【正文】 1 前 言 熱鍍鋅（ Hot Zinc Plating Technics ），它是由熱鍍錫工藝發(fā)展而來，至今已跨入第四個世紀。至今為止，熱鍍鋅仍是鋼材防蝕方法中應(yīng)用最普遍、最有效的工藝措施。在熱鍍鋅發(fā)展的三個世紀中，每個世紀的代表人物為：法國化學(xué)家馬羅英博士、法國巴黎市政工程師索里爾及波蘭杰出發(fā)明家和工程師森吉米爾。他們對鋼鐵的熱鍍鋅進行了開創(chuàng)性的實驗并發(fā)明了和建成了工業(yè)性熱鍍鋅生產(chǎn)線，開創(chuàng)了連續(xù)、高速、高質(zhì)量熱鍍鋅的新紀元。 我國學(xué)者在總結(jié)前人的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，認識到熱鍍鋅對國民經(jīng)濟發(fā)展的重要作用。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中，研究金屬腐蝕問題具有十分重要的意義和作用。我們選擇鋅為金屬材料防腐蝕所具備的條件是：第一，我國含鋅量豐富，便于取材。第二，鋅具有良好的防腐性能。第三，鋅產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物體積膨脹，可以將鍍鋅層因腐蝕出現(xiàn)的間隙愈合，從而在一定程度上能減緩電化學(xué)腐蝕的進一步發(fā)展。第四，鍍鋅層經(jīng)過鉻酸鹽鈍化后形成多種色彩鈍化膜，不僅外觀漂亮，而且還能還能提高耐水蒸氣腐蝕的性能。因此，鋅作為鋼鐵基體的保護層，不但可以提供陰極保護，而且一旦發(fā)生腐蝕，其腐蝕速度還較慢。經(jīng)過鈍化處理的鍍鋅層的耐腐蝕性能還可以大大提高。這就是為何用鋅作為鋼鐵保護層的原因。熱鍍鋅工藝與其他金屬防腐蝕方法相比，在鍍層電化學(xué)保護性、鍍層致密性、鍍層耐久性、鍍層免維護性、鍍層與基體結(jié)合力、鍍層經(jīng)濟性以及熱鍍工藝對鋼件形狀、尺寸的適應(yīng)性、生產(chǎn)的高效性方面具有其他工藝無法比擬、得天獨厚的優(yōu)勢。據(jù)日本鍍鋅協(xié)會長達10年的大氣暴露實驗表明：鍍層厚度為86微米的熱鍍鋅層在重工業(yè)海洋郊外和城市地帶的耐用年限分別為150、1030年。一般而言，上鋅量為600克每平方米的鍍鋅層，其免維護的使用壽命為2050年，對于建筑用基板不鍍鋅的彩板，其使用命為35年，而基板鍍鋅的彩板其使用壽命可達2030年。據(jù)調(diào)查，熱鍍鋅的成本遠低于油漆。因此，熱鍍鋅有很大的現(xiàn)實意義，這就是我國大興鍍鋅業(yè)的原因。(一) 國內(nèi)鋼板熱鍍鋅現(xiàn)狀及其發(fā)展 鍍鋅鋼板廣泛地用于輕工、家電、汽車和建筑行業(yè)。長期以來我國鍍鋅板一直屬于短線產(chǎn)品，多年來我國鍍鋅板的自給率約為50%，每年需要大量進口。近年來，帶鋼鍍鋅技術(shù)的發(fā)展和動態(tài)主要集中在汽車用板，熱軋帶鋼熱鍍鋅和高耐蝕性熱鍍鋅板三個方面。高表面質(zhì)量是汽車面板所必須具備的基本條件，鍍層表面質(zhì)量與薄板表面粗糙度、清潔度、帶鋼化學(xué)成分及其沖壓成型性有直接的關(guān)系，同時熱鍍工藝、鋅液成分、熱鍍設(shè)備也是影響鋅層表面質(zhì)量的重要因素。 鋅液中的鋅渣是影響鍍鋅表面質(zhì)量的最重要因素，在現(xiàn)代化生產(chǎn)線中，已用陶瓷內(nèi)襯鍋取代鐵鋅鍋，可以有效地減少鋅渣鍍鋅板表面質(zhì)量的影響。此外，美麗的鋅花是傳統(tǒng)熱鍍鋅板典型的特征，由此獲得用戶的青睞，具有一定的商業(yè)價值。但是研究表明鋅花表面的不平整性，鍍層中的鉛含量會影響鍍層板在后續(xù)加工中的加工性能、涂裝性和使用中的耐蝕性。鋅花尺寸隨鉛含量的減少而減小，開裂率和腐蝕率也分別大大降低。目前，新建鍍鋅生產(chǎn)線均采用無鉛鍍鋅工藝，無鉛鍍鋅已成為當前熱鍍鋅發(fā)展的趨勢。