Непрерывный способ нанесения цинкового покрытия

 

Способ последовательного получения стального листа с покрытием из железоцинкового сплава и стального листа с цинковым покрытием на одной линии непрерывного горячего цинкования без остановки линии, согласно которому некоторое количество стальных листов пропускают через цинковую ванну с кремнием и алюминием, причем содержание алюминия составляет по меньшей мере от 0,05 до менее 0,15мас. % алюминия, а содержание кремния составляет от 0,05мас. % до насыщения и подвергают диффузионной термообработке с получением покрытия из железоцинкового сплава, после чего увеличивают содержание алюминия в ванне более 0,15 мас. %, но не более 0,5 мас.% и пропускают через нее последующие стальные листы для получения цинкового покрытия. 2 с. и 5 з. п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способу последовательного получения стального листа с покрытием из железоцинкового сплава и стального листа с обычным цинковым покрытием на одной и той же линии непрерывного покрытия, в соответствии с которым получают несколько стальных листов с покрытием из железоцинкового сплава путем пропускания стального листа через цинковую ванну с алюмосодержащей добавкой, содержащую менее примерно 0,15 мас.% алюминия, и последующей диффузионной термообработки полученного таим образом оцинкованного листа с целью превращения слоя цинка на поверхности в железоцинковый сплав, после чего переходят прямо к получению нескольких стальных листов с обычным цинковым покрытием, продолжая пропускать стальные листы через ванну без последующей диффузионной обработки.

При непрерывном цинковании стальных листов, как известно, чаще всего применяют либо ванну, содержащую цинк и 0,10-<0,15 мас.% алюминия, либо ванну, содержащую цинк м >0,15-20 мас.% алюминия. Первый тип ванны используют, когда оцинкованный лист после отжатия покрытия подвергают диффузионной термообработке с целью преобразовать цинковое покрытие в покрытие из железоцинкового сплава. При втором составе получают изделие с обычным цинковым покрытием, т.е. лист, покрытый тонким слоем цинка. Если в ванне содержится менее 0,12% алюминия, то в пограничной области между железом и цинком образуется вся гамма соединений железа с цинком, описываемая фазовой диаграммой железо-цинк, причем этих соединений следует избегать при получении обычных цинковых покрытий на изделиях. Во избежание образования зародышей β - фазы содержание алюминия должно быть выше 0,15%. Вот почему второй тип ванн содержит более 0,15% алюминия.

При содержании алюминия около 0,15% на поверхности стали образуется очень тонкий слой сплава Fe₂Al₅, который служит препятствием любой дальнейшей диффузии. Вот почему в первом типе ванн содержится менее 0,15% алюминия. Однако в этом первом типе ванн необходимо присутствие около 0,10% алюминия, чтобы замедлять реакцию между железом и цинком при прохождении листа через ванну, в противном случае эта реакция приведет к чрезмерному росту покрытия в ванне. Хотя алюминий и замедляет реакцию, тем не менее реакция между железом и цинком вызывает образование железоцинкового шлака, который скапливается на дне ванны и поэтому называется донным шлаком. Образование этого донного шлака прекращается, как только содержание алюминия превысит 0,15%, поэтому во втором типе ванн его не существует. Во втором типе ванн часть алюминия реагирует с железом листа, образуя соединение типа Fe₂Al₅, обычно называемые плавающим шлаком.

Известно также, что в отрасли непрерывного производства изделий с цинковыми покрытиями существуют три категории изготовителей; производители листа с покрытиями из железоцинкового сплава, обычного листа с цинковым покрытием и те, которые получают поочередно и без остановки оба типа листов на одной и той же линии нанесения покрытий. Последние пользуются первым типом ванн для получения листов с покрытием из железоцинкового сплава, а вторым - для получения листов с обычным цинковым покрытием, повышая содержание алюминия в ванне, чтобы перейти от первого типа ванн ко второму, т.е. осуществляя описанный выше способ. Этот известный способ имеет тот недостаток, что из-за повышения содержания алюминия в ванне при переходе от первого типа ванн ко второму железоцинковый донный шлак, имеющийся в ванне на тот момент, постепенно превращаются в железоалюминиевый плавающий шлак, всплывает и создает дефекты на листах, проходящих через ванну, поэтому существует риск получения значительной части продукции ухудшенного качества при каждом переходе от производства листа с покрытием из железоцинкового сплава к получению листа с обычным цинковым покрытием.

Задачей изобретения является создание способа, как описано выше, свободного от недостатка известного способа.

Поставленная задача решается тем, что в качестве цинковой ванны с алюмосодержащей добавкой в соответствии с изобретением используют ванну, состоящую из цинка, алюминия и кремния, причем содержание кремния составляет от 0,005%, вплоть до насыщения, а содержание алюминия составляет по меньшей мере 0,05% при получении стального листа с покрытием из железоцинкового сплава и максимум 0,5% при получении листа с обычным цинковым покрытием.

