一种热镀锌铝镁合金钢板及其生产方法与流程

本发明涉及钢板生产技术领域，具体的涉及一种热镀锌铝镁合金钢板及其生产方法。

背景技术：

根据相关资料载明，20世纪90年代，日本日新制钢和新日铁在热镀锌铝镁合金镀层钢板研发上做了大量工作，并取得了重大进展，首先开始了锌铝镁合金镀层钢板商品化生产，先后开发了商品名为zam、superdyma和dymazinc等锌铝镁合金镀层钢板。近年来，欧洲各大钢铁公司，如：安赛乐米塔尔、蒂森克虏伯、塔塔钢铁也陆续开发了商品名为zmecoprotect、magizinc、magnelis等镀层钢板，澳大利亚博思格也在55％铝锌合金镀层基础上开发了新一代zincalume的含镁镀层钢板。

与热镀锌、热镀铝锌等传统镀层相比，热镀锌铝镁合金镀层具有优异的耐腐蚀性能，镀层较薄，组织致密，不易发生镀层剥落，镀层表面硬度高，耐刮擦性较好，对切口和缺陷处保护性能更好，在苛刻的腐蚀环境下也具有良好的耐腐蚀性。但是由于技术壁垒，国产热镀锌铝镁合金钢板的生产技术相对落后，制得的热镀锌铝镁合金钢板的耐腐蚀性能相对较差，且浸镀过程中，镀液中不可避免的存在的锌渣会粘附在钢板表面形成夹渣，严重影响钢板表面质量。

锌渣的产生是因为镀液中的铁含量超过了其饱和溶解度。要减少锌渣的生成，控制锌锅中的铁含量是一种思路，另一种思路是让更多的铁溶解在锌液中，从而不会生成锌渣对钢板质量产生影响。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题在于提供一种热镀锌铝镁合金钢板及其生产方法，其提供的热镀锌铝镁合金钢板的耐腐蚀性能较强，且在浸镀过程中可有效防止锌渣贴附在钢板表面上，保障钢板的表面质量。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种热镀锌铝镁合金钢板及其生产方法，包括基板和镀覆在基板上的镀层；所述镀层包括如下质量百分比的化学成分：al4.5％～8％；mg1％～6％；ca0.05％～0.4％；sr0.0005％～0.003％；re0.01％～0.15％，余量为zn和其他不可避免的杂质；

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法包括如下步骤：

s1、基板预处理：对基板进行退火处理，退火处理的保护气氛为n2和h2，其中h2的体积百分比为5％～30％；

s2、浸镀：将锌锭置于锌锅中加热融化，然后加入铝锌合金锭、镁锌合金锭、钙锌合金锭、锶锌合金锭和稀土，待其融化形成镀液后，在锌锅顶部输入惰性气体，营造绝氧环境，并加热升温；在将步骤s1中处理后的基板入锅前先对其进行预热，预热温度控制为390～430℃，待锌锅的温度达到470℃时，将预热后的基板放入锌锅中，浸镀1～10秒后取出，得到钢板半成品；

s3、钢板处理：对步骤s2中所得的钢板半成品进行退火处理后，最终得到热镀锌铝镁合金钢板。

进一步地，所述镀层在厚度方向上包括相互衔接的母层和抑制层，所述抑制层与基板接触，所述抑制层中的sr含量低于母层中的sr含量，所述热镀锌铝镁合金钢板在生产时先在一个锌锅中通过浸镀的方式镀上抑制层，经过退火处理后，再在另一个锌锅中通过浸镀的方式镀上母层。

进一步地，所述抑制层的厚度小于或等于1.0μm。

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法的步骤s2中采用了一种新型锌锅，其具体结构为：

所述锌锅包括呈圆筒形的锅体及设于锅体内并延伸至锅体外的耐高温的铁渣送出机构，所述锅体底部固定有水平设置的转盘，所述转盘下方设有支撑架，所述转盘的底面中心处固定连接有穿过支撑架并竖直向下延伸的驱动轴，所述驱动轴的下端连接驱动电机一；

