專利名稱：：一種鋅錠的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種鋅錠，具體地說，涉及一種能夠防止鋅液中鋁含量波動過大的用于帶鋼連續熱鍍鋅的鋅錠。
背景技術：
：連續鍍鋅鋼板(簡稱GI)由于具有很好的表面質量、優異的抗腐蝕性能和成本較低，在工業生產特別是汽車工業中得到了廣泛應用。隨著我國汽車工業的發展，其用量將會越來越大。在GI生產中，需要在鋅液中添加適量的鋁，使得鋁與鋼材表面的鐵發生反應形成一層較薄的抑制層，避免或抑制在鍍層與基板界面處形成Fe-Zn合金層。另外，鋅液中的鋅渣是影響鍍鋅表面質量的重要因素，鋅渣的產生不僅增加了鋅的消耗，而且降低了產品質量。鋅渣的主要來源是鋼材基體中的鐵。根據Zn-Fe-Al三元相圖，當鐵處于過飽和時，鋅鍋中的鋁可與鐵、鋅作用，形成Fe-Zn-Al金屬間化合物，鋅渣的成分主要為含鐵化合物，分為Fe-Zn化合物和Al-Fe化合物。Al-Fe化合物(Fe2Al5Znx)密度比鋅小成為面渣，Fe-Zn化合物(FeZn13或FeZn7)密度比鋅大成為底渣。對GI而言控制鋅液中的有效鋁含量可以將鋅液中底渣轉化成面渣便于清除。參照460°C時Zn-Al-Fe三元系富Zn角的相圖，當鍍鋅中鋁含量小于0.10%時，該階段的液相平衡相是〖-相(FeZn13);鋁含量在O.10%到0.135%時，其液相平衡相是S-相(FeZn7);鋁含量超過0.135%時的液相平衡相是n-相(Fe2Al5Znx)。因此，在GI生產中鋅液中需要將鋁含量控制為大于O.135%，才能避免底渣的產生。此外，近年來關于鋁對鍍層的作用和機理的研究越來越多。發現溶解于鋅液中的鐵含量總是大于鍍層中的鐵含量，這些多余的鐵將形成鋅渣。鋅液的鋁含量與鋅渣控制密切相關，鋁含量太低或太高對鍍層均有不良影響。當鋁含量太低時，不能形成致密的鐵鋁化合物抑制層，并且會出現鐵鋅化合物，使得鍍層厚度過大，產品的成形性能降低，鋅量的消耗增加，此外還會在鋅液中形成底渣，使得生產線需經常停產除渣。當鋁含量過高時，將會導致鍍層不完整，抑制層過厚，鍍層中的鋁含量偏高，影響鍍鋅產品的后續退火工藝和可焊性。鋅液中的鋁有兩種存在方式，一種形式是溶解于鋅液中，它的主要作用是與鋼材表面的鐵發生反應形成一層較薄的抑制層，避免或抑制在鍍層與基板界面處形成Fe-Zn合金層，我們稱之為有效鋁。另一種形式是溶于合金化合物中，當鐵處于過飽和時，鋅鍋中的鋁可與鐵、鋅作用，形成Fe-Zn-Al金屬間化合物，成為底渣或浮渣。準確測量鋅液中的有效鋁是非常困難的，目前常用的方法是化學分析的方法，而化學分析方法測得的實際上包含了溶解在化合物中的鋁含量，我們稱之為總鋁量。總鋁值大于有效鋁值。帶鋼連續熱鍍鋅生產過程中，鍍層表面常產生鋅渣缺陷，其主要原因是受到鍍鋅工藝參數的影響，而鍍鋅工藝中鋅鍋鋁含量的控制是提高鍍層表面質量、減少鋅渣缺陷、降低生產成本的技術關鍵。在GI生產中總鋁含量的控制值為0.16%-0.22%，鋁含量過高，將影響產品的焊接性及涂裝性，當鋁含量過低時，可能導致界面形成鐵-鋅合金層，影響產品的成型性，降低表面質量。鋅液中鋁含量的穩定對鍍層產品的性能、質量和成本起著非常重要的作用，因此如何實現鋅液中鋁含量的穩定控制是非常關鍵的工作。