Достоверно установлено, что в такой ванне не образуется железоцинковый донный шлак и поэтому нет опасности получения значительного процента брака при переходе от производства листов с покрытием из железоцинкового сплава к получению листа с обычным цинковым покрытием. Также установлено, что в такой ванне не образуется и алюможелезный плавающий шлак. Это обстоятельство особенно важно для второй стадии способа по изобретению - получения листа с обычным цинковым покрытием. При нанесении на лист обычного цинкового покрытия в известной ванне второго типа (Zn и >0,15-0,20%Al) чрезвычайно трудно точно регулировать состав ванны в ходе нанесения покрытия ввиду того, что ванна истощается по алюминию быстрее, чем по цинку, именно из-за образования алюможелезного плавающего шлака; на практике, следовательно, необходимо изменять содержание алюминия в ванне в соответствии с зубчатым профилем, рискуя в промежутках получать бракованное покрытие. Поскольку же в способе в соответствии с изобретением алюможелезный шлак не образуется, цинк и алюминий в ванне истощается по существу в одинаковой степени, так что регулировать состав ванны очень просто. На деле образуется небольшое количество плавающего Fe-Si шлака, но это никак не мешает процессу нанесения покрытия: качество получаемых покрытий получается отличным.

Следует отметить, что в выложенных заявках Японии N 4218655 и 4235266 описан способ получения листа с покрытием из железоцинкового сплава, в котором используют ванну, состоящую из Zn, 0,001-0,2% Si и 0,05-0,20%Al, поскольку кремний и алюминий улучшают технологичность обработки листа. Поскольку применяемая ванна соответствует используемой в способе согласно изобретению, донный шлак в этом способе не образуется, однако это обстоятельство не упоминается в указанных описаниях. Следует также отметить, что в выложенной заявке Японии N 030638748, где речь идет о непрерывном получении цинкового покрытия в цинковой ванне, содержащей 0,05-5%Al, 0,005-0,8% Si и 0,1-3%Mn, для получения листа с покрытием из железоцинкового сплава или листа с обычным цинковым покрытием и поднимаются вопросы образования как плавающего, так и донного шлака, четко не рекомендуется добавлять кремний в Zn-Al ванну, если она содержит менее 5% алюминия; в таких условиях кремний лишь ухудшит ситуацию, приводя к образованию непокрытых пятен. Таким образом, в этом документе утверждается диаметрально противоположное тому, что обнаружено и предложено заявителем.

В способе в соответствии с изобретением содержание алюминия при получении листа с покрытием из железоцинкового сплава необходимо повысить не менее чем до 0,05%, поскольку при меньшем его содержании существует опасность образования чрезмерно толстого слоя покрытия. При получении листа с обычным цинковым покрытием оно не должно превышать 0,5%, иначе возможны нарушения сплошности покрытия. Содержание кремния не менее 0,005% необходимо, чтобы предотвратить образование как донного, так и алюможелезного шлака. Ванну нельзя пересыщать по кремнию, потому что в пересыщенной ванне могут возникнуть дефекты покрытия.

Желательно, чтобы при получении листа с покрытием из железоцинкового сплава ванна содержала не менее 0,10% алюминия. Желательно также, чтобы ванна содержала не менее 0,01% и не более 0,10% кремния.

Поскольку цинк и алюминий в ванне истощаются по существу в одинаковой степени, следует поддерживать состав ванны в ходе процесса нанесения цинкового покрытия, компенсируя расход добавлением в ванну либо сплава цинка с 0,05-0,5% алюминия и 0,05-1,5% кремния, причем содержание алюминия в этом сплаве по существу равно его содержанию в ванне, либо эквивалента указанного цинкового сплава в виде либо по меньшей мере одной лигатуры и цинка, либо по меньшей мере одной лигатуры и цинкового сплава с меньшим, чем в вышеуказанном сплаве содержанием присадок.

Когда, например, обычное изделие с цинковым покрытием получают в ванне, содержащей 0,20% алюминия, вполне закономерно добавлять в эту ванну цинковый сплав, содержащий 0,20% алюминия, например сплав с 0,20% Al и 0,1% Si, потому что тогда в ванне постоянно поддерживается требуемый уровень содержания алюминия 0,20%. Очевидно, что этот сплав с 0,20% Al и 0,1% Si можно заменить эквивалентом, состоящим, например, из 90% цинка и 10% цинкового сплава, содержащего 2% Al и 1% Si.

Очевидно, что пользоваться ванной по второму варианту способа согласно настоящему изобретению можно только при получении изделий с обычным цинковым покрытием.

