RU2762098C1 - Zinc-aluminium alloy for applying protective coatings onto a steel strip by hot immersion and coated article made using said alloy - Google Patents

Zinc-aluminium alloy for applying protective coatings onto a steel strip by hot immersion and coated article made using said alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2762098C1
RU2762098C1 RU2020141254A RU2020141254A RU2762098C1 RU 2762098 C1 RU2762098 C1 RU 2762098C1 RU 2020141254 A RU2020141254 A RU 2020141254A RU 2020141254 A RU2020141254 A RU 2020141254A RU 2762098 C1 RU2762098 C1 RU 2762098C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zinc
alloy
aluminum
coating
specific gravity
Prior art date
Application number
RU2020141254A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Руслан Рафкатович Адигамов
Сергей Валерьевич Ящук
Сергей Владимирович Жиленко
Ованес Амбарцумович Казанджиян
Анатолий Терентьевич Мороз
Original Assignee
Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь»)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») filed Critical Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь»)
Priority to RU2020141254A priority Critical patent/RU2762098C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2762098C1 publication Critical patent/RU2762098C1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/013—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of a metal other than iron or aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Abstract

FIELD: coatings.
SUBSTANCE: invention relates to the field of applying protective coatings to strip rolled products by the method of hot immersion in a melt and can be applied in production of rolled products with a zinc-aluminium coating. The zinc-aluminium alloy for applying protective coatings onto a steel strip by hot immersion, containing zinc and aluminium, additionally comprises a process additive of silicon in an amount of at least 2.5 wt.% of the content of aluminium and a process additive of titanium in an amount of 0.1 to 0.2 wt.%, and the content of aluminium in the alloy complies with the following condition
Figure 00000025
, wherein
Figure 00000026
is the specific weight of the zinc-aluminium alloy, ranging from 4.55 to 5.36 g/cm3. The invention also relates to a steel strip with the above coating.
EFFECT: increase in the anti-corrosive and plastic properties of the coating due to the reduction in the formation of the bottom kish in the application bath; the invention is also aimed at conserving no less than 25% of the coating material without changing the thickness thereof.
2 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области нанесения защитных покрытий на полосовой прокат способом горячего погружения в расплав и может найти применение при производстве проката с цинк-алюминиевым покрытием, обладающим повышенными по сравнению с оцинкованным прокатом антикоррозионными и пластическими свойствами.The invention relates to the field of applying protective coatings on strip products by hot dipping into the melt and can be used in the production of rolled steel with a zinc-aluminum coating, which has increased anticorrosive and plastic properties compared to galvanized steel.

Использование цинк-алюминиевых сплавов в качестве материалов для нанесения защитных покрытий на стальной полосовой прокат связано с повышением коррозионной стойкости и экономией материала покрытия за счет уменьшения его удельного веса. При одинаковой толщине покрытия, за счет меньшего удельного веса расход цинк-алюминиевого сплава в пересчете на площадь ниже, чем расход цинка при горячем цинковании поверхности стальной полосы той же площади. Чем больше алюминия в цинк-алюминиевом сплаве, тем меньше его удельный вес и, соответственно меньше расход сплава на м2 поверхности проката при сохранении толщины покрытия.The use of zinc-aluminum alloys as materials for applying protective coatings on steel strip is associated with an increase in corrosion resistance and savings in coating material due to a decrease in its specific weight. With the same coating thickness, due to the lower specific gravity, the consumption of zinc-aluminum alloy in terms of area is lower than the consumption of zinc during hot-dip galvanizing of the surface of a steel strip of the same area. The more aluminum in the zinc-aluminum alloy, the lower its specific gravity and, accordingly, the lower the consumption of the alloy per m 2 of the rolled surface while maintaining the coating thickness.

Однако при производстве проката с горячими покрытиями, происходит взаимодействие расплава с поверхностью стальной полосы. Результатом этого взаимодействия является переход железа в расплав и образование различных интерметаллических соединений с элементами расплава. В зависимости от соотношения удельного веса расплава и этих интерметаллических соединений образуется верхний или нижний дросс. Если удельный вес расплава больше удельного веса интерметаллических соединений образуется в основном верхний дросс. Если удельный вес расплава меньше удельного веса интерметаллических соединений образуется нижний дросс. Уборка верхнего дросса хорошо организована и не представляет особых трудностей. А уборка нижнего дросса сопряжена с потерями производства, связанными с остановкой линии для его извлечения из ванны с расплавом.However, in the production of hot-coated rolled products, the melt interacts with the surface of the steel strip. The result of this interaction is the transition of iron into the melt and the formation of various intermetallic compounds with the elements of the melt. Depending on the ratio of the specific gravity of the melt and these intermetallic compounds, an upper or lower dross is formed. If the specific gravity of the melt is greater than the specific gravity of intermetallic compounds, mainly the upper dross is formed. If the specific gravity of the melt is less than the specific gravity of intermetallic compounds, a lower dross is formed. The cleaning of the top dross is well organized and easy. And the cleaning of the bottom dross is associated with production losses associated with stopping the line to extract it from the melt bath.

