CN114318201A - 一种连续热浸镀铝锌生产线铝锌锅熔池锌渣的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续热浸镀铝锌生产线铝锌锅熔池锌渣的控制方法，主要解决铝锌锅熔池锌渣去除困难、去除效率低以及去除成本高的技术问题。技术方案为，一种连续热浸镀铝锌生产线铝锌锅熔池锌渣的控制方法，包括以下步骤：1)设定含Ti铝基中间合金成分与重量匹配关系，铝锌熔池中所添加的四种不同钛含量的铝基中间合金采用模铸方式制备的合金锭，控制合金锭中的V的含量为0.0001～0.005％；2)向铝锌熔池中加入含Ti铝基中间合金的合金锭，控制连续热浸镀钢板的铝锌锅熔池中的Ti含量为0.001～0.020％。本发明方法实现铝锌熔池的平均锌渣量下降45‑50％，铝锌锭的消耗下降，大幅降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝锌锅渣的除渣工艺，特别涉及一种连续热浸镀铝锌生产线铝锌锅熔池锌渣的控制方法，具体而言，涉及生产小锌花铝锌镀层钢板的连续热浸镀铝锌生产线铝锌锅熔池锌渣的控制方法，属于连续热浸镀铝锌钢板生产技术领域。
背景技术
连续热浸镀铝锌生产线铝锌锅包括电磁感应加热的预熔锌锅和主锌锅，主锌锅容积更大，预熔锅中熔液经高温溜槽流入主锌锅熔池中。在钢铁材料的热浸镀技术领域，一般把铝锌锅简称为锌锅，热浸镀简称为热镀。
钢板连续热浸镀55％Al-43％Zn-1.6％Si的铝锌镀层生产时，普遍存在铝锌锅熔池锌渣增多的问题，需要定期捞渣。
与小锌花铝锌镀层相比，常规铝锌镀层的锌花尺寸较大，且锌花不均匀，镀层不致密，耐蚀性较差。小锌花铝锌镀层钢板是指锌花平均粒径小于2mm的铝锌镀层钢板，具有美观、锌花均匀、镀层致密、耐蚀性好等优点。
通过快速冷却、异质形核等方法可以获得小锌花镀层。55％Al-43％Zn-1.6％Si铝锌熔池添加含Ti中间合金的工艺已应用生产小锌花镀层，但熔池锌渣显著增多、容易结块，打捞极其困难。
申请公布号为CN104947022A的中国发明专利公开一种连续热浸镀沉没辊积渣装置及积渣方法，其技术方案是通过沉没辊、上稳定辊的悬臂上设置多组积渣盘，积渣盘不影响沉没辊刮刀、上稳定辊刮刀的动作，积渣盘与沉没辊、上稳定辊不接触，熔体中的锌渣优先沉积于积渣盘中，上稳定辊刮刀在线刮除的大颗粒锌渣优先沉积于积渣盘中，多组积渣盘结构形成栏栅，能够减弱沉没辊上方的局部熔体的强烈搅动，有利于锌渣的沉积，能够明显减少或消除沉没辊表面积渣，提高涂层表面质量，但不能解决锌锅熔池添加含Ti中间合金形成过多锌渣结块的技术问题。
申请公布号为CN105695912A的中国发明专利公开一种55％铝-锌液底渣的捞取方法，提供了一种升温、降温循环加热、冷却工艺用于热镀铝锌熔池化渣、捞渣方法，但对Al-V-Ti系渣相高温化渣效果不明显，对减少含Ti热镀铝锌熔池锌渣结块并未提出解决方法。
申请公布号为CN104264041A的中国发明专利公开一种高强度低合金热镀铝锌钢带及其生产方法，提供了一种Ti含量为0.005～0.020％的铝锌镀层用于生产高强度低合金钢带的工艺，但对减少含Ti热镀铝锌熔池锌渣结块并未提出解决方法。
申请公布号为CN108504912A的中国发明专利公开一种含稀土的小锌花热浸镀铝锌钢板及其生产方法，提供了一种Ti含量为0.01～0.03％的铝锌镀层用于小锌花热浸镀铝锌钢板的制备工艺，但对减少含Ti热镀铝锌熔池锌渣结块并未提出解决方法。
