热浸镀钢板
热浸镀(hotdip)简称热镀,是将被镀金属(基体)材料经过预处理后,浸熔点较低的液态金属或合金中,从而获得防护性镀层的一种工艺方法,C此工艺方法的基本特征是在基体金属与镀层金属间形成合金层(alloylayer),是冶金结合。因此,热浸镀镀层是由合金层与镀层金属构成的复合镀层。当被镀金属基体从熔融金属中提出时,在此金属表面附着一层熔融金属,经冷却凝固后形成镀层,被镀金属(基体)一般为钢、铸铁及不锈钢。用于热镀的低熔点金属有锌铝、铅、锡、镁等有色金属及其合金,其中热镀锌及其合金是较为广泛的一种,它产量较大,品种较多,用途较广钢材热镀锌较早在法国出现,是由热镀锡工艺开始的,转而发展了热镀锌工艺。742年法国化学家马罗英(P.T.Blouin)博士对钢铁材料的热镀锌进行了开创性试验,在锌液中浸泡钢件时,在钢表面获得牢固的镀锌层。837年法国巴黎**工程师索里尔(StanistansSorel)申请了世界**个热镀锌**,并且提出了使用原电池法保护钢材的构想;同年英国的克劳福(H.W.Graford)申请了以氯化铵为熔剂的热镀锌**,这一被称为熔剂法的热镀锌工艺经过许多改进而沿袭至今。847年德国Hortkopf公司也开始生产热镀锌产品,进入20世纪,93年近代冶金工业较**的波兰工程师森吉米尔(TadeuszSendzimir)在波兰建成世界上**条氢气还原法的窄钢带连续热镀锌生产线,934年又建成000mm宽钢带大型热连续热镀锌机组。森吉米尔法在美国获得**并于936-937年在美国和法国分别建成以森吉米尔名字命名的工业热镀锌生产线,开创了钢带连续、高速、高质热镀锌的新纪元。(2由于锌的电化学特性,对于钢基体有牺牲性保护作用,而且廉价,因而广泛用作钢铁材料的保护镀层热镀锌及其合金层是提高钢铁材料耐腐蚀性能的较常见、较有效、较经济的方法之一,热镀锌镀层的电化学电位较钢铁材料电位更负,镀层具有优良的电化学保护性能。镀层较厚且致密、镀层与钢基体结合力强、耐久性好,镀锌量600g/m2的热镀锌钢材的使用年限可达30年以上;钢材热镀锌层在使用过程中*维修，维修费用为零；热镀工艺简单，对钢材形状尺寸适应性强，除板带钢材外，热镀工艺还广泛用于钢管，钢丝，以及结构零部件，而且生产率高；镀锌层在经济上与其他防护涂层相比，具有很强的竞争力，特别是对长期使用的零部件，热镀锌层成本远低于油漆涂层。。
热浸镀产品的分类
按热镀锌工艺及件类型不同,热镀锌可分为钢带连续热镀锌(continuoushot-dipgalvanizing)和批量热镀锌(batchhot-dipgalvanizing)两大类。钢带连续热镀锌是冷轧(热轧)钢带(卷)在连续生产线上进行热浸镀锌,钢带(卷)一般通过开卷、剪切、焊接,碱或电解清洗,活套存料,加热退火和还原,热浸锌、气刀控厚、镀层的锌花或合金化处理,冷却、光整和拉矫、钝化、活套存料、涂油、卷取或剪切等一系列工序,生产出热镀锌钢带卷或称热镀锌钢板。连续热绽锌钢板具有理想的耐蚀、成型、涂装等综合性能和成本低、外观好等优点,主要应用于建筑、汽车和家电行业,是近十几年来发展得较快的钢材品种之一。图2-7所示为典型的美钢联法钢带连续热镀锌生产线工艺布置简图。批量热镀锌是将钢结构制件等材料分批次浸入锌锅中获得热镀锌件的方法按工艺特点分类按照热镀锌生产工艺特点,可分为在线退火和线外退火两大类型,在线退火热镀锌一般采用氢气还原法,而线外退火采用熔剂法,如表2-3所列。E线外退火的熔剂法又可分为湿法和干法。湿法主要用于单张钢板热镀锌,而干法中除了用于单张钢板和零部件批量热镀锌外,还有惠林法和里赛特可用于钢带连续热饺锌在线退火的氢气还原法均用于钢带连续热镀锌,这其中包括森吉米尔法,改良森吉米尔法、美国钢铁公**(美钢联法)、赛拉斯法以及莎伦法五种.在氢气还原法连续热镀锌生产线上的工艺段上有连续退火炉装置,它可使冷轧钢带直接进入镀锌生产线进行在线退火,同时进行钢带表面的还原处理,这就将钢带退火与表面还原两工艺在一个炉中完成,使工艺过程简化,大大降低了镀锌成本.