При равенстве удельных весов цинк-алюминиевого сплава для нанесения покрытия и основных, образующих дросс интерметаллических соединений, они будут находиться во взвешенном состоянии, и массово образовывать дефекты проката с покрытием.If the specific gravity of the zinc-aluminum alloy for coating and the main intermetallic compounds forming dross are equal, they will be in a suspended state and massively form defects in coated rolled products.

При производстве проката с цинк-алюминиевыми покрытиями положительный эффект достигается с одной стороны за счет снижения себестоимости продукции путем снижения расхода сплава на единицу площади из-за уменьшения удельного веса (увеличения доли алюминия), а с другой стороны за счет увеличения коррозионной стойкости покрытия. Однако, снижение удельного веса расплава за счет увеличения доли алюминия повышает вероятность образования нижнего дросса.In the production of rolled products with zinc-aluminum coatings, a positive effect is achieved, on the one hand, by reducing the cost of production by reducing the consumption of alloy per unit area due to a decrease in the specific gravity (increasing the proportion of aluminum), and, on the other hand, by increasing the corrosion resistance of the coating. However, a decrease in the specific gravity of the melt due to an increase in the proportion of aluminum increases the likelihood of lower dross formation.

В расплавах, содержащих алюминий, в процессе нанесения покрытия основную массу образующих дросс компонентов составляют интерметаллические соединения алюминия с железом. Это FеAl3 и Fе2Al5. Соотношение цинка и алюминия в расплаве должно быть таким, чтобы его удельный вес был больше, чем удельный вес этих соединений, тогда вероятность образования нижнего дросса будет минимальна.In melts containing aluminum, during the coating process, the bulk of the dross-forming components are intermetallic compounds of aluminum with iron. These are FeAl 3 and Fe 2 Al 5 . The ratio of zinc and aluminum in the melt should be such that its specific gravity is greater than the specific gravity of these compounds, then the probability of the formation of lower dross will be minimal.

Существует сплав для нанесения покрытия, содержащий цинк с добавками алюминия и мишметалла, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы покрытия, сплав дополнительно содержит индий при следующем соотношении компонентов, мас. %: алюминий 4,0-6,0; мишметалл 0,02-0,06; индий 0,003-0,03; цинк - остальное, причём температура расплава при нанесении поддерживается в диапазоне 390-430oC (Авторское свидетельство СССР № 1793003, МПК C23C 2/06, опубл. 07.02.1993). Его удельный вес 6,5 г/см3 больше, чем удельный вес Fе2Al5, который составляет 4,14 г/см3. Вероятность образования нижнего дросса в этом расплаве минимальна.There is an alloy for coating, containing zinc with additions of aluminum and mischmetal, characterized in that, in order to increase the service life of the coating, the alloy additionally contains indium in the following ratio of components, wt. %: aluminum 4.0-6.0; mischmetal 0.02-0.06; indium 0.003-0.03; zinc - the rest, and the temperature of the melt during application is maintained in the range of 390-430 o C (USSR author's certificate No. 1793003, IPC C23C 2/06, publ. 07.02.1993). Its specific gravity 6.5 g / cm 3 is higher than the specific gravity of Fe 2 Al 5 , which is 4.14 g / cm 3 . The probability of the formation of a lower dross in this melt is minimal.

Недостатками вышеуказанного сплава для нанесения покрытия являются низкое содержание алюминия, не позволяющее получить достаточно большую прибыль за счет экономии массы материала, использованного для нанесения покрытия. Удельный вес этого сплава составляет 6,5 г/см3 и мало отличается от удельного веса цинка - 7,14 г/см3. Разница составляет всего 9%. Соответственно экономия материала покрытия при использовании этого сплава составит не более 9%. Кроме того в состав этого сплава входят дорогостоящие добавки в виде лантан-цериевого мишметалла и индия. Эти добавки значительно повышают стоимость сплава и могут полностью перекрыть прибыль от уменьшения расхода материала покрытия.The disadvantages of the aforementioned coating alloy are the low aluminum content, which does not allow a sufficiently large profit to be obtained by saving the mass of the material used for the coating. The specific gravity of this alloy is 6.5 g / cm 3 and differs little from the specific gravity of zinc - 7.14 g / cm 3 . The difference is only 9%. Accordingly, the saving of the coating material when using this alloy will be no more than 9%. In addition, this alloy contains expensive additives in the form of lanthanum-cerium mischmetal and indium. These additives significantly increase the cost of the alloy and can completely offset the benefits of reduced coating material consumption.

