金属镀覆钢带制造技术

本发明专利技术公开了在带材上形成Al-Zn-Si-Mg合金镀层的热浸方法。所述方法包括控制熔融浴中的条件以使熔融浴中的顶部浮渣层最小化。尤其是，所述方法包括通过在熔融浴的镀层合金中包含Ca和/或Sr来控制顶部浮渣的形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及带材、特别是钢带的生产，该带材具有含铝-锌-硅-镁作为合金主要元素的耐腐蚀金属合金镀层，在此基础上，下面称为“Al-Zn-Si-Mg合金”。尤其是，本专利技术涉及在带材上形成Al-Zn-Si-Mg合金镀层的热浸金属镀覆方法，所述方法包括将未镀覆带材浸入熔融Al-Zn-Si-Mg合金的浴中，并在带材上形成所述合金的镀层。更具体而言,本专利技术涉及使合金镀覆浴中的顶部浮洛(top dross)的量最小化。正如下文中进ー步讨论的那样，从生产成本和镀层质量的角度来说，顶部浮渣是不期望的。通常，本专利技术的Al-Zn-Si-Mg合金包含其重量百分比为如下范围的元素Al、Zn、Si和Mg Al 40%-60%Zn 30%-60%Si O. 3%-3%Mg O. 3%-10%。更通常，本专利技术的Al-Zn-Si-Mg合金包含其重量百分比为如下范围的元素Al、Zn、Si 和 Mg Al 45%-60%Zn: 35%-50%Si: I. 2%-2. 5%Mg: 1.0%-3.0%。所述Al-Zn-Si-Mg合金镀层可以包含作为有意添加的合金添加剂或作为不可避免的杂质存在的其它元素。因此，本文中的词组“Al-Zn-Si-Mg合金”理解为涵盖包含其它元素(作为有意添加的合金添加剂或作为不可避免的杂质)的合金。举例来说，所述其它元素可包括Fe、Sr、Cr和V中的任意ー种或多种。根据最终用途，可以在金属镀覆带材的ー个或两个表面上涂覆例如聚合物涂料。在这点上，所述金属镀覆带材可自身作为最终产品出售，或者可以在其ー个或两个表面上施用涂料镀层并作为经涂覆的最终产品出售。本专利技术具体但不排他地涉及钢带，该钢带镀覆有上述Al-Zn-Si-Mg合金并且任选镀覆有涂料，之后冷成型(例如轧制成型)为最终用途产品，比如建筑产品(例如型材壁和屋面板)。
技术介绍
在澳大利亚和其它地方广泛用于建筑产品、尤其是型材壁和屋面板的ー种耐腐蚀金属镀层组成为包含Si的55%A1-Zn镀层组成。该型材板通常通过将带涂层的金属合金镀覆带材冷成型而制成。通常，通过将带涂层的带材轧制成型制造出该型材板。几年前专利文献中已经提出在这种已知的55%A1-Zn-Si镀层组成中加入Mg，例如以新日本制铁株式会社(Nippon Steel Corporation)的名义申请的美国专利6，635，359,但在澳大利亚市场上，钢带上的Al-Zn-Si-Mg合金镀层尚无法商购。已经证实，当在55%Α1_Ζη镀层组成中含有Mg吋，Mg为产品性能带来一定的有益效果，例如改善了割边防护(cut-edge protection)。本申请人已经发现，与不含Mg的熔融55%Α1_Ζη镀层金属相比，含Mg的熔融55%A1-Zn镀层金属易于增加顶部浮渣的生成水平。本文中的术语“顶部浮渣”理解为包括熔融浴表面之上或附近的下述任意ー种或多种组分(a)熔融浴表面上的氧化物膜；(b)由氧化物膜覆盖的熔融金属滴； (C)具有氧化物膜作为气泡壁的气泡；(d)在镀覆浴中形成的金属间颗粒(intermetallic particles),包括由氧化物膜覆盖的颗粒；以及(e)由氧化物膜覆盖的金属间颗粒、熔融金属和气体之中任意两种或多种的组合。可将(b)项、(C)项、(d)项和(e)项描述为在熔融浴表面之上或附近，氧化物膜内对金属间颗粒、气体和熔融金属的夹带作用(entrainment)的结果。在申请人已进行的、将含Mg的55%Α1_Ζη合金热浸金属镀覆至钢带上的线上试验(line trial)中，显示出镀覆浴中生成的顶部浮洛的水平是未加入Mg的55%Α1_Ζη合金镀覆浴中所形成的顶部浮渣水平的6-8倍。虽然不希望受如下说明的束缚，但是本申请人把含Mg熔融镀层合金中过量顶部浮渣的生成归因于合金中Mg的反应性与快速氧化；以及向55%A1-Zn合金浴中加入Mg引起的液态金属特性(例如，表面张力)的变化。更具体而言，Mg对氧具有比Al更高的亲和力，因此Mg比Al更易氧化。这从氧化物的标准生成自由能(AG。)来说是很明显的，所述标准生成自由能显示出在用于氧化物形成的热力学驱动力方面，Mg 比 Al 要更大(在 600°C 的浴工作温度下，AG°A12Q3=-934kJ/m0l，Λ G°MgQ=-1015kJ/mol)。此外,熔融物表面的瑞流(turbulence)增强了浴中熔融金属的氧化作用和镀覆浴中氧化物膜的夹带作用。镀覆浴中氧化物膜的夹带作用使得熔融浴中的氧化物膜内夹带有金属间颗粒、气体与熔融金属，最終形成上述(b)项、(c)项、Cd)项与(e)项所描述的浮渣组分。