要實現鋅液中鋁含量的穩定，必須做到鋅液消耗鋁的量同鋅液中補充鋁的量基本相同。鋅液消耗鋁的量為鍍層帶走鋁的量和鋅渣消耗鋁的量之和，而鍍層帶走的鋁的量受到鍍層厚度、基板厚度，機組速度等因素的影響，這些因素在實際生產過程中是經常變化的，這就造成了鍍層中帶走的鋁含量是變化的，這種變化直接影響鋅液中的鋁含量的穩定。同時鋅液中的鋁含量還受到基板的清潔度、基板入鋅液溫度、基板材質等因素的影響。所有這些都會引起鋅液中鋁含量的波動。因此，在目前的GI生產中，通常通過所添加主鋅錠和輔助鋅錠來調節鋅液中鋁含量的，其中，輔助鋅錠的鋁含量高于主鋅錠的鋁含量。例如，眾多使用的主鋅錠鋁含量控制在0.35%-0.42%，輔助鋅錠鋁含量為4.0%-4.6%，有些機組還采用兩種以上不同鋁含量的輔助鋅錠。這種設計是基于鍍層帶走的鋁的含量通常為0.4%左右，輔助鋅錠添加的鋁某種程度上用來抵消鋅渣帶走的鋁的量。然而，由于在這些工藝中采用的輔助鋅錠中鋁的含量比較高，所以在鋅液鋁含量調整調整中均存在鋁含量波動大的問題。然而，在GI生產中，鋅液鋁含量控制的穩定性對產品質量尤為重要。這是因為在一定溫度狀態下，有效鋁和游離鐵的含量是沿鐵_鋁平衡線一一對應的，若鋁含量波動過大，會導致鐵的溶解度變化，從而造成鋅液頻繁造渣反應，產生大量游離渣。游離渣在鋅液中飄浮，易與鋼材表面粘附形成鋅粒缺陷，或附著于沉沒輥輥面形成結瘤，影響產品質量。
發明內容為了解決現有技術中的上述問題，本發明提供了一種用于帶鋼連續熱鍍鋅的鋅錠，該鋅錠能夠防止鋅液中鋁含量波動過大，所述鋅錠按重量百分比計由O.48%至0.52%的鋁、不超過0.02%的雜質、余量為鋅的組分而構成。優選地，鋅錠中鋁的含量為0.48%至0.49%。另外，所述雜質中的銻的含量不大于0.01%。優選地，雜質中的銻的含量不大于0.001%。此外，雜質中的鉛的含量不大于0.01%，錫的含量不大于0.01%。優選地，雜質中的鉛的含量不大于0.003%，錫的含量不大于0.001%。利用本發明的鋅錠，可以使帶鋼連續熱鍍鋅的鋅液中的鋁含量保持為合適的范圍內，同時可以防止隨著生產的進行或添加鋅錠過程中鋁的含量出現大的波動，從而防止產品出現缺陷。具體實施例方式鋅液中的鋁的存在方式有多種，其中有溶解于鋅液中呈游離狀態的鋁元素，對鋅液理化性能和鐵鋅反應起有效調節作用，我們稱這部分鋁為有效鋁，有效鋁是熱鍍鋅工藝中鋅液成份的主要控制對象。除溶解鋁外，鋅液中的鋁還以游離渣中的Fe^Ls，表渣中的Fe2AL5、AL203等化合物的形式存在，它們本身對熱鍍鋅反應機理不起直接影響，通常稱之為無效鋁。由于鋁以上述多種形式存在，化學法檢測的鋁既包括有效鋁，也包括部分無效鋁成份，通常稱為總鋁量。通常，總鋁量大于有效鋁的含量。熱鍍鋅中對鋅液性能和熱鍍鋅反應影響較大的主要是有效鋁，而通常在熱鍍鋅生產中對鋁的控制是通過化學法測量出的總鋁。這是由于在現有的技術條件下，對有效鋁的含量是很難準確測量的，而通過對總鋁的檢測，可以間接地反應出有效鋁的含量。在下文中，如無特殊說明，描述中提到的含量、百分比等均表示重量百分比。鋼板在熱鍍鋅過程中，鋼板表面的鐵會溶解在鋅液中，在正常熱鍍鋅溫度450°C46(TC下鋅液的鐵的溶解度為0.025%0.03%。鐵在鋅液中的溶解度與鋅液溫度和鋁含量有關。