RU1793003C

RU1793003C - Melt for applying protective coating and method for applying protective coating

Info

Publication number: RU1793003C
Application number: SU894727092A
Authority: RU
Inventors: Инга Александровна Филиппова; Владимир Михайлович Кукушкин; Анатолий Ильич Стариков; Михаил Хаимович Додик; Рафаил Израилевич Черкасский; Леонид Владимирович Радюкевич; Вадим Григорьевич Антипин; Виктор Иосифович Ивашин; Валерий Максимович Пахалуев; Леонид Леонидович Пишванов; Андрей Пинхусович Гиршенгорн; Рем Салимович Гузаиров; Леонид Александрович Казанбаев; Сергей Сергеевич Фомин; Аркадий Андреевич Бельский; Анатолий Иванович Тычинин
Original assignee: Уральский научно-исследовательский институт черных металлов; Магнитогорский металлургический комбинат
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1989-06-19
Publication date: 1993-02-07

Abstract

Сущность изобретени : дл нанесени защитного покрыти используют расплав, содержащий мас.%: алюминий 4,0-6,0; мишметалл 0,02-0,06, индий 0,003-0,03 и цинк остальное. Способ нанесени покрыти на полосу включает нагрев полосы, выдержку , охлаждение и погружение в расплав вышеуказанного состава, температуру которого поддерживают в пределах 390-430&deg;С, а на поверхность его подают газовую смесь из азота и водорода с влаго- содержанием, определ емым по формуле: Сн20 0,02 + 7493 (0,01tp) 8 + 1,35(С|П), где tp - температура расплава, a Cin - содержание инди в расплаве, мас.%. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.SUMMARY OF THE INVENTION: to apply a protective coating, a melt is used containing wt.%: Aluminum 4.0-6.0; mischmetal 0.02-0.06; indium 0.003-0.03; and zinc the rest. The method of coating the strip includes heating the strip, holding, cooling and immersing the above composition in a melt, the temperature of which is maintained within 390-430 ° C, and a gas mixture of nitrogen and hydrogen with a moisture content determined by moisture is supplied to its surface according to the formula: Сn20 0.02 + 7493 (0.01tp) 8 + 1.35 (С | П), where tp is the melt temperature, and Cin is the indium content in the melt, wt.%. 2 s.p. crystals, 2 tab.

Description

V зобретение относитс к области нанесена защитных покрытий на стальной прокат гутем погружени в расплавленный металл.The fifth invention relates to the field of applying protective coatings to rolled steel by immersion in molten metal.

Ч-- : . .Цель изобретени - повышение срока службы покрыти .H--:. The aim of the invention is to increase the life of the coating.

Согласно изобретению, используемый дл нанесени покрыти , расплав содержит (мас.%):According to the invention, used for coating, the melt contains (wt.%):

Алюминий4,0-6,0 Мишметалл 0,02-0,06 Индий 0,003-0,03 Цинк Остальное Введение инди в состав расплава 0 указанном количестве обеспечивает дополнительное повышение растекаемости, в результате чего улучшаетс взаимодействие покрыти с поверхностью стальной основы и исчезают мелкие непокрытые точки. Улучшение взаимодействи покрыти с поверхностью основы способствует образованию сплошного интерметаллидногб сло , за счет чего повышаетс его коррозионна стойкость , что обеспечивает увеличение срока службы всего цинкового покрыти . При содержании инди ниже указанного предела вли ние его на сплошность интерметаллид- ного сло не обнаружено. При введении инди выше предлагаемого количества не установлено заметного улучшени сплошности интерметаллидного сло , однако экспериментально установлено увеличение коррозионных потерь покрыти .Aluminum 4.0-6.0 Mischmetal 0.02-0.06 Indium 0.003-0.03 Zinc Other The introduction of indium in the melt 0 specified amount provides an additional increase in flowability, as a result of which the interaction of the coating with the surface of the steel base is improved and small uncoated points. Improving the interaction of the coating with the surface of the substrate promotes the formation of a continuous intermetallic layer, thereby increasing its corrosion resistance, which ensures an increase in the service life of the entire zinc coating. When the indium content is below the indicated limit, its influence on the continuity of the intermetallic layer was not detected. With the introduction of indium above the proposed amount, no appreciable improvement in the continuity of the intermetallic layer was found, however, an increase in the corrosion loss of the coating was experimentally established.

