CN115433893B

CN115433893B - 一种降低待生产低铝系锌铝镁锅内出渣率的方法

Info

Publication number: CN115433893B
Application number: CN202210972724.7A
Authority: CN
Inventors: 陈泓业; 王滕; 李伟刚; 李超; 张百勇; 孙霖; 何峰
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-08-15
Filing date: 2022-08-15
Publication date: 2024-03-01
Anticipated expiration: 2042-08-15
Also published as: CN115433893A

Abstract

本发明公开了一种降低待生产低铝系锌铝镁锅内出渣率的方法，属于冶金技术领域。本发明将待生产的锌铝镁锅内铝/镁含量质量比调整至(1.0～1.5)：1，锅内镀液温度控制在360～390℃，并在镀液表面加入工业固体覆盖剂，锅体上方采用盖板保护。同时，向锅体内剩余空间通入混合保护气氛，通气间隔频率8～10小时/次。本发明通过调整低铝系锌铝镁锅内铝/镁含量配比，并配合后段其他工艺调整协同作用，在不影响镀层防腐蚀性能基础上，能够有效解决现有待生产低铝系锌铝镁锅出渣率高的问题，可降低低铝系锌铝镁锅的出渣率约60～90％，降低产品表面缺陷率约20～30％。

Description

一种降低待生产低铝系锌铝镁锅内出渣率的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，更具体地说，涉及一种降低待生产低铝系锌铝镁锅内出渣率的方法。

背景技术

近几年来，国内的各大钢铁企业纷纷加入锌铝镁产品的研发与生产制造领域中，锌铝镁产品与传统的热镀锌、镀铝锌产品相比，具备更加优异的耐腐蚀性能；同时，其硬度高、镀层薄而致密，冲压过程不易发生锌层剥落，大幅提高了模具的使用时间，减少冲压表面缺陷的发生；锌铝镁产品具备更优异切口和缺口的保护性能；服役在苛刻的腐蚀环境下仍可保持良好的耐蚀性，可取代部分彩涂板或加工后再镀锌产品、大幅简化用户加工工序。综合对比，锌铝镁合金镀层产品是目前最佳的节能、节材、环境友好型的产品之一。现阶段，国内对定义锌铝镁镀层产品的分类基本达到共识，即主要包括：低铝系锌铝镁(Al含量：1～3％，Mg含量：1～2％，其余为Zn)；中铝系锌铝镁(Al含量：3～13％，Mg含量：1～3％，其余为Zn)及高铝系锌铝镁(Al含量：47～57％，Mg含量：1～2％，其余为Zn)。

国内各钢铁企业为最大化满足市场多样化的需求，绝大多数镀锌线会安装有两个锌锅，采用“一用一备”的方式涂镀不同成分的锌液，切换锌锅时，需要将在线锌锅下降移动到等待位，再将待生产的锌锅移动到在线位置。下线后的锌锅通常上方采用简易的金属盖板保护，避免与外界空气直接接触，由于各条产线的设备能力及产品定位不同，待生产的锌锅有时要放置甚至数月之久。低铝系锌铝镁锅内由于添加有一定量的铝、镁元素，这些成分的密度要低于纯锌，放置一段时间后，会上浮至锌液表面，被空气氧化后从而产生大面积浮渣。据统计，每一轮低铝系锌铝镁产品切换时，待生产锌锅的出渣率约为1～3％。

经检索，申请号2018103776915的专利公开了一种含钛的锌铝镁合金锭及制备方法，含镁1～3％，含铝0.3～3％，含钛0.3～0.5％，余量锌。该工艺将锌镁铝钛一起加入在约550℃下熔化，但熔炼过程中为采用覆盖剂加以保护，同时，熔炼的温度较高，容易导致铝、镁元素加速氧化进而形成大量浮渣。

申请号2021109545812的专利公开了锌铝镁合金锭及生产均匀锌铝镁镀液的方法，该工艺通过在熔炼时对锌铝镁锭种类及成分时进行合理的配比，获得目标成分且成分均匀的低铝系锌铝镁镀液。但未提供镀液配比后进入待生产状态时的保护方法，导致锌锅上线后镀液中的铝、镁含量明显降低，生产出产品镀层质量不良。

发明内容

1、要解决的问题

针对目前待生产的低铝系锌铝镁锅久置过程中，镀液与空气接触发生氧化进而产生大量浮渣的问题，本发明拟提供一种降低待生产低铝系锌铝镁锅内出渣率的方法，可以有效减少出渣，同时减少锌锅上线后产品表面出现“黑点”“漏镀”等质量问题。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

本发明的一种降低待生产低铝系锌铝镁锅内出渣率的方法，是将待生产的锌铝镁锅内铝/镁含量质量比调整至(1.0～1.5)：1，锅内镀液温度控制在360～390℃，并在镀液表面加入工业固体覆盖剂，锅体上方采用盖板保护。同时，向锅体内剩余空间通入混合保护气氛，通气间隔频率8～10小时/次。

