一种钢丝热镀锌及合金厚镀层获得的工艺方法技术

本发明专利技术为一种钢丝热镀锌及合金厚镀层获得的工艺方法，该方法包括走线速度在150～500m/min范围内，钢丝表面除油除锈处理，处理后的钢丝进入感应加热炉中，并在保护气体作用下，对钢丝进行感应加热，感应加热温度比镀液温度低0～70℃，镀液温度420～520℃，感应加热时间为0.5～2s；钢丝出感应加热炉，从密闭钢管进入锌锅，再经陶瓷压线轴垂直引出镀液，然后进入抹拭装置中，最后经冷却处理获得厚镀层钢丝。该方法针对钢丝能实现在较高的走线速度下即150～500m/min范围，表面处理后的钢丝，在等于或低于热镀温度的保护气体感应加热后进入锌锅，再垂直引出液面进行抹拭，从而获得满足强度要求的高结合力的厚镀层。强度要求的高结合力的厚镀层。强度要求的高结合力的厚镀层。

【技术实现步骤摘要】
一种钢丝热镀锌及合金厚镀层获得的工艺方法


[0001]本专利技术涉及金属腐蚀与防护
，具体涉及钢丝热镀锌及合金厚镀层获得的生产工艺。

技术介绍

[0002]在潮湿空气中，尤其是在海洋性气氛中，钢丝表面易生锈。现阶段，镀锌以及锌合金是钢铁防腐的重要手段。钢丝美国材料实验室协会曾经提出，镀锌钢丝开始生锈的时间＝2.46
×
上锌量(g/m2)。也就是说，镀层厚度(即上锌量)与钢丝的耐蚀性成正相关。
[0003]在现行有关镀锌及合金的标准中，对镀层重量的等级分类很多，但是对厚镀层定义很少。尤其是镀锌铝合金钢丝，由于镀液中铝元素的加入，镀液流动性增强，获得厚镀层更是现在生产中的难题。所以在热镀生产中通过改变工艺方法，使常用规格及粗钢丝获得厚镀层，是本申请的研究方向。
[0004]本申请中将Ф1.6～8.0mm的镀锌及锌铝合金钢丝厚镀层规定为200～600g/m2。
[0005]在热镀钢丝生产中，镀液温度一定时，镀层厚度由走线速度、浸液时间、抹拭方法和引出液面方式等多方面共同决定。
[0006]现阶段Ф1.6～8.0mm的镀锌及合金钢丝，在热镀生产中速度一般控制在20～90m/min的范围，钢丝上锌量＝50～300g/m2。而在高速下，冷态钢丝在锌锅中先形成脆性Γ(Fe5Zn
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)相，这是对镀层与基体附着性最不利的相，而塑性δ密相(FeZn7)还来不及形成，钢丝就离开锌锅，导致镀层与基体结合力不好。
[0007]目前常见热镀锌钢丝的工艺流程是：放线
→
表面除脂除锈
→
水洗
→
助镀
→
烘干
→
热镀锌
→
抹拭
→
镀后冷却
→
收线；热镀锌铝合金钢丝的工艺流程是：放线
→
表面除脂除锈
→
水洗
→
助镀
→
烘干
→
热镀锌
→
压块抹拭
→
镀后冷却
→
助镀
→
烘干
→
热镀锌铝合金
→
抹拭
→
镀后冷却
→
收线。这两种工艺，都是现阶段普遍使用的溶剂法热镀。助镀剂的使用，会产生氨气、氯化氢等气体，污染环境，而且助镀液中的亚铁离子带入镀液中，会形成大量锌渣，锌耗增加。
[0008]此外，传统、低速的热镀锌铝合金钢丝只有采用先与锌再与合金反应的方法才可获得100～200g/m2的镀层。这种方法不仅会造成金属锌的浪费，而且工艺流程变长。但是在高速下采用双镀，钢丝与锌反应生成脆性Γ相，造成再镀合金时，镀层的脱落，无法形成结合性良好的锌铝合金镀层。因此在提速的前提下，这种双镀法是不可取的。
[0009]综上所述，目前钢丝热镀锌及合金厚镀层获得的工艺方法，存在DV值难提升、生产过程有污染、生产成本高等瓶颈问题。

