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影响连续热镀锌镀层粘附性有哪些因素

来源:www.dlkbjx.com 发表时间:2020-02-17

钢板具有较高的强度和优秀的机械加工性,因而获得了广泛应用。但其******的缺点是极易锈蚀,往往构成巨大的丢失。
  为了防止钢板锈蚀,人们使用镀锌板。镀锌层具有杰出的耐腐蚀功能,一方面是因为镀层作为阻挡层,隔离了基体与周围的腐蚀环境;另一方面,镀锌层可作为牺牲阳极,对机体产生电化学防护效果,所以,镀锌板能抗锈蚀首要是因为掩盖在钢板外表的锌层能够在腐蚀环境中构成耐蚀层,使钢板自身免受腐蚀,延伸其使用寿命。假如钢板和镀层结合不牢,锌层掉落,裸露的钢板失掉镀层的保护,即失掉了镀锌板的使用价值。所以,镀层粘附性是影响镀锌产品质量的关键问题,也是导致锌层呈现裂纹、掉落的直接原因。
  本文作者仅对影响热镀锌镀层粘附性的要素作一简单的讨论,以期到达能对热镀锌行业的同行学习的意图。
  2  锌层掉落的机理
  热镀锌层的结构及构成见图1。
3  影响锌层附着性的要素
  影响热镀锌锌层附着性的要素许多,仅从工艺角度就能够看出其复杂性。质料方面的影响要素为质料的化学成分,质料的外表粗糙度、质料外表清洁度等;退火进程中的影响要素为NOF(无氧化工艺)段的气体成分、温度、压力、带钢停留时刻等;镀锌进程中的影响要素为带钢人锌锅温度、锌液化学成分、锌液温度等。
  3.1  基板对锌层附着性的影响
  (1)基板化学成分
  钢基板的化学成分对锌层附着性的影响:热镀锌板一般选用低碳铝镇静钢作为基板,其钢基w(Si较高,实践证明钢基w(Si)高会引起Fe—Zn,合金层ζ相剧烈增厚,构成灰白色镀层,使镀锌层粘附性变坏。别的c的影响机理在于钢基参与剧烈反响,导致Fe—zn合金层增厚,恶化锌层附着功能。
  (2)外表粗糙度
  依据啮合原理增大圆板外表粗糙度能进步锌层附着力,但实践上,因为原板的粗糙不平,也为轧制油、润滑脂及铁粉的残留创造了有利条件,不利于改进锌层附着力,乃至有恶化的倾向。
  (3)外表缺点的影响
  带钢外表缺点首要为热镀锌基板划伤。划伤部位w(Al)较低,生成的Fe—Al合金较少,按捺Fe-zn合金生成的才能较差,使得铁锌合金层迅速成长,下降锌层的附着力。
  别的,原板外表的库存周期等其它要素对锌层附着力也有较大的影响。
  (4)带钢外表清洁度对热镀锌钢板锌层附着性的影响
  用于镀锌的质料一般选用经酸洗、冷轧后的带钢。带钢外表残留物首要为油脂(轧制油、润滑油、液压油等)和细小的固体颗粒(铁粉、尘埃等)。
  改进森吉米尔法退火炉可大部分消除带钢外表残油脂类和氧化物,但对残留的固体颗粒简直无清洁效果。当质料外表清洁度低于退火炉清洁才能时,带钢外表将有剩下的残留物存在。这部分残留物总量超越镀锌的答应值时,就会呈现锌花变小、锌花均匀性差、镀层呈现裂纹、乃至锌层掉落等问题。
  质料带钢外表残留的固体颗粒一部分会枯到退火炉炉辊上,另一部分落人炉内,粘到炉辊上的固体颗粒堆集后构成炉辊结瘤。结瘤的炉辊使带钢下外表产生压印,较轻的压印经后部工序的矫直处理对产品质量影响不大;而压印较重时,带钢外表会被划伤,下降锌层附着力。
3.2  无氧化工艺对接连热镀锌钢板锌层附着性的影响
  NOF(无氧化加热段)是影响锌层附着功能的关键环节。锌层的掉落能够通过调整NOF的空燃比得以处理。NOF空燃比一般操控在0.85—1.05,其调节应遵从以下3点。
  (1)实践证明带钢—旦被重度氧化,很难在后面的复原段复原。NOF呈微氧化气氛,NOF较短,当机组速度快时,带钢还没来得及氧化便进入复原段;当出产厚标准的带钢时,机组速度慢,带钢在NOF停留的时刻延伸,增大了带钢外表被重度氧化的或许性。因而,空燃比的调节应兼顾考虑机组速度。
  (2)新炉和大修后的退火炉,其空燃比也要作恰当的调整,这首要考虑炉内耐火材料和浇注料水分对炉内气氛的影响。
