CN112746235A - 一种厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺及钢板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺及钢板，属于金属镀层技术领域，解决了现有技术中镀层表面锌花大或形成的渣量增多等问题。本发明生产工艺在镀液中加入质量分数为0.005～0.02％的Nb。本发明适用于小锌花热浸镀铝锌硅镀层钢板的生产。

Description

一种厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺及钢板
技术领域
本发明属于金属镀层技术领域，特别涉及一种厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺及钢板。
背景技术
热浸镀铝锌硅镀层钢板(55Al-43.4Zn-1.6Si，wt.％)既具备纯铝镀层优异的耐大气腐蚀性与耐热性，又兼具纯锌镀层良好的阴极保护与切口保护功能，还具有优良的防热辐射及热反射性。此外，热浸镀铝锌硅镀层钢板还具有优良的耐应力腐蚀性能以及更好的稳定性和抗氧化性。在外观上，热浸镀铝锌硅镀层钢板最大的优势在于其表面具有美观的锌花形貌，较其他种类镀层更具观赏性。凭借优异的性能，热浸镀铝锌合金钢板广泛应用于建筑、家电、汽车等产品中。目前，锌花分布均匀、致密的小尺寸锌花镀铝锌板凭借更好的外观而颇受青睐，使得小尺寸镀铝锌钢板成为高附加值产品。
控制锌花尺寸的主要手段有改变镀后冷却工艺、添加微量元素和调整浸镀参数三种手段。在目前生产中，厚度≤1.2mm的薄规格镀铝锌钢板可通过调整镀后冷却速率控制锌花尺寸，效果较为明显；但对≥1.2mm的厚规格镀铝锌钢板，由于其厚度较大，经浸镀后热量积聚在钢板内部，很难实现与薄规格镀锌板相同的镀后冷却速率。铝锌液中的微量元素也可增加镀层枝晶形核率，从而减小锌花尺寸。向镀液中添加Ti可减小锌花尺寸；添加Ti-B、Ti-Al-B等中间合金也可起到细化晶粒、减小锌花尺寸的作用。但钛与钒为伴生元素，加入钛的过程中不可避免的会引入一定量的钒，钒与铝反应导致渣聚集长大，造成渣的质量相比于未加入微量元素的铝锌液形成渣增加了30～50％。
这类元素的添加使得锌锅成分体系更加复杂，同时铝锌液中的各种化学反应难以控制、各种渣的锌渣的比例增加，严重制约了产品表面质量的提升。
发明内容
鉴于以上分析，本发明旨在提供一种厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺及钢板，用以解决现有技术中镀层表面锌花大或形成的渣量增多等问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明提供了一种厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺，在镀液中加入质量分数为0.005～0.02％的Nb。
进一步的，所述生产工艺包括以下步骤：
步骤1.钢板预处理；
步骤2.将钢板浸入镀液进行浸镀；
步骤3.通过气刀控制钢板镀层厚度；
步骤4.镀后冷却处理。
所述镀液的化学成分以质量百分含量计为Al 54～55％，Si 1.5～1.6％，Nb0.005～0.02％，余量为Zn和其他不可避免的杂质。
进一步的，所述步骤1中，钢板预处理包括：
将钢板置于溶液槽内对钢板那进行化学脱脂处理；
化学脱脂处理后，将钢板放置在电解槽内，对钢板进行电解脱脂处理；
对经电解脱脂处理后的钢板进行热处理。
进一步的，所述步骤2中，镀液的温度为590～600℃，浸镀时间为2～5s。
进一步的，所述步骤4中，所述镀后冷却处理以6～10℃/s的冷却速度进行冷却。
进一步的，所述热处理为在氮-氢混合保护气氛的退火炉中进行加热退火。
进一步的，所述步骤3中，所述气刀的喷吹压力控制在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。
进一步的，所述钢板厚度≥1.2mm。
进一步的，所述生产工艺还包括：在镀后冷却处理后，对钢板进行光整处理、拉矫处理和钝化处理。
