CN113046599A - 钢带镀锌用锌铝镁合金锭及其制备方法 - Google Patents

钢带镀锌用锌铝镁合金锭及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钢带生产技术领域，尤其涉及钢带镀锌用锌铝镁合金锭及其制备方法，该锌铝镁合金锭按质量百分比计包括以下成分：Al：4.0～5.0wt％、Mg：0.05～0.15wt％、Ti：0.05～0.5wt％、Sb：0.05～0.5wt％、锆英砂0.1～0.3wt％，余量为Zn。且其制备方法包括以下步骤：S1、按比例称取纯锌块、纯铝块、纯镁块、Al‑Ti中间合金和锆英砂；S2、将石墨坩埚放至电阻炉中预热至暗红色，将称量好的纯铝块放置于坩埚中并加入萤石，将电阻炉升温至700℃～720℃；S3、待S2中纯铝块熔化后加入纯锌块和萤石，搅拌均匀形成锌铝合金液，加入改性抗氧化剂至完全覆盖熔液。本发明不仅能够改善该锌铝镁合金锭的耐热性能，还能提高其抗氧化能力。

Description

钢带镀锌用锌铝镁合金锭及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢带生产技术领域，尤其涉及钢带镀锌用锌铝镁合金锭及其制备方法。
背景技术
钢带是指以碳钢制成的输送带作为带式输送机的牵引和运载构件，也可用于捆扎货物，是各类轧钢企业为了适应不同工业部门工业化生产各类金属或机械产品的需要而生产的一种窄而长的钢板。
但是在日常使用过程中，很容易发现时间久了之后，这些钢带的表面就会出现锈迹，而且现有钢带的耐热性能偏差，高温下易出现熔化的现象。因此，我们提出了钢带镀锌用锌铝镁合金锭及其制备方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的钢带镀锌用锌铝镁合金锭及其制备方法。
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：4.0～5.0wt％、Mg：0.05～0.15wt％、Ti：0.05～0.5wt％、Sb：0.05～0.5wt％、锆英砂0.1～0.3wt％，余量为Zn。
优选的，还包括微量金属元素Fe、Cu和Pb。
优选的，所述Fe的质量百分比为0.2～0.4wt％，Pb的质量百分比为0.2～0.4wt％，Cu的质量百分比为0.3～0.7wt％。
优选的，所述Ti和Sb的质量比为1:1。
钢带镀锌用锌铝镁合金锭的制备方法，包括以下步骤：
S1、按比例称取纯锌块、纯铝块、纯镁块、Al-Ti中间合金和锆英砂；
S2、将石墨坩埚放至电阻炉中预热至暗红色，将称量好的纯铝块放置于坩埚中并加入萤石，将电阻炉升温至700℃～720℃；
S3、待S2中纯铝块熔化后加入纯锌块和萤石，搅拌均匀形成锌铝合金液，加入改性抗氧化剂至完全覆盖熔液；
S4、待S3中改性抗氧化剂与锌铝合金液完全混合后，再向合金液中加入纯镁块和萤石并将其压入合金液面以下；
S5、待S4中镁块熔化后，对合金液进行适当搅拌并静置5～10分钟，然后加入Al-Ti中间合金并按压至锌铝镁熔液中，待其熔化后再加入以及锆英砂搅拌混匀，并在720℃下保温15～20分钟；
S6、用精炼剂对S5中的混合熔液进行精炼和除渣；
S7、将炉温降至500℃～550℃，对S6中的混合熔液进行捞渣和浇铸，浇铸后得目标产物锌铝镁合金锭。
优选的，所述S1中的纯锌块、纯铝块、纯镁块的纯度均为99.99％，Al-Ti中间合金为AlTi5中间合金。
优选的，所述改性抗氧化剂由六硼化镧、二氧化硅和镍硅按2:1:1的比例混合而成，其改性过程为：将六硼化镧和二氧化硅混合并加入磨粉后的镍硅，混合搅拌至完全融合，随后对其在150℃的温度下进行水浴加热15min后即得改性抗氧化剂。
优选的，所述S6中精炼的过程为：用钟罩压入精炼剂ZnCl2进行精炼除渣，并加入KBF变质处理。
优选的，所述S2-S4中萤石的加入量均为80kg。
本发明的有益效果是：
1、本发明中掺入少量的锆英砂，能有效地改善该合金锭的耐热性能。