本发明中当锅内Al/Mg质量比＞1.5时，在同等条件的低Al成分含量范围下，限制了锅内的Mg元素含量，进而阻碍了Mg元素对镀层耐蚀性作用的发挥，然而，当Al/Mg＜1.0时，锅内的Mg含量占比的升高，久置后上浮会加速锅内镀液表面的氧化，进而造成大量浮渣。因此，本发明将锅内铝/镁含量配比调整控制为(1.0～1.5)：1范围内，在不影响镀层防腐蚀性能基础上，能够有效缓解出渣率高的问题，并降低产品表面缺陷率20～30％。

本发明中当锅内镀液温度低于360℃时，锅内会有纯锌相和二元共晶组织(Zn+MgZn₂)凝固析出，造成镀液成分偏析；当温度高于390℃时，会加速锅内镀液表面层的氧化，产生大量浮渣，同时，长时间对镀液进行高温保温也增加了企业的能耗成本，因此本发明锅内镀液温度控制在360～390℃。

进一步地，加入的工业固体覆盖剂重量占锅内镀液总重量的0.001～0.002％，覆盖剂加入静置10～30min后，锅体上方采用金属盖板加以保护。

当加入的工业固体覆盖剂低于锅内镀液总重量的0.001％时，则低铝系锌铝镁镀液的表面张力不足以使覆盖剂完全铺展开至覆盖整个液面，无法有效隔绝空气，进而形成大面积浮渣；而当加入的工业固体覆盖剂高于锅内镀液总重量的0.002％时，则富余的工业固体更容易悬浮于镀液中，增加人工清理难度，容易造成产品表面质量缺陷。与此同时，加入覆盖剂后静置的时间若少于10min，则加入的覆盖剂来不及覆盖全部液面，易造成锅内未覆盖处的镀液面发生氧化；而静置时间超过30min，则更容易造成锅内靠近边沿处镀液面发生凝固。因此，本发明将锌铝镁锅内镀液表面加入覆盖剂重量范围控制在锅内镀液总重量的0.001～0.002％，静置时间控制范围为10～30min。

进一步地，工业固体覆盖剂成分以质量百分比计包括：CaCl₂：45％～55％，MgCl₂：25％～30％，NaCl₂：8％～18％，KCl：1％～15％，且工业固体覆盖剂内CaCl₂/MgCl₂的质量比为(1.5～2.0)：1。

本发明中当加入的覆盖剂CaCl₂/MgCl₂的质量比例低于1.5时，容易导致覆盖剂的整体保温效果降低，增加锌锅内加热器的工作频次，浪费企业能耗，同时，也易造成镀液中覆盖剂的混入，提高后续清理的难度；当加入的覆盖剂CaCl₂/MgCl₂的比例大于2.0时，则容易造成覆盖剂整体表面张力增加，铺展性降低，无法作为表面活性物质被排斥到镀液表面，进而无法完全铺展至整个液面，容易造成局部凝聚，进而使镀液表面形成大面积浮渣。

进一步地，本发明中工业固体覆盖剂采用中心和四周分别添加，呈五点式分布，向锌铝镁锅四个角落注入覆盖剂可以保证其沿锅边覆盖的均匀性，向锌铝镁锅中心注入覆盖剂则能使其更加快速的铺展至覆盖整个镀液面，减少镀液表面元素被氧化的时间，降低出渣量。此方式较传统的“单点”式方法更能有效降低锅内的出渣率。经实践，采用本发明的覆盖剂方式，能够有效阻止待生产低铝系锌铝镁锅内镀液表面与空气接触，抑制镁、铝等元素的氧化行为，可降低低铝系锌铝镁锅的出渣率60～90％。

进一步地，本发明向锌铝镁锅体内通入的混合保护气氛指氩气与氮气，其中氩气的体积百分比为55％～60％。若锅体内通入混合保护气氛中的氩气Ar体积百分比低于55％，则无法发挥其密度比氮气高，高温环境下化学性质稳定的特性，氩气Ar不足以下沉至镀液表面，有效隔离空气；而当混合保护气氛中的氩气Ar体积百分比高于60％时，则更容易外溢至锅外，周围空气中氧分压降低而造成工人窒息。

进一步地，本发明中通混合保护气氛所采用的喷嘴倾角向下为5～7°，即与水平面之间夹角为5～7°。若调整保护气氛的喷嘴向下倾斜角度低于5°时，则容易造成气体溢出，降低对镀液表面防氧化的作用，若喷嘴向下倾斜角度大于7°时，则容易造成喷出的气氛吹散镀液表面的覆盖剂，破坏覆盖剂的铺展完整性；每次通气的间隔时间若超过10小时，则锅体内剩余空间内的保护气氛浓度不足，容易造成空气渗入；而若少于8小时，则频繁的通气更容易造成能源的消耗，同时，保护气氛外溢至锅外，更容易造成周围空气中氧分压降低，危害人员健康。

进一步地，本发明中该低铝系锌铝镁锅内的化学成分为：Al 1％～3％，Mg 1％～2％，余量为锌及不可避免杂质。此为目前行业内常规的低铝系锌铝镁成分，在此不再分析阐述。