  (3)燃气(焦炉煤气)组分发作变化时,空燃比也要作相应的调整。焦炉煤气、空气完成混合焚烧,是以焦炉煤气供给的体积数为操控依据的,即给定焚烧比例,空气供给量依据焦炉煤气体积数与焚烧比例的乘积变化而变化。焦炉煤气焚烧反响方程式为(假设为完全焚烧):
  2H2(2下角标)+O2(下角标)=2H2O(2下角标)O  CH4+2O2(下角标):CO2(下角标)十2H2(2下角标)O
  2CO+O2(下角标):2CO2(下角标)  C2H4+3O2;2CO2(下角标)+2H2(2下角标)O
  依据以上反响方程式能够看出,焦炉煤气各组分氧需求量是不同的。而焦炉煤气的组分并非原封不动,尤其在充入H2(2下角标)尾气时将大幅度波动。当组分发作变化时,若不对空燃比作相应调整,必然损坏正常的炉内气氛——当带钢外表氧化程度超越复原带的复原才能时,将影响到锌层附着力。
  带钢热镀锌时,要求进入锌液的带钢具有海绵状纯铁的外表,只有在带钢外表充沛复原成纯铁的状况下,才有或许在镀锌时带钢与锌液中的Al反响构成粘附力较好的Fe2Al5(2 5下角标)中心层,而这一复原进程只有靠调节退火的工艺参数、操控炉子的出产状况来完成。
  带钢在炉内的外表复原,依托炉内气氛与钢板外表的氧化铁发作氧化复原反响,复原成纯铁。在炉内几种首要的气体中:CO、H2(2下角标)属于复原性气氛,CO2(下角标)、H2(2下角标)0属于氧化性气氛,它们与带钢外表的氧化铁发作氧化—复原反响:
  FeO+H2(2下角标)=Fe+H2(2下角标)O  FeO十CO=Fe十CO2
  上述反响均为可逆反响,但反响平衡时,炉内气氛到达平衡成分,此刻带钢在炉内既不氧化也不复原。若使带钢在炉内完成复原加热,要求炉内气氛呈复原性,并发作复原反响,其条件为炉内气氛的实践分压值大于炉内气氛到达平衡时的分压值。
  3.3  锌液成分对热镀锌钢板锌层附着性的影响
  在带钢接连热镀锌进程中,一方面,因为Fe—Al反响的自由焓大于Fe—Zn反响的自由焓。所以,在同等条件下,进入含A1锌液中的带钢能够许多吸取锌液中的Al,并优先同Al反响构成Fe—Al化合物;另一方面,因为锌的熔点比铝的熔点更挨近锌液温度,因而,在450℃的锌液中,锌的分散才能大,使钢板和锌液也有构成Fe—Zn化合物的倾向。实践表明,一旦钢板外表未构成Fe2Al5(2 5下角标)中心粘附层而首要构成Fe—Zn化合物,出产的镀锌板已无镀层粘附性可言,所以,在现代化热镀锌出产中,锌液中的铝含量正逐步进步,以利于中心层的优先构成。
  然而,Fe2Al5(2 5下角标)中心层的构成也只是确保镀层粘附性的必要条件,其充沛条件是;只有当锌在FeAl5(5下角标)中心层的溶解不饱和而构成贫锌固溶体时,此中心层才起到粘附效果,并能有用阻挠铁、锌原子的进一步分散。假如锌在Fe2Al5(2 5下角标)中心层过饱和而构成富锌固溶体,则不只使中心层中有用铝的相对含量下降,而且许多分布的锌固溶体损坏了中心层的均质性,使其阻挠Fe、Zn)原子分散的才能和粘附镀层的才能下降,镀层的附着功能也随之下降。
  由此可知,确保镀层粘附性的充沛必要条件是:带钢进入锌液之后,在带钢外表首要构成含铝多、含锌少的Fe2Al5(2 5下角标)中心粘附层,才或许粘附镀层和阻挠Fe—Zn分散反响,然后到达进步镀层粘附性的效果。
  出产热镀锌钢板时,锌液中的铝具有的两个效果对产品质量具有严重影响。(1)当带钢进入含铝锌液时,带钢外表构成一层含有FeAl5(5下角标)固体相的过渡层。这一薄薄合金层有利于进步粘附性,也有利于促进与锌液的浸润性,以使锌层和带钢具有杰出的结合力。(2)铝的第二个效果就是构成锌铁反响阻挡层,以确保产品外表具有金属光泽并进步成形性。对于热镀锌来说,不希望发作锌铁合金反响。锌液中的铝含量应确保带钢在锌液中不发作铁锌反响。文献[9]以为A1添加量在0.12%—0.2%时,镀层的归纳功能最好,因为w(Al)大于0.12%时,Fe2Al5(2 5下角标)将替代FeZn,可改进附着力功能。
  3.4  镀锌进程对热镀锌钢板锌层附着性的影响
  镀层粘附性的好坏决定于Fe2Al5(2 5下角标)中心粘附层构成的状况,而粘附层的构成以正确的镀锌操作进程为条件,其影响要素包括:锌液温度、带钢人锌锅时的温度、带钢浸锌时刻(即带钢工艺速度)和镀后及时冷却状况。(1)温度的影响