2、本发明中将六硼化镧与二氧化硅和镍硅混合制得的改性抗氧化剂加入到合金液中，能够令其在于合金液中的金属离子接触后，将该金属离子包合到自身内部，变成稳定的且分子量更大的化合物，从而阻止金属离子发生氧化的作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：4.0～5.0wt％、Mg：0.05～0.15wt％、Ti：0.05～0.5wt％、Sb：0.05～0.5wt％、锆英砂0.1～0.3wt％，余量为Zn，还包括微量金属元素Fe、Cu和Pb，Fe的质量百分比为0.2wt％，Pb的质量百分比为0.2wt％，Cu的质量百分比为0.3wt％，其中Ti和Sb的质量比为1:1。
钢带镀锌用锌铝镁合金锭的制备方法，包括以下步骤：
S1、按比例称取纯锌块、纯铝块、纯镁块、Al-Ti中间合金和锆英砂；
S2、将石墨坩埚放至电阻炉中预热至暗红色，将称量好的纯铝块放置于坩埚中并加入萤石，将电阻炉升温至700℃；
S3、待S2中纯铝块熔化后加入纯锌块和萤石，搅拌均匀形成锌铝合金液，加入改性抗氧化剂至完全覆盖熔液；
S4、待S3中改性抗氧化剂与锌铝合金液完全混合后，再向合金液中加入纯镁块和萤石并将其压入合金液面以下；
S5、待S4中镁块熔化后，对合金液进行适当搅拌并静置10分钟，然后加入Al-Ti中间合金并按压至锌铝镁熔液中，待其熔化后再加入以及锆英砂搅拌混匀，并在720℃下保温15分钟；
S6、用精炼剂对S5中的混合熔液进行精炼和除渣；
S7、将炉温降至500℃，对S6中的混合熔液进行捞渣和浇铸，浇铸后得目标产物锌铝镁合金锭。
其中，纯锌块、纯铝块、纯镁块的纯度均为99.99％，Al-Ti中间合金为AlTi5中间合金，改性抗氧化剂由六硼化镧、二氧化硅和镍硅按2:1:1的比例混合而成，其改性过程为：将六硼化镧和二氧化硅混合并加入磨粉后的镍硅，混合搅拌至完全融合，随后对其在150℃的温度下进行水浴加热15min后即得改性抗氧化剂；精炼的过程为：用钟罩压入精炼剂ZnCl2进行精炼除渣，并加入KBF变质处理，S2-S4中萤石的加入量均为80kg。
实施例一：
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：4.0wt％、Mg：0.05wt％、Ti：0.05wt％、Sb：0.05wt％、锆英砂0.1wt％，余量为Zn，还包括微量金属元素Fe：0.2wt％，Pb：0.2wt％，Cu：0.3wt％。
钢带镀锌用锌铝镁合金锭的制备方法，包括以下步骤：
S1、按比例称取纯锌块、纯铝块、纯镁块、Al-Ti中间合金和锆英砂；
S2、将石墨坩埚放至电阻炉中预热至暗红色，将称量好的纯铝块放置于坩埚中并加入萤石，将电阻炉升温至700℃；
S3、待S2中纯铝块熔化后加入纯锌块和萤石，搅拌均匀形成锌铝合金液，加入改性抗氧化剂至完全覆盖熔液；
S4、待S3中改性抗氧化剂与锌铝合金液完全混合后，再向合金液中加入纯镁块和萤石并将其压入合金液面以下；
S5、待S4中镁块熔化后，对合金液进行适当搅拌并静置10分钟，然后加入Al-Ti中间合金并按压至锌铝镁熔液中，待其熔化后再加入以及锆英砂搅拌混匀，并在720℃下保温15分钟；
S6、用精炼剂对S5中的混合熔液进行精炼和除渣；
S7、将炉温降至500℃，对S6中的混合熔液进行捞渣和浇铸，浇铸后得目标产物锌铝镁合金锭。
实施例二：
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：4.5wt％、Mg：0.1wt％、Ti：0.35wt％、Sb：0.35wt％、锆英砂0.2wt％，余量为Zn，还包括微量金属元素Fe：0.2wt％，Pb：0.2wt％，Cu：0.3wt％。
钢带镀锌用锌铝镁合金锭的制备方法，包括以下步骤：
S1、按比例称取纯锌块、纯铝块、纯镁块、Al-Ti中间合金和锆英砂；
S2、将石墨坩埚放至电阻炉中预热至暗红色，将称量好的纯铝块放置于坩埚中并加入萤石，将电阻炉升温至700℃；
S3、待S2中纯铝块熔化后加入纯锌块和萤石，搅拌均匀形成锌铝合金液，加入改性抗氧化剂至完全覆盖熔液；
S4、待S3中改性抗氧化剂与锌铝合金液完全混合后，再向合金液中加入纯镁块和萤石并将其压入合金液面以下；
