CN114892114A - 热镀锌铝镁产品的冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热镀锌铝镁产品的冷却方法，包括步骤：S1、自然冷却；S2、将带钢置于移动冷却风箱内，以设定冷却速率进行冷却，使带钢表面的合金镀层完全凝固；S3、强制冷却。本发明热镀锌铝镁产品的冷却方法，通过不同冷却速率控制方式，控制热镀锌铝镁(Zn‑Al‑Mg)三元合金镀层产品在热镀表面凝固过程中不同阶段发生不同类型的相变速率，减小Zn‑Al‑Mg三元共晶析出过程中体积变化量，控制表面凝固收缩过程产生的条纹缺陷。
Description
技术领域
本发明属于冶金材料技术领域，具体地说，本发明涉及一种热镀锌铝镁产品的冷却方法。
背景技术
热镀锌铝镁合金镀层与热镀锌等传统镀层相比，热镀锌铝镁合金镀层具有更优异的耐腐蚀性能，且由于锌铝镁合金镀层比较薄、致密，不易发生镀层剥落；对切口和缺陷处保护性能更好；在苛刻的腐蚀环境下也具有良好的耐蚀性，是一种具有市场前景的合金镀层产品。
热镀锌铝镁合金镀层中Mg来自镀液中含有的Mg元素，它是通过锌铝镁合金锭加入的。热镀锌铝镁产品合金层中含有适量的Mg元素能增加镀层的光泽度，对合金镀层起到细化晶粒和强化晶界的作用，是镀层组织变得致密，但若Mg的加入量过多，不仅会使镀层变得灰暗，镀层表面质量下降，甚至镀层可能在冷却的时候脱落，反而降低镀层的抗腐蚀能力。图3是纯Zn镀层和Zn-Al-Mg镀层的微观表面形貌。
图4是Zn-Al-Mg合金镀层三元相图。富Zn角的低铝锌铝镁镀层成分(Al≤5％且Mg≤3％)是属于Zn-Al-Mg合金镀层的亚共晶成分，冷却凝固时液态镀层内先析出富锌相并长大，然后发生二元共晶反应同时析出富锌相和含镁化合物Zn+MgZn2，最后剩余液态镀层发生三元共晶反应同时析出三元共晶体Zn+Al+MgZn2。在凝固过程中亚共晶锌铝镁合金镀层在液相线温度以及共晶温度时密度随Zn、Al、Mg含量的变化而变化。锌铝镁合金在液相线温度时的液相密度增大而凝固完成时固相密度减小，发生凝固收缩。图5是纯Zn镀层和Zn-Al-Mg合金镀层截面微观形貌，图5中右侧图：富锌相优先析出长大成树枝晶，Zn-Al-Mg三元共晶相在树枝晶间凝固。
合金的收缩总是在液相线以下某一温度开始，这一温度标志着连续固相骨架的形成。生长的枝晶相互接触而形成固相骨架，剩余的液相在枝晶骨架间流动，两相区体积的热收缩伴随着液相的填充，合金继续收缩。此后合金对外表现出体积减小，凝固前沿在晶界收缩。图6是Zn树枝晶形成后,Zn-Al-Mg三元共晶相在Zn树枝晶骨架间凝固收缩示意图。图7是锌铝镁产品表面凝固收缩时产生的缺陷形貌，会产生收缩条纹。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种热镀锌铝镁产品的冷却方法，目的是控制热镀锌铝镁产品凝固收缩过程中表面产生的条纹缺陷。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：热镀锌铝镁产品的冷却方法，包括步骤：
S1、自然冷却；
S2、将带钢置于移动冷却风箱内，以设定冷却速率进行冷却，使带钢表面的合金镀层完全凝固；
S3、强制冷却。
所述设定冷却速率≤15℃/s。
所述步骤S2中，将所述合金镀层的凝固终点控制在所述移动冷却风箱内的上部。
所述带钢表面的合金镀层的化学成分质量百分比计为：Al≤5％，Mg≤3％，其余为Zn及不可避免的杂质。
所述移动冷却风箱设置于锌锅的上方。
本发明热镀锌铝镁产品的冷却方法，通过不同冷却速率控制方式，控制热镀锌铝镁(Zn-Al-Mg)三元合金镀层产品在热镀表面凝固过程中不同阶段发生不同类型的相变速率，减小Zn-Al-Mg三元共晶析出过程中体积变化量，控制表面凝固收缩过程产生的条纹缺陷。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本发明热镀锌铝镁产品的冷却方法的流程图；