具體地說，隨著鋅液溫度的升高，鐵的溶解度增大，在鋁含量小于0.2%時，隨著鋁含量的增加，鐵的溶解度減小，但當鋁含量超過0.2%后，鐵的溶解度隨著鋁含量的增加而變大。在正常情況下，鋅鍋中的鐵含量都是飽和的。日常生產中，隨著鋅液溫度和鋁含量的波動，導致鐵在鋅液中的溶解度發生變化。當鋅液中的鐵含量大于其溶解度時，多余部分的鐵就會和鋁或鋅反應生成鋅渣，另外，有效鋁與底渣反應生成游離渣。從而消耗鋅液中的有效鋁。此外，游離渣在鋅液中飄浮，易與鋼材表面粘附形成鋅粒缺陷，或附著于沉沒輥輥面形成結瘤，影響產品質量。因此，需要對鋅液中的鋁含量進行控制。以防止由于鋁含量的波動而導致頻繁地發生造渣反應，從而防止對產品質量的影響。因此，鋅液鋁含量的穩定控制就是對鋅液中鋁的消耗和加入的平衡控制。在正常生產過程中，由于鋁與鋼材表面的鐵發生反應形成一層較薄的抑制層，所以隨著生產的進行，鋅液中的鋁會不斷地被消耗。此外，一般熱鍍鋅的最佳工作溫度為455t:至465t:，如果鋅液溫度超過48(TC，鋼材的鐵損量將呈拋物線急劇增加。因此，由于熱鍍鋅的最佳工作溫度低于純鋁的熔點，所以鋅液中鋁元素的加入和控制是通過添加預先熔化有鋁的鋅錠完成的，鋅錠不僅為鋅鍋補充鍍鋅生產中消耗的鋅，鋅液中的大部分鋁也是由它提供的，為保證鋅液中鋁的消耗和加入平衡，普通鋅錠中必須保持基本的鋁的加入。由于除了鍍鋅層帶走的鋁量之外，鋅液中產生的鋅渣也會消耗一部分鋁。具體地說，通常由鍍鋅層帶走的鋁包括有效鋁以及游離渣中的一部分鋁，這部分由鍍鋅層帶走的鋁通常在0.36%至0.42%的范圍內或在該范圍附近波動。同時，在撈渣過程中，以渣中的化合物的形式存在的鋁會隨著撈渣過程而消耗。因此，為了補充鋅液中消耗的鋁，在本發明的鋅錠中，將鋁的含量控制為0.48%至0.52%。此外，經過對鋁含量在上述范圍內的各種鋅錠進行的實際使用可以發現，當鋅錠中鋁的含量為0.48%至0.49%時，能夠更好地防止鋅液中的鋁含量出現波動。鋅錠的有效成分為鋅和鋁，然而，由于在生產鋅錠過程中會不可避免地使鋅錠中存在各種雜質，而這些雜質往往會對帶鋼連續熱鍍鋅的工藝或產品產生不良的影響。因此，為了將由雜質產生的影響最小化，應該將鋅錠中的雜質含量限定得盡可能低，具體地說，考慮到現有工藝水平以及去除雜質的綜合成本，在本發明的鋅錠中，雜質的含量不大于0.02%。例如，在GI生產中，若鋅液中含有銻(Sb)，會引起Fe-Zn合金層增厚，使鍍層變脆，塑性下降，此外，銻(Sb)還能增大鐵在鋅液中的溶解度，使得鐵損和鋅耗增加，并會使鍍鋅層的外觀變暗所以需要將鋅液中的銻限定到盡可能低，因此鋅錠中銻的含量也應該盡可能地低。具體地說，在鋅錠中的銻的含量不大于0.01%。優選地，鋅錠中銻的含量不大于0.001%。此外，當鋅浴中同時含鉛(Pb)和錫(Sn)或同時含銻和錫時，不利于鍍層的防腐蝕性能。因此，本發明的鋅錠中的鉛的含量不大于0.01%，錫的含量不大于0.01%。優選地，本發明的鋅錠中鉛的含量不大于0.003%，錫的含量不大于0.001%。下面將參照本發明的一些實施例來詳細說明本發明的鋅錠。實施例1制備一種鋅錠，其成分包含Al，O.48%;Zn，99.50%;Pb，0.002%;Sb，0.001%;Sn，0.001%;其它雜質，0.016%。