一种补充锌池中镁元素损耗的锌铝镁中间合金及其方法技术

本发明专利技术涉及一种补充Zn‑6Al‑3Mg合金液池中镁元素损耗的锌铝镁中间合金及其方法。其技术方案是：锌铝镁中间合金的重量比为：Al：6wt.％，Mg：4.0～8.0wt.％，余量为Zn。补充Zn‑6Al‑3Mg合金池中镁元素损耗的方法：每间隔60分钟，将占锌合金液1.0～2.0wt.％的颗粒状Zn‑6wt.Al‑(4.0～8.0)wt.％Mg中间合金加入到Zn‑6Al‑3Mg合金熔池中，对Zn‑6Al‑3Mg合金池中的镁元素进行连续补充。本发明专利技术具有稳定锌铝镁镀锌合金熔池中镁含量的作用，补充镁元素的方法简单可靠。

A Zinc-Aluminum-Magnesium Master Alloy Supplementing Magnesium Loss in Zinc Pool and Its Method

The invention relates to a Zinc-Aluminium-Magnesium master alloy supplementing the loss of magnesium element in a Zinc-Aluminium-Magnesium alloy liquid pool and a method thereof. The technical scheme is as follows: the weight ratio of Zinc-Aluminium-Magnesium master alloy is: Al: 6wt.%, Mg: 4.0-8.0wt.%, and the remainder is zinc. The method of supplementing the loss of magnesium in the zinc 6Al 3Mg alloy pool is to add the granular Zn 6wt. Al (4.0-8.0) wt.% Mg master alloy, which accounts for 1.0-2.0wt.% of the zinc alloy liquid, into the zinc 6Al 3Mg alloy pool every 60 minutes, and to continuously supplement the magnesium element in the zinc 6Al 3Mg alloy pool. The invention has the function of stabilizing magnesium content in Zinc-Aluminium-Magnesium galvanized alloy bath, and the method of supplementing magnesium element is simple and reliable.

