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上海轩本实业有限公司

在20世纪70年代以后,世界上钢板的热镀锌几乎全部采用连续热镀锌工艺。湿法溶剂法是涂覆在钢材表面的水溶液溶剂不经烘干而直接浸入熔融锌锅进行热镀。湿法熔剂法热键锌工艺存在许多严重缺点:产生的锌渣较多多,形成的玻锌层较厚,且附着性差,表面质量差,成本较高,这种方法早在20世纪60年代基本上已技淘汰。与湿法熔剂法相反、千法熔剂法是钢板涂覆水溶性剂后,须经烘干,除去熔剂层中的水分再浸入锌锅中进行热议锌。干法盐锌时,可允许在锌液中添加少量A.以控制合金键层的扩大,并提高镀层的附着性镀锌生产线,其机组线速度较高可达100m/min,生产率可达20~50t6.a为提高熔剂法钢板热键锌的产量,在美国惠林公司出现了熔剂法钢带连续盐惠林法熔剂烘干后板温较高可达250℃。因此钢带在锌锅中必须吸收大量的热能,使钢板温度达到键锌温度460℃左右。采用计通间接加热的铁锅键锌已无法达到快速加热的目的,而采用了供热大的、加热速度快的感应加热键锌锅,这是惠林公司钢带连续热镶锌法的重要特征。惠林法实际上是将单张钢板的干法热镀锌生产线改造成为钢带连续热键锌生产线(见图2-10)。因机组无高温退火炉,所用钢带均系经过翠式炉退火。溴大利亚里赛特公司开发了一种PbZn法钢带连续热镀锌工艺,称为里赛特法。该方法是用湿熔剂法净化钢带表面,在铅液表面覆盖一层熔融熔剂。用一种待殊的结构将铅液和锌液隔开,并在铅液和锌液中均加0.2%Al。这样就可以控制合金层不致过厚(约为0.005mm)而使所得镀锌钢带具有较好的加工性。其艺流程如下:钢卷开卷经一组两段式碱洗檀用高速喷淋的苛性钠溶液除去轧制,经热水洗和千燥后进入入口活套再经一台酸洗檀除去轻度的锈迹,并被稍微腐蚀,通过一个冷水漂洗槽进入锌锅,通过熔剂层、铅液和锌液出锅,经气刀擦拭后通过冷却塔进人水淬槽,然后烘干进入辊式矫直机和铬酸喷淋钝化槽,经热风吹干后进入出口活套,再由卷取机卷取或在线切板堆垛里赛特法镀锌线短,投资少,可生产与保护气体法相同质量的镀锌钢板熔剂法钢带连续热镀锌工艺,由于存在工序多、产品质量差、成本高、三废治理等问题,虽然投资比氢还原法少,但也未得到发展,仅在一些发展中国家仍保留少数这类生产线

热镀锌镀层的形成
Fe-Zn二元系相图及镀层的相结构
在钢板热镀锌过程中，当钢板与锌液接触时，在锌液与基钢体表面之间发生锌液对钢板表面的浸润，钢板表面铁原子的溶解，铁原子与锌液的反应及铁与锌原子的相互扩散等一系列复杂的物理化学过程。由于上述反应过程的进行，在钢基体表面形成了由各种Fe-Zn合金相构成的合金层。为形成完整而连续性好的镀锌层，必须先在钢基体表面形成完整而连续的铁-锌或铁-铝合金层。在热镀纯锌的情况下，镀层中形成的合金层主要由T相、δ相和ξ相三个相构成,钢材热镀纯锌时镀层断面结构如图2-2所示。从图2-2中看出,从钢基体起,热镀伴镀层中形成的Fe-Zn合金相依次为T相(FeZn10)、b1和(Fczn7)和相(Fezn13)三个金属间化合物相层，较外层为纯锌辛层,由于纯锌层中溶解有少量的铁元素,在FcZn相图中也占有一定的区域,称为男和,热键锌傻层中各合金相的推列顺序与FcZn二元系相图中的相的排列顺序完全一致,图2-3列出了目前公认的FcZn二元系相图。
FeZn二元系相图中标出了一般钢材的热镀锌温度范围,即450~480℃.在此温度下形成的合金相一直到室温都是稳定的相。在FcZn二元系状态图中存在着a相、y相、r相、6相、相、(相和n等相。a相是锌在a-Fe中的固溶体,在约250℃C时,锌在a-Fe中的溶解度为4.5%(质量分数)。当温度升高到623℃时,锌在aFe中的溶解度约为20%(质量分数).a-Fe为体心立方品格结构,品格常数为0.2862~0.2914mm。Y相固溶体是a相在910℃c转变而成的,它是面心立方品格,在782℃下,锌在y相中的溶解度为46%(质量分数)。随温度的降低,锌在其中的溶解度也逐渐降低,达到其共品转变温度623℃时,其溶解度降到27.5%(质量分数)。共品转变后Y相变为Y相与r相的机械混合物。相直接附着在钢基体表面,其化学式为Fe3Zm1o.在各种FeZn合金相中,T相层是硬度较大的脆性相,其铁的质量分数为2296%~27.76%,为体心立方品格,晶格常数为0.8959~0.89857m61相是热镀锌镀层中的主要相层,其锌含量为88.5%~93.0%(质量分数)化学式为Feint。为六方品系,晶格常数a=1.28nm土0.001nmF;C=5.760m塑性较好。在620~640℃C范围内,存在61相e8相的转变过程。6相的存在温度范围尚未确定,其化学式与01相相同,铁含量为7%~10%相处于1相层和表面纯锌镀层之间,其锌含量为93.8%~94%,化学式为FeZn3,属于单斜品系,品格常数a=1.365nm,b=0.761nm,c=0.506nm结品的对称性差,硬度较小7相是热镀锌层的表面层,实际上就是锌液的成分,在一般热镀锌温度下铁的浓度约为0.028%(质量分数).此相为密排六方晶格,a=0.266nm,c=0.4938nm,具有良好的塑性在钢带连续热镀锌生产中,为提高热镀锌镀层的附着性,一般在锌液中添加少量的铝元素,一般控制在0.13%~0.22%(质量分数)之间。这时合金层主要相为Fe2Al5。由于钢带与锌液接触时间很短(<2s),镀层中会存在T相、d相、了相和n相。热镀锌镀层中可能形成的各金属间化合物的品体结构及物理特性如表2-1所列