將該鋅錠配合現有技術的鋅錠(其Al含量為O.36%至0.40%，余量為鋅和不可避免的不大于0.02%的雜質)應用于帶鋼連續熱鍍鋅機組，該鋅鍋中鋅液重量約為176噸，采用化學分析法檢測鋅液中的總鋁含量為0.175%，機組在連續生產過程中通過添加本發明的鋅錠和現有技術的鋅錠來保持液面，其中，每塊鋅錠的重量為1000Kg。隨著生產的進行，逐步添加鋅錠來保持液面，每隔2小時進行取樣并測量鋅液中的總鋁含量，結果見表2。表2添加根據實施例1的鋅錠時鋅液中總鋁含量<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由表2可知，當在鋅液中添加本發明的鋅錠時，鋅液中鋁的含量變化范圍較小，由于鋁含量的波動小，因此避免了頻繁地發生造渣反應，從而避免了對產品質量產生影響。此外，添加本發明的鋅錠可以保證鋅液中的有效鋁含量保持在O.135%以上，因此有效地防止了底渣的產生。同時，鋅液中鋁的含量通常不會超過O.22%，從而防止對產品的焊接性及涂裝性產生影響。實施例2制備一種鋅錠，其成分包含Al，O.49%;Zn，99.49%;Pb，0.003%;Sb，0.002%;Sn，0.001%;其它雜質，0.014%。將該鋅錠配合現有技術的鋅錠(其Al含量為O.36%至0.40%，余量為鋅和不可避免的不大于0.02%的雜質)應用于帶鋼連續熱鍍鋅機組，該鋅鍋中鋅液重量約為176噸，采用化學分析法檢測鋅液中的總鋁含量為0.192%，機組在連續生產過程中通過添加本發明的鋅錠和現有技術的鋅錠來保持液面，其中，每塊鋅錠的重量為1000Kg。隨著生產的進行，逐步添加鋅錠來保持液面，每隔2小時進行取樣并測量鋅液中的總鋁含量，結果見表3。表3添加根據實施例2的鋅錠時鋅液中總鋁含量<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由表3可知，當在鋅液中添加本發明的鋅錠時，鋅液中鋁的含量變化范圍較小，由于鋁含量的波動小，因此避免了頻繁地發生造渣反應，從而避免了對產品質量產生影響。此外，添加本發明的鋅錠可以保證鋅液中的有效鋁含量保持在O.135%以上，因此有效地防止了底渣的產生。同時，鋅液中鋁的含量通常不會超過0.22%，從而防止對產品的焊接性及涂裝性產生影響。實施例3制備一種鋅錠，其成分包含Al，O.52%;Zn，99.46%;Pb，0.001%;Sb，0.001%;Sn，0.001%;其它雜質，0.017%。將該鋅錠配合現有技術的鋅錠(其Al含量為O.36%至0.40%，余量為鋅和不可避免的不大于0.02%的雜質)應用于帶鋼連續熱鍍鋅機組，該鋅鍋中鋅液重量約為176噸，采用化學分析法檢測鋅液中的總鋁含量為0.193%，機組在連續生產過程中通過添加本發明的鋅錠和現有技術的鋅錠來保持液面，其中，每塊鋅錠的重量為1000Kg。隨著生產的進行，逐步添加鋅錠來保持液面，每隔2小時進行取樣并測量鋅液中的總鋁含量，結果見表4。表4添加根據實施例3的鋅錠時鋅液中總鋁含量<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由表4可知，當在鋅液中添加本發明的鋅錠時，鋅液中鋁的含量變化范圍較小，由于鋁含量的波動小，因此避免了頻繁地發生造渣反應，從而避免了對產品質量產生影響。