S5、待S4中镁块熔化后，对合金液进行适当搅拌并静置10分钟，然后加入Al-Ti中间合金并按压至锌铝镁熔液中，待其熔化后再加入以及锆英砂搅拌混匀，并在720℃下保温15分钟；
S6、用精炼剂对S5中的混合熔液进行精炼和除渣；
S7、将炉温降至500℃，对S6中的混合熔液进行捞渣和浇铸，浇铸后得目标产物锌铝镁合金锭。
实施例三：
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：5.0wt％、Mg：0.15wt％、Ti：0.5wt％、Sb：0.5wt％、锆英砂0.3wt％，余量为Zn，还包括微量金属元素Fe：0.2wt％，Pb：0.2wt％，Cu：0.3wt％。
钢带镀锌用锌铝镁合金锭的制备方法，包括以下步骤：
S1、按比例称取纯锌块、纯铝块、纯镁块、Al-Ti中间合金和锆英砂；
S2、将石墨坩埚放至电阻炉中预热至暗红色，将称量好的纯铝块放置于坩埚中并加入萤石，将电阻炉升温至700℃；
S3、待S2中纯铝块熔化后加入纯锌块和萤石，搅拌均匀形成锌铝合金液，加入改性抗氧化剂至完全覆盖熔液；
S4、待S3中改性抗氧化剂与锌铝合金液完全混合后，再向合金液中加入纯镁块和萤石并将其压入合金液面以下；
S5、待S4中镁块熔化后，对合金液进行适当搅拌并静置10分钟，然后加入Al-Ti中间合金并按压至锌铝镁熔液中，待其熔化后再加入以及锆英砂搅拌混匀，并在720℃下保温15分钟；
S6、用精炼剂对S5中的混合熔液进行精炼和除渣；
S7、将炉温降至500℃，对S6中的混合熔液进行捞渣和浇铸，浇铸后得目标产物锌铝镁合金锭。
对比例一：
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：4.0wt％、Mg：0.05wt％、Ti：0.05wt％、Sb：0.05wt％，余量为Zn，还包括微量金属元素Fe：0.2wt％，Pb：0.2wt％，Cu：0.3wt％。
对比例二：
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：4.5wt％、Mg：0.1wt％、Ti：0.35wt％、Sb：0.35wt％，余量为Zn，还包括微量金属元素Fe：0.2wt％，Pb：0.2wt％，Cu：0.3wt％。
对比例三：
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：5.0wt％、Mg：0.15wt％、Ti：0.5wt％、Sb：0.5wt％，余量为Zn，还包括微量金属元素Fe：0.2wt％，Pb：0.2wt％，Cu：0.3wt％。
上述对比例一～对比例三中，钢带镀锌用锌铝镁合金锭的制备方法，包括以下步骤：
S1、按比例称取纯锌块、纯铝块、纯镁块、Al-Ti中间合金和锆英砂；
S2、将石墨坩埚放至电阻炉中预热至暗红色，将称量好的纯铝块放置于坩埚中并加入萤石，将电阻炉升温至700℃；
S3、待S2中纯铝块熔化后加入纯锌块和萤石，搅拌均匀形成锌铝合金液，加入改性抗氧化剂至完全覆盖熔液；
S4、待S3中改性抗氧化剂与锌铝合金液完全混合后，再向合金液中加入纯镁块和萤石并将其压入合金液面以下；
S5、待S4中镁块熔化后，对合金液进行适当搅拌并静置10分钟，然后加入Al-Ti中间合金并按压至锌铝镁熔液中，待其熔化后再加入以及锆英砂搅拌混匀，并在720℃下保温15分钟；
S6、用精炼剂对S5中的混合熔液进行精炼和除渣；
S7、将炉温降至500℃，对S6中的混合熔液进行捞渣和浇铸，浇铸后得目标产物锌铝镁合金锭。
试验一：对耐热性能的检测
取实施例一～实施例三以及对比例一～对比例三中的锌铝镁合金锭，将该样品在室温下静置30分钟，使之与测试环境的温湿度相适应，再开启热风回流炉电源开关，打开传动带运转开关，将Z1-Z7温区依试验规范设定温度(相邻温区之间温差70℃)，等待各温区温度上升至恒定。各温区的温度设定要求如下表所示：
Z1 Z2 Z3 Z4 … Z7 Z8 Z9
设定温度 180℃ 250℃ 320℃ 390℃ … 600℃ 670℃ 740℃
