CN1333841A - 使用锌和铝的浴镀锌和镀锌退火的方法 - Google Patents

使用锌和铝的浴镀锌和镀锌退火的方法 Download PDF

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Abstract

本申请披露了一种使用锌和铝的浴进行热浸镀锌和镀锌退火的方法。将钢带浸在该浴中,制得基本上没有废渣的镀锌退火钢带和镀锌钢带。该浴在镀锌退火过程中和镀锌过程中的有效铝浓度基本上相同,并且浴的设定点温度约为440－450℃。视钢的组成,将钢带的入口温度控制在470－538℃。

Description

使用锌和铝的浴镀锌和镀锌退火的方法
本申请是于1998年1月29日申请的未审定美国专利申请No.09/015,551的部分延续。
发明的领域
本发明涉及对钢进行镀锌退火(galvannealing)和镀锌(galvanizing)的方法。更具体地说，本发明涉及使用锌和铝的熔融浴对钢进行连续的热浸镀锌退火和镀锌的方法。
发明的背景
在对钢带进行连续的热浸镀锌和镀锌退火的过程中，使用锌的熔融浴。在进入熔融浴之前，通常将钢带放在炉内进行热处理。延伸到浴的炉的末端部分处的所谓入口将炉与周围空气隔离开来。当钢带通过入口时，钢带就浸没在浴中。一般来说，在熔融浴中设置两个或多个辊。浴中的辊(sink roll)逆转钢带在浴中的移动方向，而在浴中的一对稳定辊稳定并引导钢带通过涂布刮刀。
在制造镀锌和镀锌退火产品的过程中，铝一般存在于锌的熔融浴中，以控制锌-铁合金的生长。不希望在镀锌钢中存在界面锌-铁合金，因为这会使锌涂层对钢带的粘附性变小。一般来说，在镀锌退火中采用比较低的铝含量(如0.13-0.15重量％)，而在镀锌中采用比较高的铝含量(如0.16-0.2重量％)。
在某些传统生产中，在生产线上采用两种浴，以便制造镀锌钢和镀锌退火钢。在这些过程中，需要准备一个浴以便为镀锌退火提供一较低的铝含量，并需要准备另一个浴以便为镀锌提供一较高的铝含量。然而，两个浴是不利的，因为生产线必须停下来，以便从一个浴转到另一个浴。同样，两个浴会降低制造镀锌退火钢和镀锌钢的工序灵活性。而且，第二个浴要消耗一笔额外的设备费用开支。
在采用单个浴的传统生产线上，铝含量在镀锌退火和镀锌之间逐渐呈斜线上升(ramped up)。这会导致在从镀锌退火转变到镀锌的过程中制得低质量的镀锌钢，因为在该转变过程中，铝含量对镀锌来说太低了。例如，具有临界表面质量要求的产品一般不能在转变过程中制得，也不能制得高度反应性的真空脱气超低碳钢，也不能制得高强度钢。而且，常规方法的浴循环一般较差，这会使浴的组成和温度发生较大的变化。这种差的循环会使在采用单个浴的常规方法中从镀锌退火转变成镀锌过程中遇到的问题进一步恶化。
在常规的热浸镀锌过程中，会产生所谓废渣的不希望有的铁-锌或铁-锌-铝金属间化合物。废渣粘附在浴中的辊上，而后转移到钢带的表面上，产生疙瘩和留下印迹(print-through)的缺陷，这是一个与镀锌退火产品和外露(exposed)镀锌产品有关的主要问题。由废渣颗粒所致的表面疵点在汽车和器械工业中常用的对涂覆钢施加高光泽油漆修饰时特别容易觉察。在浴中采用胶接的涂有碳化物的辊能减少，但不能完全消除这些缺陷。
除了引起表面缺陷外，废渣的形成会直接提高制造成本。锌是在制造镀锌钢和镀锌退火钢中所用的最昂贵原料之一。由于在制造过程中废渣的重量通常平均为所消耗锌的约8-10％，故制造成本会提高。