此外，添加本發明的鋅錠可以保證鋅液中的有效鋁含量保持在O.135%以上，因此有效地防止了底渣的產生。同時，鋅液中鋁的含量通常不會超過O.22%，從而防止對產品的焊接性及涂裝性產生影響。對比示例1采用現有技術中的主鋅錠及輔助鋅錠來保持鋅液的液面，其中，主鋅錠中含有鋁0.35%至0.43%，輔助鋅錠中含有鋁4.0%至4.6%，主鋅錠的重量為1000Kg，輔助鋅錠重量為10Kg。將這些鋅錠應用于帶鋼連續熱鍍鋅機組，該鋅鍋中鋅液重量約為176噸，采用化學分析法檢測鋅液中的總鋁含量為0.193%。隨著生產的進行，逐步添加鋅錠來保持液面，并每隔2小時進行取樣并測量鋅液中的總鋁含量，當總鋁含量低于特定值時，則添加輔助鋅錠來提高鋅液中的鋁含量，測量結果見表5。表5添加根據對比示例1的鋅錠時鋅液中總鋁含量<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>參照表5，為了將鋅液中的鋁含量控制為0.16%至0.22%的最佳范圍，需要兩種鋅錠進行配合使用，在添加鋅錠的過程中，鋁的含量出現了較大的波動，導致在添加鋅錠過程中出現了較多的面渣和游離渣，從而容易出現產品缺陷。因此，通過上述實施例及對比示例可知，使用本發明的鋅錠，可以將鋅液中鋁的含量保持在合適的范圍內，同時，還可以使得鋅液中鋁的含量波動降低，從而防止或減少由于鋁的含量波動大而導致的各種問題。此外，通過觀察利用本發明的鋅錠制備的鍍鋅帶鋼可以發現，利用本發明的鋅錠制備的鍍鋅帶鋼，因鋁含量波動引起的鍍層缺陷如鋅粒、鋅疤缺陷大幅降低，鍍層性能更加均勻穩定，沉沒輥結瘤現象明顯改善。因此，利用本發明的鋅錠可以有效地防止由于鋁含量波動而產生的各種缺陷，同時也可以防止由于現有技術中的其它不足而產生的其它缺陷。雖然已經結合示例性實施例示出并描述了本發明，但是本領域技術人員應該明白，在不脫離由權利要求書限定的本發明的精神和范圍的情況下，可以進行修改和改變。權利要求一種鋅錠，其特征在于按重量百分比計由0.48％至0.52％的鋁、不超過0.02％的雜質、余量為鋅的組分而構成。2.如權利要求1所述的鋅錠，其特征在于所述的鋁含量為0.48%至0.49%。3.如權利要求1或2所述的鋅錠，其特征在于所述的雜質中的銻的含量不大于0.01%。4.如權利要求3所述的鋅錠，其特征在于所述的雜質中的銻的含量不大于0.001%。5.如權利要求l或2所述的鋅錠，其特征在于所述的雜質中的鉛的含量不大于0.01%，錫的含量不大于0.01%。6.如權利要求5所述的鋅錠，其特征在于雜質中的鉛的含量不大于0.003%，錫的含量不大于0.001%。全文摘要本發明公開了一種鋅錠，該鋅錠按重量百分比計由0.48％至0.52％的鋁、不超過0.02％的雜質、余量為鋅的組分而構成。利用本發明的鋅錠，可以將鋅液中的鋁保持在適當的范圍，同時能夠防止或減少由于鋅液中的鋁含量的波動過大而導致的各種缺陷。文檔編號C23C2/06GK101709408SQ20091026003公開日2010年5月19日申請日期2009年12月23日優先權日2009年12月23日發明者劉俊文,劉春富,周一林,張妞妞,蔣英箴,金永清申請人:攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司;攀枝花新鋼釩股份有限公司