【正文】 鋅時(shí)出現(xiàn)多種表面缺陷。但要實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，還需要對(duì)封流穩(wěn)定和走帶穩(wěn)定等問題進(jìn)行深入研究。 無沉沒輥鋅鍋也是目前研究的熱點(diǎn)。針對(duì)沉沒輥和穩(wěn)定輥輥印缺陷，鋅鍋刮刀技術(shù)也發(fā)展得較為成熟。為了保證帶鋼穩(wěn)定運(yùn)行和提高鍍鋅產(chǎn)品表面質(zhì)量，有必要對(duì)沉沒輥輥面流鋅槽的形狀和間距等進(jìn)行研究。 鋅鍋設(shè)備主要包括沉沒輥、穩(wěn)定輥及其附屬設(shè)備。生產(chǎn)合金化熱鍍鋅產(chǎn)品時(shí)可以適當(dāng)降低鋁含量，以減少鍍鋅和合金化時(shí) 間，提高機(jī)組速度，降低成本。而當(dāng)鋅液中加入超過 %的Ａｌ時(shí)，可抑制Ｆｅ Ｚｎ合金相的形成并獲得厚度適宜、粘附性良好的鍍層。 鋅液成分對(duì)鍍層的影響主要指鋁含量和鐵含量的影響，其直接影響鍍層的附著力和鋅渣的生成量，需精確控制。但水模擬只能觀察到模擬器內(nèi)水流動(dòng)的二維流場(chǎng)，有其不足之處，而采用數(shù)值模擬的方法，可得到任何截面的速度場(chǎng)，有助于理解不同 區(qū)域的鋅液流動(dòng)。一般采用實(shí)體或數(shù)值模擬方法來模擬鋅鍋內(nèi)鋅液的流動(dòng)，實(shí)體模擬主要是用水進(jìn)行模擬。我國(guó)在鋅渣的生成量控制方面較為薄弱，應(yīng)對(duì)鋅渣的生成機(jī)理及其控制進(jìn)行深入研究。 鋅鍋中鋅渣分為面渣、底渣和懸浮渣，可通過鋅鍋鋁含量、鐵含量控制，鋅鍋溫度穩(wěn)定控制以及鋅鍋溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)的穩(wěn)定控制來減少鋅渣缺陷。移行的動(dòng)力主要來自鋅鍋本身的移行電機(jī)。平臺(tái)的底部和頂部裝有檢測(cè)平臺(tái)位置的接近開關(guān)，及檢測(cè)支撐柱位置的接近開關(guān)。 平臺(tái)的下面還安裝了四個(gè)支撐柱，在平臺(tái)到達(dá)工作位后，所有的力都卸載到了支撐柱上。其主要作用是檢測(cè)千斤頂旋轉(zhuǎn)是否同步。 （ 1）平臺(tái)升降 平臺(tái)升降是靠大電機(jī)帶動(dòng)四個(gè)來提升、降落載有 500 多噸鋅液的平臺(tái)。 鍋平臺(tái)升降及鍋體移行系統(tǒng) : 鋅鍋平臺(tái)升降及鍋體移行系統(tǒng)主要采用 GE PLC 控制。它是感應(yīng)體的硬件骨骼。 PCU將變化的電流傳給二次電感線圈，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，使感應(yīng)體通道內(nèi)流動(dòng)的鋅液產(chǎn)生巨大的加熱電流， 1700A 左右，同時(shí)鋅液的電壓變得非常小，只有幾伏。必須時(shí)刻保持感應(yīng)體風(fēng)機(jī)不間斷運(yùn)行。 （ 1）感應(yīng)體風(fēng)機(jī)用于保持感應(yīng)體內(nèi)二次線圈的冷卻。鋅鍋需要一天 24 小時(shí)不間斷工作，并且供電系統(tǒng)停電時(shí)間原則上不得超過 20 分鐘，否則感應(yīng)體內(nèi)的鋅液會(huì)冷卻凝固，進(jìn)而整個(gè)鍋體的鋅液也隨之冷卻，危害極大。 鋅鍋 PCU 電加熱系統(tǒng)是整個(gè)鋅鍋的靈魂。在加鋅錠等鋅液溫度降低 時(shí)，感應(yīng)體切換到 高功率加熱方式，維持鋅鍋溫度穩(wěn)定。 