带钢连续热镀锌工艺技术

带钢连续热镀锌工艺技术

热镀纯锌(ＧＩ，ｇａｌｖａｎｉｚｅｄ)产品及其合金化(ＧＡ，ｇａｌｖａｎｎｅａｌｅｄ)产品具有优良的耐蚀性能，成本也相对较低，而且随着热镀锌技术的进步，其产品表面质量几乎可以与电镀锌产品相媲美，因而在汽车上得到了广泛地应用。目前，日系轿车基本上全部采用ＧＡ板做外板，欧美国家的汽车制造业也在不断地提高热镀锌钢板的使用量。汽车板，特别是汽车外板在需求量不断增加的同时，对热镀锌产品的表面质量和成型性等方面也提出了越来越高的要求，正是这种市场要求的不断提高大大地促进了带钢连续热镀锌工艺技术的进步。

带钢连续热镀锌工艺及其改进

1 热镀锌工艺

带钢连续热镀锌工艺有森吉米尔法、改良森吉米尔法和美钢联法3种。森吉米尔法和改良森吉米尔法工艺简单，产品成本低，但由于采用火焰直接加热，虽然能烧掉钢板表面的轧制油，但影响带钢表面质量，也不利于生产薄规格产品。美钢联法在退火炉前设置清洗段，采用电解脱脂，可将钢带表面油污完全除掉，另外，该工艺采用全辐射管还原炉加热带钢，因而镀锌层的表面质量较好。该工艺虽然相对复杂，热效率低，但它可以生产表面质量更好、厚度更薄的热镀锌钢板，而且可以降低炉内的Ｈ2含量，提高安全性，因而新建的热镀锌机组大部分采用美钢联法。

现代冷轧钢带连续热镀锌的典型工艺流程为：上料→开卷→夹送、矫直→焊接→清洗→入口活套→退火→镀锌→(合金化)→冷却→中间活套→平整→拉矫→后处理→出口活套→检查卷取。使用中间活套可以使平整机更换工作辊时机组工艺段能够正常运行，这样机组速度快，不仅能提高产量，而且工艺段恒定的机组速度有利于控制镀层厚度的均匀性。另外，生产表面粗糙度要求严格的镀锌产品时，需要经常更换平整机工作辊，也有必要使用中间活套。

近年来，热轧钢带连续热镀锌发展迅猛，日本已有多条热轧钢带连续热镀锌生产线，我国邯钢也建成一条类似生产线。热轧钢带连续热镀锌的典型工艺流程为：热轧酸洗来料→焊接→清洗→入口活套→退火→镀锌→平整→拉矫→钝化→出口活套→卷取。可以看出，针对热轧基板的特点和热轧带钢镀锌产品的用途，这种工艺在冷轧带钢热镀锌工艺基础上作了简化，这不仅节约了投资，而且大大降低了运营成本。其发展趋势是朝短流程、低能耗、高效

益方向发展，另外在线酸洗也是1个发展的方向。德国ＳｔａｈｌｗｅｒｋｅＢｒｅｍｅｎ厂在其热轧酸洗板热镀锌线上分别在热轧带钢焊接后和镀锌带钢平整后各设1个拉伸矫直系统，在焊机后设拉伸矫直系统是为了疏松氧化铁皮，提高酸洗效率；平整后的拉伸矫直系统能进一步改善最终产品的平坦度，而且通过调整拉矫延伸率可以在一定范围内调整热镀锌板的力学性能。

为了解决热轧带钢连续热镀锌过程中因原板中含Ｓｉ而导致的漏镀点多、镀层附着性差和表面光滑度欠佳等问题，韩国浦项钢铁公司开发了一种称为无酸洗热轧钢带连续热镀锌的工艺，即热轧钢带不经过酸洗直接进入还原炉，并将还原炉温度提高到650～750℃，保温时间增长至120～400ｓ，保护气体氢气含量提高至10%以上。在此条件下，热轧钢带由于氧化铁皮的膨胀而产生裂纹和孔隙，氢气可通过这些裂纹和孔隙进入，使氧化皮变成由纯Ｆｅ和ＦｅＯ构成的多孔质层，在热浸镀锌时，这种多孔质层可促进锌和铝的扩散而形成质地较软的Ｆｅ-Ａｌ-Ｚｎ合金层，从而提高镀层的附着性，并消除漏镀点。

