一种减少连续热浸镀锌锌锅关键位置锌渣的方法与流程

本发明涉及连续热浸镀锌领域，具体是一种减少连续热浸镀锌锌锅关键位置锌渣的方法。

技术背景

通常状况下，锌的抗腐蚀性是钢的25倍以上，但是，钢铁的世界储存量和钢铁材料蕴含的优异性能以及较好的可加工性，使得钢铁每年的使用量相当巨大。能够合理而有效的开发和利用钢铁材料是现代工业研究的一项重要课题。钢板广泛应用于现代汽车工业、建筑工业和家电工业，耐腐蚀钢板的开发是现代防腐蚀技术的重要内容。镀锌铝合金钢板因其具备锌的防腐蚀特性和铝的耐久保护特性而被广泛应用于汽车工业、建筑工业和家电工业。目前已经开发出多种镀锌铝合金工艺，如Galvalume镀层钢板,具有优异的综合性能和美丽的外观而被广泛使用。GA钢板广泛被应用于汽车外板，目前日系轿车基本全部采用GA钢板作外板，欧美国家的汽车制造业也逐渐提高镀锌钢板的使用量。

目前，在连续热浸镀锌合金生产线上存在一个严重制约生产效率和钢板质量的关键问题，锌渣。锌渣的生成受到多种因素的影响如锌池中的铝含量、操作工艺参数等等。锌锅作为连续热浸镀生产工艺的核心工艺设备，合理的控制锌锅的操作工艺参数对控制锌渣生成具有至关重要的作用。目前国内外开展了很多关于锌锅的研究，一些学者利用实验模型研究锌锅流动状态，了解锌锅内部的流动形态对锌渣和各组分分布影响；一些学者利用数值模拟来研究各种锌锅操作工艺参数如感应加热器功率、钢带入锅温度和锌池温度等对锌锅内渣的形成的影响。这些研究在很大程度上促进了对连续热浸镀锌锅的了解和控制，优化了操作工艺参数，提高了钢板热浸镀质量。

铁是锌渣形成的罪魁祸首，钢板溶解所带入锌锅中的铁使得锌池中铁的存在是不可避免的。钢板刚进入锌池的瞬间，钢板与锌池处于亚稳平衡状态，此时钢板与锌池界面处的铁含量要远远高于铁在锌池中的溶解度。因此，界面处的铁除了参加反应生成合金镀层的部分，剩下的都进入了锌池。锌渣的产生是因为锌池中的铁含量超过了它在锌池中的饱和溶解度。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。连续热浸镀锌锌锅的钢带入口和钢带出口所形成的V形区内生成的锌渣，在钢带、沉没辊和交错排列的稳定辊的作用下会粘附在钢板表面形成夹渣，严重影响钢带表面质量。减少V形区内锌渣的数量，对确保获得高质量的镀锌钢板具有关键作用。

技术实现要素：

本发明的目的是在上述思路的基础上提供一种减少连续热浸镀锌锌锅关键位置锌渣的方法。

利用不同温度下铁的溶解度不同，从而使得连续热浸镀锌锌锅的钢带入口和钢带出口所形成的V形区内具有较高的温度，锌液能够溶解更多的铁,使得该位置处形成较少的锌渣。铁在锌液中的溶解度满足以下公式ln[Fe]°＝17.78-15.388/T。因此，随着温度升高，铁在锌中的溶解度增大。(Tang N Y.Determination of Liquid-Phase Boundaries in Zn-Fe-Mx Systems[J].Journal of Phase Equilibria.2000，21(1)：3-4.)锌液中铁的存在形式有两种，一种是以溶质的形式存在锌液中，一种以渣的形式存在锌液中。当锌液中的铁含量超过了锌锅温度对应的饱和溶解度，那么多余的铁将以锌渣的方式存在于锌液中。锌渣的存在不仅恶化了钢板表面质量，当锌锅中的锌渣含量较多时，需要停机挖渣，制约了连续热浸镀锌机组的产能发挥。基于此，减少锌锅中锌渣的生成对促进连续热浸镀锌发展具有重要作用。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现，包含以下步骤：

一种减少连续热浸镀锌锌锅关键位置锌渣方法，在连续热浸镀锌锌锅旁边设置一体外高温预熔锌锅，所述体外高温预熔锌锅中锌液的温度高于连续热浸镀锌锌锅内锌液的平均温度；连续热浸镀锌锌锅具有钢带入口和钢带出口，所述钢带入口和钢带出口形成V形区，V形区内具有沉没辊和稳定辊；体外高温预熔锌锅上通过设置两个抽锌泵将锌液抽出，且两个抽锌泵分别通过两根导出管道与连续热浸镀锌锌锅相连。