Существует способ непрерывного покрытия стальной ленты окунанием в расплав, позволяющий простыми и экономически приемлемыми для промышленного использования средствами придать покрытию высокие свойства по сцеплению и по пластичности, не изменяя их антикоррозионных свойств. Это достигается тем, что пропускают стальную ленту через ванну с цинком, содержащим 50-60 мас. % алюминия и 1-2 мас. % кремния, к которой добавляют стронций 0,0001-0,2 мас. % и по крайней мере один элемент, выбираемый среди ванадия и хрома, с максимальным количеством каждого, равным 0,2 мас. % (Патент РФ № 2009044, МПК B32B 15/01, C23C 2/06, опубл.15.03.1994).There is a method of continuous coating of a steel strip by dipping into a melt, which makes it possible to impart high adhesion and ductility properties to the coating by simple and economically acceptable means for industrial use, without changing their anticorrosive properties. This is achieved by passing the steel strip through a zinc bath containing 50-60 wt. % aluminum and 1-2 wt. % silicon, to which strontium is added 0.0001-0.2 wt. % and at least one element selected from vanadium and chromium, with a maximum amount of each equal to 0.2 wt. % (RF Patent No. 2009044, IPC B32B 15/01, C23C 2/06, publ. 15.03.1994).

Добавление стронция и хрома и/или ванадия стабилизирует структуру покрытия и уменьшает образование игольчатых осадков кремния. Покрытие имеет повышенное сцепление и пластичность, позволяющие его деформировать без образования трещин, полностью сохраняя превосходное сопротивление коррозии. При этом также получается более тонкий и более регулярный узор покрытия, не зависящий от подложки. Изделие по изобретению отличается значительно более тонким узором, чем обычный узор, а именно узор, который содержит не менее 1000 цветков на дм2, а предпочтительно между 1200 и 1500 цветков на дм2, толщина покрытия 25 мкм. Большое количество алюминия, содержащееся в сплаве, позволяет резко понизить его удельный вес по сравнению с цинк-алюминиевым сплавом с 0,2 мас. % Al, который используется при цинковании. Это позволяет значительно уменьшить массу сплава на единицу поверхности проката, сохранив неизменной его толщину. Однако при производстве проката с покрытиями, полученными из этого сплава, будет образовываться большое количество нижнего дросса. При минимальном заявленном содержании алюминия 50 мас. % удельный вес сплава составит только 3,9 г/см3. Даже самое легкое из интерметаллических соединений Fе2Al5, которое образуются в процессе производства, будет опускаться на дно ванны, так как его удельный вес 4,14 г/см3 больше, чем удельный вес сплава. При работе агрегата нанесения горячих покрытий, использующего данный сплав неизбежны остановки линии для очистки ванны от нижнего дросса. Нижний дросс в этом случае образуется очень интенсивно в виду высокой, несмотря на введение кремния, химической активности сплава по отношению к стальной полосе и погружному оборудованию. В отличие от дросса при цинковании, где основная масса образующих дросс элементов это соединения цинка и железа, которые находятся в размягченном состоянии, в этом случае образуются, главным образом, соединения железа с алюминием, которые, оседая на дно ванны быстро твердеют и образуют монолит. Для нормальной работы линии нижний дросс необходимо извлекать из ванны при каждой перевалке погружного оборудования, затрачивая на это большое количество времени.The addition of strontium and chromium and / or vanadium stabilizes the coating structure and reduces the formation of silicon acicular deposits. The coating has increased adhesion and ductility, allowing it to deform without cracking, whilst maintaining excellent corrosion resistance. This also results in a finer and more regular coating pattern that is independent of the substrate. The article according to the invention is characterized by a significantly finer pattern than a conventional pattern, namely a pattern that contains at least 1000 flowers per dm 2 , and preferably between 1200 and 1500 flowers per dm 2 , a coating thickness of 25 µm. A large amount of aluminum contained in the alloy allows a sharp decrease in its specific gravity in comparison with a zinc-aluminum alloy with 0.2 wt. % Al, which is used for galvanizing. This makes it possible to significantly reduce the mass of the alloy per unit of rolled surface, keeping its thickness unchanged. However, in the production of rolled products with coatings obtained from this alloy, a large amount of bottom dross will form. With a minimum declared aluminum content of 50 wt. % the specific gravity of the alloy will be only 3.9 g / cm 3 . Even the lightest of the intermetallic compounds Fe 2 Al 5 , which is formed during the production process, will sink to the bottom of the bath, since its specific gravity is 4.14 g / cm 3 more than the specific gravity of the alloy. During the operation of a hot coating unit using this alloy, line stops are inevitable for cleaning the bath from the bottom dross. The lower dross in this case is formed very intensively due to the high, despite the introduction of silicon, the chemical activity of the alloy in relation to the steel strip and submersible equipment. Unlike dross in galvanizing, where the bulk of the dross-forming elements are zinc and iron compounds, which are in a softened state, in this case, mainly iron-aluminum compounds are formed, which, settling to the bottom of the bath, quickly solidify and form a monolith. For normal operation of the line, the bottom dross must be removed from the tank at each transfer of the submersible equipment, spending a lot of time on this.