鋅鍋技術(shù) 圖 鋅鍋 鋅鍋采用感應(yīng)加熱的方式，感應(yīng)體分低功率、高功率兩種加熱方式。我國(guó)在線預(yù)磷化熱鍍鋅產(chǎn)品處理技術(shù)尚需深入研究。 目前，具有預(yù)磷化處理能力的熱鍍鋅機(jī)組較少。有913 的無鉻鈍化工藝在某些方面已經(jīng)與鉻酸鹽鈍化法相當(dāng)，但其市場(chǎng)前景、應(yīng)用范圍及用戶環(huán)保效果還需進(jìn)一步研究。在無毒的水溶性丙烯酸樹脂 (簡(jiǎn)稱 ＡＣ )中加入少量的鉬酸鹽、磷酸鹽 (簡(jiǎn)稱Ｍ )得到一種鈍化液(簡(jiǎn)稱ＡＣＭ )，代替有毒的鉻酸鹽進(jìn)行鈍化處理，結(jié)果表明，熱浸鍍鋅層采用該無毒鈍化液進(jìn)行鈍化，可以推遲鍍鋅層出現(xiàn)白銹的時(shí)間，其抗蝕性已接近鉻酸鹽鈍化水平。多年來，學(xué)者們對(duì)無毒或低毒的無機(jī)緩蝕劑作為鈍化劑進(jìn)行了大量的研究。當(dāng)鈍化液中有氟化物時(shí)可降低鋼帶表面張力，加速成膜反應(yīng)，并能增加化學(xué)拋光作用，使鈍化膜細(xì)致光亮。目前鈍化處理主要采用鉻酸鹽鈍化。 6 后處理工藝 后處理包括鈍化、預(yù)磷化和涂油。其中，在輥面毛化方面，噴丸毛化和電火花毛化應(yīng)用最廣，激光毛化由于周期長(zhǎng)、成本高，很少用，而鍍鉻毛化和電子束毛化近年來研究較多，發(fā)展較快，但還未普及。目前，日本已開發(fā)出工作輥可換成不同輥徑的四輥平整機(jī)，可更好地控制不同規(guī)格和鋼種熱鍍鋅產(chǎn)品的板形和表面粗糙度。平整工藝參數(shù)主要包括軋制力、彎輥力、平整入口張力和平整出口張力。這些工藝方法尚處在試試驗(yàn)階段，未投入工業(yè)生產(chǎn)。 鋅鋁鎂鍍層鋼板（ ZAM） 912 20 世紀(jì)末 21 世紀(jì)初，日新制鋼和新日鐵相繼開發(fā)了 ZAM，其化學(xué)成份分別為 Zn6%Al3%Mg、Zn11%Al3%%Si，耐蝕性是鍍鋅鋼板的 10 倍以上，但鍍層韌性較差，目前僅在日本少量生產(chǎn)。但該鍍層的硬度低，易劃傷，且腐蝕后變黑，限制了其應(yīng)用 。 鋅 鋁鍍層鋼板（ GFGalfan） 20 世紀(jì) 80 年代，國(guó)際鉛鋅組織開發(fā)了 Galfan，含鋁 5%，含鋅 95%，和少量稀土元素。這種新產(chǎn)品的性能介于鍍鋅板與鍍鋁板之間，耐腐蝕行為鍍鋅板的 5~10 倍，耐熱性可比得上鍍鋁板，因此能夠應(yīng)用于耐熱和耐高溫腐蝕的領(lǐng)域，但犧牲陽(yáng)極保護(hù)性能較鍍鋅板差。目前國(guó)內(nèi)武鋼、寶鋼 2鍍鋅線、鞍鋼 2鍍鋅線可生產(chǎn)該品種。這種產(chǎn)品除耐腐蝕性較鍍鋅板優(yōu)越外，其焊接性能、涂漆后耐蝕性也優(yōu)于普通熱鍍鋅板。 我國(guó)合金化技術(shù)相對(duì)較弱，鍍層在沖壓時(shí)易出現(xiàn)粉化或剝落缺陷，迫切需要對(duì)合金化技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)地研 究，尤其是對(duì)鍍層的相結(jié)構(gòu)及其影響進(jìn)行研究。高品質(zhì)合金化產(chǎn)品的鍍層往往希望鋼板和鍍層之間不含齒狀 Fe相 (Fe3Ｚｎ 10)，鍍層表面不含大量柱狀 ζ 相 (ＦｅＺｎ 13)。 4 合金化工藝 合金化是指把熱浸 鍍得到的純鋅鍍層立即在 450～ 550℃ 下進(jìn)行鍍層擴(kuò)散退火，獲得鐵含量在 7%～ 15%之間的鋅鐵合金鍍層的過程。 