目前，没有关于减少含Ti热浸镀铝锌熔池锌渣结块的技术手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续热浸镀铝锌生产线铝锌锅熔池锌渣的控制方法，主要解决铝锌锅熔池锌渣去除困难、去除效率低以及去除成本高的技术问题，本发明彻底解决了铝锌锅熔池锌渣结块、去除困难的行业技术难题。本发明技术方案为生产小锌花镀层钢板的铝锌熔池锌渣的控制提供了重要方法。
本发明方法适用于生产55％Al-43％Zn-1.6％Si热浸镀铝锌小锌花铝锌镀层钢板。
本发明所述的小锌花铝锌镀层钢板为锌花平均粒径小于2mm的铝锌镀层钢板。
本发明所采取的技术方案是，一种连续热浸镀铝锌生产线铝锌锅熔池锌渣的控制方法，包括以下步骤：
1)设定含Ti铝基中间合金成分与重量匹配关系，铝锌熔池中所添加的四种不同钛含量的铝基中间合金采用模铸方式制备的合金锭，控制合金锭中的V的含量为0.0001～0.005％，合金锭的成分与重量匹配关系为，Ti含量为0.05～0.5％的铝基中间合金Al-Zn-1.6％Si-Ti合金锭，其中，Si含量为1.2～1.8％、Zn含量为40～46％，其余为Al，单个Al-Zn-1.6％Si-Ti合金锭的重量为500～800Kg；Ti含量为0.5～2.5％的铝基中间合金Al-2.5Ti合金锭，其中，Si含量小于1.6％、其余为Al，单个Al-2.5Ti合金锭的重量为10～20Kg；Ti含量为2.5～5.0％的铝基中间合金Al-5Ti合金锭，其中，Si含量小于1.6％、其余为Al，单个Al-5Ti合金锭的重量为5～10Kg；Ti含量为5～10％的铝基中间合金Al-10Ti合金锭，其中，Si含量小于1.6％、其余为Al，单个Al-10Ti合金锭的重量为2～5Kg；
2)向铝锌熔池中加入含Ti铝基中间合金的合金锭，控制连续热浸镀钢板的铝锌锅熔池中的Ti含量为0.001～0.020％。
进一步，本发明步骤2)向铝锌熔池中加入含Ti铝基中间合金的合金锭，包括以下步骤：
2.1)向铝锌熔池中加入含Ti铝基中间合金的合金锭，在生产小锌花铝锌镀层钢板前8-16h，以非连续方式向预熔锅熔池内添加含Ti铝基中间合金，先添加Ti含量为0.05～0.5％的铝基中间合金的合金锭；正常生产过程中，添加Al-2.5Ti合金锭、Al-5Ti合金锭或Al-10Ti合金锭；控制预熔锅熔池温度为630～660℃；预熔锅中熔液经高温溜槽流入主锌锅熔池中，控制主锌锅熔池温度为590～610℃；
2.2)测定主锌锅熔池中的Ti含量，每2～4h检测一次主锌锅液面下方100～350mm处熔液中的Ti含量，控制铝锌熔池中的Ti含量为0.001～0.020％；
2.3)当主锌锅铝锌熔池中的Ti含量接近0.020％时，操控主锌锅的电磁感应线圈对主锌锅熔池进行感应加热和电磁搅拌，控制主锌锅熔池温度为610～615℃。
本发明所采取的技术方案的机理是：本发明申请人通过多年研究发现，热浸镀铝锌熔池添加含Ti合金后，形成的锌渣主要含Al-V-Ti系渣相、Al-Fe-Si系渣相，熔池中的复合渣相附聚、交联、烧结形成更加致密的结块锌渣，由于熔池底部锌渣长时间扩散烧结，形成高低不平的大块底渣，这些渣相具有熔点高、硬度高、结合强度高的特点，需要采用高温化渣、冲击破碎的方法将大块的底渣分解；采用减少Al-V-Ti系渣相、Al-Fe-Si系渣相的析出，控制熔池中的复合渣相的附聚、交联是控制锌渣结块的有效方法。
本发明方法工艺参数的选择依据为：
1、铝基中间合金的Ti含量和铝基中间合金的重量匹配关系的设定