常规的方法通常采用用于镀锌的高铝含量的浴和用于镀锌退火的低铝含量的浴。在镀锌退火过程中浴的低铝含量会导致形成过量的废渣，并且在镀锌退火过程中废渣被钢带所粘附。而且，在浴底部积累的废渣会限制镀锌退火生产运行的时间长短，并且需要向镀锌的转变以便通过添加大量铝的化学转变除去底部废渣。若底部废渣的积累非常严重，则生产线要关闭，以便机械除去废渣。
在镀锌过程中浴的高铝含量会在镀锌的涂覆过程中产生非常大量的铝。用于镀锌的高铝含量也会不利于从镀锌到镀锌退火的转变并且不利于逆向转变，因为需要若干小时来完成从一个铝含量到另一个铝含量的转变。从镀锌退火到镀锌的转变和逆向转变是代价高的，因为在从镀锌退火到镀锌的转变和逆向转变的过程中浴中铝含量的改变会产生质量差的产品。这样，当采用常规的方法时，使用用于镀锌退火和镀锌的单个浴将难以制得外露品质(exposed quality)的涂覆钢产品或真空脱气的超低碳钢或高强度的钢。在转变过程中表面质量差的原因是在向镀锌的转变过程中由于铝含量提高使底部废渣转变成顶部或漂浮的废渣，从而使废渣被钢带所粘附。
尽管在浴中通常需要铝以便在镀锌和镀锌退火过程中控制铁-锌合金的生长并减少废渣的量，但过量的铝是不适宜的。例如，在涂覆过程中过多的铝会降低产品的点焊性。
浴的高温能提高铁在浴中的溶解性，这会由于铁的饱和产生顶部和底部废渣而破坏浴的内含物。在被铁饱和的锌浴中，即使浴温的很小变化也会产生废渣化合物的沉淀。这样，采用下述方式是有利的，(a)采用低和恒定的镀锌浴温来降低饱和状态锌浴中的铁含量，和(b)保持铁含量接近溶解度极限，从而最大程度地减少废渣颗粒从熔融锌中沉淀出来。这些颗粒是底部废渣(FeZn7)和顶部废渣(Fe2Al5)的混合物。这些颗粒在由Kato等发表的题为“在熔融锌浴中废渣的形成和流动现象”，Galvatech’95年报汇编，Chicago，1995年，801-806页上有更详细的描述。此出版物在此作为背景材料参考引用，对其中的在本发明中采用的操作环境下形成的废渣颗粒的种类加以详细说明。
若将钢带浸在浴中时钢带比浴热，则浴会发生过热，这会提高铁从钢带溶解到浴中。钢带比浴的入口(即靠近浸渍点)热，除非在浸在浴中之前的热处理后充分地冷却钢带。在常规的方法中，无论镀锌退火和镀锌采用的是单个浴还是两个浴，浴温都比较高(例如约为460℃)，以免锌在浴表面凝固。然而，采用明显较冷的单个或多个浴会使锌在浴表面凝固起来，这是因为在常规浴中的循环差并且在钢带浸渍温度和浴温之间有少许区别。
高的浴温和形成废渣都会由于增加磨损和腐蚀而降低辊的使用寿命。同样，在浴中的其它部件如轴承和套筒也会由于高的浴温和形成废渣而降低使用寿命。这些部件所降低的使用寿命直接(如更换费用)和间接(如更换部件时停止生产)地增加成本。
由于上述问题，采用一个锌浴的镀锌器被迫使用非常昂贵的特定生产线工序(例如在辊是新的时制造外露品质的涂覆钢带的工序)和维护操作(如机械清洗浴)，以便在低质量镀锌钢和低质量镀锌退火钢的制造过程中制得高质量表面的产品。这样，采用常规单浴法制得的外露品质产品的数量比制造涂覆钢带的生产线容量少。
通常采用电镀锌(而非热浸镀锌)来制造外露使用所需的产品，因为电镀锌法通常会获得较好质量的表面。然而，与热浸镀锌退火或热浸镀锌相比，电镀锌较为昂贵。
发明的概述
本发明一种用于涂覆钢带的方法包括下述步骤：提供有效铝浓度约为0.10-0.15重量％的熔融锌浴；保持浴的设定点(set-point)温度约为440-450℃；使熔融的锌循环，以便让浴中的铝和浴温达到均匀，这样就防止积累废渣；将钢带浸在浴中涂覆钢带，其中钢带的入口温度(snout temperature)约为470-538℃；将熔融的锌引向浸渍的钢带，以冷却钢带。