退火爐由預(yù)熱段、明火加熱段、輻射管加熱段、緩冷 /保溫段、快冷段和下溜槽組成，帶鋼出鋅鍋后，經(jīng)兩個(gè)上行風(fēng)冷、一個(gè)水平風(fēng)冷、二個(gè)下行風(fēng)冷和一個(gè)水淬槽。 每個(gè)噴射冷卻段提供有 2 臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)和熱交換器。由帶鋼加熱的氣體連續(xù)地沿著室的一側(cè)移動(dòng)，到達(dá)一個(gè)風(fēng)道，該風(fēng)道直接通向位于室外的一個(gè)水冷翅片式盤管。爐子邊部布置的電幅射管加熱器投入使用時(shí)，可以保證帶鋼寬度方向的溫度均勻性。擋板用 1mm 厚 309 不銹鋼金屬蓋的陶瓷纖維隔熱材料進(jìn)行隔熱。 在幅射管加熱和保溫 /慢冷段之間懸掛著一個(gè)垂直的分段隔離擋板以分開加熱和保溫區(qū)。從考慮鋅層粘附性的角度，電加熱的輸出達(dá)到最大時(shí)，有利于維持帶鋼表面溫度，使 H2的還原能力加強(qiáng)。為了把幅射管加熱與保溫 /慢冷段分開提供了一個(gè)隔板。這樣做還有個(gè)好處是，保持帶鋼在 F1 和 F2 有較大的溫度差，有利于減少帶鋼氧化鐵皮的厚度以及提高 F2氣氛的還原能力。 關(guān)于如何控制煤氣流量、壓力等參數(shù)，使輻射管的熱效率達(dá)到最佳，以及使輻 射管的壽命最長(zhǎng)，目前筆者還沒有這方面的經(jīng)驗(yàn)，還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。 F2 共 27 個(gè)輻射管，分三排布置，分四個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)單獨(dú)控制煤氣流量和空氣流量。 在適當(dāng)?shù)拈g隔里，為了檢查和維護(hù)的目的，設(shè)置了出入人孔。 3)幅射管加熱段 F2 F2 是爐子的第 4個(gè) PASS，使用高爐煤氣做為燃料，通過燃燒的熱量加熱輻射管，輻射管再以輻射的方式加熱帶 鋼，因此是間接加熱。如前所述，明火段的煙氣是微氧化性的，盡管其壓力小，但在帶鋼高速運(yùn)行的條件下，煙氣還是有可能向后流動(dòng)，因此必須防止這些煙氣擴(kuò)散到加熱爐室內(nèi)。 基于上述考慮， 爐子設(shè)計(jì)兩套熱電偶，當(dāng)生產(chǎn)用電偶超溫時(shí)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)減少空氣和煤氣的流量，當(dāng)安全電偶超溫時(shí)，控制系統(tǒng)將斷開燒嘴并引進(jìn)吹掃氮?dú)?，避免高溫造成帶鋼瓢曲? 燒嘴在爐子長(zhǎng)度方向的布置也考慮到使帶鋼的溫度更均勻。 F1 分為四個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)的溫度可以單獨(dú)控制，溫度控制可分為控制爐溫和控制帶鋼溫度兩種方式。 通過控制帶鋼速度來調(diào)整帶鋼在預(yù)熱段中的停留時(shí)間，以及通過控制明火段的加熱制度，可以把預(yù)熱段清洗帶鋼表面的乳化液的效果達(dá)到最佳。 在預(yù)熱段下方設(shè)有排煙管道，將煙氣從爐內(nèi)排出。 為了使大家了解連續(xù)鍍鋅退火爐的特點(diǎn)，下面簡(jiǎn)要介紹一大型生產(chǎn)企業(yè)連續(xù)熱鍍退火爐的情況： 1)預(yù)熱段 PRF 預(yù)熱段指爐子第一個(gè) PASS，利用明火段燃燒煙氣的熱量加熱帶鋼。一些機(jī)組的冷卻過程采用先緩冷后快冷的分段冷卻方式，既可以避免冷卻速度過快造成板形不良，又可以滿足雙相鋼等高強(qiáng)鋼的冷卻速度要求。