等待热风回流炉各温区达到设定温度后，将样品摆放在载具上，并放置在传送带上，依次通过各个温区，在每个温区内停留20分钟，冷却至室温后，再送入下一温区继续试验，观察每次冷却状态下锌铝镁合金锭表面的熔化情况，并记录于下表：
Figure BDA0002967594480000091
由上表数据可知，实施例中的锌铝镁合金锭在高温下500℃以上的高温下仍能基本保持表面不熔化，而对比例中的锌铝镁合金锭在400℃左右就开始出现表面熔化的现象。由此可见，锆英砂的加入能够对锌铝镁合金锭的耐热性能起到一定的改善效果。
试验二：抗氧化性能的测定
对比例四：
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：4.0wt％、Mg：0.05wt％、Ti：0.05wt％、Sb：0.05wt％、锆英砂0.1wt％，余量为Zn，还包括微量金属元素Fe：0.2wt％，Pb：0.2wt％，Cu：0.3wt％。
对比例五：
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：4.5wt％、Mg：0.1wt％、Ti：0.35wt％、Sb：0.35wt％、锆英砂0.2wt％，余量为Zn，还包括微量金属元素Fe：0.2wt％，Pb：0.2wt％，Cu：0.3wt％。
对比例六：
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：5.0wt％、Mg：0.15wt％、Ti：0.5wt％、Sb：0.5wt％、锆英砂0.3wt％，余量为Zn，还包括微量金属元素Fe：0.2wt％，Pb：0.2wt％，Cu：0.3wt％。
上述对比例四～对比例六中，钢带镀锌用锌铝镁合金锭的制备方法，包括以下步骤：
S1、按比例称取纯锌块、纯铝块、纯镁块、Al-Ti中间合金和锆英砂；
S2、将石墨坩埚放至电阻炉中预热至暗红色，将称量好的纯铝块放置于坩埚中并加入萤石，将电阻炉升温至700℃；
S3、待S2中纯铝块熔化后加入纯锌块和萤石，搅拌均匀形成锌铝合金液；
S4、向S3中锌铝合金液加入纯镁块和萤石并将其压入合金液面以下；
S5、待S4中镁块熔化后，对合金液进行适当搅拌并静置10分钟，然后加入Al-Ti中间合金并按压至锌铝镁熔液中，待其熔化后再加入以及锆英砂搅拌混匀，并在720℃下保温15分钟；
S6、用精炼剂对S5中的混合熔液进行精炼和除渣；
S7、将炉温降至500℃，对S6中的混合熔液进行捞渣和浇铸，浇铸后得目标产物锌铝镁合金锭。
参照例一：
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：4.0wt％、Mg：0.05wt％、Ti：0.05wt％、Sb：0.05wt％、锆英砂0.1wt％，余量为Zn，还包括微量金属元素Fe：0.2wt％，Pb：0.2wt％，Cu：0.3wt％。
参照例二：
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：4.5wt％、Mg：0.1wt％、Ti：0.35wt％、Sb：0.35wt％、锆英砂0.2wt％，余量为Zn，还包括微量金属元素Fe：0.2wt％，Pb：0.2wt％，Cu：0.3wt％。
参照例三：
钢带镀锌用锌铝镁合金锭，按质量百分比计包括以下成分：Al：5.0wt％、Mg：0.15wt％、Ti：0.5wt％、Sb：0.5wt％、锆英砂0.3wt％，余量为Zn，还包括微量金属元素Fe：0.2wt％，Pb：0.2wt％，Cu：0.3wt％。
上述参照例一～参照例三中，钢带镀锌用锌铝镁合金锭的制备方法，包括以下步骤：
S1、按比例称取纯锌块、纯铝块、纯镁块、Al-Ti中间合金和锆英砂；
S2、将石墨坩埚放至电阻炉中预热至暗红色，将称量好的纯铝块放置于坩埚中并加入萤石，将电阻炉升温至700℃；
S3、待S2中纯铝块熔化后加入纯锌块和萤石，搅拌均匀形成锌铝合金液，加入六硼化镧至完全覆盖熔液；
S4、向S3中锌铝合金液加入纯镁块和萤石并将其压入合金液面以下；