Введенные в расплав добавки стронция, хрома или ванадия воздействуют только на избыточные выделения кремния внутри покрытия и не могут улучшить его поведение при изгибе проката. Трещины при изгибе будут образовываться из-за увеличения твердости цинк-алюминиевого покрытия, легированного стронцием, ванадием или хромом.The additives of strontium, chromium or vanadium introduced into the melt affect only excess silicon precipitation inside the coating and cannot improve its behavior during bending of the rolled stock. Bending cracks will form due to the increased hardness of the zinc-aluminum coating doped with strontium, vanadium or chromium.

Наиболее близким является алюмоцинковый сплав, содержащий 25-70% алюминия, кремний в количестве не менее 0,5% от содержания алюминия, остальное цинк (Патент США US3,343,930, МПК C23C 2/06, B32B 15/01, C23C 2/12, опубл.26.09.1967). Прокат с алюмоцинковым покрытием имеет высокую коррозионную стойкость и, за счет малого удельного веса, позволяет экономить материал покрытия, не изменяя его толщину. Содержание алюминия в сплаве заявлено в широких пределах и охватывает сплавы с удельным весом как выше, так и ниже удельного веса основных образующих дросс интерметаллических соединений. Однако оптимальным составом, получившим промышленное использование, считается 55% алюминия, 1,6% кремния, остальное Zn, известный как Гальвалюм. Несмотря на введение для подавления экзотермической реакции сплава с железом кремния, химическая активность сплава к стальной основе достаточно высока, что приводит к образованию толстого интерметаллического слоя и интенсивного образования дросса. При низком содержании кремния в пределах до 2,5% от содержания алюминия реакция расплава с железом проходит достаточно интенсивно иногда с выделением тепла. Опыт работы показывает, что в процессе производства проката с алюмоцинковым покрытием с массовыми долями 55% Al, 1,6% Si, остальное Zn на дне ванны может образоваться столько нижнего дросса, что он будет мешать установке погружного оборудования. Его приходится извлекать из ванны при каждой перевалке погружного оборудования. Толстый и хрупкий интерметаллический слой покрытия приводит к его растрескиванию при изгибе на 180°. На поверхности изгиба образуются трещины, которые значительно ухудшают качество окрашенного проката с алюмоцинковым покрытием при испытаниях на прочность при Т-изгибе.The closest is an alumino-zinc alloy containing 25-70% aluminum, silicon in an amount of at least 0.5% of the aluminum content, the rest is zinc (US Patent US3,343,930, IPC C23C 2/06, B32B 15/01, C23C 2/12 , publ. 26.09.1967). Rolled steel with aluzinc coating has high corrosion resistance and, due to its low specific weight, allows saving coating material without changing its thickness. The aluminum content in the alloy is stated in a wide range and covers alloys with a specific gravity both above and below the specific gravity of the main intermetallic compounds forming dross. However, the optimal composition that has received industrial use is considered to be 55% aluminum, 1.6% silicon, the rest Zn, known as Galvalum. Despite the introduction of silicon to suppress the exothermic reaction of the alloy with iron, the chemical activity of the alloy to the steel base is quite high, which leads to the formation of a thick intermetallic layer and intense formation of dross. With a low silicon content in the range of up to 2.5% of the aluminum content, the reaction of the melt with iron is quite intense, sometimes with the release of heat. Experience shows that during the production of rolled products with aluzinc coating with mass fractions of 55% Al, 1.6% Si, the rest of Zn at the bottom of the bath, so much lower dross can form that it will interfere with the installation of submersible equipment. It has to be removed from the tank every time the submersible equipment is handled. The thick and brittle intermetallic coating layer causes it to crack when bent through 180 °. Cracks are formed on the surface of the bend, which significantly deteriorate the quality of painted rolled products with aluzinc coating when tested for T-bending strength.

