一种热浸镀锌合金添加工艺控制方法与流程

本发明属于金属表面处理及热浸镀锌工艺控制，尤其涉及一种热浸镀锌合金添加工艺控制方法。

背景技术：

1、热浸镀锌是将经过表面预处理的钢制工件浸入熔融锌液中，使钢基体表面形成锌及铁锌合金镀层的表面防护工艺，广泛应用于钢结构、输电构件、交通设施及机械零部件的防腐处理。浸镀过程中，钢基体中的铁与锌液之间发生界面反应并形成铁锌合金层，不同钢材的化学成分、待镀面积及浸镀时间等因素会影响该反应的进行程度。特别是对于含硅等反应性成分的钢材，其在特定成分范围内可能表现出较强的镀锌反应性，使铁锌合金层生长加快并增加锌的消耗。现有生产中通常通过向锌液中加入含镍合金材料对该类反应进行调节，以改善不同钢材在热浸镀锌过程中的镀层生长状态。

2、现有含镍合金添加方式通常按照预设锌液成分、钢材类别或者经验添加量进行控制，虽然能够在一定程度上调节钢材与锌液之间的反应，但同一生产线连续处理不同钢材批次时，各待镀批次在钢材成分、待镀规模及浸镀时间等方面存在差异，其对锌液产生的实际反应负荷并不相同，仅依据固定锌液镍含量或预设添加量进行合金补偿，难以使合金添加需求与当前待镀批次的实际反应需求准确对应；同时，现有方式通常在浸镀前或浸镀初期按照预计需求一次完成或基本完成合金添加，缺少利用浸镀过程中锌液实际反应状态对后续添加量进行修正的控制过程，当预计添加量偏小时，可能难以及时抑制持续增强的铁锌反应，而当预计添加量偏大时，已经加入锌液中的合金又难以撤回，容易造成不必要的合金消耗。因此，现有技术难以根据待镀批次的反应特性预先确定相应的合金添加需求，并结合浸镀过程中锌液铁含量的实际变化对剩余合金添加量进行动态调整，导致合金添加量与钢材实际反应程度之间存在偏差，进而容易出现镀层过度生长或者合金过量添加的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的含镍合金添加量难以与不同待镀批次的实际反应需求准确匹配，且缺乏依据浸镀过程中锌液铁含量变化对后续合金添加量进行动态调整，容易导致镀层过度生长或合金过量添加的问题，本发明提供了一种热浸镀锌合金添加工艺控制方法。

2、本发明是这样实现的，一种热浸镀锌合金添加工艺控制方法，其特征在于，包括：

3、获取待镀批次对应的钢材信息和浸镀任务信息，并根据所述钢材信息和所述浸镀任务信息确定所述待镀批次对应的反应负荷；

4、获取锌锅内锌液的状态信息，根据所述反应负荷和所述状态信息确定含镍合金添加料对应于所述待镀批次的添加需求量；

5、根据所述添加需求量向所述锌液进行所述含镍合金添加料的初始添加，并保留至少部分所述添加需求量作为后续添加量；

6、在所述待镀批次的浸镀过程中，按照时间顺序获取所述锌液中的铁含量，根据多个采样时刻对应的所述铁含量确定所述铁含量的变化状态；

7、根据所述铁含量的变化状态控制所述后续添加量的添加。

8、本发明的优点和效果是：

9、本发明通过获取待镀批次对应的钢材信息和浸镀任务信息，并据此确定待镀批次的反应负荷，再结合锌锅内锌液的状态信息确定含镍合金添加料的添加需求量，使合金添加量能够针对不同待镀批次的实际反应需求进行差异化确定，避免仅按照固定锌液成分或固定经验添加量进行补加所造成的需求匹配偏差；在此基础上，本发明并非将所确定的添加需求量一次性全部加入锌液，而是先进行初始添加并保留至少部分后续添加量，同时在待镀批次浸镀过程中按照时间顺序获取锌液中的铁含量，并根据多个采样时刻对应的铁含量确定铁含量的变化状态，以该实际反应状态控制后续添加量的添加，从而使浸镀前的预计添加需求能够在浸镀过程中得到进一步反馈修正。当实际反应程度高于预期时能够继续实施后续添加，当实际反应程度已得到抑制时则能够减少不必要的后续添加，由此降低因合金添加不足造成铁锌反应持续发展、镀层过度生长的可能性，同时减少因预计添加量偏大而产生的含镍合金过量添加，使含镍合金的实际添加过程与当前待镀批次的实际反应状态更加匹配，从而有利于降低热浸镀锌过程中的锌耗和合金消耗。

10、在上述技术方案中，优选的，所述钢材信息包括所述待镀批次中钢制待镀件的成分信息，所述浸镀任务信息包括所述钢制待镀件的待镀规模信息；根据所述成分信息确定用于表征所述钢制待镀件与所述锌液之间反应倾向的成分反应指标，根据所述待镀规模信息确定用于表征所述待镀批次对所述锌液产生的反应规模的浸镀规模指标，并根据所述成分反应指标和所述浸镀规模指标确定所述反应负荷。

