RO122497B1

RO122497B1 - Process for hot galvanizing in nickel-microalloyed baths

Info

Publication number: RO122497B1
Application number: ROA200700290A
Authority: RO
Inventors: Silviu Radu Boiciuc; Adriana Preda; Simona Asiza Boiciuc; Silvica Horia; Iulian Onea
Original assignee: Uzinsider Engineering S.A.
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2009-07-30

Abstract

The invention relates to a process for hot galvanizing cold-rolled steel strips having a carbon content of 0.05 ... 010% in nickel-microalloyed baths. The claimed process takes place in nickel-microalloyed zinc bath at a temperature of 455A C +/- 5A C and consists in microalloying the zinc bath by adding nickel powder having a granulation of 50 ... 100 mium till the concentration thereof reaches 0.10945 ... 0.11055%, followed by maintaining each portion of strip in the galvanizing bath for 90 s and cooling the zinc plated strip by air exposure or in a controlled manner, by using air nozzles, depending on the desired thickness of the coated zinc layer.

Description

Invenția se referă la un procedeu de zincare termică a benzilor de oțel laminate la rece și având un conținut de carbon de 0,05-0,10%, din băi microaliate cu nichel.The invention relates to a process of thermal galvanizing of cold rolled steel strips and having a carbon content of 0.05-0.10%, of nickel-plated baths.

Sunt cunoscute procedee clasice ce constau în imersia pieselor in zincul topit la temperatura de 455±5°C. Zincul topit reacționează cu fierul și formează o serie de straturi de aliaj Fe-Zn (gamma, zeta, delta), care dau o depunere chiar mai dură decât oțelul suport. Reacțiile chimice care au loc în timpul procesului de zincare termică, se desfășoară astfel încât fiecare strat de aliaj Fe-Zn fuzionează cu următorul, formându-se o acoperire de compoziție intermetalică, metalurgic legată de oțel, care face parte integrantă din produsul complet. Acțiunea de aliere continuă până când banda de oțel este extrasă din baia de zincare și în acest moment se formează un strat de zinc pur la suprafața produsului. Straturile intermetalice trebuie să fie cât mai subțiri (în special stratul zeta, care dă fragilitate acoperirii), în timp ce la aceiași parametri tehnologici, stratul de zinc pur (eta) trebuie să fie cât mai gros, pentru a mări rezistența la coroziune a reperelor zincate termic.There are known classical procedures consisting of immersion of the parts in the molten zinc at a temperature of 455 ± 5 ° C. The molten zinc reacts with the iron and forms a series of Fe-Zn alloy layers (gamma, zeta, delta), which give an even harder coating than the support steel. The chemical reactions that take place during the thermal zincing process are carried out so that each layer of Fe-Zn alloy fuses with the next, forming a coating of intermetallic, metallurgical composition related to steel, which is an integral part of the complete product. The alloying action continues until the steel strip is extracted from the zinc plating bath and at this point a pure zinc layer is formed on the surface of the product. The intermetallic layers must be as thin as possible (especially the zeta layer, which gives brittleness to the coating), while at the same technological parameters, the pure zinc layer (eta) must be as thick as possible, in order to increase the corrosion resistance of the parts. thermally galvanized.

Dezavantajele acestui procedeu constau în apariția unor straturi intermetalice cu grosime mare, ceea ce duce la reducerea stratului de zinc eta și astfel la reducerea duratei de viață a produsului, la existența unor cristale mari de zinc și un consum ridicat de zinc.The disadvantages of this process consist of the appearance of intermetallic layers with high thickness, which leads to the reduction of the zinc layer and thus to the reduction of the life of the product, to the existence of large zinc crystals and a high consumption of zinc.