该方法可以包括保持浴的设定点温度约为445-450℃并且保持浴温在设定点的1℃以内的步骤。熔融锌浴的有效铝浓度可为0.13-0.14重量％。该方法的再一个方面是视浴加热装置(如电感器)的位置，浴的表面可以保持完全熔融。
若钢带包含高强度的低合金钢或低碳铝镇静钢(low carbon aluminumkilled steel)，则钢带的入口温度较好约为510℃。若钢带包含具有超低或极低碳含量的真空脱气钢，则钢带的入口温度较好约为471℃。
本发明的另一个方面是一种制造具有高质量表面的镀锌钢和镀锌退火钢的方法。该方法包括下述步骤：提供具有有效铝浓度的熔融锌浴；保持浴的设定点温度约为440-450℃；将钢带浸在浴中，涂覆钢带，从而制得基本上没有废渣的镀锌钢带和镀锌退火钢带。镀锌过程中浴的有效铝浓度与镀锌退火过程中浴的有效铝浓度基本上相似。
在某些实例中，浴的有效铝浓度在镀锌退火和镀锌之间的变化不大于0.01重量％。镀锌过程中浴的有效铝浓度与镀锌退火过程中浴的有效铝浓度可以相同。
可以保持浴的设定点温度约为445-450℃，并且可以保持浴温在设定点的1℃以内。可以保持设定点约为447℃。浴的有效铝浓度可以约为0.10-0.15重量％，较好为0.13-0.14重量％。钢带的浸渍或入口温度约为470-538℃。
该方法可以包括将来自浴底部的冷却锌引向浸在浴中的钢带的步骤，以防在浸渍钢带的附近形成热点，从而防止锌蒸发，以及快速冷却浸渍的钢带接近浴温的步骤。
若钢带包含高强度的低合金钢或低碳铝镇静钢，则钢带的入口温度较好约为510℃。若钢带包含具有超低或极低碳含量的真空脱气钢，则钢带的入口温度较好约为471℃。
该方法可以制得具有优良的涂层粘合性、表面质量和点焊性的镀锌和镀锌退火产品。在涂覆过程中浴的表面可以保持完全熔融。
附图的简要说明
图1是说明美国专利4,971,842中所述体系的流动方式的示意图。
图2(a)是说明本发明冷却器/清洗器和本发明方法新的流动方式的侧视图的示意图。
图2(b)是说明熔融锌流动控制装置的前视图的示意图。
图3是说明本发明体系的喷嘴室和实施本发明方法时产生的流体流动的示意图。
图4是说明含有隔板或充气(plenum)的喷嘴的示意图。
图5(a)和(b)是说明沿钢带的长度和两个侧面方向上注入锌所用喷嘴的两个视图的示意图。
图6(a)-6(c)是说明将常规技术与本发明的各种操作因素相比较的工艺图。
较好实例的详细描述
用于处理连续钢带的镀锌和镀锌退火设备(arrangement)是连续涂覆生产线的一部分，它包含熔融锌和铝的浴。在浴中设置一将在下面作更详细描述的用于冷却浴的设备。
可以在到达末端斜槽、或入口或均热炉的最后区域之前按常规方式处理钢带。入口延伸到浴中，从而将炉与周围空气隔离开来。这种在到达入口之前进行的常规处理可以包括化学清洗，其办法是浸在氢氧化钠溶液中并刷洗，电解净化、冲洗和干燥。在化学清洗之后，一般对钢带进行退火，之后再到达入口。在入口之前的喷射式冷却器将钢的温度降至入口温度，该温度定义为钢带进入浴的温度。
图1是说明美国专利4,971,842中所述体系的流动方式的示意图。图2(a)和2(b)说明适用于本发明实践的全部体系。作为本发明方法的一部分，退火钢带2绕导辊4通过锌浴3，并在一个或多个稳定辊5之间通过，该稳定辊将钢带弄平，之后钢带在控制涂层厚度的喷气刮刀之间通过。可以在喷气刮刀中使用诸如氮气之类的气体介质。在喷气刮刀后，可以使用喷气喷嘴或水雾喷嘴，以冷却从浴中取出的钢带，从而将涂层固化。在钢带到达入口之前的处理步骤和在钢带从浴中取出之后的处理步骤可以按常规方式进行。在此参考引用的美国专利4,361,448、4,759,807和4,971,842披露了将钢带引入熔融浴和从熔融浴中取出的设备，尽管这些专利中没有一个提供不含废渣的浴和不含废渣的涂层。另一种将钢带引入熔融浴和从熔融浴中取出的设备披露于1998年1月29日申请的由共同发明人Pertti J.Sippola发明的美国专利申请No.09/015,551中，此专利申请的内容在此参考引用。此未审定的申请也披露了一种下述用于冷却熔融浴的设备。