另一方面，本发明还公开了一种厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板，其特征在于，所述铝锌硅镀层化学成分以质量百分比计为Al 54～55％，Si 1.5～1.6％，Nb 0.005～0.02％，余量为Zn和其他不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明至少能实现以下技术效果之一：
1)本发明在传统铝锌硅镀层成分中加入合金元素Nb，可以增加镀液中的形核点，实现厚规格钢板的小锌花，同时可避免添加Ti等元素引起的镀锅内渣子增多的问题。按本发明方法生产的铝锌硅镀层钢板，锌花尺寸可以和薄规格钢板(厚度≤0.6mm)基本相当，锌花尺寸均控制在2mm以下，解决了锅内渣子增多影响生产的问题。
2)本发明热处理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)控制热浸镀铝锌硅镀层钢板的镀后冷却速度在6～10℃/s之间，既可以实现镀后镀层表面的快速凝固，同时所需的冷却速度相对于厚规格钢板也容易实现。
现有技术中通过调整镀后冷却速率控制锌花尺寸，由于其厚度较大，经浸镀后热量积聚在钢板内部，很难实现与薄规格镀锌板相同的镀后冷却速率。若将冷却速率控制在较大范围，会对设备的要求大幅度提高，一般难以达到，且喷气量大，会造成钢板剧烈，从而影响镀层表面质量。本发明在镀液中加入Nb的基础上，冷却速率可控制在较低范围，即可达到细化锌花的效果。
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以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。
图1为实施例2的镀层表面锌花形貌；
图2为对比例1的镀层表面锌花形貌。
具体实施方式
以下结合具体实施例对一种厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺及钢板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。
一种厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺，在镀液中加入质量分数为0.005～0.02％的Nb。若Nb含量低于0.005％，锌花减小效果不明显；若Nb含量超过0.02％，锌花减小效果不会继续增加。钢板厚度≥1.2mm。
在传统铝锌硅镀层成分中加入合金元素Nb，Nb可以和Al反应生成AlNb3，可以增加镀液中的形核点，实现厚规格钢板的小锌花，同时避免了V的引入，可避免添加Ti、V等元素引起的镀锅内渣子增多的问题。按本发明方法生产的铝锌硅镀层钢板，锌花尺寸可以和薄规格钢板(厚度≤0.6mm)基本相当，同时解决了锅内渣子增多影响生产的问题。
本发明厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺包括以下步骤：
步骤1.钢板预处理；
步骤2.将钢板浸入镀液进行浸镀；
步骤3.通过气刀控制钢板镀层厚度；
步骤4.镀后冷却处理。
镀液的化学成分以质量百分含量计为Al 54～55％，Si 1.5～1.6％，Nb 0.005～0.02％，余量为锌和其他不可避免的杂质。
具体的，步骤1中，钢板预处理包括：
将钢板置于溶液槽内对钢板那进行化学脱脂处理，溶液槽内为碱液；
化学脱脂处理后，将钢板放置在电解槽内，对钢板进行电解脱脂处理；
对经电解脱脂处理后的钢板进行热处理。
优选的，热处理为钢板在氮-氢混合保护气氛的退火炉中进行加热退火。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2中，镀液的温度为590～600℃，浸镀时间为2～5s。使得镀液均匀地镀覆在钢板的两个表面中的至少一个表面上以形成镀液层。
步骤3中，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。气刀的喷吹压力控制在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。
步骤4中，镀后冷却处理以6～10℃/s的冷却速度进行冷却。
控制热浸镀铝锌硅镀层钢板的镀后冷却速度在6～10℃/s之间，既可以实现镀后镀层表面的快速凝固，同时所需的冷却速度相对于厚规格钢板也容易实现。