所述铁渣送出机构包括沿锅体内周侧等间距分布的至少两块升降磁板及与升降磁板一一对应并分别位于升降磁板一侧的铁渣承接组件，所述升降磁板竖直设置且升降磁板的宽度方向位于锅体的径向上，所述升降磁板内置有片状永磁铁，所述升降磁板的顶部固定有纵向设置的电动多级伸缩杆，所述支撑架顶面上对应升降磁板的位置均固定有一块竖直向上延伸的固定板，所述固定板上端固定有用来安装电动多级伸缩杆的连架板；

所述铁渣承接组件包括两个位于锅体上方且分别位于升降磁板两侧的滑道及固定于固定板上的储料箱，所述滑道的长度方向平行于升降磁板的宽度方向，所述滑道的一端正对升降磁板，且滑道该端顶部朝向升降磁板的一侧固定有正对升降磁板的刮刀，所述刮刀的宽度大于升降磁板的宽度，所述储料箱上端面敞口，所述滑道由其连接刮刀的一端向下延伸至储料箱的正上方，所述储料箱的顶部朝向锅体的一侧固定有供滑道左右滑动的滑轨，所述滑道背向升降磁板的一侧设有固定连接到固定板上的支板，所述支板与滑道之间连接有弹簧，所述弹簧内侧穿设有连接支板和滑道的伸缩套筒，所述支板与滑道内分别内置有磁性相斥的电磁铁，所述电动多级伸缩杆的外壳底部固定有控制电磁铁通电的碰触开关，所述升降磁板顶部固定有正对碰触开关的触板，在电磁铁不通电时，弹簧处于自然状态，两个刮刀之间的距离大于升降磁板的厚度。

进一步地，所述支撑架包括水平设置的平面板及支撑于平面板底面周侧的支撑腿，所述平面板上表面开设有刚好供转盘卡入的限位槽，所述限位槽的底部中心处开设有足以供驱动轴穿过的通孔。这样设置能为转盘提供支撑作用的同时提供限位作用，且便于驱动电机一的安装。

进一步地，所述锅体内上部设有水平设置的限位环，所述限位环的中轴线与锅体的中轴线重合，所述铁渣送出机构位于限位环外侧，所述基板的进出活动范围均位于限位环的内侧，所述限位环的底面沿其周圈等间距固定有至少三根向下延伸至连接到锅体内底面上的连杆。限位环可分隔其所在高度的基板活动区和铁渣送出机构作用区，从而为基板的浸镀操作提供便利，限位环通过连杆连接于锅体内底部，可避免阻碍铁渣、锌渣等在离心力作用下向周侧移动的过程。

进一步地，所述连杆的下部共同固定连接一块水平设置的滤板，所述滤板上的滤孔小于锌渣的粒径。滤板可较好的阻止已沉淀的锌渣上浮，从而可避免该部分锌渣接触并贴附在钢板表面上，有利于提高钢板的表面质量。

3.有益效果

(1)本发明所提供的热镀锌铝镁合金钢板的镀层中含有al、mg、ca、sr、re及zn，其中al的质量百分数为4.5％～8％，al与钢板中的铁可生成化合物中间层，该中间层能提高镀层与钢板表面的粘附力，且al有良好的耐腐蚀性能和耐热氧化性能；添加mg可使钢板具有超强抗腐蚀性和端口耐蚀保护特点；添加sr可细化晶粒，避免冷却过程中由于mg2zn11的产生造成钢板表面出现黑点和钢板耐腐蚀性下降的问题。本发明成功进行了“低铝”锌铝镁镀层的生产。在腐蚀环境中，镀层表面的镁化合物受腐蚀的影响会在端面形成保护层，避免钢板基体受到腐蚀，并激活铝的耐腐蚀功能，减少镀层的损耗，能够满足建筑方面要求，而且与优耐板相比，在距海边100～200m的位置，依然能够保证建筑屋顶10a耐腐蚀要求，该钢板的耐腐蚀性能达到普通镀锌板的10～18倍。