用于将锌涂到钢上的喷嘴单元6包括上喷嘴7和下喷嘴8(如图3和4所示)。相反，美国专利4,971,842的冷却器具有上喷嘴7和下喷嘴8，两者在单元6的宽度上均匀地呈缝隙状排列，没有充气板(plenum plate)9(图4)的阴影构形，所述充气板包括许多被安排成使熔融锌以与钢带长度方向基本上成90°的角度引入的喷嘴8。而且，如图4所示，本发明的冷却器/清洗器2具有许多伸长的上喷嘴7。同样，下喷嘴8是圆形的并且位于充气板9的构造中。
如图2(a)所示，喷嘴7和8的排放区域应覆盖沿钢带2长度方向上A至B的钢带2区域的至少50％。这与美国专利4,971,842所述的如图1所示的单个下喷嘴8不同。在本发明的体系中，喷嘴8安装在充气板9中，使喷嘴的一半长度位于充气板中心线的一侧上，而另一半长度位于另一侧上。这种安排提供锌相对于钢板的最有效的流动。
在喷嘴室6的内部将被废渣玷污的锌泵送到钢带，以便使废渣颗粒粘合在钢带2的表面上。这个操作能将作为钢带上锌涂层一部分的废渣从锌浴中除去。这样，随后就可以在不含废渣的锌浴中对处理过的钢进行处置，因为所有的废渣先前都粘合到处理过的钢带上而被去掉。为了将废渣颗粒有效地粘合到钢带上，来自喷嘴8的锌流应以实际上与钢带垂直的方向(而非如美国专利4,971,842的如图1所示的冷却器中与钢带平行移动的方向)上撞击钢带。
为了产生充分的流动以将废渣颗粒粘合到钢带2上，本发明喷嘴8的面积应为在搅拌器17处测得的泵体10的面积的2倍。通过调节泵的旋转速度，从而调节待移动的物料的体积，就可以调节来自喷嘴7和8的锌流的速度。将物料(占浴中全部锌的约2％)从锌柱通过壳体11中的狭缝12转移到锌浴表面3的上方，可以对移动到钢带2上的锌的量加以监控。狭缝12的宽度宜为25毫米，高度宜为100毫米。壳体11连接到泵体10上，并从锌浴表面下方延伸到高出锌浴的表面。狭缝中的锌液面由泵10产生的主锌流分流而来，但它是在整个浴中合适锌液面的指示。而且，调节少量的锌，其办法是将它们从施加到钢的主锌流分流而来或将它们加到所述主锌流中，就可以精确地调节用于最佳电镀的锌液面和产生最少量的废渣。这种控制装置是美国专利4,971,842中所没有的。
较好是5毫米锌柱(高于浴的表面3)相应于每小时泵送1000吨锌，10毫米的柱适用于每小时泵送2000吨锌。小于5毫米时，锌流太小，而大于10毫米时，锌流太大，会产生材料腐蚀的问题。这样，保持狭缝12上锌柱较好为5-10毫米就能确保本发明的锌流。
如图6(c)所示，在处理三种钢旋管(steel coils)后，从喷嘴单元6出来的锌实际上是一种不含废渣的锌熔体，因为实际上所有的废渣颗粒都粘合到先前处理钢旋管的钢带2上。因此，在辊4两侧和下方的锌流不会在辊4上形成任何废渣的积累。在钢带2上也不会再有任何废渣沉积。
隔板13位于下辊4的下方。这样锌流将保持下辊4的表面清洁，并防止在其上形成任何废渣的积累。这样就不需要常规体系所需的机械刮刀从辊上去除积累的废渣。在隔板13端部的锥形物14(图2(b))引导不含废渣的锌流部分流到连接在悬臂16的导辊4的轴承15中。这种流动能最大程度地减少辊轴承的腐蚀/由于在早期处理阶段(第一组三个钢旋管)的浴中存在废渣硬颗粒而造成的磨损。