在两个抽锌泵的驱动下，通过两根导出管道，将体外高温预熔锌锅中的锌液同步等量地抽取至连续热浸镀锌锌锅V形区内，锌液面以下，沉没辊以上的位置。在钢带、沉没辊和稳定辊的作用下，从体外高温预熔锌锅内抽取的锌液被均匀的分散在V形区内，实现对V形区的加热作用。利用高温下铁在锌液中的溶解度变大，减少V形区锌液中的铁含量。实现锌锅关键位置：V形区内锌渣的数量减少，降低锌渣在钢板、沉没辊和稳定辊的作用下形成夹渣的可能性，实现对钢板质量的优化。

体外高温预熔锌锅通过设置补锭口补充体外高温预熔锌锅中消耗的锌液，在补锭口加入锌铝合金锭或者纯锌锭，且锌铝合金锭或者纯锌锭在体外高温预熔锌锅中熔化之后加以搅拌使得体外高温预熔锌锅内锌液的温度更加均匀。

上述的一种减少连续热浸镀锌锌锅关键位置锌渣方法，为保证高温锌液在V形区的分布均匀，两根导出管道在沉没辊上方的分布呈现对称分布，且两根导出管道分别距沉没辊两端的距离H为300～400mm。

上述的一种减少连续热浸镀锌锌锅关键位置锌渣方法，通过上述导出管道体外高温预熔锌锅内的锌液被加热至高出连续热浸镀锌锌锅平均温度10℃～20℃。

上述的一种减少连续热浸镀锌锌锅关键位置锌渣方法，镀锌锌锅中锌渣的量减少22％～65％左右。

一种减少连续热浸镀锌锌锅锌渣形成的装置，包括热浸镀锌锌锅，在连续热浸镀锌锌锅旁设有一体外高温预熔锌锅，体外高温预熔锌锅呈长方体状，尺寸上体现在：长度方向较大，宽度方向较小。补锌锭位置在远离连续热浸镀锌锌锅的一侧。从而避免冷的锌锭在加入体外高温预熔锌锅后，因来不及加热而被抽锌泵抽到连续热浸镀锌锌锅中造成较大的温度波动，较大的温度波动容易造成锌渣的生成。

上述的一种减少连续热浸镀锌锌锅锌渣形成的装置，两个相同规格的抽锌泵在距锌液面下一定位置，该位置参考抽锌泵使用手册，根据具体抽锌泵规格来安置抽锌泵的位置。通过导出管道将预熔加热后的高温锌液抽取到连续热浸镀锌锌锅V形区沉没辊以上一定位置。

上述的一种减少连续热浸镀锌锌锅锌渣形成的装置，所述镀锌锌锅采用感应加热器方式加热，所述体外高温预熔锌锅采用环绕电阻带加热进行加热保温，伴有一定的搅动作用，从而使得加热后的锌液能够充分的混合均匀，被抽取进入镀锌锌锅中的锌液不会造成较大的温度波动，减少渣的生成。

上述的一种减少连续热浸镀锌锌锅锌渣形成的装置，所述导出管道淹没至锌液面以下，沉没辊以上。

上述的一种减少连续热浸镀锌锌锅锌渣形成的装置，所述导出管道均采用耐火耐腐蚀石墨管道，管道采用圆形或者是方形，视情况而定。导出管道的布置上尽量不影响连续热浸镀锌生产线的操作。

上述的一种减少连续热浸镀锌锌锅锌渣形成的装置，镀锌锌锅与体外高温预熔锌锅的四周和底部内侧均采用耐火耐腐蚀材料，耐火耐腐蚀材料外层使用钢板层包覆。

所述方法的步骤和特征包括：

(1)连续热浸镀锌锌锅通过抽锌泵系统将体外高温预熔锅中的高温锌液抽取至镀连续热浸锌锌锅V形区内，锌液面以下，沉没辊以上一定位置。为保证高温锌液在V形区的分布均匀，导出管道在连续热浸镀锌锌锅V形区以内，沉没辊以上要呈对称式布置，导出管道距沉没辊两端300mm～400mm。抽取进入连续热浸镀锌锌锅V形区的高温锌液在钢带、沉没辊和稳定辊的作用下使V形区内温度升高。

(2)通过向体外高温预熔锌锅中加入锌铝合金锭或者是纯锌锭来补充高温预熔锌锅中锌液的消耗。采用环绕电阻对预熔锌锅进行加热，同时伴有一定的搅动，加快热量的传递，使得进入连续热浸镀锌锌锅中的锌液的温度均匀。

