热镀锌钢板生产概述第09讲带钢热镀锌后的处理

技术讲座

热镀锌钢板生产概述

第九讲　带钢热镀锌后的处理

朱　立

(鞍钢技术中心)

摘要　钢板热镀锌之后,为了保证钢板的质量及镀层的强度和塑性,要进行一系列的

处理,介绍了钢板热镀锌后的各种处理方法及理论根据。

关键词　钢板　热镀锌　处理

Brief Introduction of the Production of Hot Galvanized Steel Sheet Lect ure9　T reatment on Sheet after Hot Galvanizing

Zhu Li

(AISC Technolog y Centr e)

Abstract　A series o f tr eatments should be done o n sheet after g alv anizing so as to ensur e the quality o f sheet and str engt h and plasticity of coating.So rt s of tr eatment meth-ods and theo retie bases fo r sheet after galva nizing ar e intr oduced.

Key Words　sheet　hot g alvanizing　treat ment

1　镀锌带钢的冷却

带钢热浸镀锌时,锌液的温度一般在460℃左右。浸锌后的带钢在离开锌液表面时的温度也在460℃左右,表面的液态锌需经过冷却才能凝固。带钢表面锌液凝固之后,温度由419℃降至室温也需要一定的时间,所以在镀锌生产线的工艺流程中采取强制降温和自然冷却相结合的方式对浸锌后的钢板进行冷却。

朱立　高级工程师　鞍钢技术中心钢研所

　邮编　114001

带钢浸锌后,通过热辐射和对流,表面的锌液很快就降到了419℃并开始凝固。当温度降低到300℃以下时,镀层的扩散反应基本终止,带钢温度降到40℃时,锌层有了较好的塑性,在应力拉伸下不会出现裂纹。

在钢板表面的液态锌凝固之前,镀锌带钢不能与任何固体物接触,否则表面将受到破坏。因此,冷却的第一阶段采用自然冷却,利用冷却塔的高度,在到达上端的第一转向辊前,使表面完全凝固。在生产厚度较大的镀锌板时(例如:1.2mm以上),冷却塔的高度

便不能满足上述的要求,这时设在气刀上部的风冷设备便投入运行,使带钢冷却降温,但是这种用法容易使镀层表面质量受到影响。

带钢经过冷却塔阶段的冷却之后,一般温度都在200℃左右,所以带钢在经过转向辊后仍要经过风冷和水冷才能达到工艺要求的温度。风冷设备一般由4～5组风箱组成。

2　镀层锌花的处理

镀锌板表面液态锌在冷却结晶之后形成美观的锌花,并成为镀锌板的特殊标志。

在热镀锌钢板进行涂装应用时,锌花引起的表面凸凹不平,在涂料后仍然清晰可见。从而影响了产品的表面质量,将会限制热镀锌钢板的应用范围。

生产实践和研究试验证明,锌花的生成及其形状受下列因素的影响。

(1)合金成分的影响

纯的锌液凝固时并不形成锌花,当在锌中只加入在固态锌中不溶性的金属(铅、铝等)时,不形成锌花。同样,在锌中只加入固态锌中可溶性的金属(铝、锡、铜、锑等)时,也不会形成锌花。只有将上述两种金属中的各一种组合加入锌中后才能得到锌花,而且组合不同时,所得锌花的形状也会不同。

(2)冷却速度的影响

冷却速度的影响,实际上也是结晶成长时间的影响。冷却时间的长短决定了提供结晶成长时间的不同。锌花生长需要一定时间,时间长些锌花就长得较大。同样,较厚的镀锌板浸锌后冷却得较慢,结晶生长时间较长,所以它表面的锌花就比同样条件下的薄板大些。

(3)晶核数量的影响

凝固后的每个锌花都是由一个晶核成长而形成的,在同样的面积中,晶核的数量越多,则最终生成的锌花个数越多,必然每个锌花所占的面积也就越小。因此,环境中的灰尘、雾滴与机械接触点等的存在和数量的多少,都影响到板面上形成晶核的数量,并影响着锌花生成的数量及大小。

针对以上的机理,在生产中人们从不同的角度对热镀锌板表面的锌花进行了控制。

为了防止锌花的出现,控制锌液的成分和作为杂质金属的含量,如在含铝镀锌时,控制锌液中的铝含量可以得到无锌花的热镀锌板。

3　镀锌层退火处理(合金化处理)

试验中发现,当镀锌板表面锌层在较长时间处于熔化状态时,镀层表面的纯锌层会经过扩散而消失,只剩下D1相与C相。从外观上来看,产品表面失去了锌花、光泽而变为银灰色,但是D1相所构成的表面却有下述的许多优点。