现有技术中通过调整镀后冷却速率控制锌花尺寸，由于其厚度较大，经浸镀后热量积聚在钢板内部，很难实现与薄规格镀锌板相同的镀后冷却速率。若将冷却速率控制在较大范围，会对设备的要求大幅度提高，一般难以达到，且喷气量大，会造成钢板剧烈，从而影响镀层表面质量。本发明在镀液中加入Nb的基础上，冷却速率可控制在较低范围，即可达到细化锌花的效果。
本发明厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺还包括：在镀后冷却处理后，利用光整机对经冷却处理后的钢板进行光整处理，改变镀后钢板表面粗糙度；
利用拉矫机对经光整后的钢板进行拉矫处理，改善钢板的平直度；
利用钝化涂覆机对经拉矫后的钢板进行钝化处理；以及对经过钝化处理的钢板进行烘干处理，从而得到所述包括铝锌硅镀层的钢板。
具体的，通过涂覆机在镀层表面涂覆上一层钝化液体，然后通过烘干机80-200℃之间进行烘干，镀层表面得到一层钝化膜。
本发明还一种厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板，铝锌硅镀层化学成分以质量百分比计为Al 54～55％，Si 1.5～1.6％，Nb 0.005～0.02％，余量为锌和其他不可避免的杂质。
实施例1
步骤1.将厚度为2mm的冷轧钢板进行化学脱脂处理；然后将上述经化学脱脂处理后的钢板放置在电解槽内，以利用电解槽中的电解液对钢板进行电解脱脂处理；然后，利用连续退火炉对钢板进行退火处理。
步骤2.将钢板浸入温度为590℃的铝锌硅镀液中，浸镀时间为2s。铝锌硅镀液的化学成分的质量百分含量为：Al 54.5％，Si 1.5％，包含Nb 0.005％，余量为Zn和其他不可避免的杂质。
步骤3.利用气刀来控制上述经热浸镀处理的钢板的镀液层的厚度。
步骤4.利用风机对钢板进行镀后冷却处理，冷却速度为6℃/s。
步骤5.利用光整机对钢板进行光整处理。利用拉矫机对钢板进行拉矫处理。利用钝化涂覆机对钢板进行钝化处理，然后烘干。
实施例2
步骤1.将厚度为2.5mm的冷轧钢板进行化学脱脂处理；然后将上述经化学脱脂处理后的钢板放置在电解槽内，以利用电解槽中的电解液对钢板进行电解脱脂处理；然后，利用连续退火炉对钢板进行退火处理。
步骤2.将钢板浸入温度为595℃的铝锌硅镀液中，浸镀时间为5s。铝锌硅镀液的化学成分的质量百分含量为：Al 55％，Si 1.5％，包含Nb 0.005％，余量为Zn和其他不可避免的杂质。
步骤3.利用气刀来控制上述经热浸镀处理的钢板的镀液层的厚度。
步骤4.利用风机对钢板进行镀后冷却处理，冷却速度为10℃/s。
步骤5.利用光整机对钢板进行光整处理。利用拉矫机对钢板进行拉矫处理。利用钝化涂覆机对钢板进行钝化处理，然后烘干。
实施例3
步骤1.将厚度为2.5mm的冷轧钢板进行化学脱脂处理；然后将上述经化学脱脂处理后的钢板放置在电解槽内，以利用电解槽中的电解液对钢板进行电解脱脂处理；然后，将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。
步骤2.将钢板浸入温度为590℃的铝锌硅镀液中，浸镀时间为3s。铝锌硅镀液的化学成分的质量百分含量为：Al 55％，Si 1.6％，包含Nb 0.01％，余量为Zn和其他不可避免的杂质。
步骤3.利用气刀来控制上述经热浸镀处理的钢板的镀液层的厚度。
步骤4.利用风机对钢板进行镀后冷却处理，冷却速度为6℃/s。
步骤5.利用光整机对钢板进行光整处理。利用拉矫机对钢板进行拉矫处理。利用钝化涂覆机对钢板进行钝化处理，然后烘干。
实施例4
本实施例中钢板的生产工艺与实施例1的步骤及参数基本相同，区别在于，本实施例中，镀液中Nb含量为0.02％。
实施例5
本实施例中钢板的生产工艺与实施例2的步骤及参数基本相同，区别在于，本实施例中，镀液中Nb含量为0.02％。
对比例1
本对比例的钢板的生产工艺与实施例2的步骤及参数基本相同，区别在于，对比例1的镀液中未加入Nb，镀液的化学成分的质量百分含量为：Al 55％，Zn 43.5％，Si 1.5％。
对比例2