图2(a)中说明了由泵10处置的锌的体积V的分配。大约40％体积的由泵处置的锌在下辊4的下方流过，而大约30％的体积在辊的上方流过。大约15％体积的由泵处置的锌在钢带2的各侧面上从喷嘴单元6的顶部流出。全部此体积的锌通过泵流回，并构成浴中大约98％的锌。其余2％的锌转移到壳体11中，通过狭缝12流出。
喷嘴7和8的总面积应基本上为泵体10面积的2倍。因而，流出狭缝12的锌流是为进行合适处理以便获得不含废渣的浴并最终获得不含废渣的产品而应在浴中存在的锌的临界增加量的指示。
本发明的喷嘴8较好是直径为70-100毫米，长度大于喷嘴直径的0.7的管状喷嘴。单元6的材料是AISI 316 L(浇铸)或DIN 1,449。然而，对单元6来说最重要的是它是完全奥氏体结构，即不含铁酸盐和铁酸盐的量应小于0.2％。同样该材料应是浇铸成形的，在浇铸后不进行任何共混或冷成形。
本发明的设备产生如图2所示的流动方式，在锌浴3中没有任何“死”区，并且在整个锌浴中都是化学均匀的。这种流动方式可以获得这样一种方法，它能用不含废渣的锌浴组合物并且对靠近入口的锌的局部加热最小的情况下进行热浸镀锌。常规体系和如图1所示体系的流动方式不足以提供合适的化学均匀性，这样就不能获得不含废渣的浴组合物和不含废渣的产品。
下面和图6(a)-6(b)中提供对本发明一个较好实例进行这些试验的结果，用来说明本发明体系的某些具体细节和操作该体系对钢带进行镀锌的方法。为进行工业规模的试验，将美国专利4,971,842的冷却器与本发明的冷却器/清洗器相比较。若钢带浸渍的温度太高，则浴的反应性变得太高，从而导致产生悬浮的废渣。在合理的钢带浸渍温度，即钢带的温度较好约为470-538℃，浴的设定点温度较好约为440-450℃，更好约为445-450℃下运行本发明的体系，获得不含废渣的浴，进而获得不含废渣的产品。当浴温小于约445℃时，在浴的表面上会产生一些锌的凝固，这使采用撇渣去除顶部废渣变得更为困难。
参看图2(a)，浴冷却器包括主热交换器19，该交换器包含运载氮气和去离子水作为通过浴的冷却剂的一束U形不锈钢管20。冷却剂(被管20所包住)在约90-100℃时进入浴，在约250-350℃时离开浴。在浴外面的辅助热交换器(未图示)能将冷却剂的温度从约250-350℃降至约30-50℃。接着，鼓风机将气再循环到主热交换器19中，之后温度约为90-100℃的冷却剂返回到浴中。
这样该设备就能控制流过喷嘴的锌的温度比锌浴的操作温度低0.1-3℃。锌浴的操作温度保持在设定点±1℃。当设定点保持恒定时，浴温不会转变，这就是所谓的浴温为稳定状态。
上喷嘴7将锌流倾斜地引向钢带，较好是顶着其移动的方向，以防止锌在入口中变热并防止在炉内形成锌蒸气，从而最终防止在浴中形成废渣，以便改进涂层的粘合性。下喷嘴8引导锌流，例如可以将锌流垂直地引向钢带。可以通过泵10的旋转速度来控制锌流的总量。
在位于U形不锈钢管20两侧上的泵10中的两个搅拌器或转子17将较冷的锌从浴底部向上抽出通过靠近入口的喷嘴。接着当钢带进入浴中时，冷锌快速冷却钢带。同样因为锌被搅拌器17所循环，故可以最大程度地降低或防止靠近入口的锌发生局部加热的现象。
如表I所列，该冷却器/清洗器能制得具有不含废渣的涂层的产品。
                                    表I
                               常规冷却器              本发明的冷却器/清洗器
    钢带浸渍     540℃     485℃     540℃     485℃
    浴温     447℃     447℃     447℃     447℃