Din brevetul de invenție JP 2006283155 (Nipon Steel Corp.), publicat în oct. 2006, se cunoaște o compoziție de acoperire având o rezistență ridicată la coroziune, compoziție care lângă zinc conține 4...12% Al, 1...5% Mg și în mod alternativ, unul din următoarele elemente: până la 0,5%Si, 0,1% Ti, 0,5% Ni, 0,1% Zr, 0,1% Hf, 0,1% Sr și 0,1% Ca.From the patent JP 2006283155 (Nipon Steel Corp.), published in Oct. 2006, it is known a coating composition having a high resistance to corrosion, composition that near zinc contains 4 ... 12% Al, 1 ... 5% Mg and alternatively, one of the following elements: up to 0.5 % Si, 0.1% Ti, 0.5% Ni, 0.1% Zr, 0.1% Hf, 0.1% Sr and 0.1% Ca.

Procedeul de zincare termică a benzilor din oțel laminate la rece și având un conținut de carbon de 0,05-0,10% de tip oțel carbon, conform invenției, se desfășoară în băi de zinc microaliate cu nichel, la temperatura de 455±5°C și constă în microalierea băii de zinc prin adăugarea de pulbere de nichel având granulația de 50 -100 pm, până când concentrația acestuia ajunge la 0,10945...0,11055%, urmată de menținerea fiecărei porțiuni de bandă în baia de zincare timp de 90 secunde și răcirea benzii zincate prin expunerea sa la aer, sau controlat, folosind duze de aer, funcție de grosimea dorită a stratului de zinc depus.The process of thermal galvanizing of cold rolled steel strips with a carbon content of 0.05-0.10% carbon steel, according to the invention, is carried out in nickel-plated zinc baths at 455 ± 5 ° C and consists in the microalignment of the zinc bath by the addition of nickel powder having a granulation of 50-100 pm, until its concentration reaches 0,10945 ... 0,11055%, followed by the maintenance of each band portion in the bath. galvanizing for 90 seconds and cooling the galvanized strip by its exposure to air, or controlled, using air nozzles, depending on the desired thickness of the deposited zinc layer.

Procedeul de zincare termică din băi microaliate cu nichel, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:The process of thermal galvanizing of nickel plated baths according to the invention has the following advantages:

- creșterea considerabilă a grosimii stratului de zinc și diminuarea grosimii straturilor intermetalice în baie, față de băile obișnuite de zincare;- the considerable increase of the thickness of the zinc layer and the decrease of the thickness of the intermetallic layers in the bath, compared to the usual baths of zinc;

- cristalele mari de zinc au fost mărunțite odată cu creșterea conținutului de Ni, ajungându-se la o structură eutectică foarte fină;- the large zinc crystals were minced with the increase of the Ni content, reaching a very fine eutectic structure;

- scăderea consumului de zinc;- decrease in zinc consumption;

- scăderea vitezei la coroziune cu 85% (la căldură umedă) și cu 64% (la ceață salină), în cele ce urmează, se face o prezentare detaliată a invenției, cu referire la fig. 1...- the decrease of the corrosion rate by 85% (at humid heat) and by 64% (at saline fog), in the following, a detailed presentation of the invention is made, with reference to fig. 1...

3, care reprezintă:3, which represents:

- fig. 1, schema de principiu a dispozitivului de omogenizare a băii de zincare termică, în vederea obținerii concentrației de 0,10945...1,1055% nichel;FIG. 1, the principle diagram of the device for homogenizing the thermal zinc plating bath, in order to obtain the concentration of 0.10945 ... 1.1055% nickel;

- fig. 2, variația vitezei de coroziune la ceață salină funcție de concentrația de Ni;FIG. 2, the variation of the corrosion rate at saline fog depending on the Ni concentration;

- fig. 3, variația vitezei de coroziune la căldură umedă funcție de concentrația de Ni.FIG. 3, the variation of the corrosion rate in wet heat as a function of Ni concentration.

