热镀锌影响因素综述

热镀锌影响因素综述

郭太雄1　瞿祖贵2

(11攀枝花钢铁公司钢铁研究院,四川　攀枝花　617000;21攀钢冷轧厂)

摘　要:论述了热镀锌原板化学成分、带钢表面状态、锌液成分、锌液温度和带钢入锌锅温度对热镀锌钢板镀层性能及表面状态的影响。

关键词:热镀锌;镀层性能;表面状态;影响因素中图分类号:TG 335122

The summarization of the influence factors on hot dip galvanization

GUO Tai -xiong 1,QU Zu -gui 2

(11Iron &Steel Research Institue ,Panzhihua Iron &Steel (Group )Co 1,Panzhihua 617000,

China ;21Cold Rolling Plant ,Panzhihua Iron &Steel (Group )Co 1)

Abstract :The influence factors ,such as the composition of base sheet and galvanizing liquid ,the strip surface condition ,the

temperature of galvanizing and sheet entering zinc pot ,on the performances of zinc coat are described 1

K ey w ords :hot dip galvanizing ;performances of zinc coat ;surface condition ;influence factors

1　前言

生产热镀锌钢板的难点在于获得优良的镀层

性能,即良好的镀层粘附性,优良的镀层加工成型性,美观而又能满足不同用户需求的表面特性。热镀锌钢板镀层金相结构一般由Fe -Al 层、Fe -Zn 合金层、纯锌层组成,其各自的结构、厚度及表面形态等决定了镀层性能。因而影响热镀锌的因素可归结为影响镀层结构的因素,主要影响因素有:钢基化学成分、带钢表面形态、锌液成分、锌液温度及带钢入锌锅温度等。

2　钢基化学成分对热镀锌的影响

211　碳的影响

钢基中的碳含量对热镀锌有显著影响。碳含量愈高,铁—锌反应愈剧烈,Fe -Zn 合金层变厚,使镀锌层粘附性变差。因此,热镀锌原板一般选用含碳量为0105%～0115%的低碳钢板。

Akihiko 等人的研究表明〔1〕

,Fe -Zn 合金层

结构可分为3类:暴突结构(

ξ相),细晶结构(δ1相)和柱状结构(

ξ应为相)。并认为钢中的固溶碳可抑制暴突结构的形成,使镀层的抗粉化性能得到改善。

此外,碳还影响镀锌层的表面质量。对于含碳量高的镀锌原板,若退火温度太高,碳会在钢板表面富集,形成渗碳体,从而提高钢板表面张力,降低锌液对钢表面的浸润能力,使锌液不能在钢板表面均匀流动,在热镀锌时,形成锌瘤缺陷。212　硅的影响

实践表明〔2〕

,当钢中硅含量超过0104%时,高温下镀锌板表面形成的氧化膜在还原炉中很难被充分还原,热镀锌后,板面生成很厚的灰白色镀层,其粘附性能较差。因此,热镀锌原板一般要求硅含量≤0103%。

提高还原温度,延长还原时间,提高保护气体中的氢气含量,或提高带钢入锌锅温度,可抑制硅的表面富集作用,使钢板表面SiO 2得到充分还原,可使镀层的粘附性得到改善,从而在热镀锌线上可生产出含硅量较高(>015%)的一般冲压用高强度钢板(390～490MPa )。

收稿日期:1999-04-05

作者简介:郭太雄(1972～),男(汉族),四川攀枝花人,工程师。

・

84・

轧 钢STEEL ROLL IN G 2000年2月・第17卷・第1期

Feb 12000　Vol 117　No 11

213　铝的影响

热镀锌原板一般采用低碳铝镇静钢。钢中铝与氮化合生成氮化铝,通过适宜的轧制、退火工艺可控制氮化铝的固溶和析出,使带钢形成有利于深冲的强的〈111〉织构和饼形晶粒,提高钢带的冲压成型性能和抗时效性。铝的存在(～012%Al)其在晶界的偏聚,降低了界面的反应活性,可抑制暴突结构的形成〔3〕。但在连续退火时,Al也易在带钢表面富集,形成氧化物质点,降低钢板对锌液的浸润性。因而,一般将铝镇静钢中的Als含量控制在约0102%左右。214　铜的影响