    浴中的铝含量     0.15％     0.15％     0.14％     0.14％
    浴中的铁含量     0.03％     0.025％     0.025％     0.020％
    涂层中的废渣％(随线检验)     2-3     1-2     1     0
对从锌浴中取出的样品进行化学分析来测量铝和铁的含量。当铝的含量为0.14％时，在447℃时铁对锌的溶解度为0.020重量％。这样，浴中的铁含量等于铁的溶解度。所以本发明的方法能保持不含废渣的锌浴，从而能制得不含废渣的产品。
图6(a)-(c)三张图说明了使用本发明的结果与使用美国专利4,971,842的体系所得结果相比较。特别是，与美国专利4,971,842相比，本发明体系的效率(效率＝每单位时间内的废渣去除量)是优良的。这可由图6(c)来说明，该图说明了对于各种被处理的旋管，在一段时间内的废渣去除。各旋管大约是20吨钢，并且花大约30分钟的时间进行处理。到处理第三根旋管时，本发明的操作已达到能快速地从铁饱和的锌浴中去除废渣颗粒。随后，旋管4成为在不含废渣的环境下进行处理的第一根旋管，它就是本发明的目标物。这个结果是美国专利4,971,842的体系所不可能达到的。
在许多常规的方法中，必须将在入口中的钢带冷却到约460℃，以免在浴中的钢带上形成铁-锌合金。由于本发明在浸钢带之前最大程度地减少对钢带的冷却，如随即由下述两个例子所述，可以提高钢带的生产量。
对于由高强度低合金钢或常规低碳铝镇静钢组成的钢带，镀锌退火和镀锌时的浸带温度或入口温度可以低至约471℃，较好约为510℃，并可以高达538℃。然而，接近538℃时，锌开始蒸发，这样废渣的形成略微有所上升。
对于由稳定和不稳定的真空脱气钢组成的钢带，镀锌退火和镀锌时在浸渍或入口处的钢带温度较好约为471℃，但可以约为471-510℃。当温度更高时，有更多的铁-锌合金生长起来。
在上述两个例子中，浴温为447℃较好，但在约445-450℃范围内的任何浴温都是合适的。
浴中有效铝的浓度接近至正好为铁-锌-铝三元溶解度图上的拐点。有效铝不包括在金属间合金中包含的铝。换句话说，有效铝定义为在浴溶液中控制涂层和钢之间铁-锌合金形成的铝。对于由同一熔融浴来制造镀锌退火钢和镀锌钢来说，有效铝浓度约为0.10-0.15重量％使用于本发明是合适的。对于由同一熔融浴来制造镀锌退火钢和镀锌钢来说，有效铝浓度较好为0.12-0.15重量％，有效铝浓度更好为0.13-0.14重量％。使用由Nagoya Instituteof Technology开发的动态传感器来测量有效铝浓度，该传感器描述于S.Yamaguchi、N.Fukat su、H.Kimura、K.Kawamura、Y.Iguchi和T.O-Hashi著的“Al传感器在连续镀锌过程的Zn浴中的开发”一文，Galvatech 1995年报汇编，647-655页(1995)中。该动态传感器由Yamari Industries Ltd.，Japan制造，并由Cominco销售。
若有效铝浓度正好在铁-锌-铝三元溶解度图上拐点的右侧，则废渣的形成是可以接受地低的(废渣的形成通常随铝含量的增加而减少)，并且从镀锌到镀锌退火的转变和逆向转变都比较容易。而且，正好在铁-锌-铝溶解度图的拐点右侧进行操作而致的较低铝含量所制得的产品的涂层中的铝比常规制得产品的低，从而改进了点焊性。
视浴温、钢带温度、涂层重量和其它因素而定，常规制得的涂层的铝浓度一般为浴中铝浓度的2.5-4倍。本发明制得的涂层的铝浓度为浴中铝浓度的约1.5-2.5倍。