(二) 普通鋅花熱鍍鋅鋼帶 現(xiàn)代熱鍍鋅鋼帶是在連續(xù)生產(chǎn)線上，將冷軋鋼帶或熱軋酸洗鋼帶浸入鋅含量不低于99%的融態(tài)的鍍液中，經(jīng)熱浸鍍獲得的鍍鋅鋼帶。熱鍍鋅鋼帶在所有種類的熱浸鍍鋼帶（板）種類的熱浸鍍鋼帶（板）中占絕大部分。普通鋅花（又稱正常鋅花、俗稱大鋅花）熱鍍鋅鋼帶（板）是熱鍍鋅鋼帶（板）的基本品種，系在鋅液含銻或者鉛的條件下熱浸鍍后，在正常凝固過程中，鋅晶粒自由長大形成的具有明顯鋅花形貌的鍍層板。普通鋅花板表面為尺度在10厘米以下的大而鮮明的鋅花，外觀光亮美麗；鋅層附著性良好，當鍍鋅板經(jīng)受十分復(fù)雜的變形加工時，鋅層不會脫落；熱反射性較好，可作為隔熱材料；表面光澤保持時間長。普通鋅花板用途廣泛，可用以做水桶、煙囪、各種糧食容器、廚房用具，在建筑行業(yè)可以做屋頂、天花板、墻壁等，在家用電器行業(yè)可以做電冰箱、洗衣機、淋浴器等，在汽車行業(yè)可以做轎車、卡車、拖車、行李車、冷藏車部件，車庫門‘掛水器等，在其他方面可以做設(shè)備箱罩、電器柜、儀表盤等。(三) 無鋅花熱鍍鋅鋼帶 無鋅花熱鍍鋅鋼帶（板）是二十世紀八十年代以后國際上發(fā)展起來的熱鍍鋅板新品種。普通鋅花熱鍍鋅板是在鋅液含少量銻或者鉛的條件下生產(chǎn)出來的，銻和鉛是促使鋅花長大的元素。去掉了銻或鉛，使鋅液既不含銻也不含鉛，熱浸鍍后，由于不存在促使鋅花長大的因素，鋅花長不大，生產(chǎn)出來的就是無鋅花熱鍍鋅鋼帶。無鋅花板既實用于涂漆涂塑后實用，也實用于裸露實用。無鋅花板表面為極其細小而不明顯的鋅花，半光亮，鍍層表面起伏小，外觀漂亮悅目；鍍鋅層耐腐蝕性良好，比普通鋅花鍍鋅層提高約20%；用于涂漆涂塑時，該板具有涂裝的覆蓋性好、涂層粘附性強、涂裝后耐腐蝕性強實用壽命長等優(yōu)點；鍍層附著性好，當鍍鋅板經(jīng)受十分復(fù)雜的變形加工時鋅層不會脫落。無鋅花熱鍍鋅鋼帶在彩板行業(yè)可以作為有機涂層，生產(chǎn)彩圖鋼板，在建筑行業(yè)可以做屋頂、天花板各種干貨容器，在家電行業(yè)可以作為吸塵器的材料，還可作為汽車行業(yè)等其他行業(yè)的材料，用途十分廣泛。 隨著對鍍鋅板的消費的增長和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，以及用戶對其品種質(zhì)量性能的不斷提高，鍍鋅生產(chǎn)的各類新技術(shù)不斷得以開發(fā)和應(yīng)用，鍍鋅板的品種也逐步向著多樣化和高級化的方向發(fā)展。據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會的預(yù)計2012年國內(nèi)的彩涂鍍鋅板的需求量達800其中建筑以外的用板比例將大大提高。從我國目前消費情況看鍍鋅板主要用于建筑之上，在家電行業(yè)的應(yīng)用尚處于小批量使用階段，在交通運輸、汽車制造行業(yè)的運用還待進一步開發(fā)，這些都是鍍鋅板行業(yè)的機遇和挑戰(zhàn)，所以說鍍鋅板行業(yè)的前景一片光明。電鍍設(shè)備的選型對保證電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率有關(guān)鍵意義。工業(yè)電鍍生產(chǎn)線工位多、生產(chǎn)復(fù)雜，同時在電鍍中，其氧化、酸洗、堿洗、電鍍等許多工藝具有嚴重的化學(xué)污染和腐蝕，對人的身心健康十分不利，而且人工操作隨機性大，影響產(chǎn)品質(zhì)量。采用可編程序控制器 (PLC) 對生產(chǎn)線各工序?qū)嵤┏绦蚩刂瓶山鉀Q以上難題。它改寫程序方便、體積小、可靠性高。最新的發(fā)展是使用PLC和計算機構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在行車運行方面普遍采用變頻調(diào)速器以控制行車的運行速度，用接近開關(guān)控制行車的準確定位，定位精度可達177。