后，在表面镀层尚未凝固前，向其喷金属锌粉和铝粉混合物。混合质量比例为锌粉：铝粉＝45：55，与锌锅中锌铝合金液体的成分比例为锌：铝＝45：55。喷吹金属锌粉和铝粉的质量比例与锌锅中锌铝合金液体的成分保持一致。
(3)金属锌粉和铝粉混合物粒径大小8000目。
(4)载流气体为氮气，气体温度室温。
实施例6
一种细化热镀锌铝镁钢板的锌花的方法，其具体实施工艺包括：
(1)钢板进入锌锅，锌锅中镀液温度450～490℃；
(2)钢板从锌锅离开，经气刀吹扫后，在表面镀层尚未凝固前，向其喷金属锌粉。
(3)金属锌粉粒径大小2500目。
(4)载流气体为氮气，气体温度室温。
实施例7
一种细化热镀锌铝镁钢板的锌花的方法，其具体实施工艺为：
(1)钢板进入锌锅，锌锅中镀液温度450～490℃；
(2)钢板从锌锅离开，经气刀吹扫后，在表面镀层尚未凝固前，向其喷金属锌粉、铝粉和镁粉混合物。
锌粉、铝粉和镁粉混合物质量比例＝91:6:3，锌锅中锌铝镁合金液体的成分比例为锌：铝＝91:6:3。喷吹金属锌粉、铝粉和镁粉的质量比例与锌锅中锌铝镁合金液体的成分保持一致。
(3)金属锌粉、铝粉和镁粉混合物粒径大小5000目。
(4)载流气体为氮气，气体温度室温。
实施例8
一种细化热镀铝钢板的锌花的方法，其具体实施工艺包括：
(1)钢板进入锌锅，锌锅中镀液温度670～700℃。
(2)钢板从锌锅离开，经气刀吹扫后，在表面镀层尚未凝固前，向其喷金属铝粉。
(3)金属铝粉粒径大小5000目。
(4)载流气体为氮气，气体温度为200℃。
在另一实施例中，金属铝粉粒径大小8000目，载流气体温度为300℃。
在另一实施例中，金属铝粉粒径大小12500目，载流气体温度为室温。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解相同的含义。应进一步理解，诸如通用辞典中定义的那些术语应解释为具有与相关技术领域上下文中含义一致的含义，而不应解释为理想化或过度正式的意义，除非本文明确地如此定义。

Claims (10)

1.一种细小锌花镀层钢板的生产方法，其特征在于，对钢板进行连续热浸镀，然后通过载流气体在连续热浸镀后的钢板上喷吹金属粉末。
2.根据权利要求1所述的细小锌花镀层钢板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.钢板表面清洗；
步骤2.对钢板进行加热退火；
步骤3.对钢板进行连续热浸镀；
步骤4.在钢板上喷吹金属粉末；
步骤5.对钢板进行冷却。
3.根据权利要求1所述的细小锌花镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述连续热浸镀中的锌锅内镀液的温度为400～800℃。
4.根据权利要求1所述的细小锌花镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述金属粉末为锌粉、铝粉、镁粉中的一种或两种以上的混合。
5.根据权利要求4所述的细小锌花镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述金属粉末的粒径为800～12500目。
6.根据权利要求1所述的细小锌花镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述载流气体为氮气或氩气。
7.根据权利要求6所述的细小锌花镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述载流气体温度为室温或100～300℃。
8.根据权利要求2所述的细小锌花镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述步骤3中，连续热浸镀包括：
钢板进入装有镀液的锌锅中浸镀；钢板从锌锅离开后采用气刀吹扫，控制钢板表面单位面积粘附的镀液的重量。
9.根据权利要求2-8所述的细小锌花镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述步骤2中，加热退火为：将钢板送入含有氮-氢混合保护气氛的退火炉中进行加热退火，所述加热退火温度为650～900℃。
10.根据权利要求9所述的细小锌花镀层钢板的生产方法，其特征在于，氮-氢混合保护气氛中，氢气的体积含量为5％～10％。
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