【技术实现步骤摘要】
一种补充锌池中镁元素损耗的锌铝镁中间合金及其方法
本专利技术涉及一种用于热浸镀锌的中间合金及其使用方法，特别涉及一种用于补充连续镀锌过程中镁元素损耗的锌铝镁中间合金及其补充方法。
技术介绍
ZAM(Zn-6wt.％Al-3wt.％Mg)镀锌板是由日新制钢公司上世纪九十年代末研制成功，循环腐蚀试验(CCT)结果表明其耐蚀性是纯锌镀层的18倍，它在大气环境下和加速腐蚀环境下均表现出了优异的耐蚀性。研究结果表明其优良的耐蚀性能与以下因素有关：在镀层表面形成的致密腐蚀产物层；Mg提高了镀层腐蚀产物(Zn(OH)8C12·H2O)的稳定性；Mg抑制了非保护性腐蚀产物ZnO的形成。Zn-6％Al-3％Mg镀层表面主要由块状相(MgZn2相)，共晶相(由MgZn2及含Al富Zn相组成)和粒状相(富Al相)三种组织构成。共晶相呈放射状向外分布于块状的MgZn2周围。在热浸镀ZAM合金镀层过程中，由于镁元素的蒸气压较高、容易发生氧化烧损，造成ZAM合金熔池中镁含量低于3wt.％，且镁含量随着热浸镀时间的延长不断降低，使ZAM镀锌板的质量难以得到保证。目前，为稳定热浸镀锌铝镁合金熔池中的镁含量，采用Zn-15wt.％Mg中间合金块进行镁元素的补充，由于该中间合金的基体相是高熔点的MgZn2，很难溶解到锌铝镁合金熔池中，导致补镁效果不佳，因此生产实际中急需一种补镁效率较高的中间合金及其方法。
技术实现思路
本专利技术设计出一种锌铝镁中间合金和合理的补镁制度，补充连续镀锌铝镁合金时锌池中镁元素的损耗，目的是减少锌池中镁含量的波动幅度，提高钢板热浸镀锌铝镁合金镀层的质量。本专利技术的技术方案是：一种补充锌池中镁元素损耗的锌铝镁中间合金及其方法，所述中间合金成分为：Al：5.5～6.5wt.％，Mg：3.5～10wt.％，余量为Zn；所述锌铝镁中间合金用于热浸镀Zn-6Al-3Mg合金中镁元素的补充。选择中间合金成分的Al含量在5.5～6.5wt.％范围，使中间合金中铝含量与锌池中的铝含量相同，铝含量的波动较小。通过调整中间合金中的镁含量(3.5～10wt.％)，除了达到补充镁含量的目的外，还能控制中间合金溶解速度的目的。因为，如果中间合金中镁含量越高，中间合金的熔点越高，且合金中高熔点MgZn2化合物的数量越多，溶解速度越小、溶解越困难。所以当镁含量超过10％，不仅溶解速度过慢，造成补镁效果明显下降。而且镁含量越高，补镁后造成镁含量的波动也越大。补充镁元素的方法是：每隔一定时间将占锌合金液一定质量百分比的颗粒状锌铝镁中间合金置于Zn-6Al-3Mg合金熔池表面。进一步优化的锌铝镁中间合金成分为：Al：6wt.％，Mg：4.0～8.0wt.％，余量为Zn。进一步优化的锌铝镁中间合金的颗粒尺寸为10～30毫米。不仅可以提高其溶解速度，还能使中间合金颗粒均匀上浮字金属液体表面，实现均匀溶解，提高镁含量的均匀性。优化的补充镁元素的方法是：热浸镀Zn-6Al-3Mg合金时，每间隔一定时间，将锌合金熔池表面的浮渣扒除，并将锌合金液0.5～2.0wt.％的锌铝镁中间合金颗粒置于锌合金液表面，对Zn-6Al-3Mg合金池中的镁元素进行连续补充，使补镁后ZAM合金池中的镁含量控制在工艺要求范围。进一步优化锌铝镁中间合金加入量为1.0～2.0wt.％。进一步优化补充锌铝镁中间合金的时间间隔为60分钟。本专利技术的原理如下：钢板热浸镀ZAM合金镀层时，锌锅内熔体的化学成分为锌液中含有6％Al和3％Mg。在连续镀锌铝镁过程中，铝含量的波动较小，而镁含量损耗较多，且距离合金液表面越近，镁含量越低。针对ZAM合金成分及热浸镀过程中合金元素的变化情况，本专利技术设计了三元锌铝镁合金(Zn-6wt.％Al-(4～8)wt.％Mg)，中间合金的组成相主要为η-Zn相、富Al相、MgZn2相、Al/MgZn2二元和Zn/Al/MgZn2三元共晶组织，中间合金的熔点较低。在热浸镀锌铝镁过程中，当向锌池表面抛洒0.5～2.0wt.％的粒度为10～30毫米的锌铝镁中间合金时，由于中间合金的熔点较低，随着时间的延长中间合金将发生均匀溶解、不断向锌池中补充镁元素，当中间合金溶解导致的镁含量增加量等于镁含量的损耗量时，锌池中镁含量完全能稳定在热浸镀工艺范围内。