塞拉斯法
塞拉斯法的原料钢带可以是经罩式退火炉退火的或者直接采用冷轧的钢带。钢带的前处理与惠林法相同,即经过脱脂酸洗,后经烘干预热后进入立式退火炉,此炉的特点与其他连续热镀锌不同,采用煤气燃烧的直接火焰加热钢带为使燃烧产物具有一定的还原性而采用严格控制炉内气氛(煤气和空气比小使煤气不完全燃烧,燃烧废气呈还原性成分(见表2-5),可将钢带表面微薄的氧化膜还原,同时在高达1000~1250℃的炉膛温度下进行再结晶退火,较后在低H2含量(15%左右)的冷却段内冷却到镀锌温度,通过炉鼻进入锌锅中镀锌图2-13所示为赛拉斯法退火炉及冷却段的剖面示意图如果采用已退火的钢带作为原料,则钢带在还原炉内可加热到500~520℃而不必加热到再结品温度。赛拉斯法虽然产量较高(50t/h),机组短小,设备紧凑,投资费用低,但其工艺过程复杂,有污染,且当机组停止运行时必须将钢带移出炉外,否则钢带易被高温退火炉烧断,等等,由于存在这些缺点,使得该方法未得到广泛的应用。
改良森吉米尔法
在森吉米尔法钢带连续热镀锌的生产过程中,尚存在一些明显缺点。例如钢带在氧化炉内形成的氧化膜过厚,增加了还原炉的负担,往往使钢带表面的氧化膜得不到完全的还原,从而降低了镀锌层的质量;钢带在氧化炉内被预热的温度较低(450℃以下),也增加了还原炉的热负荷;还原炉内的保护气体H2含量过高(较高达75%),使还原炉的安全操作成为**的问题;此外机组的运行速度也较低。为了消除上述缺点,20世纪60年代中期,美国阿姆斯公司对其作了重大的改进,将氧化炉改为还原性无氧化性气氛炉子,称为无氧化预热炉,并提高加热炉膛的温度,快速加热钢带到较高的温度(550~650C),为此,在设备上将原来的氧化炉与还原炉用一个狭窄通道连接成为一个整体。这样一来,经无氧化预热炉处理高温钢带可在密闭条件下进入还原退火炉而不致被空气氧化和冷却，,而以较高的温度进入还原炉,同时燃烧的皮气出致进人还原炉,改进后的森喜米尔法无论自产品产量,M量,m拓,设备耗等方面均比原始的直米尔法有较人进少,其(改进前后在几1环节上的变化列于表20中,10重改良的森吉米尔法有明显的优越性,20世纪70年代以后新建的钢带连续热镀锌生产线大都采用此法,原有的森吉米尔法生产线也陆续改造为改良型的森青米尔法生产线,改良森吉米尔法钢带连续热镀锌生产线的流程如图214所小冷轧钢带板卷经过开卷机(1或2),初矫机(3)矫直,剪切头机(4),夹送辊(6),焊机(7)后通过张力辊组(8)进入水平活套,然后通过1号跑偏控制辊(11)、2号张力辊组(8)和跳动辊(12)调节张力后进入预热妒(13),清除掉表面上的轧制油后被预热到550℃以上穿过通道(14)进入还原炉(15)继续加热到720~800℃℃,发生再结品退火并被通入的保护气体还原为纯铁(海绵态),然后进人冷却段(16)冷却到比锌锅温度略高20~40℃后通过炉鼻(18)进入锌锅(19)镀锌。钢带绕过锌锅中的沉没辊(20)转向并垂直上升通过稳定辊(21)出锅后经气刀(22)吹拭控制锌层厚度,经锌花控制机(24)及垂直冷却风箱(25)和2号跑偏控制辊(11)、水平冷却风箱(25)、水冷槽(26)、3号张力辊(8)、光整机(27)、拉伸娇直机(28)及多辊矫直机(29进入铬酸钝化檀(30),在此锌层被钝化后经挤干辊(31)和热风吹干机(32)吹干,再经出口活套、4号张力辊,分卷剪切机(34)、涂油装置(35)进入卷取机(36、37)卷取成钢卷。也可在镀锌后经风冷和水冷后进入出口水平活套经拉伸弯曲矫直、钝化或涂油及卷取成卷。或者在冷却后先经拉伸娇直再进入水平活套、再经钝化或涂油后卷取
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