图2是镀层凝固过程示意图；
图3是纯Zn镀层和Zn-Al-Mg镀层的微观表面形貌图；
图4是Zn-Al-Mg合金镀层三元相图；
图5是纯Zn镀层和Zn-Al-Mg合金镀层截面微观形貌图；
图6是Zn-Al-Mg三元共晶相在Zn树枝晶间凝固收缩示意图；
图7是锌铝镁产品表面凝固收缩缺陷形貌图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1所示，本发明提供了一种热镀锌铝镁产品的冷却方法，包括如下的步骤：
S1、自然冷却；
S2、将带钢置于移动冷却风箱内，以设定冷却速率进行冷却，使带钢表面的合金镀层完全凝固；
S3、强制冷却。
具体地说，带钢表面的合金镀层为Zn-Al-Mg合金镀层，该合金镀层的化学成分质量百分比计为：Al≤5％，Mg≤3％，其余为Zn及不可避免的杂质。
热镀锌铝镁产品生产线上布置有锌锅，移动冷却风箱设置于锌锅的上方，移动冷却风箱用于带钢的预冷却。
在上述步骤S1中，在合金镀层凝固过程初期，保持自然冷却，避免影响合金镀层的初始表面状态。
在上述步骤S1中，控制镀液温度。带钢入锌锅温度与镀液温度基本一致，结合不同自然温降速率，将合金镀层凝固起始点(不同合金镀层成分凝固起始点温度不同)控制在预冷移动风箱内的下部。
在上述步骤S2中，在合金镀层凝固过程中，保持合适的冷却速率，保证合金镀层能够在移动冷却风箱内开始凝固并完成凝固。
作为优选的，在上述步骤S2中，设定冷却速率≤15℃/s，该设定冷却速率大于在步骤S1中自然冷却时的冷却速率。
在上述步骤S2中，精准设定预冷风机转速等，将带钢在移动冷却风箱内进行冷却时的冷却速率控制≤15℃/s，且将合金镀层的凝固终点控制在移动冷却风箱内的上部。通过合适冷却速率的控制，既能控制高风速对镀层表面破坏，又能加速合金镀层的凝固过程，减少相变收缩对表面质量的影响，实现Zn-Al-Mg合金镀层凝固过程表面质量均匀一致。
在上述步骤S3中，在合金镀层完全凝固后，通过强冷风箱实施强制冷却，快速将带钢表面温度冷却到顶辊需要的温度以下，确保表面不受顶辊影响。
上述冷却方法是依据Zn-Al-Mg三元相图富Zn角(Al≤5％且Mg≤3％)的三元合金凝固及其相变过程原理，在锌锅上方增设预冷移动风箱，控制带钢表面凝固过程尤其是相变过程。该方法实施能够较好地消除凝固尤其相变过程的表面收缩条纹，是生产较高表面等级产品的重要工艺控制方法，效果显著，效益明显。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.热镀锌铝镁产品的冷却方法，其特征在于，包括步骤：
S1、自然冷却；
S2、将带钢置于移动冷却风箱内，以设定冷却速率进行冷却，使带钢表面的合金镀层完全凝固；
S3、强制冷却。
2.根据权利要求1所述的热镀锌铝镁产品的冷却方法，其特征在于，所述设定冷却速率≤15℃/s。
3.根据权利要求1或2所述的热镀锌铝镁产品的冷却方法，其特征在于，所述步骤S2中，将所述合金镀层的凝固终点控制在所述移动冷却风箱内的上部。
4.根据权利要求1或2所述的热镀锌铝镁产品的冷却方法，其特征在于，所述带钢表面的合金镀层的化学成分质量百分比计为：Al≤5％，Mg≤3％，其余为Zn及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1或2所述的热镀锌铝镁产品的冷却方法，其特征在于，所述移动冷却风箱设置于锌锅的上方。
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