(3)连续热浸镀锌锌锅V形区内部，利用高温下铁在锌液中的溶解度变大，从而减少析出的铁与锌反应生成锌渣，减少了沉没辊、稳定辊和钢板之间夹渣的产生，提高钢板质量。

(4)通过使用一种减少连续热浸镀锌锌锅锌渣形成的装置，锌渣的量将减少22％～65％左右，很大程度上提高了镀锌钢板的质量，同时一定程度上提高了生产率。

本发明的一种减少连续热浸镀锌锌锅关键位置锌渣的方法，为连续热浸镀锌锌锅除渣提供了一种比较有创意的方法。本发明侧重于减少锌锅关键位置锌渣的生成，利用铁在高温下锌液中的溶解度变大，通过添加高温的锌液来使得V形区温度升高，减少铁的析出来减少渣的形成。对V形区重点考虑，因为该处锌渣容易造成夹渣严重影响钢板的质量。

附图说明

此处说明的附图用来对本发明作进一步解释，构成本申请的一部分，本发明的示意性图示用来解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，本发明的保护范围不限于下述示意图。

图1为连续热浸镀锌锌锅进行钢板热浸镀锌过程示意图。

图2为本发明的体外高温预熔锌锅加抽锌泵为连续热浸镀锌锌锅关键位置升温的装置示意图。

图3为本发明一种减少连续热浸镀锌锌锅锌渣形成装置的示意图。

图4为本发明一种减少连续热浸镀锌锌锅锌渣形成装置的俯视图。

图5为未使用一种减少连续热浸镀锌锌锅关键位置锌渣方法锌锅内铁的分布图。

图6为使用一种减少连续热浸镀锌锌锅关键位置锌渣方法后锌锅内铁的分布图。

图7为未使用一种减少连续热浸镀锌锌锅关键位置锌渣方法锌锅内锌渣的分布图。

图8为使用一种减少连续热浸镀锌锌锅关键位置锌渣方法后锌锅内锌渣的分布图。

图9为实施例1、实施例2和实施例3所对应位置取点检测得到的锌渣相对含量的分布图。

图10为实施例1、实施例2和实施例3所对应取点位置在连续热浸镀锌锌锅内的俯视图分布图。

附图标号

[1]连续热浸镀锌锌锅 [2]镀锌锌锅液面 [3]钢带

[4]沉没辊 [5]稳定辊 [6]导出管道

[7]抽锌泵 [8]补锭口 [9]体外高温预熔锌锅

[10]预熔锅液面 [11]铁 [12]锌渣

具体实施方式

下面结合附图来具体介绍本实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

结合图1、图2和图3所示，本发明的一种减少连续热浸镀锌锌锅锌渣形成的装置包括连续热浸镀锌锌锅1和体外加泵为关键位置升温的装置。体外加泵为关键位置升温的装置主要包括体外高温预熔锌锅9和两个抽锌泵7，以及补锭口8。高温预熔锅9在设计上应体现在:在长度方向尺寸稍大，在宽度方向尺寸较小，从而能够使得从补锭口8补充的锌锭能够在长度方向有足够的加热时间而充分熔化升温。两个抽锌泵7应以一定的速度通过导出管道6向连续热浸镀锌锌锅1的V形区(钢带3入口和出口所围成的区域)，也就是沉没辊4上方中提供高于连续热浸镀锌锌锅1平均温度10℃～20℃的高温锌液。

铁在高温锌液中的溶解度大于在低温锌液中的溶解度，本发明的减少锌渣的思路是，使连续热浸镀锌锌锅1的关键位置具有较高的温度，使得该位置产生较少的锌渣，在稳定辊5和钢带1相对运动时，减少夹渣的生成。夹渣是造成镀层质量差的一个重要原因。通过本发明能够很好地减少镀锌锌锅V形区内锌渣的生成，很大程度上消除了夹渣对镀层的影响，提高了经济效益。

以下结合一种减少连续热浸镀锌锌锅锌渣形成的装置，做了相关测试。具体测试主要体现在对抽锌泵7在V形区内的数量和位置上的检测，以得到抽锌泵7更好的布置方式。

实施例1：将两个抽锌泵7关掉其中一个，打开另一个，运行一段时间后检测连续热浸镀锌锌锅1的V形区内如图10中A1-A6六个位置(锌液面一下，沉没辊以上一定位置)的锌渣含量。

实施例2：将两个抽锌泵全部打开，运行一段时间后检测连续热浸镀锌锌锅1的V形区内上述A1-A6六个位置的锌渣含量。

实施例3：不用抽锌泵，运行一段时间后检测连续热浸镀锌锌锅1的V形区内上述A1-A6六个位置锌渣含量。

实施例1-3的测试结果如图9所示，从图9中可知，使用一种减少连续热浸镀锌锌锅锌渣形成的装置可以有效地减少V形区内的锌渣含量，也证明了本发明的一种减少连续热浸镀锌锌锅关键位置锌渣的方法是可行的。