S5、待S4中镁块熔化后，对合金液进行适当搅拌并静置10分钟，然后加入Al-Ti中间合金并按压至锌铝镁熔液中，待其熔化后再加入以及锆英砂搅拌混匀，并在720℃下保温15分钟；
S6、用精炼剂对S5中的混合熔液进行精炼和除渣；
S7、将炉温降至500℃，对S6中的混合熔液进行捞渣和浇铸，浇铸后得目标产物锌铝镁合金锭。
取实施例一～实施例三、对比例四～对比例六以及参照例一～参照例三中的锌铝镁合金锭，在锌铝镁合金锭表面滴加3mL的DPPH甲醇溶液(其质量分数为0.004％)，抹平抹匀，静置30分钟后，于波长517nm处测定吸光值，计算其抑制率并记录于下表中：
Figure BDA0002967594480000121
Figure BDA0002967594480000131
由上表数据可知，实施例、对比例以及参照例中锌铝镁合金锭的抗氧化能力由强到弱依次是实施例、参照例和对比例，即对比例中制得的锌铝镁合金锭最易被氧化，由此可见，抗氧化剂的添加对锌铝镁合金锭的抗氧化性能有改善作用，另外，由实施例和参照例的实验数据可以进一步地发现，抗氧化剂经改性过后，其对锌铝镁合金锭的抗氧化性能的改善作用更好。
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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.钢带镀锌用锌铝镁合金锭，其特征在于，按质量百分比计包括以下成分：Al：4.0～5.0wt％、Mg：0.05～0.15wt％、Ti：0.05～0.5wt％、Sb：0.05～0.5wt％、锆英砂0.1～0.3wt％，余量为Zn。
2.根据权利要求1所述的钢带镀锌用锌铝镁合金锭，还包括微量金属元素Fe、Cu和Pb。
3.根据权利要求2所述的钢带镀锌用锌铝镁合金锭，其特征在于，所述Fe的质量百分比为0.2～0.4wt％，Pb的质量百分比为0.2～0.4wt％，Cu的质量百分比为0.3～0.7wt％。
4.根据权利要求1所述的钢带镀锌用锌铝镁合金锭，其特征在于，所述Ti和Sb的质量比为1:1。
5.钢带镀锌用锌铝镁合金锭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按比例称取纯锌块、纯铝块、纯镁块、Al-Ti中间合金和锆英砂；
S2、将石墨坩埚放至电阻炉中预热至暗红色，将称量好的纯铝块放置于坩埚中并加入萤石，将电阻炉升温至700℃～720℃；
S3、待S2中纯铝块熔化后加入纯锌块和萤石，搅拌均匀形成锌铝合金液，加入改性抗氧化剂至完全覆盖熔液；
S4、待S3中改性抗氧化剂与锌铝合金液完全混合后，再向合金液中加入纯镁块和萤石并将其压入合金液面以下；
S5、待S4中镁块熔化后，对合金液进行适当搅拌并静置5～10分钟，然后加入Al-Ti中间合金并按压至锌铝镁熔液中，待其熔化后再加入以及锆英砂搅拌混匀，并在720℃下保温15～20分钟；
S6、用精炼剂对S5中的混合熔液进行精炼和除渣；
S7、将炉温降至500℃～550℃，对S6中的混合熔液进行捞渣和浇铸，浇铸后得目标产物锌铝镁合金锭。
6.根据权利要求5所述的钢带镀锌用锌铝镁合金锭的制备方法，其特征在于，所述S1中的纯锌块、纯铝块、纯镁块的纯度均为99.99％，Al-Ti中间合金为AlTi5中间合金。
7.根据权利要求5所述的钢带镀锌用锌铝镁合金锭的制备方法，其特征在于，所述改性抗氧化剂由六硼化镧、二氧化硅和镍硅按2:1:1的比例混合而成，其改性过程为：将六硼化镧和二氧化硅混合并加入磨粉后的镍硅，混合搅拌至完全融合，随后对其在150℃的温度下进行水浴加热15min后即得改性抗氧化剂。
8.根据权利要求5所述的钢带镀锌用锌铝镁合金锭的制备方法，其特征在于，所述S6中精炼的过程为：用钟罩压入精炼剂ZnCl2进行精炼除渣，并加入KBF变质处理。
9.根据权利要求5所述的钢带镀锌用锌铝镁合金锭的制备方法，其特征在于，所述S2-S4中萤石的加入量均为80kg。
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