(1)表面平整无光,利于涂装使用,具有良好的表面涂装性能,使涂料的附着力增强。

(2)D1相锌-铁合金的电极电位在锌与铁之间。这样其大气腐蚀速度低于纯锌层,而且对铁仍具有阴极保护的作用。

(3)由于D1相锌-铁合金组织的熔点为640℃,高于纯锌熔点(419℃),所以在使用中,其耐热性能比一般热镀锌板稍好。

(4)焊接性较好,因为表面是锌-铁合金层,而不是焊接时易燃烧氧化和易挥发的纯锌层,可以减少对电极的污染,从而提高电极的使用寿命和增加焊接强度。

为了获得合金化镀锌表面的产品,采用赛拉斯扩散退火炉,位于冷却塔侧面,可以移动,当需要生产合金化热镀锌板时,炉子向锌锅上方移动,将镀锌带钢纳入炉体,用燃气烧嘴对镀锌带钢的正反面进行加热,使其温度达到560℃,然后镀层在由560℃自然冷却到510℃的过程中实现纯锌层向D1相的扩散转

化。

4　镀锌板的机械处理

热镀锌带钢在经过退火时,由于加热不均匀,机械传动拉伸不均匀时,会造成板形不良。同时在热处理时,由于高温时效的作用,在受外力拉伸时(如冲压加工)会出现屈服平台而对加工不利,因此,在镀后要进行适当的机械处理。最初的板形调整是使用反复弯曲矫直法,广泛使用的是19～23辊的反复弯曲矫直机。此种方法因为没有延伸,对浪边和瓢曲,只能使大浪化小近乎于平直,不能消除屈服平台,而且对于板子厚度小于0.8mm的钢板效果也不太明显,所以已被其它方法所取代。

(1)镀锌板的光整

由于热镀锌的高温时效作用,镀锌板在外力拉伸下会出现屈服平台,这对镀锌板用于深冲加工或位伸不利,因为由于应力分布不均匀或是钢板的各向异性,先后达到屈服点的部位出现拉抻变形的先后也不同,从而形成了滑移线。这种条纹的出现,影响了镀锌板用于一些要求严格的特殊用途。

实践证明,要消除这种滑移线,需要进行0.5%～1.0%平整度的光整。在镀锌生产线中,是使用光整机来完成的。为了防止光整辊上粘附锌粒,对板面造成不利的影响,设备包括了一对清理光整辊的刷辊。光整辊的表面粗糙度,因镀锌板用途不同而进行适当的选择,如汽车深冲用板为1.5L m,彩涂用板为0.5L m。

(2)镀锌板的拉伸弯曲矫直

普通的反复弯曲矫直,难以满足对镀锌板板形的更高要求。而拉伸矫直技术可以使钢板同时产生横向和纵向的变形,它不仅改善了产品的平直度,而且由于它能使屈服平台消失而提高了产品的加工性能。

带钢经过两个张紧辊组时,由于前后两个张紧辊的速度差而产生的张力将带钢拉伸。当拉伸系数达到0.8%～1.2%时,就可以获得较佳的板形和机械性能。

通过拉伸弯曲矫直处理,可以有效地改善带钢的板形,基本上消除浪边。通过处理,带钢的宽度稍有收缩。另外镀锌板表面粗糙会引起拉伸强度和硬度的提高,以及出现最低屈服点和降低延伸率。

镀锌板经过拉伸弯曲矫直处理,可以使屈服平台消失,提高了它的冲压性能。但是和光整处理一样,通过时效处理,屈服平台还会出现,只不过回复原来状态的时间间隔比光整处理后稍长一些。

5　镀锌板的防腐处理

锌在空气中会很快地锈蚀,生成以碱式碳酸锌为主的白锈。它既影响表面的美观,又给以后的使用带来麻烦。因此,为了防止镀锌板在储运过程中生锈和延长其使用寿命,必须在不妨碍以后涂装加工使用的前提下解决热镀锌板的防腐问题。

(1)表面涂油

在表面涂油,以表面油膜来防止大气中水在镀锌表面形成湿存水,隔开空气,尽量防止由于空气中氧的阳极去极化引起的电化学腐蚀,这是最简单的防腐措施。由于表面油膜的存在,将有利于镀锌板在使用中的深冲加工,同时还可以防止在运输过程中镀锌钢板表面之间相互擦伤,形成表面缺陷。

对热镀锌钢板表面所涂防锈油脂的要求有两方面,一是要求所涂油脂具有较好的防腐蚀性能。另一方面是在以后深加工需要时,能很容易地除去,后者主要是考虑到用户对镀锌板进行涂装使用的情况。

在实际生产中,涂油处理往往与后面所述的钝化处理共同使用。这是因为:针对长期