鍍鋅鋼板的退火過程通常包括預(yù)熱、加熱、均熱和冷卻過程。 3 退火工藝 帶鋼連續(xù)熱鍍鋅采用在線連續(xù)退火。為908 了進(jìn)一步保證帶鋼表面清潔， 韓國(guó)浦項(xiàng)鋼鐵公司 4 號(hào)熱鍍鋅機(jī)組采用了雙清洗系統(tǒng)，除了正常的入口活套前預(yù)清洗以外，鋼帶出入口活套后，再進(jìn)行電解清洗。某廠新建熱鍍鋅機(jī)組清洗段包括堿液浸洗、堿液刷洗、電解清洗、熱水刷洗、熱水漂洗、清洗擠干和清洗干燥，可以把帶鋼表面的殘油和殘?zhí)伎偭靠刂圃?20ｍｇ /ｍ 2(單面 )以下，達(dá)到熱鍍鋅汽車外板對(duì)清洗質(zhì)量的要求，另外采用帶 SiO2 磨粒刷輥，清洗時(shí)對(duì)帶鋼表面進(jìn)行研磨，可提高ＧＡ產(chǎn)品鍍層的附著力。在此條件下，熱軋鋼帶由于氧化鐵皮的膨脹而產(chǎn)生裂紋和孔隙，氫氣可通過這些裂紋和孔隙進(jìn)入，使氧化皮變成由純Ｆｅ和ＦｅＯ構(gòu)成的多孔質(zhì)層，在熱浸鍍鋅時(shí)，這種多孔質(zhì)層可促進(jìn)鋅和鋁的擴(kuò)散而形成質(zhì)地較軟的Ｆｅ Ａｌ Ｚｎ合金層，從而提高鍍層的附著性，并消除漏鍍點(diǎn)。卷取機(jī)卷取成品卷后，由卸料小車卸下，稱重打捆后，由吊車送往成品放置場(chǎng)存放，對(duì)鍍鋅板進(jìn)行包裝，然后送入成品庫(kù)存放。 帶鋼從入口活套出來，經(jīng)活套出口的張力輥組將帶鋼送入立式退火爐，帶鋼通過密封輥進(jìn)入爐內(nèi)后，先經(jīng)過無氧化加熱段，在 1232℃（最高 1315℃）的爐溫下將帶鋼快速加熱，再經(jīng)過輻射管加熱將帶鋼加熱到 720℃或 820℃或 850℃，在保溫 /慢冷段保溫 16 秒以上，在快速冷卻段將帶鋼冷卻到 475℃，然后進(jìn)入鋅鍋 ， 出鋅鍋后的帶鋼經(jīng)氣刀進(jìn)入冷卻塔，帶鋼在垂直向上的后冷段快速冷卻，到頂輥溫度將到 300℃以下，再經(jīng) 過水平及垂直向下的后冷段，帶綱進(jìn)入水淬槽，進(jìn)水淬槽前帶鋼溫度降到 160℃，經(jīng)過水淬后帶鋼溫度降到 42℃。 1開卷機(jī)或 2開卷機(jī)將帶頭引進(jìn)矯直機(jī)對(duì)帶頭進(jìn)行矯直，然后帶頭分別進(jìn)入 2下切剪進(jìn)行切頭，切完帶頭后進(jìn)入焊機(jī)，當(dāng) 2開卷機(jī)或 1開卷機(jī)甩尾后，切掉板尾。德國(guó)ＳｔａｈｌｗｅｒｋｅＢｒｅｍｅｎ廠在其熱軋酸洗板熱鍍鋅線上分別在熱軋帶鋼焊接后和鍍鋅帶鋼平整后各設(shè) 1個(gè)拉伸矯直系統(tǒng)，在焊機(jī)后設(shè)拉伸矯直系統(tǒng)是為了疏松氧化鐵皮，提高酸洗效率；平整后的拉伸矯直系統(tǒng)能進(jìn)一步改善最終產(chǎn)品的平坦度，而且通過調(diào)整拉矯延伸率可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整熱鍍鋅板的力學(xué)性能?？梢钥闯觯槍?duì)熱軋基板的特點(diǎn)和熱軋帶鋼鍍鋅產(chǎn)品的用途，這種工藝在冷軋帶鋼熱鍍鋅工藝基礎(chǔ)上作了簡(jiǎn)化，這不僅節(jié)約了投資，而且大大降低了運(yùn)營(yíng)成本。 近年來，熱軋鋼帶連續(xù)熱鍍鋅發(fā)展 迅猛，日本已有多條熱軋鋼帶連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線，我國(guó)邯鋼也建成一條類似生產(chǎn)線。