在本发明的浴中，温度和组成的均匀性是重要的，浴的循环有助于达到这两个特征。在常规的方法中，仅是钢带和在浴中的辊的移动以及由浴电感应器产生的力来使锌循环。这种极小的循环导致在整个浴中的不均匀温度和不均匀组成。同样，由于铝的含量比锌高，故铝流动到浴的表面，进一步提高了组成的不均匀性。
当采用常规方法在靠近铁-锌-铝三元图的拐点处进行操作时，在浴中存在有若干梯度。而且，若常规方法中铝的含量低，则铁的含量会增加。因此，就会形成更多的底部废渣。同样，高的浴温和高的温度变化也会导致产生废渣。
采用本发明的方法可以改进涂层的粘合性，因为具有低铝含量的铁-锌合金层较薄。可以获得涂层重量为88和145g/m2/侧的改进的粘合性。同样，可以达到优良的表面质量，因为在稳定状态条件下实际上没有废渣被钢带粘附。同样，在生产线上的钢带速度(或生产量)较快，因为该过程并不局限于浸渍钢带之前的喷射冷却速度。
与在常规涂覆过程中的约8-10％相比，本发明上述例子中产生的废渣的重量平均仅为所耗锌的约6-7％。常规镀锌方法在熔融浴中使用少于0.15％铝时一般制得涂层粘合性差并且有大量废渣粘附的钢带，而本发明方法在使用少于0.15％铝时能制得涂层粘合性优良并且实际上没有废渣粘附的镀锌钢带。
而且，在相同的熔融浴(具有基本上相同的有效铝浓度)中将高表面质量的镀锌钢涂覆成镀锌退火钢。镀锌退火操作涂覆过程中的有效铝浓度与镀锌涂覆过程中的有效铝浓度基本上相同。在本文的上下文中，基本上相同是指在镀锌退火操作和镀锌之间没有从外部进入铝增亮剂(aluminumbrightener)，并且在镀锌退火和镀锌之间没有采取降低铝浓度的步骤(如加入纯锌)。预计铝有±0.005％的变化，因为在测量有效铝浓度的局部处有少量、局部的铝浓度变化。这样，应取多个有效铝浓度的读数，以获得平均有效铝浓度。在某些实施方案中，在镀锌退火操作和镀锌之间浴的有效铝浓度的变化不大于0.01重量％。
可以对镀锌钢带进行猛烈冲击产生凹陷，然后将SCOTCH胶带施加到受冲击的部位来确定涂层粘合性。若没有裂缝或不形成碎片，则认为涂层粘合性是优良的。用肉眼观察涂覆钢带的表面是否有表明废渣存在的疙瘩来确定废渣粘附。基本上没有废渣的涂覆钢带定义为用肉眼观察没有可察觉的疙瘩的涂覆钢带。
在常规方法中，浴中低铝含量会引起过度的铁-锌合金生长，这又会导致涂层对钢带的粘合性低。在常规方法中浴的低铝含量也会引起形成过量的废渣。相反，在本发明方法中，可以在浴中采用低铝含量，不会形成废渣，因为低和恒定的浴温以及均匀的浴组成将浴中的铁含量降至接近铁的溶解度极限。低和恒定的浴温以及均匀的浴组成是由上述浴冷却设备达到的。若在常规方法中采用本发明达到的低的浴温，则会使锌在靠近表面处凝固。
在本发明的方法中，可以达到低的铁-锌合金生长，因为与常规方法相比，在浴中存在更为有效的铝并且浴温更低。尽管通常来说镀锌钢涂层中的铝含量比镀锌退火钢涂层中的铝含量高，但本发明能制得高表面质量的镀锌涂层，在有效铝含量在镀锌退火范围内的浴中没有过多的铁含量(即有良好的粘合性)。这样，本发明的方法采用同一浴就能制造镀锌退火钢和镀锌钢，其中该浴在镀锌和镀锌退火过程中的有效铝浓度基本上是相同的。
新的或未使用过的浴起初是不含废渣的。然而，先前用于常规镀锌退火和镀锌方法的浴包含一定的废渣。为了除去废渣以便先前使用过的浴可用来制造基本上不含废渣的涂覆钢带，可以让一根或多根旋管穿过浴。这样的一根或多根旋管将粘附废渣，为随后的旋管去掉浴废渣。一旦除去了废渣，本发明就能长期地制造镀锌钢和镀锌退火钢，钢的表面不会有废渣粘附。在采用本发明的方法时，会形成某些顶部废渣。然而，这可通过刮削浴的表面而去除。