(2)本发明提供的生产方法中的锌锅底部连接由驱动电机一驱动转动的转盘，可带动锌锅转动，使得锅体内的镀液受到离心力的作用而转动，镀液中的铁渣和锌渣均在离心力的作用下向锅体内周侧移动并随镀液转动；锅体内周侧设有延伸至锅体外的铁渣送出机构，铁渣送出机构包括沿锅体内周侧等间距分布的至少两块升降磁板及与升降磁板一一对应并分别位于升降磁板一侧的铁渣承接组件，升降磁板内置有片状永磁铁，铁渣承接组件包括两个位于锅体上方且分别位于升降磁板两侧的滑道及固定于固定板上的储料箱，两侧的滑道的相向侧上均固定有能贴附升降磁板相应侧面的刮刀。应用时，当铁渣移动至升降磁板附近时，片状永磁铁对铁渣的磁吸作用使得铁渣附着在升降磁板的表面上，一段时间后驱动升降磁板上升，可将铁渣带出镀液，然后使刮刀紧贴在升降磁板下端，再驱动升降磁板下降，在升降磁板的下降过程中，刮刀将升降磁板表面上的铁渣刮下，铁渣落在滑道上并沿滑道移动，最终落入储料箱内，即实现对镀液中铁渣的提取和收集，从而能大大减少镀液中的铁含量，进而可减少锌渣的产生；且锌渣受离心力向周侧移动，而基板在锅体内中部进行浸镀操作，两者协作，可有效防止铁渣和锌渣贴附在钢板表面上，从而可保障钢板的表面质量。

综上，本发明所提供的热镀锌铝镁合金钢板的耐腐蚀性能较强，且在浸镀过程中可有效防止锌渣贴附在钢板表面上，保障钢板的表面质量。

附图说明

图1为本发明采用的锌锅的结构示意俯视图；

图2为图1中区域c的结构放大示意图；

图3为图1中a-a截面的结构示意图；

图4为图3中区域d的结构放大示意图；

图5为图1中b-b截面的结构示意图；

图6为图5中区域e的结构放大示意图。

附图标记：1、锅体；2、转盘；3、驱动轴；4、驱动电机一；5、升降磁板；6、片状永磁铁；7、电动多级伸缩杆；8、固定板；9、连架板；10、滑道；11、储料箱；12、刮刀；13、滑轨；14、支板；15、弹簧；16、伸缩套筒；17、电磁铁；18、碰触开关；19、触板；20、平面板；21、支撑腿；22、限位槽；23、限位环；24、连杆；25、滤板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种热镀锌铝镁合金钢板，包括基板和镀覆在基板上的镀层，所述镀层包括如下质量百分比的化学成分：al4.5％；mg6％；ca0.4％；sr0.0005％；re0.01％，余量为zn。

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法包括如下步骤：

s1、基板预处理：对基板进行退火处理，退火处理的保护气氛为n2和h2，其中h2的体积百分比为5％；

s2、浸镀：将锌锭置于锌锅中加热融化，然后加入铝锌合金锭、镁锌合金锭、钙锌合金锭、锶锌合金锭和稀土，待其融化形成镀液后，在锌锅顶部输入惰性气体，营造绝氧环境，并加热升温；在将步骤s1中处理后的基板入锅前先对其进行预热，预热温度控制为390℃，待锌锅的温度达到470℃时，将预热后的基板放入锌锅中，浸镀10秒后取出，得到钢板半成品；

s3、钢板处理：对步骤s2中所得的钢板半成品进行退火处理后，最终得到热镀锌铝镁合金钢板。

上述步骤s2中采用了一种新型锌锅，其具体结构为：

如图1所示，所述锌锅包括呈圆筒形的锅体1及设于锅体1内并延伸至锅体1外的耐高温的铁渣送出机构，所述锅体1底部固定有水平设置的转盘2，所述转盘2下方设有支撑架，所述转盘2的底面中心处固定连接有穿过支撑架并竖直向下延伸的驱动轴3，所述驱动轴3的下端连接驱动电机一4；

所述铁渣送出机构包括沿锅体1内周侧等间距分布的至少两块升降磁板5及与升降磁板5一一对应并分别位于升降磁板5一侧的铁渣承接组件(图1及图5中仅示出了两块升降磁板5)，如图1、图3及图5所示，所述升降磁板5竖直设置且升降磁板5的宽度方向位于锅体1的径向上，如图5所示，所述升降磁板5内置有片状永磁铁6，所述升降磁板5的顶部固定有纵向设置的电动多级伸缩杆7，如图3及图5所示，所述支撑架顶面上对应升降磁板5的位置均固定有一块竖直向上延伸的固定板8，所述固定板8上端固定有用来安装电动多级伸缩杆7的连架板9；