采用本发明的上述操作方法，可以有效降低待生产低铝系锌铝镁锅60～90％的出渣率，降低企业生产成本，提高生产锌铝镁合金镀层产品的表面质量。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过调整低铝系锌铝镁锅内铝/镁含量配比，并配合后段其他工艺调整协同作用，在不影响镀层防腐蚀性能基础上，能够有效解决现有待生产低铝系锌铝镁锅出渣率高的问题，可降低低铝系锌铝镁锅的出渣率约60～90％，降低产品表面缺陷率约20～30％。

(2)本发明锅内镀液温度控制在360～390℃，可有效降低企业的能源消耗成本10～20％；通过对锅内保护气氛Ar/N2的体积分数占比及通气频次的控制，可进一步降低企业的经济成本10～15％。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

本发明中的低铝系锌铝镁即为目前行业内常规的低铝系锌铝镁，锅内的化学成分为：Al 1％～3％，Mg 1％～2％，余量为锌及不可避免杂质。本发明的降低待生产低铝系锌铝镁锅出渣率的具体方法，主要是将待生产的锌铝镁锅内铝/镁含量质量比调整至(1.0～1.5)：1，锅内镀液温度控制在360～390℃，并采用中心和四角均分别覆盖的“五点”式覆盖方法，向镀液表面加入工业覆盖剂，重量为锅内镀液总重量的0.001～0.002％，静置10～30min后，锅体上方采用金属盖板加以保护。同时，向锅体内剩余空间通入一定配比的混合保护气氛(氩气Ar+氮气N₂，其中Ar的体积百分比为55％～60％)，调整气体喷嘴的角度为5～7°，保持通气间隔频率(8～10)小时/次。以下表1为各实施例和对比例的具体实施方法主要工艺参数，表2为对应的锅内出渣率及产品生产的表面质量所测得的结果。

表1各实施例和对比例的主要工艺参数

需要说明的是，常规的待生产低铝系锌铝镁锅内出渣率约为1～3％；出渣率＜1％，则代表此方法效果明显；表面质量良好：表示生产产品表面质量良好，钢板表面没有或几乎没有渣类缺陷；表面质量不良：表示表面质量较差，钢板表面存在有“黑点”“漏镀”等质量问题。

表2各实施例和对比例的结果对比

	出渣率/％	表面质量
			实施例1	0.5	良好
实施例2	0.6	良好
			实施例3	0.9	良好
实施例4	0.4	良好
			对比例1	1.5	不良
对比例2	1.8	不良
			对比例3	2.9	不良
对比例4	1.4	不良

从表2可以看出，本发明各实施例的锅内出渣率均低于常规待生产低铝系锌铝镁锅内出渣率，说明各实施例的方法可以有效降低待生产低铝系锌铝镁锅出渣率，生产出表面质量良好的产品。

结合表1和表2可以看出，对比例1的Al和Mg的含量比值低于本发明技术方案中所限定的范围，Mg含量的上升会造成浮渣的增多，从而引起产品表面质量问题；对比例2的锅内镀液温度高于本发明技术方案中所限定的范围，温度升高会加速镀液表面Al/Mg元素的氧化，影响出渣率；对比例3的覆盖剂中CaCl₂/MgCl₂比例偏高及添加重量要低于本发明技术方案中所限定的范围，不足以隔绝周围空气的渗入，导致出渣率的提升；对比例4的保护气氛中氩气Ar体积占比要低于本发明技术方案中所限定的范围，同时喷嘴角度调整略高于本发明技术方案中所限定的范围，容易造成周边空气的渗入，造成产品表面质量不良，出渣率升高。本发明中各工序工艺相互协同作用，最终保障有效降低出渣率。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims

1. 一种降低待生产低铝系锌铝镁锅内出渣率的方法，其特征在于：该低铝系锌铝镁锅内的化学成分为：Al 1 ％～3％，Mg 1％～2％，余量为锌及不可避免杂质，方法包括：将待生产的锌铝镁锅内铝/镁含量质量比调整至（1.25～1.5）：1，锅内镀液温度控制在360～390℃，并在镀液表面加入工业固体覆盖剂，锅体上方采用盖板保护；加入的工业固体覆盖剂重量占锅内镀液总重量的0.001～0.002%，静置10～30min后，锅体上方采用盖板加以保护；工业固体覆盖剂采用中心和四周分别添加，呈五点式分布；

所采用的工业固体覆盖剂成分以质量百分比计包括：CaCl₂：45％～55％，MgCl₂：25％～30％，NaCl₂：8％～18％，KCl：1％～15％；其中CaCl₂/MgCl₂的质量比为（1.5～2.0）：1；

还包括向锅体内剩余空间通入混合保护气氛，通气间隔频率8～10小时/次；混合保护气氛指氩气与氮气，其中氩气的体积百分比为55％～60％；通混合保护气氛所采用的喷嘴倾角向下为5～7°。