Поверхность покрытия имеет ярко выраженный узор кристаллизации, препятствующий качественной окраске проката на линиях нанесения полимерных покрытий. The coating surface has a pronounced crystallization pattern, which prevents high-quality color of rolled products on polymer coating lines.

Целью настоящего изобретения является создание цинк-алюминиевого сплава для производства проката с покрытием, пригодным к окраске.The aim of the present invention is to provide a zinc-aluminum alloy for the production of coated rolled products suitable for painting.

Техническим результатом является исключение или значительное сокращение образования нижнего дросса в ванне нанесения, а также не менее 25% экономии материала покрытия по сравнению с цинкованием без изменения толщины покрытия при обработке одинаковой площади проката.The technical result is the elimination or significant reduction in the formation of lower dross in the application bath, as well as at least 25% savings in the coating material compared to galvanizing without changing the coating thickness when processing the same rolled area.

Технический результат достигается тем, что цинк-алюминиевый сплав для нанесения защитных покрытий на стальную полосу горячим погружением, содержащий цинк и алюминий согласно изобретению содержание алюминия определяют по формуле

Figure 00000001
, где 435 и 61 – коэффициенты, полученные в результате расчета,
Figure 00000002
– удельный вес цинк-алюминиевого сплава, при этом удельный вес цинк-алюминиевого сплава находится в интервале 4,55-5,36 г/см3. Кроме того цинк-алюминиевый сплав дополнительно содержит технологические добавки - кремний в количестве не менее 2,5 мас. % от содержания алюминия, и титан в количестве 0,1-0,2 мас. %.The technical result is achieved in that a zinc-aluminum alloy for applying protective coatings on a steel strip by hot dipping, containing zinc and aluminum according to the invention, the aluminum content is determined by the formula
Figure 00000001
, where 435 and 61 are the coefficients obtained as a result of the calculation,
Figure 00000002
- the specific gravity of the zinc-aluminum alloy, while the specific gravity of the zinc-aluminum alloy is in the range of 4.55-5.36 g / cm 3 . In addition, zinc-aluminum alloy additionally contains technological additives - silicon in an amount of at least 2.5 wt. % of the aluminum content, and titanium in the amount of 0.1-0.2 wt. %.

Технический результат достигается также тем, что изделие с покрытием, изготавливают с использованием предлагаемого цинк-алюминиевого сплава.The technical result is also achieved by the fact that the coated product is made using the proposed zinc-aluminum alloy.

Сущность изобретения заключается в следующем. Содержание алюминия в цинк-алюминиевом сплаве необходимо ограничить с одной стороны удельным весом основного образующего дросс интерметаллического соединения Fе2Al5, а с другой стороны удельным весом, при котором экономия материала покрытия составляет 25%. Поэтому содержания цинка и алюминия в сплаве выбираем из расчета, что его удельный вес должен быть ниже, чем 0,75 от удельного веса цинка

Figure 00000003
и выше, чем 1,1 от удельного веса основного образующего дросс интерметаллида -
Figure 00000004
. Эмпирический коэффициент 0,75 подобран опытным путем для экономии не менее 25% материала покрытия, а эмпирический коэффициент 1,1 подобран опытным путем так, чтобы практически весь дросс всплывал на поверхность, а не скапливался на дне ванны и не находился во взвешенном состоянии в толще расплава. Таким образом для получения заявленного технического результат необходимо выполнение следующего условия:The essence of the invention is as follows. The aluminum content in the zinc-aluminum alloy must be limited, on the one hand, by the specific gravity of the main dross-forming intermetallic compound Fe 2 Al 5 , and, on the other hand, by the specific gravity, at which the saving of the coating material is 25%. Therefore, the content of zinc and aluminum in the alloy is selected on the basis that its specific gravity should be lower than 0.75 of the specific gravity of zinc
Figure 00000003
and higher than 1.1 of the specific gravity of the main dross-forming intermetallic compound -
Figure 00000004
... The empirical coefficient 0.75 is selected empirically to save at least 25% of the coating material, and the empirical coefficient 1.1 is selected empirically so that almost all the dross floats to the surface, and does not accumulate at the bottom of the bath and is not suspended in the thickness melt. Thus, to obtain the claimed technical result, the following condition must be met:

Figure 00000005
(1)
Figure 00000005
(one)

где 0,75 и 1,1 – эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем,where 0.75 and 1.1 are empirical coefficients obtained empirically,

Figure 00000006
– удельный вес цинка, равный 7,14 г/см3,
Figure 00000006
- the specific gravity of zinc, equal to 7.14 g / cm 3 ,

Figure 00000007
– удельный вес цинк-алюминиевого сплава, г/см3,
Figure 00000007
- specific gravity of zinc-aluminum alloy, g / cm 3 ,

Figure 00000004
– удельный вес интерметаллида
Figure 00000008
, равный 4,14 г/см3.
Figure 00000004
- specific gravity of the intermetallic compound
Figure 00000008
equal to 4.14 g / cm 3 .