技术实现思路

[0010]针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种钢丝热镀锌及合金厚镀层获得的工艺方法。该方法针对钢丝能实现在较高的走线速度下即150～500m/min范围，表面处理后的钢丝，在等于或低于热镀温度的保护气体感应加热后进入锌锅，再垂直引
出液面进行抹拭，从而获得满足强度要求的高结合力的厚镀层。
[0011]本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：一种钢丝热镀锌及合金厚镀层获得的工艺方法，该方法包括走线速度在150～500m/min范围内，钢丝表面除油除锈处理，处理后的钢丝进入感应加热炉中，并在保护气体作用下，对钢丝进行感应加热，感应加热温度比镀液温度低0～70℃，镀液温度420～520℃，感应加热时间为0.5～2s；钢丝出感应加热炉，从密闭钢管进入锌锅，再经陶瓷压线轴垂直引出镀液，然后进入抹拭装置中，最后经冷却处理获得厚镀层钢丝。
[0012]所述走线速度150～500m/min的范围，是针对热镀锌及锌铝合金钢丝的生产工艺。由于锌铝合金中铝元素的加入，镀液流动性增强，在相同线径、相同镀层厚度要求的前提下，热镀锌铝合金较热镀锌工艺在走线速度上要增加10～40m/min。且线径越粗，带锌量越大，走线速度需要增加越多。
[0013]所述钢丝为Ф1.6～8.0mm的高、中、低碳钢丝，对于高碳钢丝，感应加热温度比镀液温度低40～70℃，对于中碳钢丝，感应加热温度比镀液温度低10～40℃，对于低碳钢丝，感应加热温度可与镀液温度相同或者比镀液温度低10℃以内即可；若对低碳钢丝有低抗拉强度的要求时，需在感应加热炉中进行退火热处理。
[0014]当钢丝行进速度在150～500m/min时，具体热镀工艺如下：
[0015]感应加热工艺参数：加热温度＝镀液温度－(0～70℃)，加热时间0.5～2s，加热频率5～25KHZ，具体数值根据镀液成分、钢丝的材质、行进速度等要求来确定加热频率、加热时间等。钢丝在加热范围内，实测温度通过非接触式红外测温仪相对测定。
[0016]钢丝预加热后，从与感应加热炉相连的密闭钢管中进入锌锅，进行热镀生产。密闭钢管中通入与感应加热炉中成分相同的保护气体。锌锅是全封闭的，镀液几乎不与空气接触，因此减少了锌灰的产生。镀液温度420～520℃，具体数值根据镀液成分，钢丝的材质行进速度等要求来确定。
[0017]所述的抹拭装置可以为压力气刀抹拭和电磁抹拭等。
[0018]本专利技术的工作原理为：表面处理后的钢丝进入保护气体下的感应加热段，将冷态的钢丝在0.5s～2s的时间里表面温度快速升至比镀液温度低0～70℃，只需对钢丝表层加热，不需要对钢丝进行全部加热，能在短时间内满足快速走线时对钢丝的快速加热的要求，且在合适的加热温度下不会对钢丝强度产生大的影响，避免了钢丝强度的严重损失，尤其是对于高碳钢，这种作用更明显。对于生产镀锌钢丝，这种预加热可以使略低于(或等于)镀液温度的热态的钢丝在进入锌液后迅速与锌液反应，在高速短时间下形成塑性δ密相(FeZn7)，保证镀层与基体之间的结合力。对于生产热镀锌铝钢丝，在预加热低于镀液温度条件下进入镀液，由于镀液中含铝量较高，流动性增高，车速增加，镀液随钢丝的向上移动的作用大于由重力引起的向下流动的作用，同时钢丝与合金镀液反应，不会生成脆性的铁锌合金相，而能直接形成铝和铁的金属间化合物，镀层的塑性和结合性得到了保证。钢丝在充满保护气体的感应线圈中加热，可以保证钢丝在加热过程中表面不会被空气氧化。
[0019]钢丝在进入镀液时，由于没有使用助镀剂，不存在将助镀剂中的亚铁离子带入锌锅，产生锌渣的可能。同时也不会生成氨气、氯化氢等气体，污染环境。同时较短的浸镀时间(约0.5～1.5s)，无法形成钢丝中的铁原子来不及扩散到镀液中，因此减少了锌渣的产生。
[0020]此外，钢丝在锌锅中仅需要短暂升温，在较低的温差下在锌锅内形成镀层，能显著
减少锌锅对低温材料加热所需的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢丝热镀锌及合金厚镀层获得的工艺方法，其特征在于，该方法包括走线速度在150～500m/min范围内，钢丝表面除油除锈处理，处理后的钢丝进入感应加热炉中，并在保护气体作用下，对钢丝进行感应加热，感应加热温度比镀液温度低0～70℃，镀液温度420～520℃，感应加热时间为0.5～2s；钢丝出感应加热炉，从密闭钢管进入锌锅，再经陶瓷压线轴垂直引出镀液，然后进入抹拭装置中，最后经冷却处理获得厚镀层钢丝。2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，在相同线径、相同镀层厚度要求的前提下，热镀锌铝合金较热镀锌工艺在走线速度上要增加10～40m/min。3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述钢丝为Ф1.6～8.0mm的高、中、低碳钢丝，对于高碳钢丝，感应加热温度比镀液温度低40～70℃，对于中碳钢丝，感应加热温度比镀液温度低10～40℃，对于低碳钢丝，感应加热温度与镀液温度相同或者比镀液温度低10℃以内；若对低碳钢丝有低抗拉强度的要求时，需在感应加热炉中进行退火热处理。4.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，感应加热频率为5～25KHZ。5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述的抹拭装置为压力气刀抹拭或电磁抹拭；压力气刀采用氮气作为抹拭气体，氮气纯度≥99.95％，压力范围0.2～2kg；电磁抹拭采用氮气保护，氮气纯度≥99.95％，氮气流量≤400L/min，氮气温度400
±
20℃，电流100～400A。6.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，该工艺方法的工作原理为：表面处理后的钢丝进入保护气体下的感应加热段，将冷态的钢丝在0.5s～2s的时间里表面温度快速升至比镀液温度低0～70℃，只需对钢丝表层加热，不需要对钢丝进行全部加热，能在短时间内满足快速走线时对钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宗才，李永迪，马林，
申请(专利权)人：天津市工大镀锌设备有限公司，
类型：发明
国别省市：