VIVI

юYu

GO О ОGO ABOUT

СА)CA)

Согласно изобретению способ нанесени защитного покрыти из расплава, содержащего мас.%: алюминий 4,0-6.0, мишметалл 0,02-0,06, индий 0,003-0,03 и цинк - остальное, включает нагрев полосы, выдержку, охлаждение, подачу газовой смеси из азота и водорода на поверхность расплава и погружение полосы в расплав, имеющий температуру 390-430°С, а газовую смесь подают на поверхность расплава с влагосодержанием, определ емым по формуле:According to the invention, the method of applying a protective coating from a melt containing wt.%: Aluminum 4.0-6.0, mischmetal 0.02-0.06, indium 0.003-0.03 and zinc - the rest includes heating the strip, holding, cooling, feeding a gas mixture of nitrogen and hydrogen to the surface of the melt and immersion of the strip in the melt having a temperature of 390-430 ° C, and the gas mixture is fed to the surface of the melt with a moisture content determined by the formula:

СН2о 0,02 + 7493 (0,01 tp)8 + 1,35(Czn). где tp - температура расплава. °С;CH2 0.02 + 7493 (0.01 tp) 8 + 1.35 (Czn). where tp is the melt temperature. ° C;

Czn - содержание инди в расплаве, . мас.%.Czn is the indium content in the melt. wt.%.

Качество покрыти , получаемого путем погружени стальной полосы, прошедший предварительную термохимическую обработку в печи определ етс как степенью термохимической очистки поверхности от загр знений и полнотой восстановлени образовавшихс при нагреве оксидов, так и состо нием поверхности расплава в месте погружени полосы. Смачивание и растекание расплава по поверхности полосы в значительной степени ухудшаютс при наличии незначительного количества оксидов компонентов расплава, образующихс при взаимодействии с парами воды, содержащихс в защитном азотоводородном газе.The quality of the coating obtained by immersion of a steel strip that has undergone preliminary thermochemical treatment in an oven is determined both by the degree of thermochemical cleaning of the surface from pollution and the complete recovery of the oxides formed during heating, and by the state of the melt surface at the place of immersion of the strip. Wetting and spreading of the melt over the strip surface is significantly worsened by the presence of an insignificant amount of oxides of the components of the melt resulting from the interaction with water vapor contained in a protective nitrogen-hydrogen gas.

Защитную газовую смесь азота с водородом подают на поверхность расплава в месте погружени полосы, поэтому содержание влаги в нем должно быть таким, чтобы отсутствовало как окисление поверхности погружаемой полосы, так и компонентов расплава.A protective gas mixture of nitrogen and hydrogen is fed to the surface of the melt at the point of immersion of the strip, therefore, the moisture content in it must be such that there is no oxidation of the surface of the immersed strip, nor of the components of the melt.

Температура расплава в пределах 390-430°С значительно снижает возможность окислени компонентов расплава. Кроме того, низка температура расплава предотвращает образование гидридов - соединений компонентов расплава с водородом , представл ющих собой не стойкие твердые соединени , переход щие в покрытие и ухудшающие его качество.A melt temperature in the range of 390-430 ° C significantly reduces the possibility of oxidation of the melt components. In addition, the low temperature of the melt prevents the formation of hydrides - compounds of the components of the melt with hydrogen, which are unstable solid compounds that transform into a coating and impair its quality.

Нагрев расплава свыше 430°С ведет к увеличению испарени инди с поверхности расплава и снижению его концентрации в поверхностном слое расплава, что ухудшает смачиваемость погружаемой полосы и, соответственно, качество покрыти .Heating the melt above 430 ° C leads to an increase in the evaporation of indie from the surface of the melt and a decrease in its concentration in the surface layer of the melt, which affects the wettability of the immersed strip and, consequently, the quality of the coating.

Снижение температуры расплава ниже 390°С уменьшает интенсивность химического взаимодействи стальной поверхности полосы с расплавом, ухудшаетс растекание расплава по поверхности полосы и не обеспечиваетс необходима толщина интерметаллидного сло , привод ща также к ухудшению качества покрыти . Содержание влаги в газовой смеси азота с водородом должно отвечать оптимальным значени м, чтобы обеспечить отсутствие окислени компонентов расплава в за вл емом диапазоне температур расплава 390-430°С, а с другой стороныA decrease in the melt temperature below 390 ° C reduces the intensity of the chemical interaction of the steel surface of the strip with the melt, the spreading of the melt along the surface of the strip is impaired, and the thickness of the intermetallic layer is not provided, leading also to a deterioration in the quality of the coating. The moisture content in the gas mixture of nitrogen with hydrogen should correspond to optimal values to ensure the absence of oxidation of the melt components in the declared melt temperature range of 390-430 ° С, and on the other hand