如图1、图3及图5所示，所述铁渣承接组件包括两个位于锅体1上方且分别位于升降磁板5两侧的滑道10及固定于固定板8上的储料箱11，所述滑道10的长度方向平行于升降磁板5的宽度方向，所述滑道10的一端正对升降磁板5，且滑道10该端顶部朝向升降磁板5的一侧固定有正对升降磁板5的刮刀12，所述刮刀12的宽度大于升降磁板5的宽度，所述储料箱11上端面敞口，所述滑道10由其连接刮刀12的一端向下延伸至储料箱11的正上方，如图2及图6所示，所述储料箱11的顶部朝向锅体1的一侧固定有供滑道10左右滑动的滑轨13，所述滑道10背向升降磁板5的一侧设有固定连接到固定板8上的支板14，如图2及图4所示，所述支板14与滑道10之间连接有弹簧15，所述弹簧15内侧穿设有连接支板14和滑道10的伸缩套筒16，所述支板14与滑道10内分别内置有磁性相斥的电磁铁17，所述电动多级伸缩杆7的外壳底部固定有控制电磁铁17通电的碰触开关18，所述升降磁板5顶部固定有正对碰触开关18的触板19，在电磁铁17不通电时，弹簧15处于自然状态，两个刮刀12之间的距离大于升降磁板5的厚度。

如图3及图5所示，所述支撑架包括水平设置的平面板20及支撑于平面板20底面周侧的支撑腿21，所述平面板20上表面开设有刚好供转盘2卡入的限位槽22，所述限位槽22的底部中心处开设有足以供驱动轴3穿过的通孔。这样设置能为转盘2提供支撑作用的同时提供限位作用，且便于驱动电机一4的安装。

如图1、图3及图5所示，所述锅体1内上部设有水平设置的限位环23，所述限位环23的中轴线与锅体1的中轴线重合，所述铁渣送出机构位于限位环23外侧，所述基板的进出活动范围均位于限位环23的内侧，所述限位环23的底面沿其周圈等间距固定有至少三根向下延伸至连接到锅体1内底面上的连杆24(图3及图5中仅示出了三根连杆24)。限位环23可分隔其所在高度的基板活动区和铁渣送出机构作用区，从而为基板的浸镀操作提供便利，限位环23通过连杆24连接于锅体1内底部，可避免阻碍铁渣、锌渣等在离心力作用下向周侧移动的过程。

如图3及图5所示，所述连杆24的下部共同固定连接一块水平设置的滤板25，所述滤板25上的滤孔小于锌渣的粒径。滤板25可较好的阻止已沉淀的锌渣上浮，从而可避免该部分锌渣接触并贴附在钢板表面上，有利于提高钢板的表面质量。

上述新型锌锅的主要作用原理为：

启动驱动电机一4转动，直接带动转盘2转动，带动锅体1随之转动，使得锅体1内的镀液受到离心力的作用而转动，镀液中的铁渣和锌渣均在离心力的作用下向锅体1内周侧移动并随镀液转动；启动电动多级伸缩杆7，使得升降磁板5伸入镀液中，当铁渣移动至升降磁板5附近时，片状永磁铁6对铁渣的磁吸作用使得铁渣附着在升降磁板5的表面上；一段时间后反向启动电动多级伸缩杆7，带动升降磁板5上升，可将铁渣带出镀液；直至触板19触发碰触开关18，电动多级伸缩杆7停止带动升降磁板5上升，电磁铁17通电，支板14与滑道10内的电磁铁17之间产生磁斥力，使得两侧的滑道10相互靠近移动，至刮刀12紧贴在升降磁板5下端，然后启动电动多级伸缩杆7带动升降磁板5下降，在升降磁板5的下降过程中，刮刀12将升降磁板5表面上的铁渣刮下，在升降磁板5下降到位时，控制电磁铁17断电，在弹簧15的复位作用下，可拉动两侧的滑道10相背移动，扩大两个刮刀12之间的距离，以便于升降磁板5的下一次上升能够顺利穿过两个刮刀12之间的位置；被刮刀12刮下的铁渣落在滑道10上并沿滑道10移动，最终落入储料箱11内，即实现对镀液中铁渣的提取和收集，从而能大大减少镀液中的铁含量，进而可减少锌渣的产生；且锌渣受离心力向周侧移动，而基板在锅体1内中部进行浸镀操作，两者协作，可有效防止铁渣和锌渣贴附在钢板表面上，从而可保障钢板的表面质量。