采用本发明的方法可以提高辊的使用寿命以及涂覆设备的轴承和套筒的使用寿命。该设备的提高的使用寿命得自废渣减少以及使用能减少腐蚀的较低浴温。设备使用寿命的提高能提高生产率，因为辊能工作较长的时间。另外还能降低辊的更换成本。
这样，本发明能使产品较快地从镀锌退火转变到镀锌以及逆向转变，在从镀锌退火操作到镀锌的转变过程中制得较高质量的镀锌钢带，因为其具有能降低铁溶解度的较低浴温，并且即使在稳定状态的常规制造过程中涂覆钢带的表面质量也比常规制得的涂覆钢带的好。而且，生产量能提高到炉的容量，从而能提高先前被喷射冷却容量所限制的生产线的速度。可以提高基本上没有缺陷的产品的产率，因为在辊上很少有废渣沉积出现，故可以制得很少有缺陷的涂层。
尽管用例子说明了较好的实施方案，但不应将本发明理解成局限于此。因此，应将本发明看作包括仅由所附权利要求书范围限制的任何和所有的等同物、改进、改变和其它实施方案。

Claims (21)

1.一种用于涂覆钢带的方法，该方法包括下述步骤：
提供有效铝浓度约为0.10-0.15重量％的熔融锌浴；
保持浴的设定点温度约为440-450℃；
使熔融的锌循环，以防积累废渣；
将钢带浸在浴中涂覆钢带，其中钢带的入口温度约为470-538℃；和
将熔融的锌引向浸渍的钢带，以冷却钢带。
2.如权利要求1所述的方法，其中保持浴的设定点温度约为445-450℃。
3.如权利要求1所述的方法，其中保持浴温在设定点的1℃以内。
4.如权利要求1所述的方法，其中熔融锌浴的有效铝浓度为0.13-0.14重量％。
5.如权利要求1所述的方法，其中浴的表面是完全熔融的。
6.如权利要求1所述的方法，其中钢带包含高强度的低合金钢或低碳铝镇静钢，该钢带的入口温度约为510℃。
7.如权利要求1所述的方法，其中钢带包含具有超低或极低碳含量的真空脱气钢，该钢带的入口温度约为471℃。
8.一种制造具有高质量表面的镀锌钢和镀锌退火钢的方法，该方法包括下述步骤：
提供具有有效铝浓度的熔融锌浴；
保持浴的设定点温度约为440-450℃：和
将钢带浸在浴中，涂覆钢带，从而制得基本上没有废渣的镀锌钢带和镀锌退火钢带；
其中镀锌过程中浴的有效铝浓度与镀锌退火过程中浴的有效铝浓度基本上相似。
9.如权利要求8所述的方法，其中浴的有效铝浓度在镀锌退火和镀锌之间的变化不大于0.01重量％。
10.如权利要求8所述的方法，其中镀锌过程中浴的有效铝浓度与镀锌退火过程中浴的有效铝浓度相同。
11.如权利要求8所述的方法，其中保持浴的设定点温度约为445-450℃，并且保持浴温在设定点的1℃以内。
12.如权利要求11所述的方法，其中保持设定点约为447℃。
13.如权利要求8所述的方法，其中浴的有效铝浓度约为0.10-0.15重量％。
14.如权利要求13所述的方法，其中浴的有效铝浓度为0.13-0.14重量％。
15.如权利要求8所述的方法，其中钢带的入口温度约为470-538℃。
16.如权利要求15所述的方法，其中钢带包括高强度的低合金钢或低碳铝镇静钢，该钢带的入口温度约为510℃。
17.如权利要求15所述的方法，其中钢带包括具有超低或极低碳含量的真空脱气钢，该钢带的入口温度约为471℃。
18.如权利要求8所述的方法，其中镀锌钢带和镀锌退火钢带具有优良的涂层粘合性。
19.如权利要求8所述的方法，其中浴的表面是完全熔融的。
20.如权利要求8所述的方法，其中镀锌钢带和镀锌退火钢带具有优良的点焊性。
21.如权利要求8所述的方法，它还包括下述步骤：
将来自浴底部的较冷锌引向浸在浴中的钢带，以防在浸渍钢带的附近形成热点，和快速冷却浸渍的钢带接近浴温。
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