本专利技术取得的有益效果在于：在本专利技术以前，生产中采用Zn-15wt.％Mg中间合金对锌池进行镁元素的补充，由于Zn-15wt.％Mg中间合金的熔点高(大约590℃)，合金溶解速度非常缓慢，导致镁元素的补充效率很低；此外，由于中间合金中不含铝，导致补镁后容易引起锌池中铝含量的波动较大。与前述工艺相比，本专利技术产生了明显有益的效果。本专利技术中，由于中间合金中铝含量与锌池中的铝含量相同，在补镁后不会导致锌池中铝含量的波动；由于中间合金熔点的大幅降低(中间合金的熔化温度范围为在360-560℃)，合金溶解速度加快且溶解均匀，显著提高了补镁效率；此外，由于中间合金中镁含量与锌池中镁含量的差异减少，也使锌铝镁熔池中镁含量的波动减小。附图说明图1为对比例实施例1Zn-15wt.％Mg中间合金的显微组织；合金组织由MgZn2基体相和少量η-Zn组成。图2为实施例1Zn-6wt.％Al-6wt.％Mg中间合金的显微组织；合金组织由Zn+Al+MgZn2三元共晶组织、Al+MgZn二元共晶组织、少量α-Al和η-Zn组成。具体实施方式实施例1采用工业纯锌、纯铝和纯镁锭按Zn-6wt.％Al-4％Mg配置1000克锌铝镁合金，将石墨坩埚放入井式电阻炉中加热到暗红色，然后将小块锌锭和铝锭放入坩埚中，继续升温至680℃进行熔炼。待锌和铝完全熔化后，在合金液表面撒上覆盖剂，覆盖剂组成为50％NaCl+25％KCl+25％Na3AlF6。用钳子夹住镁块压入合金液底部，待镁块完全熔化后采用玻璃棒对金属液体进行适当搅拌，在580℃下静置10分钟左右后扒除金属液表面的夹杂和覆盖剂。将合金溶液浇入内腔尺寸为20mm×100mm、温度为100℃的金属型中得到所需中间合金锭，并将铸锭破碎成10～30毫米的小块。每间隔60分钟将2％的颗粒状Zn-6wt.％Al-4wt.％Mg中间合金加入到Zn-6Al-3Mg合金熔池表面中，对Zn-6Al-3Mg合金池中的镁元素进行连续补充。在锌合金液表面以下20毫米取样分析镁含量，结果表明，锌池中镁含量控制在3％±0.30以内，铝含量波动范围为6％±0.5。实施例2采用工业纯锌、纯铝和纯镁锭按Zn-6wt.％Al-6％Mg配置1000克锌铝镁合金，将石墨坩埚放入井式电阻炉中加热到暗红色，然后将小块锌锭和铝锭放入坩埚中，继续升温至680℃进行熔炼。待锌和铝完全熔化后，在合金液表面撒上覆盖剂，覆盖剂组成为50％NaCl+25％KCl+25％Na3AlF6。用钳子夹住镁块压入合金液底部，待镁块完全熔化后采用玻璃棒对金属液体进行适当搅拌，在580℃下静置10分钟左右后扒除金属液表面的夹杂和覆盖剂。将合金溶液浇入内腔尺寸为20mm×100mm、温度为100℃的金属型中得到所需中间合金锭，并将铸锭破碎成10～30毫米的小块。每间隔60分钟将1.5％的颗粒状Zn-6wt.％Al-6wt.％Mg中间合金加入到Zn-6Al-3Mg合金熔池表面中，对Zn-6Al本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种补充锌池中镁元素损耗的锌铝镁中间合金，其特征在于：所述的锌铝镁中间合金成分按质量百分比为：Al：5.5～6.5wt.％，Mg：3.5～10wt.％，余量为Zn；所述锌铝镁中间合金用于热浸镀Zn‑6Al‑3Mg合金中镁元素的补充。

【技术特征摘要】
1.一种补充锌池中镁元素损耗的锌铝镁中间合金，其特征在于：所述的锌铝镁中间合金成分按质量百分比为：Al：5.5～6.5wt.％，Mg：3.5～10wt.％，余量为Zn；所述锌铝镁中间合金用于热浸镀Zn-6Al-3Mg合金中镁元素的补充。2.如权利要求1所述的补充锌池中镁元素损耗的锌铝镁中间合金，其特征在于：锌铝镁中间合金成分为：Al：6wt.％，Mg：4wt.％～8wt.％，余量为Zn，用于补充镁元素损耗的锌铝镁中间合金颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建华，刘文德，谌可颂，苗华磊，苏旭平，
申请(专利权)人：常州大学，株洲冶炼集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32