实施例2

本实施例中的热镀锌铝镁合金钢板与实施例1的不同之处在于：

在本实施例中，所述镀层包括如下质量百分比的化学成分：al5.3％；mg4.75％；ca0.32％；sr0.0011％；re0.04％，余量为zn。

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法与实施例1的不同之处在于：

步骤s1中h2的体积百分比为12％；

步骤s2中预热温度控制为400℃，浸镀时间为8秒。

其他同实施例1。

实施例3

本实施例中的热镀锌铝镁合金钢板与实施例1的不同之处在于：

在本实施例中，所述镀层在厚度方向上包括相互衔接的母层和抑制层，所述抑制层与基板接触，所述抑制层中的sr含量低于母层中的sr含量，所述抑制层包括如下质量百分比的化学成分：al6.2％；mg3.5％；ca0.23％；sr0.0018％；re0.08％，余量为zn；所述母层包括如下质量百分比的化学成分：al6.2％；mg3.5％；ca0.23％；sr0.0020％；re0.08％，余量为zn。

在本实施例中，所述抑制层的厚度为1.0μm。

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法与实施例1的不同之处在于：

步骤s1中h2的体积百分比为18％；

步骤s2中准备两个锌锅，一个按控制层的配比准备镀液，另一个按母层的配比准备镀液；对基板的预热温度控制为410℃，待锌锅的温度达到470℃时，将预热后的基板放入对应控制层的锌锅中，浸镀5秒后取出，经过退火处理后，再在对应母层的锌锅中浸镀6秒，然后取出，得到钢板半成品。

其他同实施例1。

实施例4

本实施例中的热镀锌铝镁合金钢板与实施例3的不同之处在于：

在本实施例中，所述抑制层包括如下质量百分比的化学成分：al7.1％；mg2.25％；ca0.14％；sr0.0024％；re0.11％，余量为zn；所述母层包括如下质量百分比的化学成分：al7.1％；mg2.25％；ca0.14％；sr0.0026％；re0.11％，余量为zn。

在本实施例中，所述抑制层的厚度为0.8μm。

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法与实施例3的不同之处在于：

步骤s1中h2的体积百分比为24％；

步骤s2中对基板的预热温度控制为420℃，待锌锅的温度达到470℃时，将预热后的基板放入对应控制层的锌锅中，浸镀3秒后取出，经过退火处理后，再在对应母层的锌锅中浸镀5秒，然后取出，得到钢板半成品。

其他同实施例3。

实施例5

本实施例中的热镀锌铝镁合金钢板与实施例3的不同之处在于：

在本实施例中，所述抑制层包括如下质量百分比的化学成分：al8％；mg1％；ca0.05％；sr0.0028％；re0.15％，余量为zn；所述母层包括如下质量百分比的化学成分：al8％；mg1％；ca0.05％；sr0.003％；re0.15％，余量为zn。

在本实施例中，所述抑制层的厚度为0.9μm。

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法与实施例3的不同之处在于：

步骤s1中h2的体积百分比为30％；

步骤s2中对基板的预热温度控制为430℃，待锌锅的温度达到470℃时，将预热后的基板放入对应控制层的锌锅中，浸镀1秒后取出，经过退火处理后，再在对应母层的锌锅中浸镀2秒，然后取出，得到钢板半成品。

其他同实施例3。

上述各实施例中所述热镀锌铝镁合金钢板的耐腐蚀性能的作用原理为：在腐蚀环境中，镀层表面的镁化合物受腐蚀的影响会在端面形成保护层，避免钢板基体受到腐蚀，并激活铝的耐腐蚀功能，减少镀层的损耗，能够满足建筑方面要求，而且与优耐板相比，在距海边100～200m的位置，依然能够保证建筑屋顶10a耐腐蚀要求。该钢板的耐腐蚀性能达到普通镀锌板的10～18倍，可用于厂房、高速路护栏、空调、冰箱冲压件的制造，且不需要喷漆。

由上述内容可知，本发明成功进行了“低铝”锌铝镁镀层生产，本发明的耐腐蚀性能得以增强，且在浸镀过程中可有效防止锌渣贴附在钢板表面上，保障钢板的表面质量。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。