Регион:

Процесс Технигальва (Technigalva) и его основные особенности

Процесс Технигальва (Technigalva) и его основные особенности

Исследования добавок никеля в цинковый расплав были начаты еще до существенных изменений в ассортименте углеродистых сталей, но этот процесс оказался востребованным, особенно в последнее время и особенно в Европе.

Было найдено, что при добавке никеля в состав расплава в концентрации выше 0,04% образуется никель содержащая Г2-фаза. Предположено, что ядра нуклеации Ni-Si в ζ-слое образуются предпочтительно перед ядрами Fe-Si, которые, как известно, содействуют неконтролируемому росту железо-цинковых сплавов. Кроме того, предполагается другой механизм торможения, согласно которому образуются вещества, содержащие одновременно три элемента, которые действуют как барьер на пути диффузии цинка или железа на границе ζ - η. При этом δ1-слой несколько увеличивается по толщине, в то время как ζ-слой уменьшается (сильно или не очень по сравнению с аналогичным слоем при цинковании без добавок никеля, в зависимости от содержания кремния в ванне).

Тормозящее влияние никеля наблюдается примерно до концентрации никеля в стали 0,15%, выше этого содержания толщина покрытия хотя и уменьшается, но незначительно. Однако при меньшем содержании кремния увеличение концентрации никеля до 0,2% уменьшает толщину покрытия. Однако концентрации выше 0,14% не рекомендуются, поскольку начинает сказываться наличие железа в ванне с расплавом - при этом образуется т.н. “легкий дросс”, содержащий в своем составе никель в избыточных количествах и всплывающий в ванне, что сказывается на внешнем виде изделий. Влияние концентрации никеля на подавление пика Санделина показано на рис.7.27, а несколько более подробные сведения для шести изученных сталей с различными величинами силиконового эквивалента (Si +2.5 P) даны на рис. 7.28.

Таким образом, из данного рисунка следует, что при концентрации никеля порядка 0,1% можно полностью избавиться от пика Санделина, то есть ввести в беспроблемное производство целый класс сталей, относящихся к полуспокойным.

Наличие свинца в ванне и добавок алюминия в концентрации, несколько меньшей, чем используется при обычном цинковании (порядка 0,001-0,002%), не влияет на технологию “Технигальва”. При большей концентрации алюминия последний переводит часть никеля в донный осадок в составе гартцинка, но обычно технологи быстро приспосабливаются к новым условиям работы.

В результате использования технологии “Технигальва” удается сэкономить до 15% цинка за счет уменьшения толщины покрытия, покрытие оказывается более однородным по толщине, что видно из рис. 7.29, стандартное отклонение значительно меньше, что приводит к более блестящему покрытию, без серых пятен.

Преимуществом технологии “Технигальва” для цехов горячего цинкования, цинкующих давальческую продукцию, является то, что технология не затрагивает спокойные стали, используемые для мостовых конструкций.

Влияние концентрации никеля в расплаве на пик Санделина

Рис.7.28. Влияние концентрации никеля в расплаве на пик Санделина при 450°С.

Влияние добавок никеля на толщину оцинкованного покрытия

Рис. 7.29. Влияние добавок никеля на толщину покрытия для шести изученных сталей с меняющейся величиной силиконового эквивалента.

Благодаря исследованиям фирмы TeckCominco и разработанном ею процессе DAP (Direct Alloying Process) в последнее время переход оцинковочных цехов на технологию Технигальва оказывается очень простым: в течение одной смены можно растворить необходимое количество порошкообразного никеля по технологии DAP с помощью установки, изображенной на рис. 7.30. На стенках ванны крепится устройство, главной частью которого является металлический цилиндр с отверстиями на боковой стенке, вращающийся со скоростью несколько сот оборотов в минуту. В этот цилиндр с определенной, заранее оттарированной скоростью подается никелевый порошок из мерной емкости. Вращающийся цилиндр захватывает через верхнюю кромку расплавленный цинк, который, в свою очередь, захватывает порошок никеля. Поскольку частицы никеля достаточно малы, они успевают раствориться до того момента, как опустятся на дно ванны. Авторы патента утверждают, что степень перехода порошка в растворенное состояние составляет 95%, авторские измерения показали, что эта величина не менее 80%, что является очень хорошим результатом. Разница в величинах объясняется тем, что технология первоначально разрабатывалась для получения мастер-сплавов с конценцентрацией никеля в них 2 и 0,5%, где концентрация растворенного железа в цинке близка к нулю. Растворимость железа в присутствии никеля в расплаве уменьшается, что видно из рассмотрения рис. 7.29.

Данные измерения толщины цинк-никелевого и цинкового покрытий

Рис. 7.30. Сравнительные данные измерения толщины (h) и однородности цинк-никелевого (1) и цинкового (2) покрытий.

Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что имеются и подводные камни в этой технологии. Одним из таких подводных камней является возможность образования плавающего дросса, если концентрация никеля в расплаве превышает величину, указанную на рис. 7.32. А как мы увидим далее, плавающий дросс может вызывать образование глубоких язв в верхней части ванн, непосредственно примыкающих к поверхности расплава. Обычно концентрацию никеля удерживают в пределах 0,04-0,05%. В отличие от первоначальной загрузки ванны никелем, поддержание нужной концентрации никеля требует два-три окна работы в неделю, каждое порядка часа или менее. Характер изменения концентрации при этом будет примерно соответствовать графику, изображенному на рис. 7.33.

Схема аппарата для растворения порошкового металлического никеля по технологии DAP

Рис. 7.31. Схема аппарата для растворения порошкового металлического никеля по технологии DAP.

Зависимость растворимости железа в цинке при различных температурах от содержания никеля

Рис. 7.32. Зависимость растворимости железа в цинке при различных температурах от содержания никеля в последнем.

Область оптимальной концентрации никеля в расплаве при использовании технологии Технигальва

Рис. 7.33. Область оптимальной концентрации никеля в расплаве при использовании технологии Технигальва.

Посуточный график изменения концентрации никеля в ванне при периодической коррекции концентрации

Рис.7.34 . Посуточный график изменения концентрации никеля в ванне при периодической коррекции концентрации.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

comments powered by HyperComments