Используя значения удельного веса цинка и интерметаллида

Figure 00000008
, определяем предельные значения удельного веса цинк-алюминиевого сплаваUsing the values of the specific gravity of zinc and intermetallic
Figure 00000008
, we determine the limiting values of the specific gravity of zinc-aluminum alloy

0,75х7,14

Figure 00000009
1,1х4,14, т.е. 5,36
Figure 00000009
4,55.0.75x7.14
Figure 00000009
1.1x4.14, i.e. 5.36
Figure 00000009
4.55.

Удельный вес цинк-алюминиевого сплава определяется из известного соотношения:The specific gravity of the zinc-aluminum alloy is determined from the known ratio:

Figure 00000010
(2)
Figure 00000010
(2)

где

Figure 00000007
– удельный вес цинк-алюминиевого сплава, г/см3,where
Figure 00000007
- specific gravity of zinc-aluminum alloy, g / cm 3 ,

100 – общее содержание компонентов сплава, %,100 - total content of alloy components,%,

СAl – массовая доля алюминия, %,C Al - mass fraction of aluminum,%,

2,7 – удельный вес алюминия, г/см3,2.7 - specific gravity of aluminum, g / cm 3 ,

СZn - массовая доля цинка, %,With Zn - mass fraction of zinc,%,

7,14 – удельный вес цинка г/см3.7.14 - specific gravity of zinc g / cm 3 .

После преобразования формулы для определения удельного веса цинк-алюминиевого сплава и проведений дальнейших математических преобразований определяем массовую долю алюминия в цинк-алюминиевом сплаве.After transforming the formula for determining the specific gravity of the zinc-aluminum alloy and carrying out further mathematical transformations, we determine the mass fraction of aluminum in the zinc-aluminum alloy.

Figure 00000007
=
Figure 00000011
Figure 00000007
=
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
(3)
Figure 00000019
(3)

где СAl – массовая доля алюминия, %,where C Al is the mass fraction of aluminum,%,

435 – коэффициент, полученный расчетным путем,435 - coefficient obtained by calculation,

Figure 00000007
– удельный вес цинк-алюминиевого сплава, г/см3,
Figure 00000007
- specific gravity of zinc-aluminum alloy, g / cm 3 ,

61 – коэффициент, полученный расчетным путем.61 - coefficient obtained by calculation.

При этом значение удельного веса цинк-алюминиевого сплава

Figure 00000020
находится в интервале 4,55-5,36 г/см3.In this case, the value of the specific gravity of the zinc-aluminum alloy
Figure 00000020
is in the range of 4.55-5.36 g / cm 3 .

Кроме алюминия в цинк-алюминиевый сплав для сдерживания экзотермической реакции необходимо ввести кремний. Кремний сдерживает рост интерметаллического слоя между стальной основой и покрытием, замедляет переход железа в расплав, уменьшая интенсивность образования дросса. В отличие от прототипа содержание кремния должно быть не менее 2,5% от содержания алюминия. Кремний в количестве не менее 2,5% от содержания алюминия сдерживает переход железа в расплав и так же снижает количество дросса.In addition to aluminum, silicon must be added to the zinc-aluminum alloy to curb the exothermic reaction. Silicon inhibits the growth of the intermetallic layer between the steel base and the coating, slows down the transition of iron into the melt, reducing the intensity of dross formation. Unlike the prototype, the silicon content must be at least 2.5% of the aluminum content. Silicon in an amount of at least 2.5% of the aluminum content inhibits the transition of iron into the melt and also reduces the amount of dross.

Кроме того, для снижения твердости покрытия и уменьшения вероятности образования трещин, а также для получения цинк-алюминиевого покрытия без узора кристаллизации вводится 0,1-0,2% титана. Титан в количестве 0,1-0,2% снижает твердость покрытия, уменьшая вероятность образования трещин при изгибе на 180°, а также позволяет получить покрытие без узора кристаллизации необходимое для качественной окраски в непрерывных линиях.In addition, to reduce the hardness of the coating and reduce the likelihood of cracking, as well as to obtain a zinc-aluminum coating without a crystallization pattern, 0.1-0.2% titanium is added. Titanium in an amount of 0.1-0.2% reduces the hardness of the coating, reducing the likelihood of cracking when bending by 180 °, and also makes it possible to obtain a coating without a crystallization pattern, which is necessary for high-quality painting in continuous lines.