为了获得小锌花镀层，镀层中析出TiAl3相以促进镀层结晶形核获得小锌花，同时要避免添加过多的Ti形成复合渣相。Ti-Al二元相图理论表明，约665℃平衡态析出TiAl3相，要求合金中Ti含量不低于0.15％，在快速冷却的非平衡结晶条件下，Ti含量低于0.15％的Ti-Al二元合金快速结晶仍然可以析出TiAl3相。预熔锌锅和主锌锅的熔池容积比一般约为1：5，铝基中间合金成分中的Ti含量越高、合金锭重量越大，其扩散至主锌锅熔池中使主锌锅熔池Ti含量达到目标值时间更加缩短，但熔池液面局部区域Ti含量偏高，促进Al-V-Ti系渣相、Al-Fe-Si系渣相锌渣含量增多，形成结块的复合渣相也增多。用于热浸镀铝锌镀层钢板的55％Al-43％Zn-1.6％Si常规合金锭的单个重量为600～1000Kg，因此，0.05～0.5％Ti含量的铝基中间合金设计为每个净重500～800Kg的Al-Zn-1.6％Si-Ti合金锭，而随着Ti含量增加，Ti含量0.5～2.5％的铝基中间合金Al-2.5Ti合金锭设计为每个净重10～20Kg，Ti含量2.5～5％的铝基中间合金为Al-5Ti合金锭设计为每个净重5～10Kg，Ti含量5～10％的铝基中间合金为Al-10Ti合金锭设计为每个净重为2～5Kg。为高效获得小锌花镀层，同时也要避免铝锌熔池中的Ti含量快速增加而形成、增加过多的锌渣，因此，添加用于热浸镀小锌花铝锌镀层的中间合金的Ti含量越高，中间合金的重量应设计越小。
2、铝基中间合金的Si、Zn含量的设定
现有常规的用于热浸镀铝锌镀层钢板的55％Al-43％Zn-1.6％Si合金锭的单个重量为600～1000Kg，因此，Ti含量0.05～0.5％的铝基中间合金设计为每个净重500～800Kg的Al-Zn-1.6％Si-Ti合金锭，根据相图理论，由于Ti含量较低，为促进TiAl3相析出，设计Al含量为50-60％，Zn、Si含量与常规的55％Al-43％Zn-1.6％Si合金成分接近，通过Al、Zn、Si成分组合，设计单个合金锭为500～800Kg，能够减少熔池中Al、Zn、Si成分的波动。
3、含Ti铝基中间合金的V含量的设定
V、Ti是共生合金元素，模铸的铝基中间合金添加Ti很容易残留少量V，研究发现V在590～660℃的铝锌熔液中的溶解度很小，容易优于Ti形成Al-V析出相富集，并很容易与铝钛锌渣吸附、聚集、沉积形成Al-V-Ti系渣相，且Al-V-Ti系渣相中的V含量显著高于Ti含量。Ti、V对铝锌熔液中Al-Fe-Si复合渣相的形成、生长都有明显促进作用。Al-V-Ti系渣相、Al-Fe-Si系渣相之间因生长、附聚而交联，一旦形成结块的锌渣，在熔池中将其破碎极困难。经本发明申请人研究表明，含Ti的铝基中间合金控制V含量为0.0001～0.005％能显著抑制Fe在铝锌熔池中因过饱和析出Al-Fe-Si系渣相、减少Al-V-Ti系渣相的附聚、结块。
4、非连续方式添加含钛铝基中间合金的设定
在工业生产热浸镀小锌花铝锌镀层钢板前，确定添加含Ti合金锭的时间不能提前太长，否则成本提高，对新渣控制不利，添加含Ti合金锭的时间也不能提前太短，否则熔池Ti含量达不到稳定生产小锌花镀层的要求，本发明申请人研究表明，添加含Ti合金锭的时间设定提前8-16h为合理时间，在此时间内，陆续向预熔锅每添加1或2个重量为500～800Kg的Al-Zn-1.6％Si-Ti合金锭，接着添加1或2个常规的55％Al-43％Zn-1.6％Si合金锭，交替添加，能够避免铝基中间合金中的TiAl3、Al-V析出相的附聚，促进密度更小的含TiAl3、Al-V析出相的熔液充分上浮至预熔锅液面并沿高温溜槽流入主锌锅熔池中。特别是添加Al-2.5Ti、Al-5Ti、Al-10Ti合金锭时可避免其密度偏低、漂浮于熔池表面产生析出相偏聚及局部区域Ti含量偏高，采用不连续添加含钛的铝基中间合金的工艺方式，可利用密度较高的常规55％Al-43％Zn-1.6％Si合金分散析出相、并充分流入主锌锅熔池中。充分利用Ti含量较高的熔液密度较轻，高效用于小锌花铝锌镀层钢板连续生产，同时减少熔池中因添加过多的Ti形成复合渣相。