исключить дополнительные затраты на осушку газа от влаги, поскольку снижение влагосодержани ниже оптимального уровн слабо вли ет на качество покрыти . Оптимальный уровень влагосодержани газовой смеси, подаваемой на поверхность расплава, задан в виде формулы, полученной, на основании экспериментальных данных. Влагосодержание представлено в зависимости от температуры расплаваeliminate the additional costs of drying the gas from moisture, since a decrease in moisture content below the optimum level weakly affects the quality of the coating. The optimum moisture content of the gas mixture supplied to the melt surface is set in the form of a formula obtained on the basis of experimental data. The moisture content is presented depending on the temperature of the melt

ц содержани инди в цинкалюминиевом расплаве, т.к. заданные температуры расплава и заданное содержание инди в нем вл ютс необходимым условием дл обеспечени качества покрыти .c indium content in the zinc-aluminum melt, because Preset melt temperatures and a specified indie content are indispensable for ensuring coating quality.

Пример. Способ нанесени защитного покрыти из расплава за вл емого состава осуществл ли следующим образом.Example. A method for applying a melt protective coating of the claimed composition was carried out as follows.

. На лентуизстали08кп толщинойО,5мм и шириной 35-мм наносили покрытие погружением в расплав на лабораторной установке непрерывного действи с предварительной подготовкой поверхности ленты, котора включает нагрев ленты продуктами сгорани природного газа с воздухом в проходной печи до температуры 620°С. Дальнейший нагрев ленты дл восстановлени окисленной поверхности производили в печи восстановительного нагрева в атмосфере газовой смеси азота с. On a 08kp tape, O, 5 mm thick and 35 mm wide were coated by immersion in a melt in a continuous laboratory installation with preliminary preparation of the tape surface, which includes heating the tape with natural gas and air combustion products in a feed furnace to a temperature of 620 ° C. Further heating of the tape to restore the oxidized surface was carried out in a furnace for reducing heating in an atmosphere of a nitrogen gas mixture with

водородом при 850°С. После восстановительного нагрева и охлаждени ленту подавали по переходному желобу в ванну с расплавом.hydrogen at 850 ° C. After reductive heating and cooling, the tape was fed through a transition chute into the melt bath.

После извлечени из расплава ленту сAfter extraction from the melt tape with

нанесенным покрытием сматывали на приемный барабан. Врем взаимодействи ленты с расплавом составл ло 2-3 с при температуре расплава от 380 до 450°С, а содержание инди измен ли от 0,001 доthe coated was wound onto a take-up drum. The time of interaction of the tape with the melt was 2-3 s at a melt temperature from 380 to 450 ° C, and the indium content was varied from 0.001 to

0,05% при содержании мишметалла - 0,03%. алюмини - 5% (мае.).0.05% with a mischmetal content of 0.03%. aluminum - 5% (May.).

Газовую смесь азота с 15-20% водорода подавали в нижнюю часть переходного желоба. Влагосодержание подаваемого газа , необходимое дл получени качественного покрыти определ ли в соответствии с за вл емой формулой.A gas mixture of nitrogen with 15-20% hydrogen was fed into the lower part of the transition channel. The moisture content of the feed gas required to obtain a good coating was determined in accordance with the claimed formula.

Составы расплавов, из которых наносили покрыти , приведены в табл.1.The compositions of the melts from which the coatings were applied are shown in Table 1.

Полученные образцы с покрытием толщиной 20 ±1 мкм подвергали ускоренным испытани м на коррозионную стойкость по ГОСТ 9021-74 в растворе, содержащем 58 г/л NaCI и 10 мл 30% Н202. Продолжительность испытаний составл ла 3 ч. Наличие дефектов в интерметаллидном слое покрыти определ ли после сн ти наружного сло покрыти в растворе хромового ангидрида с добавлением фосфорной кислоты. Данные испытаний приведены в табл, 1 и табл. 2. Анализ результатов таблицы 1 показывает , что введение инди в состав расплава позвол ет получить покрытие с минимальными дефектами в интерметаллидном слое, обеспечивающее повышение адгезии покрыти и его качества при сохранении его коррозионной стойкости.The obtained samples with a coating thickness of 20 ± 1 µm were subjected to accelerated corrosion tests according to GOST 9021-74 in a solution containing 58 g / l NaCl and 10 ml 30% H202. The test duration was 3 hours. The presence of defects in the intermetallic coating layer was determined after removing the outer coating layer in a solution of chromic anhydride with the addition of phosphoric acid. The test data are given in table 1 and table. 2. An analysis of the results of Table 1 shows that the introduction of indium into the melt composition makes it possible to obtain a coating with minimal defects in the intermetallic layer, which provides an increase in the adhesion of the coating and its quality while maintaining its corrosion resistance.