Новые признаки изобретения в совокупности с известными позволяют достичь цель изобретения, выраженную в техническом результате.The new features of the invention, together with the known ones, make it possible to achieve the aim of the invention, expressed in the technical result.

Примеры использования изобретения приведены ниже.Examples of using the invention are given below.

В алундовых тиглях диаметром 20 мм и высотой 150 мм расплавили цинк-алюминиевые сплавы, имеющие различный удельный вес. В каждом тигле с расплавом растворили по 1% Fe, тщательно перемешали и дали отстояться при рабочих температурах нанесения покрытий в течение 20 часов. После охлаждения слитки извлекли из тиглей, распилили вдоль образующей и изготовили темплеты. На темплетах изучали глубину залегания образующих дросс интерметаллических соединений. Результаты приведены в таблице 1.In alundum crucibles with a diameter of 20 mm and a height of 150 mm, zinc-aluminum alloys of different specific gravity were melted. In each crucible, 1% Fe was dissolved with the melt, mixed thoroughly and allowed to settle at the working temperatures of coating for 20 hours. After cooling, the ingots were removed from the crucibles, sawn along the generatrix, and templates were made. The depth of occurrence of intermetallic compounds forming dross was studied on templates. The results are shown in Table 1.

Приведенные в таблице 1 данные показывают, что использование цинк-алюминиевых сплавов с заявленным интервалом удельного веса для нанесения защитных покрытий (варианты №№4-7) позволяют исключить образование донного дросса и получить более 25% экономию материала покрытия. При значениях удельного веса цинк-алюминиевого сплава за пределами заявленного диапазона (варианты №№1-3) дросс обнаружен в донных слоях или во взвешенном состоянии по всей высоте темплета.The data shown in Table 1 show that the use of zinc-aluminum alloys with the stated specific gravity range for the application of protective coatings (options No. 4-7) makes it possible to exclude the formation of bottom dross and obtain more than 25% savings in coating material. When the specific gravity of the zinc-aluminum alloy is outside the stated range (options No. 1-3), dross was found in the bottom layers or in suspension over the entire height of the template.

Таблица 1Table 1

№ вариантаOption No. Удельный вес сплава, г/см3 Specific weight of the alloy, g / cm 3 Химический состав сплаваAlloy chemical composition Место расположения образующих дросс соединений на темплетеThe location of the dross-forming connections on the template Экономия материала покрытия, %Saving of coating material,% 1one 3,743.74 Zn+55%Al+1,6%SiZn + 55% Al + 1.6% Si Нижняя часть Bottom part 4848 22 3,93.9 Zn+51%Al+1,3%SiZn + 51% Al + 1.3% Si Нижняя часть и серединаBottom and middle 4545 33 4,144.14 Zn+44%Al+1,3%SiZn + 44% Al + 1.3% Si По всему темплетуAll over the template 4242 44 4,554.55 Zn+35%Al+1,2%SiZn + 35% Al + 1.2% Si В верхней частиAt the top 3636 55 4,784.78 Zn+30%Al+1,0%SiZn + 30% Al + 1.0% Si В верхней частиAt the top 3333 66 4,784.78 Zn+30%Al+1,0%Si+0,1%TiZn + 30% Al + 1.0% Si + 0.1% Ti В верхней частиAt the top 3333 77 5,355.35 Zn+20%Al+0,8%SiZn + 20% Al + 0.8% Si В верхней частиAt the top 2525

Claims (2)

1. Цинк-алюминиевый сплав для нанесения защитных покрытий на стальную полосу горячим погружением, содержащий цинк и алюминий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит технологическую добавку кремния в количестве не менее 2,5 мас. % от содержания алюминия и технологическую добавку титана в количестве 0,1-0,2 мас. %, а содержание алюминия в сплаве удовлетворяет следующему условию
Figure 00000021
, где
Figure 00000022
- удельный вес цинк-алюминиевого сплава, находящийся в интервале 4,55-5,36 г/см3.1. Zinc-aluminum alloy for applying protective coatings on steel strip by hot dipping, containing zinc and aluminum, characterized in that it additionally contains a technological additive of silicon in an amount of at least 2.5 wt. % of the aluminum content and a technological additive of titanium in the amount of 0.1-0.2 wt. %, and the aluminum content in the alloy satisfies the following condition
Figure 00000021
, where
Figure 00000022
- the specific gravity of the zinc-aluminum alloy, which is in the range of 4.55-5.36 g / cm 3 . 2. Стальная полоса с покрытием, отличающаяся тем, что покрытие выполнено из цинк-алюминиевого сплава по п. 1.2. A coated steel strip, characterized in that the coating is made of a zinc-aluminum alloy according to claim 1.
RU2020141254A 2020-12-15 2020-12-15 Zinc-aluminium alloy for applying protective coatings onto a steel strip by hot immersion and coated article made using said alloy RU2762098C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141254A RU2762098C1 (en) 2020-12-15 2020-12-15 Zinc-aluminium alloy for applying protective coatings onto a steel strip by hot immersion and coated article made using said alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141254A RU2762098C1 (en) 2020-12-15 2020-12-15 Zinc-aluminium alloy for applying protective coatings onto a steel strip by hot immersion and coated article made using said alloy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2762098C1 true RU2762098C1 (en) 2021-12-15