  锌液温度升高会促使铁、锌原子分散速度加大,并增大铁在锌液中的溶解度,使带钢的铁丢失添加,然后使锌液中铁的肯定含量升高,并导致锌液中铝的有用含量减少,使镀层构成困难或粘附性变坏,实践表明,锌液温度低于480℃时,铁丢失随锌液温度升高直线添加。一起镀层中的Fe—Zn合金层急剧增厚,严重影响镀层粘附性,所以,锌液温度一般操控在475℃以下。
  镀锌时在反响界面许多供热可加快中心层FeAl5(5下角标)的构成,能够获得杰出的镀层粘附性,所以,带钢入锌锅温度应高于锌液温度20-30℃,为Fe-Al反响提供足够的热力学条件。
  锌锅中存在Al是生成Fe2Al5(2 5下角标)的物质基础。出产实践表明,当w(Al)<0.15%时,不利于进步锌层的附着功能,尤其是当机组波动时,很或许整卷乃至整批的锌层掉落,别的,锌液中还含有Sn、Sb等元素,它们对锌层附着功能也有一定的影响,比方1%的Sn能够抵消O.05%的Al所起的效果,然后下降锌锅中有用w(Al)。
  (2)镀锌时刻的影响
  镀锌时刻应理解为带钢进入锌液到离开液面后,镀层冷却至Fe、zn原子不能进行较长间隔分散为止。
  镀锌时,当中心层构成今后,为防止镀层中Fe—Zn的进一步分散反响,确保Fe2Al5(2 5下角标)中心层的贫锌和均质性,应赶快冷却镀层,使Fe、zn原子赶快失掉分散才能。在这一点上,气刀的喷吹刮锌实质上也是起到了快速冷却镀层的两层效果。
  对于带钢的镀锌时刻,可分解为两个时刻进程:1)带钢与锌液中的铝和锌化合反响,构成Fe2Al5(2 5下角标)中心层和Fe—Zn合金层的进程;2)锌液中带钢区域的Al向带钢附近区域分散的进程。依照这一概念分析,如带钢速度慢,即浸锌时刻长,则带钢外表优先构成的Fe2Al5(2 5下角标)中心层阻挠不住Fe-Zn的进一步分散,然后导致中心层失效,如镀锌时刻过短,则带钢附近的Al被消耗掉后,锌液中远离带钢区域的Al来不及分散均匀化,构成带钢附近贫Al,不能确保构成Fe2Al5(2 5下角标)中心粘附层的有用Al浓度,失掉了构成粘附层的充沛条件。
  带钢从入锌锅到出锌锅的间隔根本能够以为是一个常数,当出产厚标准料时,机组运行速度低,镀锌时刻延伸,增大了Zn、Fe分散的时机,导致Fe—Zn合金层增厚,增大了锌层掉落的或许。
  镀锌进程对镀层粘附性的影响是多方面的,应将多个要素归纳考虑,如进步带钢入锌锅温度、延伸浸锌时刻或添加锌液中的w(Al),均会促使中心层的构成。但温度过高、浸锌时刻过长会是中心层构成之后,Fe—Zn继续向FeAl5(5下角标)中心层反响分散,使之失效,失掉粘附效果。
  (3)高跨段冷却才能的影响
  厚标准带钢的中心热大,出锌锅后Fe、Zn分散仍继续进行,直到带钢温度低于300℃时才降到相当弱小的程度;另一方面Zn在40℃以上时塑性较差,简单在光整、拉矫进程中产生锌层裂纹。因而厚标准带钢应恰当下降入锌锅温度,一起打开笔直冷却段风机和水平冷却风机进行强化冷却,进步水淬槽液位和添加循环水流量,按捺Fe-Zn合金层成长和确保后续工序的工艺要求。
  (4)出产操作对锌层附着力的影响。确保炉内充H2(2下角标)的时刻和数量;机组速度变化时,要及时调整带钢入锌锅温度;确保退火炉各段的温度。
  4  结  论
  综上所述,影响热镀锌锌层的粘附力的要素许多,以上也只是对部分影响要素进行了讨论。在实践出产中,咱们应不断堆集经验,找到影响热镀锌附着力的要素,来进步接连热镀锌镀层的附着力,然后大大进步热镀锌产品的抗腐蚀才能。为此,依据上文所述咱们应该从以下几点进行改进:
  (1)改进质料冷轧板的外表状况,进步带钢的外表清洁度;
  (2)要进步炉内的外表复原程度及炉内气氛的操控;
  (3)要进步对锌液成分(特别是锌液中铝含量)的操控;
  (4)要加强对热镀锌工艺参数的优化调整;
  (5)加强监督查看,进步工人操作水平。


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