Procedeul de zincare termică a benzilor din oțel în băi de zinc microaliate cu nichel, este realizat în fazele de: microaliere a băii de zinc prin adăugarea de pulbere de nichel cu granulația de 50...100 pm până la o concentrație optimă de nichel de 0,10945...0,11055% și temperatura de 455±5°C, cu o viteză de trecere corespunzătoare unei durate de menținere a unei porțiuni de bandă în baia de zincare de circa 90 secunde, urmată de răcirea benzii zincate în aer sau controlat cu duze de aer funcție de grosimea dorită a stratului de zinc depus.The process of thermal galvanizing the steel strips in nickel-plated zinc baths is carried out in the phases of: micro-alloying the zinc bath by adding nickel powders with the granulation of 50 ... 100 pm to an optimum concentration of nickel. 0,10945 ... 0,11055% and a temperature of 455 ± 5 ° C, with a passage rate corresponding to a holding time of a portion of tape in the zinc plating bath of about 90 seconds, followed by the cooling of the zinc strip in the air. or controlled with air nozzles depending on the desired thickness of the deposited zinc layer.

RO 122497 Β1RO 122497 Β1

Procedeul este condus să se desfășoare în condițiile menționate, în scopul diminuării 1 grosimii straturilor intermetalice de aliere a zincului cu fierul și a creșterii stratului de zinc pur, scăderii semnificative a vitezei de coroziune la căldură umedă și ceață salină, scăderii 3 consumului de zinc și obținerii unei structuri eutectice foarte fine la stratul de zinc depus.The process is carried out under the mentioned conditions, in order to reduce the thickness of the intermetallic layers of zinc alloy with iron and increase of the pure zinc layer, the significant decrease of the corrosion rate in wet heat and saline fog, decrease and 3 consumption of zinc. obtaining a very fine eutectic structure at the deposited zinc layer.

Pentru alierea băii de zincare s-a utilizat o metodă eficientă, de introducere a 5 nichelului sub formă de pulbere metalică (utilizată pentru sinterizare, cu granulația de 80 pm) până la obținerea concentrației de 0,11% ± 0,5% nichel în baia de zinc topit. Pulberea de 7 nichel a fost introdusă în baia de zincare sub agitare intensă. Suprafața mare de contact a pulberii, împreună cu agitarea intensă, realizată cu ajutorul unui dispozitiv prezentat 9 schematic în figura 1, duc la dizolvarea completă a nichelului într-o perioadă scurtă de timp, datorită intensificării proceselor de transfer de masă prin difuzie convectivă. Banda din oțel 11 laminată la rece cu conținut de carbon de 0,07%, a fost supusă operațiilor de degresare, spălare, decapare, spălare, fluxare, preîncălzire și zincare la temperatura de 455±5°C, timp 13 de 90 secunde, urmată de uscare liberă în aer.For the alloying of the zinc plating bath, an effective method was used, for introducing 5 nickel in the form of metallic powder (used for sintering, with a granulation of 80 pm) until the concentration of 0.11% ± 0.5% nickel was obtained in the molten zinc. The 7-nickel powder was introduced into the zinc bath under intense stirring. The large surface of contact of the powder, together with the intense agitation, realized with the aid of a device shown schematically 9 in figure 1, lead to the complete dissolution of the nickel in a short period of time, due to the intensification of the mass transfer processes by convective diffusion. The cold-rolled steel strip 11 with a carbon content of 0.07%, was subjected to degreasing, washing, pickling, washing, fluxing, preheating and zincing at a temperature of 455 ± 5 ° C, for 13 90 seconds, followed by free air drying.

Analiza metalografică a epruvetelor a scos în evidență o creștere a grosimii stratului 15 de zinc cu 131% și o diminuare a grosimii straturilor intermetalice cu 69%, până la 0,11% nichel în baia de zincare. De asemenea, cristalele mari de zinc au fost mărunțite odată cu 17 creșterea conținutului de Ni, ajungându-se la o structură eutectică foarte fină.The metallographic analysis of the samples showed an increase of the thickness of the zinc layer 15 by 131% and a decrease of the thickness of the intermetallic layers by 69%, up to 0.11% nickel in the zinc plating bath. Also, the large zinc crystals were crushed with the increase of Ni content, reaching a very fine eutectic structure.