改良森吉米尔法
在森吉米尔法钢带连续热镀锌的生产过程中,尚存在一些明显缺点。例如钢带在氧化炉内形成的氧化膜过厚,增加了还原炉的负担,往往使钢带表面的氧化膜得不到完全的还原,从而降低了镀锌层的质量;钢带在氧化炉内被预热的温度较低(450℃以下),也增加了还原炉的热负荷;还原炉内的保护气体H2含量过高(较高达75%),使还原炉的安全操作成为**的问题;此外机组的运行速度也较低。为了消除上述缺点,20世纪60年代中期,美国阿姆斯公司对其作了重大的改进,将氧化炉改为还原性无氧化性气氛炉子,称为无氧化预热炉,并提高加热炉膛的温度,快速加热钢带到较高的温度(550~650C),为此,在设备上将原来的氧化炉与还原炉用一个狭窄通道连接成为一个整体。这样一来,经无氧化预热炉处理高温钢带可在密闭条件下进入还原退火炉而不致被空气氧化和冷却，,而以较高的温度进入还原炉,同时燃烧的皮气出致进人还原炉,改进后的森喜米尔法无论自产品产量,M量,m拓,设备耗等方面均比原始的直米尔法有较人进少,其(改进前后在几1环节上的变化列于表20中,10重改良的森吉米尔法有明显的优越性,20世纪70年代以后新建的钢带连续热镀锌生产线大都采用此法,原有的森吉米尔法生产线也陆续改造为改良型的森青米尔法生产线,改良森吉米尔法钢带连续热镀锌生产线的流程如图214所小冷轧钢带板卷经过开卷机(1或2),初矫机(3)矫直,剪切头机(4),夹送辊(6),焊机(7)后通过张力辊组(8)进入水平活套,然后通过1号跑偏控制辊(11)、2号张力辊组(8)和跳动辊(12)调节张力后进入预热妒(13),清除掉表面上的轧制油后被预热到550℃以上穿过通道(14)进入还原炉(15)继续加热到720~800℃℃,发生再结品退火并被通入的保护气体还原为纯铁(海绵态),然后进人冷却段(16)冷却到比锌锅温度略高20~40℃后通过炉鼻(18)进入锌锅(19)镀锌。钢带绕过锌锅中的沉没辊(20)转向并垂直上升通过稳定辊(21)出锅后经气刀(22)吹拭控制锌层厚度,经锌花控制机(24)及垂直冷却风箱(25)和2号跑偏控制辊(11)、水平冷却风箱(25)、水冷槽(26)、3号张力辊(8)、光整机(27)、拉伸娇直机(28)及多辊矫直机(29进入铬酸钝化檀(30),在此锌层被钝化后经挤干辊(31)和热风吹干机(32)吹干,再经出口活套、4号张力辊,分卷剪切机(34)、涂油装置(35)进入卷取机(36、37)卷取成钢卷。也可在镀锌后经风冷和水冷后进入出口水平活套经拉伸弯曲矫直、钝化或涂油及卷取成卷。或者在冷却后先经拉伸娇直再进入水平活套、再经钝化或涂油后卷取