11、在上述技术方案中，优选的，所述成分信息至少包括所述钢制待镀件的硅含量，并进一步包括磷含量；所述待镀规模信息包括所述钢制待镀件的待镀表面积和预计浸镀时长；根据所述硅含量和所述磷含量确定所述成分反应指标，并根据所述待镀表面积和所述预计浸镀时长确定所述浸镀规模指标。

12、在上述技术方案中，优选的，所述状态信息至少包括所述锌液的当前镍含量；预先建立不同反应负荷与不同镍补偿需求之间的对应关系，根据所述反应负荷确定所述待镀批次对应的镍补偿需求，并根据所述镍补偿需求和所述当前镍含量确定所述含镍合金添加料的添加需求量。

13、在上述技术方案中，优选的，将所述添加需求量划分为初始添加量和所述后续添加量；在所述待镀批次进入所述锌液之前或者进入所述锌液的初始阶段加入与所述初始添加量对应的所述含镍合金添加料；将所述后续添加量划分为多个子添加量，并在所述待镀批次的浸镀过程中根据所述铁含量的变化状态选择性加入至少一个所述子添加量。

14、在上述技术方案中，优选的，根据相邻采样时刻对应的所述铁含量及相邻采样时刻之间的时间间隔确定各采样周期对应的铁含量增长速率，并根据连续多个采样周期对应的所述铁含量增长速率确定所述铁含量的变化状态。

15、在上述技术方案中，优选的，在当前采样周期对应的所述铁含量增长速率未低于前一采样周期对应的所述铁含量增长速率时，继续加入至少一个所述子添加量；在连续多个采样周期中，后一采样周期对应的所述铁含量增长速率低于前一采样周期对应的所述铁含量增长速率时，停止所述子添加量的继续添加。

16、在上述技术方案中，优选的，每次加入所述子添加量之后设置混匀时段，在所述混匀时段结束后重新获取所述锌液中的铁含量，并基于重新获取的所述铁含量确定所述含镍合金添加料加入后的铁含量变化状态，再根据所述铁含量变化状态确定是否加入下一所述子添加量。

17、在上述技术方案中，优选的，在连续处理多个待镀批次时，获取上一待镀批次结束后的锌液镍含量、锌液铁含量以及上一待镀批次结束后向所述锌锅加入的补锌量；根据所述锌液镍含量、所述锌液铁含量和所述补锌量确定当前锌液对应的残余抑制状态，并根据当前待镀批次对应的所述反应负荷和所述残余抑制状态修正当前待镀批次对应的所述添加需求量。

18、在上述技术方案中，优选的，根据当前待镀批次对应的所述反应负荷确定当前待镀批次对应的抑制需求，并将所述抑制需求与所述残余抑制状态进行比较；在所述残余抑制状态满足所述抑制需求时，将当前待镀批次对应的所述含镍合金添加料的添加需求量确定为零；在所述残余抑制状态未满足所述抑制需求时，根据所述抑制需求与所述残余抑制状态之间的差异确定所述含镍合金添加料的添加需求量；在执行所述后续添加量的添加过程中，同时获取所述锌液的当前镍含量，并在所述铁含量的变化状态满足停止添加条件或者所述当前镍含量达到与当前待镀批次对应的镍含量上限时，停止所述后续添加量的添加。

19、综上所述，通过将钢材中的硅、磷等成分因素与待镀表面积、预计浸镀时长等浸镀规模因素共同用于确定反应负荷，可以避免仅依据单一钢种或单一成分含量判断合金需求所造成的偏差，使浸镀前的添加需求具有更好的批次针对性；通过将后续添加量划分为多个子添加量，并在每次添加后经过混匀再根据连续多个采样周期的铁含量增长状态判断是否继续添加，可以降低局部浓度波动或单次检测误差对控制结果的影响，并使合金补加过程能够随实际铁锌反应的减弱而及时停止，减少因一次性过量添加造成的合金浪费；进一步地，通过综合上一待镀批次结束后的锌液镍含量、铁含量以及补锌造成的稀释状态确定当前锌液的残余抑制状态，并据此修正下一待镀批次的添加需求，可以利用前一批次残留的有效合金成分，减少连续生产过程中重复补偿，尤其在高反应性钢材连续或交替生产时，可使不同批次之间的合金控制具有连续性；同时，通过将铁含量变化状态与锌液镍含量上限共同作为后续添加的终止依据，可以在实际反应已经受到抑制时及时停止添加，并在反应尚未明显下降但镍含量已达到限定状态时阻止继续补加，从而兼顾抑制镀层异常生长与限制含镍合金过量累积，有利于进一步降低锌耗、合金耗以及由过量添加引起的锌液状态波动。