Analiza difractometrică confirmă rezultatele testului metalografic. Alierea băii cu Ni 19 duce la creșterea raportului cantitativ al fazei NiZn₃, odată cu creșterea conținutului de Ni din baie. 21The diffractometric analysis confirms the results of the metallographic test. Aligning the bath with Ni 19 leads to an increase in the quantitative ratio of NiZn phase ₃ , with the increase of Ni content in the bath. 21

Testele la coroziune în ceață salină și la căldură umedă au arătat o scădere a vitezei de coroziune, până la concentrația de 0,11% Ni în baie, după care aceasta rămâne 23 aproximativ constantă. în figurile 2 și 3 se prezintă graficele de variație a vitezei de coroziune funcție de concentrația de nichel din baia de zincare. 25Corrosion tests in salt fog and wet heat showed a decrease in corrosion rate, up to a concentration of 0.11% Ni in the bath, after which it remains about 23 constant. Figures 2 and 3 show the graphs of variation of the corrosion rate as a function of the nickel concentration in the zinc plating bath. 25

Exemplu: Se taie o probă dintr-o bandă de oțel carbon pentru ambutisare (cu conținut în carbon de 0,05...0,10%). Se microaliază o baie de zinc R1a topit, cu 27 0,10945...0,11055% pulbere de nichel de granulație 50...100 pm. Proba de bandă din oțel având un conținut de carbon de 0,07%, a fost supusă operațiilor de degresare, spălare, 29 decapare, spălare, fluxare, preîncălzire. Apoi, proba a fost introdusă în baia de zincare microaliată cu 1,0945...0,11055% nichel (aflată la temperatura de 455...450°C) timp de 90 31 secunde, ulterior realizându-se uscarea liberă în aer. Testele ulterioare au dus la următoarele caracteristici ale stratului depus: grosimea straturilor 5 intermetalice FexZny 33 de15,48 pm, grosimea stratului de zinc eta de 71,16 pm, raportul cantitativ al constituentului Ni Zn³ de 7,5%, viteza de coroziune la căldură umedă de 0,40 pm/an și viteza de coroziune 35 la ceață salină, de 33 pm/an.Example: Cut a sample from a carbon steel strip for stamping (with a carbon content of 0.05 ... 0.10%). Micro-alloy a molten R1a zinc bath with 27 0.10945 ... 0.11055% granulation nickel powder 50 ... 100 pm. The steel strip sample with a carbon content of 0.07%, was subjected to degreasing, washing, 29 stripping, washing, flowing, preheating. Then, the sample was introduced into the micro-alloy zinc plating bath with 1.0945 ... 0.11055% nickel (at 455 ... 450 ° C) for 90 31 seconds, then drying freely in air . Subsequent tests resulted in the following characteristics of the deposited layer: the thickness of the 5 FexZny 33 intermetallic layers of 15.48 pm, the thickness of the zinc layer being 71.16 pm, the quantitative ratio of the constituent Ni Zn ³ of 7.5%, the corrosion rate at wet heat of 0.40 pm / year and corrosion rate 35 at saline fog, 33 pm / year.

Claims

Thermal zinc plating process in nickel plated zinc baths, cold rolled steel strips having a carbon content of 0.05 ... 0.10% carbon steel type for 41 stamping, at 455 ° C , characterized in that it consists in the microalignment of the zinc bath by the addition of nickel powder having a granulation of 50 ... 100 pm, until its 43 concentration reaches 0,10945 ... 0,11055%, maintaining each portion of zinc. tape in the zinc plating bath for 90 seconds and cooling the zinc strip by its exposure to air, or 45 controlled, using air nozzles, depending on the desired thickness of the zinc layer deposited.