钢中含铜可显著提高热镀锌板的耐腐蚀性。但在加热时,由于铁易氧化,铜不易氧化,且铜在奥氏体中的溶解度有限,当带钢温度下降时,铜便析出,积存于奥氏体晶界。所以在热轧过程中,随着氧化铁皮的不断剥落,钢表面会形成铜的富集区。因为铜和钢的延伸率不同,所以在轧制过程中钢表面会出现网状裂纹。酸洗后该缺陷更明显,冷轧后亦不易消除,镀锌之后即在板面形成和轧制方向一致的类似原板划伤或条状结疤的条痕缺陷。试验证明〔2〕,此网纹缺陷在含铜量超过013%时最易出现,所以热镀锌原板的铜含量一般要求不高于0115%。

215　其它元素的影响

为了生产高强度热镀锌钢板及IF钢热镀锌板,常向钢中加入适量的P、Nb、Ti等元素。Nb、Ti是强碳化物形成元素,可减少固溶碳含量,从而减小了对镀层暴突结构生成的抑制作用。

当钢中磷含量达0115%时,η相变薄,ξ相和δ1相生长很快,在η相变薄甚至无η相的地方,镀层出现无光泽的斑点,使镀层的粘附性变坏〔2〕。磷易在晶界偏析,降低晶界反应活性,从而抑制暴突结构的形成。Abiko等人认为,磷在晶界的偏析量随钢中碳含量的减小而增加,因而在含Nb或Ti的IF钢中添加适量的P,可有效地抑制暴突结构的生成〔4～6〕。

3　带钢表面状态对热镀锌的影响

311　带钢表面粗糙度的影响

随着钢板表面粗糙度的增加,镀层厚度增加。因为如果钢板的表面粗糙度大,钢表面生成的Fe-Zn合金层为海绵状组织,比光滑的Fe-Zn合金层表面能从锌锅中带出更多的锌液,由此生成更厚的纯锌层。同时,由于粗糙表面的棱角部位突出,ξ相最易在棱角上形成,所以表面愈粗糙,其镀层ξ相愈发达,从而Fe-Zn合金层愈厚。对热轧酸洗板镀锌而言,钢板表面的平均粗糙度是影响热镀锌的主要因素之一。文献〔7〕研究表明,若钢板的平均表面粗糙度小,则镀层厚度均匀,镀层的外观及附着性均佳。相反,如果钢板的平均表面粗糙度大,则镀层厚度分布不均匀,存在微小的薄镀层部位,此类镀锌板的外观和镀层附着性均差。

312　带钢表面清洁度的影响

影响带钢表面清洁度的主要因素是带钢表面残留的轧制乳化液。实验表明,随着轧制乳化液中油脂含量的提高,残留在带钢表面的油脂在预热炉中越不易被除尽,干扰热镀锌时正常Fe-Zn合金层的形成,从而恶化了镀层的粘附性能〔2〕。若带钢表面残留有铁粉及未被还原的氧化物质点等杂质,在热镀锌时,锌晶体有可能在此类杂质处形核、长大,形成锌粒缺陷。文献〔8〕表明,冷轧钢带表面密实性的任何破坏都可能导致凸起条带或光亮颗粒的产生。

4　锌液成分对热镀锌的影响

411　铝的影响

由于铝对铁的亲合力强,锌液中铝优先在钢基表面形成很致密的,薄且韧的Fe-Al金属间化合物(Fe2Al5、FeAl3),并牢固地附在钢基表面,起粘附镀层的媒介作用;同时可抑制Fe-Zn合金层的生长(特别是抑制脆性的ξ相的生长),从而改善镀层韧性。

当锌液中铝含量低于015%时,随着铝含量的增加,锌液的粘度增大,流动性降低,纯锌层增厚。同时,铝还与锌液中的氧化铁、氧化锌等杂质结合,并能上浮到锌液表面易于去除,可提高镀层纯度使镀层韧性增强,加工成型性提高。但是,加入过多的铝使铁在锌液中的溶解度降低,以致生成更多的锌渣,且铝本身也极易氧化生成Al2O3浮渣,影响镀锌带钢表面质量。同时,铝含量过高,镀锌产品耐CuSO4侵蚀能力降低。所以,在带钢连续热镀锌中,铝含量一般控制为0112%～0115%。目前已开发了Zn-Al 系列热镀锌板,与普通镀锌板相比,具有相同的镀层粘附性,但由于锌的牺牲保护作用及铝的非动态作用,镀层的耐蚀性却是普通镀锌层的几

・

9

4

・

第17卷・第1期 郭太雄等:热镀锌影响因素综述