内蒙古科技大学本科生课程论文题目：连续热镀锌工艺的现状及发展学生姓名：学号：专业：材料成型机控制工程班级：指导老师：连续热镀锌工艺的现状及发展摘要本文主要是介绍了带钢连续热镀锌工艺及其改进，包括热镀锌工艺流程、以及热镀锌的核心设备及改进设备和连续热镀锌退火设备的技术进步，发展了热镀锌保护气体的技术和常用的几种热镀锌钢板生产技术以及锌金属制品概况及技术，讨论了新型热镀锌材料的开发，指出了国内外发展状况及差距，介绍连续热镀锌产品发展趋势，以及对连续热镀锌产品。
关键词: 连续热镀锌; 工艺技术; 合金化; 高强钢Current process and technology investigation situation in the field of steelstrip continuous hot-dip galvanizationAbstract This paper mainly introduces the hot dip galvanizing process and its improvement, technological progress includes hot dip galvanizing process, as well as the core equipment of hot dip galvanizing and improved equipment and continuous hot dip galvanizing annealing equipment, development of hot dip galvanizing protective gas technology and several commonly used galvanized steel production technology and of zinc metal products and technology, discussion the development of new hot dip galvanized material, and points out the development status and the gap between China and abroad, the development trend of continuous hot dip galvanized products, as well as to the continuous hot dip galvanized products.前言热镀纯锌( 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.连续热镀锌与落后的单张镀锌相比, 具有技术成熟, 工艺稳定, 生产成本低, 镀层性能优, 使用寿命长等优点。
因此, 被广泛用于建筑业、家用电器业、机电工业、汽车制造业等领域［１］。
１．带钢连续热镀锌工艺及其改进1．1热镀锌工艺目前, 带钢连续热镀锌工艺主要有森吉米尔法、改良森吉米尔法和美钢联法3种[2]。
1)森吉米尔( Send) 该法工艺简单、产量高。
其退火炉主要包括氧化炉、还原炉两部分。
由于带钢在氧化炉中由煤气火焰直接加热, 所以影响带钢表面质量。
2)改良森吉米尔法(M.S.) 该法的主要特点是把森吉米尔法中的氧化炉和还原炉, 由一个截面积较小的过道连接起来,使得预热炉、还原炉和冷却段在整个退火炉内构成一个有机整体。
但在生产中采用这种方法常常会出现锌层附着性差的问题。
3)美钢联法(U.S.S.) 该法的特点是采用电解脱脂处理, 退火阶段只由还原炉和冷却部分组成, 加热部分全部采用辐射加热,并且在退火炉前设置清洗段。
因此, 20世纪90年代后新建的热镀锌线大部分采用美钢联法。
该法后经改进, 引入了立式退火炉, 从而缩短了炉长, 加快了机组速度, 提高质量, 降低成本。
1．2热镀锌工艺流程冷轧带钢热镀锌的典型生产工艺流程为: 上料→开卷→夹送、矫直→焊接→表面预清洗→入口活套→退火→热浸镀锌→合金化→冷却→中间活套→光整→拉伸弯曲矫直→后处理→检查卷取[2]1．3核心设备1．3．1连续退火炉该炉炉壳一般采用陶瓷纤维外包不锈钢板, 炉底采用耐火砖、隔热砖, 炉辊采用单独传动, 变频调速。
通常,退火炉由预热段、加热段、冷却段和锌锅入口段组成, 在前三段通入氢气和氮气的混合气体,使带钢在此还原气氛中加热至再结晶温度以上,并保温、均热、冷却,使带钢密封地进入锌锅中进行热镀锌。
主要有两个目的: 一是使带钢实现再结晶退火来消除轧制应力,恢复晶粒组织,提高带钢塑性; 二是使钢具有一个清洁的无氧化物的活性表面,使其具有很高的镀层附着能力[2]。
1. 开卷2. 矫直3. 剪切4. 焊接5. 预热段6. 加热段7. 冷却段8. 锌锅9. 锌层退火炉10. 气刀11. 平整12. 拉伸矫直13. 化学处理14. 卷取图1.1连续热镀锌机组生产工艺流程1．3．2气刀气刀位于锌锅上方,是控制锌层厚度和均匀性的关键设备。
目前,各镀锌机组上使用的气刀有: 德马克气刀、科勒气刀和方登气刀。
其中，方登气刀最为优秀, 整个欧洲几乎全部使用该气刀,我国宝钢2号热镀锌机组也采用这种气刀。