使用中間活套可以使平整機(jī)更換工作輥時(shí)機(jī)組工藝段能夠正常運(yùn)行，這樣機(jī)組速度快，906 不僅能提高產(chǎn)量，而且工藝段恒定的機(jī)組速度有利于控制鍍層厚度的均勻性。該工藝雖然相對(duì)復(fù)雜，熱效率低，但它可以生產(chǎn)表面質(zhì)量更好、厚度更薄的熱鍍鋅鋼板，而 且可以降低爐內(nèi)的 H2 含量，提高安全性，因而新建的熱鍍鋅機(jī)組大部分采用美鋼聯(lián)法。森吉米爾法和改良森吉米爾法工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品成本低，但由于采用火焰直接加熱，雖然能燒掉鋼板表面的軋制油，但影響帶鋼表面質(zhì)量，也不利于生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品。但是，隨著無鋅花產(chǎn)品的出現(xiàn)，對(duì)小鋅花 的需要越來越少，小鋅花的生產(chǎn)工藝已不被重視。 當(dāng)后冷段的設(shè)計(jì)不能滿足獲得小鋅花的要求時(shí)，需要在氣刀上方增加小鋅花裝置，向未凝固的鋅液上噴水霧、鋅粉、水蒸汽等，加速鋅液的冷卻速度。 905 a ~475℃ ~465℃ ~418℃ T1300℃ b 圖 a 后冷段示意圖； b帶鋼冷 卻曲線 從 上 圖可知，帶鋼離開鋅鍋后，帶鋼表面的鋅液的冷卻過程并不是恒速冷卻的，因此在某些特殊的情況下，可以利用這點(diǎn)來獲得小鋅花，如通過控制帶鋼出鋅鍋溫度、氣刀壓力、工藝速度、后冷風(fēng)機(jī)的輸出等使鋅液在冷卻速度較快的區(qū)域凝固。但是鉛如何決定枝晶的生長(zhǎng)方向等深層次的研究還在繼續(xù)。 圖 鋅 鉛相圖 圖 鋅液凝固過程 當(dāng)鋅液溫度降低到 418℃以下時(shí)，以純鋅 +η相組成的鋅枝晶開始形核，隨著溫度的降低，鋅枝晶逐漸長(zhǎng)大，鉛在未凝固的鋅液中不斷富集，當(dāng)鉛在未凝固鋅液中的濃度達(dá)到飽和時(shí)，鋅枝晶的的生長(zhǎng)停止，當(dāng) 帶鋼溫度繼續(xù)降低至 318℃以下時(shí)，剩余的鉛飽和的鋅液凝固，并以球狀組織填充在鋅枝晶的晶界處。 在鋅液中加入足夠的鋅花形成元素時(shí)，即可獲得理想的鋅花尺寸 ，如在含鋁的鋅液中加入超過計(jì)劃 %的鉛時(shí)，可以獲得鋅花尺寸超過 10mm 的正常鋅花，如 下 圖所示。只有從兩類中各選一個(gè)合金元素，組成一對(duì)合金元素加入鋅液中，才能獲得不同外型的經(jīng)典鋅花。加入的合金元素分為兩大類，一類在熔融鋅中有充分可溶性，而在固態(tài)鋅中幾乎沒有可溶性，例如：鉛和鉍；另一類 在 液態(tài)鋅和固態(tài)鋅中均具有一定的可溶性，例如：錫、鋁、銅、銻等。 光整鋅花：對(duì)鋼板施加微小變形量的冷軋后得到的均勻一致的表面鍍層。 無鋅花：也稱 0 鋅花，采用無鋅花形成元素的鋅液，使鋅層表面無肉眼可見的鋅花及由鋅花而形成的表面不均勻。 正常鋅花：也稱大鋅花，鋅在正常凝固過程中鋅晶粒自由 長(zhǎng)大形成的肉眼可明顯辨認(rèn)的鋅花，見 下 圖。在相變薄甚至完全沒有相的地方，鍍層便會(huì)出現(xiàn)無光澤的斑點(diǎn)，并且使鍍層的粘附性變壞。而鋼中的磷對(duì)熱鍍鋅確有顯著的壞影響。 5） 錳、磷、硫的影響 在低碳鋼中一般含錳、磷、硫較少，它們對(duì)熱鍍鋅具有不同的作用。因?yàn)樘己偷且痄摬臅r(shí)效的主要元素，所以鋼中含有鈦就固定了氮和碳，對(duì)鋼材的防老化具有重要的作用。目前鈦是生產(chǎn)低合金高強(qiáng)度熱鍍鋅板的主要添加元素。 實(shí)驗(yàn)證明，此網(wǎng)紋缺陷在含銅量超過 %時(shí)最易出現(xiàn)，所以一般規(guī)定熱鍍