Поэтому также заявляется способ получения стального листа с обычным цинковыми покрытием путем пропускания обрабатываемого лист через ванну из цинка с алюмосодержащей добавкой, содержащую более около 0,15 мас.% алюминия, и покрытий таким образом лист не подвергают диффузионной термообработке, причем этот способ отличается тем, что в качестве ванны из цинка с алюмосодержащей добавкой используют ванну, состоящую из цинка, алюминия и кремния, причем содержание кремния составляет от 0,005% до насыщения, предпочтительно от 0,01 до 0,10%, а содержание алюминия составляет максимально 0,5%. В этом способе непрерывного получения изделий с обычным цинковым покрытием целесообразно поддерживать состав ванны в ходе процесса нанесения покрытия, восполняя расход компонентов добавлением в ванну; либо сплава цинка с 0,16-0,5% алюминия и 0,05-1,5% кремния, причем содержание алюминия в этом сплаве по существу равно содержанию алюминия в ванне, либо эквивалента указанного цинкового сплава в виде по меньшей мере одной лигатуры и цинка, либо по меньшей мере одной лигатуры и цинкового сплава с меньшим содержанием добавок, чем в вышеуказанном сплаве.

Типичные примеры составов ванн, которые могут использоваться в способе в соответствии с изобретением, приводятся в таблице.

Эти составы могут использоваться при температурах от 430 до 510^oC., т.е. при температурах, обычно используемых при непрерывном нанесении цинковых покрытий. Однако может оказаться полезным использование более высоких температур для составов, содержащих более 0,06% кремния. Понятно, что для получения листа с покрытием из железоцинкового сплава будут использоваться составы, содержащие до 0,14% Al, а для получения листа с обычным цинковым покрытием - составы, содержащие по меньшей мере 0,16% Al.

Выражение "ванна, содержащая цинк, алюминий и кремний", употребляемое в настоящей заявке, следует понимать как то, что ванна содержит только эти три элемента, примеси, неизбежно сопутствующие этим элементам, и примеси, внесенные при прохождении листа через ванну.

Что касается подготовки поверхности листа, прохождения листа через ванну, отжимки покрытия, возможной термообработки и охлаждения после нее, то очевидно, что они могут осуществляться с помощью известных приемов, например, описанных в разделе "Непрерывное нанесение цинковых покрытий и алюминотермия" в "Les technigues de l'Ingenieur", N 1515, 1-13.

Формула изобретения

1. Способ последовательного получения стального листа с покрытием из железоцинкового сплава и стального листа с цинковым покрытием на одной линии непрерывного горячего цинкования без остановки линии, согласно которому некоторое количество стальных листов пропускают через цинковую ванну с кремнием и алюминием, причем содержание алюминия составляет по меньшей мере от 0,05 до менее 0,15 мас.% алюминия, а содержание кремния составляет от 0,05 мас. % до насыщения и подвергают диффузионной термообработке с получением покрытия из железоцинкового сплава, после чего увеличивают содержание алюминия в ванне более 0,15 мас.%, но не более 0,5 мас.% и пропускают через нее последующие стальные листы для получения цинкового покрытия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при получении стального листа с покрытием из железоцинкового сплава ванна содержит по меньшей мере 0,10% алюминия.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что ванна содержит по меньшей мере 0,01% кремния.

4. Способ по любому из пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что ванна содержит не больше 0,10% кремния.

5. Способ по любому из пп.1 - 3 или 4, отличающийся тем, что в процессе нанесения цинкового покрытия состав ванны поддерживают, восполняя расход компонентов путем добавления в ванну либо цинкового сплава, содержащего 0,05 - 0,5% алюминия и 0,05 - 1,5% кремния, причем содержание алюминия в этом сплаве по существу равно его содержанию в ванне, либо эквивалента указанного цинкового сплава в виде по меньшей мере одной лигатуры и цинка или по меньшей мере одной лигатуры и цинкового сплава с меньшим содержанием присадок, чем в указанном сплаве.

6. Способ получения стального листа с цинковым покрытием, в котором листы пропускают через цинковую ванну, содержащую алюминий и кремний, отличающийся тем, что содержание алюминия в ванне составляет от 0,15 до не более 0,5 мас.% алюминия, а содержание кремния составляет от 0,005 мас.% до насыщения.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в процессе нанесения цинкового покрытия состав ванны поддерживают, восполняя расход компонентов путем добавления в ванну либо цинкового сплава, содержащего 0,16-0,5% алюминия и 0,05-1,5% кремния, причем содержание алюминия в этом сплаве по существу равно его содержанию в ванне, либо эквивалента указанного цинкового сплава в виде по меньшей мере одной лигатуры и цинка или по меньшей мере одной лигатуры и цинкового сплава с меньшим содержанием присадок, чем в указанном сплаве.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3