这ー顶部浮洛具有高体积分数的空隙、氧化物发纹(oxidestringers)以及在顶部浮洛中夹带的浮渣金属间颗粒。所生成的顶部浮渣的量对含Mg的55%Α1_Ζη合金镀覆钢的生产成本具有显著的影响。必须定期地从浴表面除去顶部浮渣，以防止镀覆钢带上的表面缺陷。除去顶部浮渣对镀覆钢带的生产者来说意味着成本，原因在于除去エ序(removal process)的成本和顶部浮渣处理或再循环的成本。减少顶部浮渣生成提供了显著降低生产成本的机会。另外，通过降低悬浮浮渣颗粒与氧化物发纹的夹带作用，减少顶部浮渣还提供了使经镀覆带材的表面质量得以改进的机会。上面的说明不应视为承认在澳大利亚或其它地方中的公知常识。
技术实现思路
通过向熔融浴中加入(a) Ca、(b) Sr以及(c) Ca与Sr，本申请人能够降低熔融Al-Zn-Si-Mg合金浴中的顶部浮渣水平，并且顶部浮渣水平的降低在生产成本与产品质量方面产生了益处。下文中将这些元素的加入称为加入“Ca和/或Sr”。应注意的是，上述对加入Ca和Sr的提及并非意在表明在Sr之前加入Ca。本专利技术进一步扩展至如下情况同时或在不同时间向熔融浴中加入Ca和Sr。本申请人发现，通过向浴中加入Ca和/或Sr而使熔融Al-Zn-Si-Mg合金浴中的顶部浮渣生成得以降低，这归因于浴的顶部浮渣中的氧化物膜内对金属间颗粒、熔融金属与气体的夹带作用的变化，所述夹带作用的变化是下述作用的结果Ca)由于Ca和/或Sr的加入而使液态金属/氧化物交界处的表观表面张カ改变；以及(b)由于Ca和/或Sr的加入而使氧化物膜的性质改变。氧化物膜性质的改变降低了所形成的氧化物发纹的水平，这反过来又促使液滴的夹带作用全面降低。本专利技术提供了在带材上形成Al-Zn-Si-Mg合金镀层的方法，所述方法包括将带材浸入熔融Al-Zn-Si-Mg合金的浴中、并在带材上形成所述合金的镀层，所述浴具有熔融金属层和位于所述金属层上的顶部浮渣层；所述方法还包括控制熔融浴中的条件，以使熔融浴中的顶部浮渣层最小化。 所述方法可包括控制熔融浴中的条件，以使顶部浮渣层中的氧化物膜内对金属间颗粒、气体和熔融金属中任意ー种或多种的夹带作用最小化。所述浴中的条件可包括所述浴中的合金组成。因此，所述方法可包括例如通过使所述浴的顶部浮渣层中的氧化物膜内对液滴的夹带作用最小化，从而控制所述浴的组成，以使熔融浴中的顶部浮渣层最小化。所述方法可包括通过在浴的组成中包含Ca来控制所述浴的组成，以使所述熔融浴中的顶部浮渣层最小化。所述浴的组成可包含高于50ppm的Ca。应注意的是,本申请文件中提到的所有p本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.25 AU 20109002871.在带材上形成Al-Zn-Si-Mg合金镀层的方法，所述方法包括将带材浸入熔融Al-Zn-Si-Mg合金的浴中、并在所述带材上形成所述合金的镀层，所述浴具有熔融金属层和位于所述金属层上的顶部浮渣层；所述方法包括控制熔融浴中的条件，以使熔融浴中的顶部浮洛层最小化。2.权利要求I中所述的方法，所述方法包括通过控制所述熔融浴中的条件，以使所述顶部浮渣层的氧化物膜内对金属间颗粒、气体与熔融金属中任意一种或多种的夹带作用最小化，从而控制所述熔融浴中的条件，以使所述熔融浴中的所述顶部浮渣层最小化。3.权利要求I或2中所述的方法，所述方法包括控制所述浴的组成，以使所述熔融浴中的所述顶部浮渣层最小化。4.权利要求3中所述的方法，所述方法包括通过在所述浴的组成中包含Ca来控制所述浴的组成，从而使所述熔融浴中的所述顶部浮渣层最小化。5.权利要求4中所述的方法，所述方法包括控制所述浴的组成含有高于50ppm的Ca。6.权利要求4中所述的方法，所述方法包括控制所述浴的组成含有高于150ppm的Ca。7.权利要求4中所述的方法，所述方法包括控制所述浴的组成含有高于200ppm的Ca。8.权利要求4-7中任一项所述的方法，所述方法包括控制所述浴的组成含有低于IOOOppm 的 Ca。9.权利要求4-7中任一项所述的方法，所述方法包括控制所述浴的组成含有低于750ppm 的 Ca。10.权利要求4-7中任一项所述的方法，所述方法包括控制所述浴的组成含有低于500ppm 的 Ca。11.权利要求3中所述的方法，所述方法包括通过在所述浴的组成中包含Sr来控制所述浴的组成，从而使所述熔融浴中的所述顶部浮渣层最小化。12.权利要求11中所述的方法，所述方法包括控制所述浴的组成含有高于IOOppm的Sr。13.权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：米歇尔·安杰尔·洛佩斯，韦恩·安德鲁·伦肖，安德鲁·文森特·米卡尔夫，内加·塞塔吉乌，保罗·唐纳森，
申请(专利权)人：蓝野钢铁有限公司，
类型：
国别省市：