5、对主锌锅熔池进行感应加热和电磁搅拌以及主锌锅熔池温度的设定
电磁感应加热产生洛伦兹力促进熔池流动、提高温度均匀性，减少熔液局部的V、Ti含量偏高，进一步减少Al-Fe-Si系渣相锌渣析出、附聚、结块。控制主锌锅熔池温度为610～615℃的依据是，提高约5℃既能减少锌渣析出，又能促进熔体流动，但温度不宜太高，否则镀层质量下降，甚至导致小锌花粒径增大。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明依据V、Ti对铝锌熔池锌渣的增多、附聚、结块有促进作用，设计合理的中间合金成分和合金重量匹配，能够减少或消除锌渣的结块。2、采用非连续添加含钛的铝基中间合金工艺，实现减少或消除因析出偏聚及局部Ti含量偏高而产生铝锌熔池锌渣的附聚、结块。3、通过电磁感应加热、电磁搅拌提高熔池温度，控制、促进熔池金属流动，减少熔液局部的V、Ti含量偏高，进一步减少Al-Fe-Si系渣相锌渣析出、附聚、结块。4、本发明方法实现铝锌熔池的平均锌渣量下降45-50％，铝锌锭的消耗下降，大幅降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例1～9对本发明做进一步说明，如表1～表2所示。
一种连续热浸镀铝锌生产线铝锌锅熔池锌渣的控制方法，包括以下步骤：
1)设定含Ti铝基中间合金成分与重量匹配关系，铝锌熔池中所添加的四种不同钛含量的铝基中间合金采用模铸方式制备的合金锭，控制合金锭中的V的含量为0.0001～0.005％，合金锭的成分与重量匹配关系为，Ti含量为0.05～0.5％的铝基中间合金Al-Zn-1.6％Si-Ti合金锭，其中，Si含量为1.2～1.8％、Zn含量为40～46％，其余为Al，单个Al-Zn-1.6％Si-Ti合金锭的重量为500～800Kg；Ti含量为0.5～2.5％的铝基中间合金Al-2.5Ti合金锭，其中，Si含量小于1.6％、其余为Al，单个Al-2.5Ti合金锭的重量为10～20Kg；Ti含量为2.5～5.0％的铝基中间合金Al-5Ti合金锭，其中，Si含量小于1.6％、其余为Al，单个Al-5Ti合金锭的重量为5～10Kg；Ti含量为5～10％的铝基中间合金Al-10Ti合金锭，其中，Si含量小于1.6％、其余为Al，单个Al-10Ti合金锭的重量为2～5Kg；
2)向铝锌熔池中加入含Ti铝基中间合金的合金锭，控制连续热浸镀钢板的铝锌锅熔池中的Ti含量为0.001～0.020％；
2.1)向铝锌熔池中加入含Ti铝基中间合金的合金锭，在生产小锌花铝锌镀层钢板前8-16h，以非连续方式向预熔锅熔池内添加含Ti铝基中间合金，先添加Ti含量为0.05～0.5％的铝基中间合金的合金锭；正常生产过程中，添加Al-2.5Ti合金锭、Al-5Ti合金锭或Al-10Ti合金锭；控制预熔锅熔池温度为630～660℃；预熔锅中熔液经高温溜槽流入主锌锅熔池中，控制主锌锅熔池温度为590～610℃；
2.2)测定主锌锅熔池中的Ti含量，每2～4h检测一次主锌锅液面下方100～350mm处熔液中的Ti含量，控制铝锌熔池中的Ti含量为0.001～0.020％；