本对比例的钢板的生产工艺与实施例2的步骤基本相同，区别在于，对比例2的镀液中未加入Nb，镀液的化学成分的质量百分含量为：Al 55％，Zn 43.5％，Si 1.5％。钢板在镀液中的浸镀时间为5s，冷却速度为20℃/s。
对比例3
本对比例的钢板的生产工艺与实施例1的步骤及参数基本相同，区别在于，对比例2的镀液中加入的不是Nb，而是0.005％Ti。
分别对实施例1-5和对比例1-2得到的钢板镀层表面锌花尺寸进行测量，结果示出在下面的表1中。
表1实施例1-5和对比例1-2的钢板镀层表面锌花尺寸
Figure BDA0002875000760000091
Figure BDA0002875000760000101
由表1及图1、图2可知，实施例1-5的钢板镀层表面的锌花尺寸均远远小于对比例1和2。计算后发现采用本发明生产工艺制备的钢板镀层表面，在100mm长度的钢板表面的锌花数量达到60个，满足客户对于小锌花的要求。
实施例1中的镀锅内的渣子产生的量与对比例1镀液中未加入其他元素的渣子产生的量相当，基本没有增加渣子的量；而对比例3中，在镀液中加入Ti后，渣子产生的质量相比于对比例1提高了40％。
根据本发明的上述实施例及对比例可知，本发明钢板的生产工艺在确保厚规格钢板(厚度≥1.2mm)镀层小锌花的同时，还可以避免镀锅内的渣子增多问题。
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)

1.一种厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺，其特征在于，在镀液中加入质量分数为0.005～0.02％的Nb。
2.根据权利要求1所述的厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺包括以下步骤：
步骤1.钢板预处理；
步骤2.将钢板浸入镀液进行浸镀；
步骤3.通过气刀控制钢板镀层厚度；
步骤4.镀后冷却处理。
所述镀液的化学成分以质量百分含量计为Al 54～55％，Si 1.5～1.6％，Nb 0.005～0.02％，余量为锌和其他不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺，其特征在于，所述步骤1中，钢板预处理包括：
将钢板置于溶液槽内对钢板那进行化学脱脂处理；
化学脱脂处理后，将钢板放置在电解槽内，对钢板进行电解脱脂处理；
对经电解脱脂处理后的钢板进行热处理。
4.根据权利要求2所述的厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺，其特征在于，所述步骤2中，镀液的温度为590～600℃，浸镀时间为2～5s。
5.根据权利要求2所述的厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺，其特征在于，所述步骤4中，所述镀后冷却处理以6～10℃/s的冷却速度进行冷却。
6.根据权利要求3所述的厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺，其特征在于，所述热处理为在氮-氢混合保护气氛的退火炉中进行加热退火。
7.根据权利要求2所述的厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺，其特征在于，所述步骤3中，所述气刀的喷吹压力控制在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。
8.根据权利要求2所述的厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺，其特征在于，所述钢板厚度≥1.2mm。
9.根据权利要求2-8所述的厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺还包括：在镀后冷却处理后，对钢板进行光整处理、拉矫处理和钝化处理。
10.一种厚规格小锌花铝锌硅镀层钢板，其特征在于，所述铝锌硅镀层化学成分以质量百分比计为Al 54～55％，Si 1.5～1.6％，Nb 0.005～0.02％，余量为Zn和其他不可避免的杂质。
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