Экспериментально установлено, что увеличение содержани инди больше 0,03% практически не вли ет на повышение качества покрыти , однако, индий - дорогосто щий металл и его введение в больших количествах экономически нецелесообразно . Кроме того, увеличение содержани инди больше 0,03% снижает коррозионную стойкость покрыти .It has been experimentally established that an increase in the indium content of more than 0.03% practically does not affect the improvement of the coating quality, however, indium is an expensive metal and its introduction in large quantities is not economically feasible. In addition, an increase in the indium content of more than 0.03% reduces the corrosion resistance of the coating.

При очень небольших добавках инди (мен ёе 0,003%) его действие на растекае- мость расплава по стальной основе не установлено ,With very small indium additives (less than 0.003%), its effect on the melt flowability on a steel base has not been established,

наon the

поверхностиsurface

интерметаллидного сло наблюдаютс не- спло шности - в виде отдельных точек, что приводит к ухудшению качества покрыти . Введение мишметалла в расплав ограничено интервалом 0,02-0,06%, посколькуintermetallic layer is observed discontinuities - in the form of separate points, which leads to deterioration of the quality of the coating. The introduction of mischmetal into the melt is limited to the interval 0.02-0.06%, since

при меньшем содержании его вли ние на повышение качества покрыти не обнаружено . Верхний предел ограничен предельной растворимостью его при температуреwith a lower content, its effect on improving the quality of the coating was not found. The upper limit is limited by its extreme solubility at temperature

430°С,430 ° C

При увеличении содержани алюмини больше 6% возрастает количество дефектов в интерметаллидном слое и ухудшаетс качество и внешний вид покрыти , а при сниженин концентрации алюмини ниже 4% коррозионна стойкость покрыти снижаетс .With an increase in aluminum content of more than 6%, the number of defects in the intermetallic layer increases and the quality and appearance of the coating deteriorate, and with a decrease in aluminum concentration below 4%, the corrosion resistance of the coating decreases.

Иелользование данного расплава по сравнению с прототипом позвол ет увеличить качество покрыти за счет снижени дефектов в интерметаллидном слое, повысить адгезию покрыти к основе, обеспечивающее сохранение сплошности покрыти при его деформации при сохранении коррозионной стойкости покрыти .The use of this melt in comparison with the prototype allows to increase the quality of the coating by reducing defects in the intermetallic layer, to increase the adhesion of the coating to the base, which ensures the integrity of the coating during its deformation while maintaining the corrosion resistance of the coating.

Анализ данных табл. 2 показал, что с. увеличением температуры расплава выше 430°С и снижением ниже 390°С количество дефектов в интерметаллидном слое возрастает в 1,5-2 раза.Data analysis table. 2 showed that with. an increase in the melt temperature above 430 ° C and a decrease below 390 ° C increases the number of defects in the intermetallic layer by a factor of 1.5-2.

Определение необходимого влагосо- держани газа по формуле позвол етучиты- вать конкретные услови , нанесени Determination of the required moisture content of the gas by the formula allows to take into account the specific conditions of application

покрыти , т.е. определенную температуру расплава, содержание инди в нем, при этом обеспечиваетс повышение качества покрыти за счет дефектов в интерметаллидном слое. При этом не требуетс дополнительна осушка азотоводородного газа.cover, i.e. a certain temperature of the melt, the indium content in it, while providing an improvement in the quality of the coating due to defects in the intermetallic layer. No further drying of the nitrogen gas is required.

Claims

1. The melt for applying a protective coating containing zinc with the addition of aluminum and mischmetella, characterized in that, in order to increase the service life of the coating, the melt further comprises indium in the following ratio, wt.%:

Aluminum 4.0-6.0 Mischmetal 0.02-0.06

Indium 0.003-0.03

Zinc The rest.

2. A method of applying a protective coating layer to a steel strip, including heating the strip, holding, cooling and immersing it in a zinc-based melt, onto which a gas surface is supplied

a mixture of nitrogen and hydrogen, characterized in that, in order to increase the life of the coating, a melt containing, by weight,%, is taken as a zinc-based melt:

Aluminum 4.0-6.0 Mischmetal 0.02-0.05 Indium 0.003-0.03 Zinc The rest, the temperature of which is maintained at 390-430 ° C, and a gas mixture of nitrogen and hydrogen are used with the moisture content of CHOO. defined by the formula

CH2o 0.02 + 7493 (0.01 tp) 8 1.35 (Cln), where tp is the melt temperature, ° C;

C | P - indium content in the melt, wt.%.

Table 1

table 2