2 清洗工艺

清洗通常包括碱液刷洗和电解脱脂，它可清除冷轧钢板表面上的铁屑和油污等杂质，对生产高表面质量和镀层结合力要求高的镀锌产品至关重要。某厂新建热镀锌机组清洗段包括碱液浸洗、碱液刷洗、电解清洗、热水刷洗、热水漂洗、清洗挤干和清洗干燥，可以把带钢表面的残油和残碳总量控制在20ｍｇ/ｍ2(单面)以下，达到热镀锌汽车外板对清洗质量的要求，另外采用带ＳｉＯ2磨粒刷辊，清洗时对带钢表面进行研磨，可提高ＧＡ产品镀层的附着力。也有人提出将来清洗段的发展方向应该是开发利用其它领域广泛使用的超声波清洗或高压清洗。为了进一步保证带钢表面清洁，韩国浦项钢铁公司4号热镀锌机组采用了双清洗系统，除了正常的入口活套前预清洗以外，钢带出入口活套后，再进行电解清洗。清洗段通常布置在入口活套前，也可以放在入口活套后，以实现恒速清洗。

3 退火工艺

带钢连续热镀锌采用在线连续退火。退火工艺是双相钢等高强钢热镀锌产品生产的关键，对Ｍｎ、Ｓｉ等元素在钢板表面的富集有很大影响，进而会影响到高强钢的可镀性及其表面质量。镀锌钢板的退火过程通常包括预热、加热、均热和冷却过程。利用加热废气预热带钢不仅能够节约燃料，而且可以避免因带钢升温速度太快而引起带钢变形，对薄规格产品的板形非常有利。一些机组的冷却过程采用先缓冷后快冷的分段冷却方式，既可以避免冷却速度过快造成板形不良，又可以满足双相钢等高强钢的冷却速度要求。有些厂家在冷却段之后还设置了均衡段，目的是在镀锌与冷却段之间提供一个缓冲区域，从而使带钢具有更佳的

板形和更均匀的温度进入锌锅镀锌，提高镀锌质量。

另外，退火炉炉辊辊型设计、炉内退火气氛和露点控制、炉内张力控制和退火炉炉辊表面喷涂也是热镀锌退火工艺研究的重点，薄带钢的板形和高强钢的通板稳定性也需要深入研究。

4 合金化工艺

合金化是指把热浸镀得到的纯锌镀层立即在450～550℃下进行镀层扩散退火，获得铁含量在7%～15%之间的锌铁合金镀层的过程。影响合金化的因素主要有锌液有效铝含量、锌锅温度、带钢入锌锅温度、合金化温度、带钢速度、基板化学成分及镀层厚度等。高品质合金化产品的镀层往往希望钢板和镀层之间不含齿状Г相(Ｆ3Ｚｎ10)，镀层表面不含大量柱状ζ相(ＦｅＺｎ13)。这需要选择合适的合金化镀层退火工艺，对加热速率、均热时间和冷却速率进行严格控制。

我国合金化技术相对较弱，镀层在冲压时易出现粉化或剥落缺陷，迫切需要对合金化技术进行系统地研究，尤其是对镀层的相结构及其影响进行研究。

5 平整工艺

为消除带钢的屈服平台，获得良好的带钢平直度和合适的带钢表面粗糙度，要对热镀锌板进行平整。平整工艺参数主要包括轧制力、弯辊力、平整入口张力和平整出口张力。在改善板形和提高带钢表面质量方面四辊平整机明显优于二辊平整机。目前，日本已开发出工作辊可换成不同辊径的四辊平整机，可更好地控制不同规格和钢种热镀锌产品的板形和表面粗糙度。

镀锌板表面粗糙度控制是高品质镀锌产品生产的关键技术之一，目前主要是对平整辊辊面毛化方式及其参数和平整工艺参数等进行研究，另外平整机工作辊辊径大小以及辊面粗糙度等也对产品表面粗糙度有影响。其中，在辊面毛化方面，喷丸毛化和电火花毛化应用最广，激光毛化由于周期长、成本高，很少用，而镀铬毛化和电子束毛化近年来研究较多，发展较快，但还未普及。另外，平整辊粘锌问题一直是困扰高表面质量镀锌产品生产的难题，需要对平整机设备进行必要的改进，也可在平整脱盐水中添加清洗剂。

6 后处理工艺

后处理包括钝化、预磷化和涂油。通过钝化处理，可以改善镀锌层的表面结构和光泽，提高镀锌层的耐蚀性能及使用寿命，并能改善涂层与基体金属的结合力。目前钝化处理主要采用铬酸盐钝化。在钝化液中添加一些活化剂，如氟化物、磷酸或硫酸等，使得钝化后得到较厚的铬酸盐膜。当钝化液中有氟化物时可降低钢带表面张力，加速成膜反应，并能增加化