[发明专利]一种锌锭

说明书

技术领域

本发明涉及一种锌锭，具体地说，涉及一种能够防止锌液中铝含量波动 过大的用于带钢连续热镀锌的锌锭。

背景技术

连续镀锌钢板(简称GI)由于具有很好的表面质量、优异的抗腐蚀性能 和成本较低，在工业生产特别是汽车工业中得到了广泛应用。随着我国汽车 工业的发展，其用量将会越来越大。

在GI生产中，需要在锌液中添加适量的铝，使得铝与钢材表面的铁发生 反应形成一层较薄的抑制层，避免或抑制在镀层与基板界面处形成Fe-Zn合 金层。另外，锌液中的锌渣是影响镀锌表面质量的重要因素，锌渣的产生不 仅增加了锌的消耗，而且降低了产品质量。锌渣的主要来源是钢材基体中的 铁。根据Zn-Fe-Al三元相图，当铁处于过饱和时，锌锅中的铝可与铁、锌作 用，形成Fe-Zn-Al金属间化合物，锌渣的成分主要为含铁化合物，分为Fe-Zn 化合物和Al-Fe化合物。Al-Fe化合物(Fe₂Al₅Zn_x)密度比锌小成为面渣，Fe-Zn 化合物(FeZn₁₃或FeZn₇)密度比锌大成为底渣。对GI而言控制锌液中的有 效铝含量可以将锌液中底渣转化成面渣便于清除。

参照460℃时Zn-Al-Fe三元系富Zn角的相图，当镀锌中铝含量小于0.10 ％时，该阶段的液相平衡相是ζ-相(FeZn₁₃)；铝含量在0.10％到0.135％时， 其液相平衡相是δ-相(FeZn₇)；铝含量超过0.135％时的液相平衡相是η-相 (Fe₂Al₅Zn_x)。因此，在GI生产中锌液中需要将铝含量控制为大于0.135％， 才能避免底渣的产生。

此外，近年来关于铝对镀层的作用和机理的研究越来越多。发现溶解于 锌液中的铁含量总是大于镀层中的铁含量，这些多余的铁将形成锌渣。锌液 的铝含量与锌渣控制密切相关，铝含量太低或太高对镀层均有不良影响。当 铝含量太低时，不能形成致密的铁铝化合物抑制层，并且会出现铁锌化合物， 使得镀层厚度过大，产品的成形性能降低，锌量的消耗增加，此外还会在锌 液中形成底渣，使得生产线需经常停产除渣。当铝含量过高时，将会导致镀 层不完整，抑制层过厚，镀层中的铝含量偏高，影响镀锌产品的后续退火工 艺和可焊性。

锌液中的铝有两种存在方式，一种形式是溶解于锌液中，它的主要作用 是与钢材表面的铁发生反应形成一层较薄的抑制层，避免或抑制在镀层与基 板界面处形成Fe-Zn合金层，我们称之为有效铝。另一种形式是溶于合金化 合物中，当铁处于过饱和时，锌锅中的铝可与铁、锌作用，形成Fe-Zn-Al金 属间化合物，成为底渣或浮渣。准确测量锌液中的有效铝是非常困难的，目 前常用的方法是化学分析的方法，而化学分析方法测得的实际上包含了溶解 在化合物中的铝含量，我们称之为总铝量。总铝值大于有效铝值。

带钢连续热镀锌生产过程中，镀层表面常产生锌渣缺陷，其主要原因是 受到镀锌工艺参数的影响，而镀锌工艺中锌锅铝含量的控制是提高镀层表面 质量、减少锌渣缺陷、降低生产成本的技术关键。在GI生产中总铝含量的控 制值为0.16％-0.22％，铝含量过高，将影响产品的焊接性及涂装性，当铝含 量过低时，可能导致界面形成铁-锌合金层，影响产品的成型性，降低表面 质量。

锌液中铝含量的稳定对镀层产品的性能、质量和成本起着非常重要的作 用，因此如何实现锌液中铝含量的稳定控制是非常关键的工作。要实现锌液 中铝含量的稳定，必须做到锌液消耗铝的量同锌液中补充铝的量基本相同。 锌液消耗铝的量为镀层带走铝的量和锌渣消耗铝的量之和，而镀层带走的铝 的量受到镀层厚度、基板厚度，机组速度等因素的影响，这些因素在实际生 产过程中是经常变化的，这就造成了镀层中带走的铝含量是变化的，这种变 化直接影响锌液中的铝含量的稳定。同时锌液中的铝含量还受到基板的清洁 度、基板入锌液温度、基板材质等因素的影响。所有这些都会引起锌液中铝 含量的波动。