3mm。和以往的順序控制器等系統(tǒng)相比具有一下突出優(yōu)點：抗干擾能力大為提高，控制精度準確，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；由于采用了程序的設(shè)計方法，可以根據(jù)工藝要求迅速靈活的改變生產(chǎn)流程，系統(tǒng)擴充方便；同時該系統(tǒng)維護簡單，使用方便，提高了生產(chǎn)效率，降低了工人勞動強度。圖11成品圖12成品 2 設(shè)計依據(jù)與原則（1）電鍍線采用美鋼聯(lián)法連續(xù)熱浸鍍工藝，生產(chǎn)節(jié)拍：20150m/min。（2）采用的電鍍工藝：鋅鋁合金。（3）鍍前處理要求在線進行。（4）鍍后處理（透明鈍化、三價鉻彩鈍、三價鉻黑鈍化、六價鉻彩鈍、封閉）及烘干要求在線進行。（5）整線采用PLC控制，要求控制鋼帶不偏，并實現(xiàn)對電流、溫度的程序控制。（6）配備循環(huán)過濾裝置。 產(chǎn)品質(zhì)量要求 產(chǎn)品基本性能要求：（1）鍍層與基體，鍍層與鍍層之間要有良好的結(jié)合力，能在使用中經(jīng)受沖擊、碰撞、振動、彎曲及變形加工等都不脫落。（2）產(chǎn)品的主要工作面上，鍍層要有均勻的厚度和細致的結(jié)構(gòu)，鍍層的成本要合理。（3）鍍層要符合所要求的基本性能，比如防護性、裝飾性或其他功能性等。（4）鍍層應(yīng)盡可能減少孔隙數(shù)，以保證其力學(xué)和電化學(xué)防護性能，基體各部位鍍層厚度的差異盡可能的小，保證鋼板的使用壽命；（5）鍍層應(yīng)達到規(guī)定的其他各項指標，如光亮度，光潔度，整平度，硬度，色彩。 厚度，耐蝕性及附著強度的要求（1）厚度及均勻性依靠氣刀的吹掃來控制，具體鋅層的厚度依據(jù)客戶的需求來確定。（2）耐蝕性通過中性鹽霧試驗箱來測定，要求試樣經(jīng)240h鹽霧試驗無白銹，繼續(xù)試驗至720h無紅銹即可。（3）附著強度使用恒溫電烘箱來測量，要求在溫度30177。10℃的烘箱中恒溫30min，放入15～20℃水中，鍍層無起泡、剝落現(xiàn)象。 生產(chǎn)綱領(lǐng)公司現(xiàn)階段每條線每年10萬噸。經(jīng)改造設(shè)計后的電鍍線：年時基數(shù) 258d ；生產(chǎn)班數(shù) 三班制；班工作時間 8小時； 連續(xù)生產(chǎn)。 其他（1）污水排放要符合湖北省地方標準 湖北省長江流域水污染物綜合排放標(DB37/6752007)排放標準。（2）分考慮地質(zhì)、物流、高壓電、下水道、風(fēng)向等因素。（3）電線電路設(shè)置符合國家標準，（4）車間平面布置應(yīng)滿足工藝原則在保證正常流水生產(chǎn)的情況下, 零件流動路線應(yīng)最短。經(jīng)濟原則在保證安全生產(chǎn), 工作方便的條件下,占用的面積應(yīng)最小。該生產(chǎn)線由開卷段‘工藝段、卷取段等部分組成,功能齊全?監(jiān)控能力強?結(jié)構(gòu)緊湊?可靠穩(wěn)定?既能單獨使用,又能完善合理地組成自動生產(chǎn)線?動力管線全部敷設(shè)在懸挑式地溝內(nèi)(無暴露),充分利用廠房可用面積?生產(chǎn)線采用可編程序控制器PLC作主控,外圍電路簡單?操作維修方便?通風(fēng)設(shè)計與工藝有機結(jié)合,節(jié)省風(fēng)量。該生產(chǎn)線改善了工作環(huán)境,大大縮小開支,提高了產(chǎn)品檔次?3 生產(chǎn)線的確定鋼帶在密閉狀態(tài)下進入鋅鍋，隨著鋅液從板面很快浸蝕下來微量的鐵之后，鋅液中的鋁與板面的鐵迅速反應(yīng)生成極薄的Fe2Al5中介層；隨后，鐵與液態(tài)鋅間進行反應(yīng)擴散，鋅鐵合金層（主要組份為FeZn7）開始形成并繼續(xù)長大。圖31 鍍鋅板截面圖 冷軋鋼帶 Fe2Al5中