» » Термическая обработка оцинкованной полосы
11.02.2017

Для получения на полосе покрытия из железоцинкового сплава в линиях непрерывного горячего цинкования предусмотрено проведение в едином технологическом потоке диффузионного отжига оцинкованной полосы. С этой целью на участке выхода полосы из расплава цинка устанавливают протяжную вертикально расположенную печь (рис. 207), в которой оцинкованная полоса проходит скоростную термическую обработку открытым пламенем по заданному циклу: нагрев, выдержка b охлаждение (за печью).
Температура печи в зоне прямого обогрева (I) в воздушной атмосфере составляет 800—1150°С в зоне выдержки (II) 500—650°С.
Иногда термическую обработку оцинкованной полосы проводят в атмосфере защитного газа. При этом стенки входной части печи погружают в расплав цинка.
Термическая обработка оцинкованной полосы

Основными факторами, влияющими на ход диффузионного процесса при термической обработке оцинкованной полосы, являются; температура полосы и ее химический состав, температура расплава цинка, продолжительность обработки или скорость движения полосы, толщина слоя цинкового покрытия, содержание добавки алюминия в расплаве цинка. При производстве полосы с покрытием из железоцинкового сплава скорость ее движения в агрегате цинкования снижается в среднем на 50 % по сравнению с обычном скоростью процесса горячего цинкования полосы. Это обусловлено сравнительно низкой скоростью протекания диффузионных процессов. Толщину образующегося слоя можно определить по уравнению:
Термическая обработка оцинкованной полосы

где x — толщина слоя δ1-фазы; D — коэффициент диффузии; t — время выдержки полосы при температуре диффузионного отжига металла.
Большое влияние на коэффициент диффузии оказывает содержание алюминия в расплаве цинка. Величина D растет пропорционально температуре металла полосы при содержании алюминия до 0,15 %. При более высоком содержании алюминия в расплаве (0,16—0,17 %) указанная закономерность нарушается (табл. 83).
Для снижения содержания алюминия в расплаве цинка с 0,20—0,22 % до 0,13—0,15% в ванну задают слитки цинка, не содержащие алюминий.
Термическая обработка оцинкованной полосы

Время, необходимое для перехода к более низкому содержанию алюминия в расплаве цинка, зависит от скорости движения полосы, ее ширины и массы покрытия. Обычно на практике время перехода к более низкому содержанию алюминия составляет 20—30 ч. Следует иметь в виду, что в период перехода на более низкое содержание алюминия в расплаве цинка может ухудшиться прочность сцепления цинкового покрытия со стальной основой.
Для ускорения выработки алюминия в расплаве цинка и доведения его до требуемых концентраций применяют продувку расплава хлором или воздухом. При этом образуются летучие соединения алюминия (AlCl3) и легкие оксиды алюминия, которые всплывают на поверхность расплава.
На процесс образования железоцинковых соединений в слое покрытия оказывает влияние как температура термической обработки, так и химический состав стали (табл. 84).
Термическая обработка оцинкованной полосы

При увеличении содержания фосфора в стали продолжительность термической обработки (τ) при температуре отжига 700 °С для образования покрытия из железоцинкового сплава возрастает:
Термическая обработка оцинкованной полосы

Аналогично фосфору процесс диффузионного отжига тормозит и добавка кремния в стали. В этом случае кремyий в стали и алюминий в слое цинкового покрытия концентрируются на межфазной поверхности «сталь—ζ-фаза/δ1-фаза» и тормозят взаимную диффузию железа и цинка.
Диффузионный отжиг оцинкованной стали, содержащей добавку титана, проходит за меньший период времени по сравнению со сталью обычного химического состава. Уже после цинкования стали, содержащей титан, в слое покрытия, по данным, наблюдается достаточно развитая ζ-фаза, которая в процессе отжига растет с образованием δ1-фазы и тонкой Г-фазы (Fe3Zn10).
По данным, на оцинкованной стали, содержащей добавки 0,11—0,20 % Ti и 0,12 % Ti с 0,26 % Cr после отжига в течение 5 с при 700°С поверхностный слой покрытия состоит из железоцинкового сплава, что объясняется отсутствием на границе покрытие — сталь соединений алюминия.
Как указано в работе, адгезионные свойства покрытий из железоцинкового сплава зависят от их фазового состава и соотношения фаз.