Family

ID=79175281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020141254A RU2762098C1 (en) 2020-12-15 2020-12-15 Zinc-aluminium alloy for applying protective coatings onto a steel strip by hot immersion and coated article made using said alloy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2762098C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3343930A (en) * 1964-07-14 1967-09-26 Bethlehem Steel Corp Ferrous metal article coated with an aluminum zinc alloy
DE2709551A1 (en) * 1977-03-04 1978-09-07 Inland Steel Co Zinc-aluminium alloy continuous hot-dip coating - for ferrous sheet metal, comprises zinc, aluminium and small addns. of antimony and lead
WO2007146161A1 (en) * 2006-06-09 2007-12-21 University Of Cincinnati High-aluminum alloy for general galvanizing
RU2518870C2 (en) * 2009-03-10 2014-06-10 Ниссин Стил Ко., Лтд. Steel material coated with zinc-based alloy of high cracking resistance owing to embrittlement by fused metal

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3343930A (en) * 1964-07-14 1967-09-26 Bethlehem Steel Corp Ferrous metal article coated with an aluminum zinc alloy
DE2709551A1 (en) * 1977-03-04 1978-09-07 Inland Steel Co Zinc-aluminium alloy continuous hot-dip coating - for ferrous sheet metal, comprises zinc, aluminium and small addns. of antimony and lead
WO2007146161A1 (en) * 2006-06-09 2007-12-21 University Of Cincinnati High-aluminum alloy for general galvanizing
MX2008015687A (en) * 2006-06-09 2009-07-22 Teck Cominco Metals Ltd High-aluminum alloy for general galvanizing.
RU2518870C2 (en) * 2009-03-10 2014-06-10 Ниссин Стил Ко., Лтд. Steel material coated with zinc-based alloy of high cracking resistance owing to embrittlement by fused metal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7162091B2 (en) metal coated steel strip
KR100495443B1 (en) A coating composition for steel product, a coated steel product, and a steel product coating method
JP4136286B2 (en) Zn-Al-Mg-Si alloy plated steel with excellent corrosion resistance and method for producing the same
JP6983153B2 (en) Zinc alloy plated steel sheet with excellent bendability and its manufacturing method
AU2010251878A1 (en) Metal-coated steel strip
JP2006193791A (en) HOT-DIP Zn-Al-Mg-Si-PLATED STEEL SHEET SUPERIOR IN SURFACE APPEARANCE, AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
US7041386B2 (en) Composition for controlling spangle size, a coated steel product, and a coating method
EP1980639B1 (en) Hot dip zinc plating bath and zinc-plated iron product
JPH0324255A (en) Hot-dip galvanized hot rolled steel plate and its production
CN114846171B (en) Hot dip plated alloy steel material having excellent corrosion resistance and method for producing same
RU2762098C1 (en) Zinc-aluminium alloy for applying protective coatings onto a steel strip by hot immersion and coated article made using said alloy
JP2023507962A (en) Zn-Al-Mg system hot-dip alloy plated steel material excellent in corrosion resistance of processed parts and its manufacturing method
CN1807667A (en) Galvanized steel sheet coating material and its production method
JP3385970B2 (en) Manufacturing method of galvannealed steel sheet with excellent surface appearance
JP2004115908A (en) Method of producing coated steel product, the steel product, and coating composition
JP2004124118A (en) Galvanized steel sheet having excellent press formability and appearance and method for manufacturing the same
RU2470088C2 (en) Zinc-based melt for application of protective coatings on steel strip by hot immersion
JPH09209109A (en) Microspangle hot-dip zinc-aluminium base alloy plated steel sheet and its production
KR100276323B1 (en) The dross adhere preventor for coating surface
KR20030077919A (en) A coating composition for steel product, a coated steel product, and a steel product coating method
KR20040059017A (en) Preparing method for galvannealed steel sheet
KR20050048621A (en) Zinc alloy and process for hot-dip galvannealing of steel
NZ523419A (en) Aluminium-zinc coating composition containing titanium or aluminium boride compounds for controlling spangle size on coated steel products
AU2006202000A1 (en) A coating composition for steel product, a coated steel product, and a steel product coating method