2.3)当主锌锅铝锌熔池中的Ti含量接近0.020％时，操控主锌锅的电磁感应线圈对主锌锅熔池进行感应加热和电磁搅拌，控制主锌锅熔池温度为610～615℃。
本发明实施例含Ti铝基中间合金成分与重量控制参数见表1；含Ti铝基中间合金的合金锭加入方式和主锌锅熔池温度见表2。
表1本发明实施例含Ti铝基中间合金成分与重量控制参数
表2本发明实施例含Ti铝基中间合金的合金锭加入方式和主锌锅熔池温度
如实施例1-9所示，采用本发明技术方案，铝锌锅的铝锌熔池底部沉积的锌渣最大高度值明显降低，由未实施前约为600mm降低为小于350mm，熔池平均渣量下降45-50％，铝锌锭的消耗下降，有效降低了生产成本。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种连续热浸镀铝锌生产线铝锌锅熔池锌渣的控制方法，其特征是，包括以下步骤：
1)设定含Ti铝基中间合金成分与重量匹配关系，铝锌熔池中所添加的四种不同钛含量的铝基中间合金采用模铸方式制备的合金锭，控制合金锭中的V的含量为0.0001～0.005％，合金锭的成分与重量匹配关系为，Ti含量为0.05～0.5％的铝基中间合金Al-Zn-1.6％Si-Ti合金锭，其中，Si含量为1.2～1.8％、Zn含量为40～46％，其余为Al，单个Al-Zn-1.6％Si-Ti合金锭的重量为500～800Kg；Ti含量为0.5～2.5％的铝基中间合金Al-2.5Ti合金锭，其中，Si含量小于1.6％、其余为Al，单个Al-2.5Ti合金锭的重量为10～20Kg；Ti含量为2.5～5.0％的铝基中间合金Al-5Ti合金锭，其中，Si含量小于1.6％、其余为Al，单个Al-5Ti合金锭的重量为5～10Kg；Ti含量为5～10％的铝基中间合金Al-10Ti合金锭，其中，Si含量小于1.6％、其余为Al，单个Al-10Ti合金锭的重量为2～5Kg；
2)向铝锌熔池中加入含Ti铝基中间合金的合金锭，控制连续热浸镀钢板的铝锌锅熔池中的Ti含量为0.001～0.020％。
2.如权利要求1所述的一种连续热浸镀铝锌生产线铝锌锅熔池锌渣的控制方法，其特征是，步骤2)中，所述的向铝锌熔池中加入含Ti铝基中间合金的合金锭，包括以下步骤：
2.1)向铝锌熔池中加入含Ti铝基中间合金的合金锭，在生产小锌花铝锌镀层钢板前8-16h，以非连续方式向预熔锅熔池内添加含Ti铝基中间合金，先添加Ti含量为0.05～0.5％的铝基中间合金的合金锭；正常生产过程中，添加Al-2.5Ti合金锭、Al-5Ti合金锭或Al-10Ti合金锭；控制预熔锅熔池温度为630～660℃；预熔锅中熔液经高温溜槽流入主锌锅熔池中，控制主锌锅熔池温度为590～610℃；
2.2)测定主锌锅熔池中的Ti含量，每2～4h检测一次主锌锅液面下方100～350mm处熔液中的Ti含量，控制铝锌熔池中的Ti含量为0.001～0.020％；
2.3)当主锌锅铝锌熔池中的Ti含量接近0.020％时，操控主锌锅的电磁感应线圈对主锌锅熔池进行感应加热和电磁搅拌，控制主锌锅熔池温度为610～615℃。
3.如权利要求1所述的一种连续热浸镀铝锌生产线铝锌锅熔池锌渣的控制方法，其特征是，所述方法适用于生产55％Al-43％Zn-1.6％Si热浸镀铝锌小锌花铝锌镀层钢板，所述的小锌花铝锌镀层钢板为锌花平均粒径小于2mm的铝锌镀层钢板。
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