气刀被设计成与镀锅的距离、与钢带的距离及角度均可调节的整体框架式的结构,使其容易定位并自动跟踪钢带。
新型气刀的刀唇间隙能自动控制,使镀锌层更加均匀, 避免了边部镀层过厚的现象[2]。
1．3．3 锌锅锌锅设备主要包括沉没辊、稳定辊及其附属设备。
有两种稳定辊的配置方式, 一种是单个稳定辊;一种是两个稳定辊。
现在一般采用单个稳定辊。
锌锅又称锌熔化炉, 主要有电加热的铁制锅和感应加热的陶瓷锅。
对于钢带连续热镀锌生产线, 目前已由感应加热陶瓷锅逐步取代铁锅, 延长了锌锅使用寿命,降低了由锌锅进入锌液中的铁含量。
本钢、宝钢、武钢现用锌锅均采用的是感应加热式。
这种加热系统可使锌液在磁场作用下, 按照一定方向运动[3]。
1．3．4镀锅内的沉没辊镀锌板表面质量及生产效率在很大程度上取决于沉没辊的表面质量和耐磨性。
80年代以前, 沉没辊均用SU S316钢制造,其耐磨性差,后来降低其镍含量, 使其耐磨性提高了2倍。
最近借助在沉没辊表面喷涂WC-Co合金镀层使其寿命大大延长, 其辊身表面光滑可用于生产汽车用合金化镀锌板。
由于喷涂层有小孔隙易产生颗粒间的边界腐蚀而开发了一种封孔剂, 使沉没辊的使用寿命提高50 倍以上。
为高质量、高效率地生产汽车用合金化镀锌板创造了条件[4]。
2．连续热镀锌退火设备的技术进步2．1 带钢连续热镀锌机组连续热镀锌机组工艺段包括镀前处理( 脱脂和热处理)、热镀锌、矫正和钝化4个主要工序。
传统的连续热镀锌机组采用快速加热炉脱脂退火的方法,退火炉加热最高温度达980,退火后的带钢在450~ 470℃温度下进入锌槽,以保持锌液温度不变。
控制镀层厚度使用气刀法,即在锌槽出口采用可控的喷嘴沿一定角度向带钢喷吹压缩空气( 采用高纯氮气更佳) ,以除去多余的锌液,调节带钢表面的熔锌厚度。
为使原板表面形成一层锌铁合金,使它具有良好的延伸性,镀锌后的钢板应通过镀层退火炉再加热, 加热温度约550[5]。
2．2 连续热镀锌的退火工艺热镀锌机组产品按镀层区分有普通镀锌板,G1板( 小锌花板),GA 板( 锌层退火板) ,锌铝合金镀层板( 如Calfan, Al 约占5 %),铝锌合金镀层板( 如Galvalume,Al 约占55 % ),镀铝板等,这些产品的区别主要在于镀层的区别,退火工艺没有很大的影响,决定产品退火工艺的是产品的冲压级别,如FH、CQ、DQ、DDQ、EDDQ 等[5]。
2．3热镀锌退火炉按照形状, 退火炉分为卧式炉、立式炉、L 型炉等; 按照工艺方法, 退火炉又可分为改良森吉米尔法和美钢联法。
目前新建的机组大多采用大型立式退火炉取代卧式炉, 它和卧式炉相比具有提高炉辊使用寿命、带钢板形美、表面质量好、有利于实现高速作业等优点。
宝钢的大型连续热镀锌生产线即为立式退火炉[5]。
2．4 锌层退火炉锌层退火的目的是使带钢表面锌层含有8%～10 %的锌- 铁加厚合金层。
一般在锌锅的上方配备锌层合金化装置锌层退火炉。
退火温度400～500℃ ,在退火炉内有加热带、保温带、冷却带为使带钢镀锌中的铁元素合金化, 必须将带钢加热到500～600℃,适当保温一段时间, 以获得较好的合金化效果。
锌层退火炉加热段将镀锌后带钢加热至保温温度, 加热方式通常有两种, 即燃气直接加热和感应加热[6]。
3. 新型热镀锌材料的开发3．1IF 钢合金化镀锌板热镀锌钢板主要用于建筑、汽车、家电及其他行业。
用镇静钢和沸腾钢很难生产能满足汽车工业要求的镀锌板,为此,70年代出现了IF 钢( 无间隙原子钢) 。
用镇静钢和沸腾钢很难生产能满足汽车工业要求的镀锌板, 为此,70年代出现了IF 钢( 无间隙原子钢) 。
该钢冲压成形性极好, 经热镀锌并合金化后具有较好的抗腐蚀性、焊接性和涂装性, 从而适用于汽车内、外面板。
影响其使用性能的主要因素是冲压成形时镀层的附着性和焊接性。
本节重点介绍有关IF 钢合金化镀锌板镀层附着性及焊接性的关键技术发展情况[7]。
3．2向无铅无锌花热镀锌发展传统热镀锌板, 表面具有一朵朵锌花。
生成这种锌花的必要条件是锌液中加入一定量的铅,其范围( 质量分数) 是0. 05 %～0. 22 % 均可。
随着工业发展, 热镀锌板的使用领域不断扩大, 对其质量要求也愈来愈高。
在实践中人们逐步认识到, 锌花对使用有害无益, 故无锌花的无铅热镀锌[7]。
3．3烘烤硬化钢( BH )烘烤硬化钢属于热处理强化型钢板,它是利用应变时效强化的方法,使超低碳钢中质量分数为0.0005%的微量残余固溶碳,在冲压成形时发生位错,并在以后的涂漆烘烤加工时,在170的温度下经过20min 的烘烤加工,利用析出来的间隙碳原子将位错固定,从而提高了钢板的强度[7]。
3．4热镀锌工艺向全辐射法和NOF 法并行发展20 世纪60年代,NOF法垄断带钢热镀锌界20年近30年来随着热镀锌板的使用领域向汽车、家电制造业开拓,对热镀锌板的装饰性及深冲加工性能提出了更高的要求,又使全辐射美钢联法获得了空前的发展近来随着薄板坯连铸连轧工艺( CSP) 技术进步,热轧板厚度最薄可轧到0.8 mm,这就为热轧板部分取代冷轧板提供了先决条件[7]。