热镀锌生产工艺.

摘要：连续热镀锌薄钢板简称镀锌板或白铁皮，是厚度0.25~2.5mm的冷轧连续热镀锌薄钢板和钢带，钢带先通过火焰加热的预热炉，烧掉表面残油，同时在表面生成氧化铁膜，再进入含有H2、N2混合气体的还原退火炉加热到710~920℃，使氧化铁膜还原成海绵铁，表面活化和净化了的带钢冷却到稍高于熔锌的温度后，进入450~460℃的锌锅，利用气刀控制锌层表面厚度。最后经铬酸盐溶液钝化处理，以提高耐白锈性。关键词：热镀锌还原退火炉钝化热镀锌工艺分析研究一、前言热镀锌（galvanizing）也叫热浸锌和热浸镀锌：是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。热镀锌工艺流程：成品酸洗-水洗-加助镀液-烘干-挂镀-冷却-药化-清洗-打磨-热镀锌完工1、热镀锌是由较古老的热镀方法发展而来的，自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来，已经有一百七十多年的历史了。近三十年来，伴随着冷轧带钢的飞速发展，热镀锌工业得以大规模发展。二、国内外薄板热镀锌生产现状及发展趋势（一）热镀锌镀锌钢板是为防止钢板表面遭受腐蚀，延长其使用寿命，在钢板表面涂以一层金属锌，这种涂锌的薄钢板称为镀锌板。镀锌板按生产及加工方法可分为以下几类：①热浸镀锌钢板。将薄钢板浸入熔解的锌槽中，使其表面粘附一层锌的薄钢板。目前主要采用连续镀锌工艺生产，即把成卷的钢板连续浸在熔解有锌的镀槽中制成镀锌钢板；②合金化镀锌钢板。这种钢板也是用热浸法制造，但在出槽后，立即把它加热到５００℃左右，使其生成锌和铁的合金被膜。这种镀锌板具有良好的密着性和焊接性；③电镀锌钢板。用电镀法制造这种镀锌钢板具有良好的加工性。但镀层较薄，耐腐蚀性不如热浸法镀锌板；④单面镀和双面差镀锌钢板。单面镀锌钢板，即只在一面镀锌的产品。在焊接、涂装、防锈处理、加工等方面，具有比双面镀锌板更好的适应性。为克服单面未涂锌的缺点，又有一种在另面涂以薄层锌的镀锌板，即双面差镀锌板；⑤合金、复合镀锌钢板。它是用锌和其他金属如铅、锌制成合金乃至复合镀成的钢板。这种钢板既具有卓越的防锈性能，又有良好的涂装性能。镀锌钢板按用途又可分为一般用、屋顶用、建筑外侧板用、结构用、瓦垄板用、拉伸用和深冲用等镀锌钢板。热镀锌工艺主要运用范围：工业、建筑、电力设施、化工设施、机械制造、石油、农业设施、通信设施、消防设施、铁路、公路交通设施等领域主要生产厂及进口生产国家：国内主要生产厂：武汉、鞍钢、沙钢、宝钢及广东等；国外主要生产国有日本、德国、俄罗斯、法国等。外观１、表面状态：镀锌板由于涂镀工艺中处理方式不同，表面状态也不同，如普通锌花、细锌花、平整锌花、无锌花以及磷化处理的表面等。２、镀锌板应具有良好的外观，不得有对产品使用有害的缺陷，如无镀、孔洞、破裂以及浮渣、超过镀厚、擦伤、锘污垢、白锈等。国外标准对具体外观缺陷规定都不十分明确。包装分为切成定尺长度的镀锌板和带卷镀锌板包装两种。一般铁皮包装，内衬防潮纸，外以铁腰子捆扎在托架上。捆扎要牢靠，以防内装镀锌板相互摩擦。（二）镀锌板行业发展现状目前我国钢铁工业在品种、质量、成本、服务和劳动生产率方面与世界先进水平仍存在一定差距，面对日趋激烈的的国际国内市场竞争，必须加快结构调整步伐，这不仅是我国冶金工业生存与发展的需要，也是当今世界冶金工业的发展趋势。镀锌板发明于18世纪中叶，它是由镀锌板工艺发展而来。钢带连续镀锌板工艺历经五十年的发展，已经成为一种工艺成熟的、技术先进的工业技术，至今为止，镀锌板仍是钢材防蚀方法中应用最普遍的、最有效的工艺措施。在建筑工业中，用于各类工业及民用建筑的轻钢龙骨、建筑层面板、瓦楞板、卷帘门等；在家电和轻工业方面，用于各类家用电器的外壳和底板；镀锌钢板广泛用于轻工、加电、和建筑工业。在工业中，用于车体的、外壳、内板、底板等。我国大力发展电力、交通、通讯、能源和城市基础建设，随着建筑、家电、工业的强劲发展，我国镀锌行业面临前所未有的机遇和巨大的市场。近二十年来钢带连续镀锌板技术、装备以及相应的控制手段均有巨大的发展，使镀锌板得以满足面板和家电用板的苛刻要求，并从而以其比电镀锌合金钢带廉价、耐蚀性优异而大有取代之势。本课题拟借鉴国外先进的高性能用镀锌板生产技术与装备开发技术及经验，通过技术创新、优化设计、精密制造以及国外技术合作，突破制约我国高性能用镀锌板钢板生产技术与装备发展瓶颈。同时镀锌板技术发展在国民经济可持续发展、节约能源、矿产方面的重要意义和前景。（三）国内外镀锌板的发展自1975年美国首次把镀锌板板应用于工业的20多年间，世界各生产大国都在努力开发和研制以防腐蚀为目标，并综合考虑焊接性、涂敷性和成型性的高质量镀锌板板，并取得了一系列的技术进步，其中包括钢基体的化学成分，钢板表面的轧制质量，镀锌板镀层厚度的均匀性，合金化的最佳结构及工艺控制等一系列技术问题。经过20年的研究，上述的技术问题及完成此项技术要求的工艺装备已基本得到解决而开始大量应用于上，这些技术的成功应用可极大地改善工作状态、延长寿命并节省能源。高表面质量、高强度和高深冲性是面板所必需具备的基础条件，镀层表面质量与薄板表面质量粗糙度、清洁度、带钢化学成分及其冲压成型性有直接的关系，同时热镀工艺、锌液成分、热镀设备也是影响镀层表面质量的重要因素。高强度和高冲压性与镀锌板基板化学成分、物理性能、热处理工艺以及热镀性能都有密切关系。三、薄板热镀锌生产工艺简述（一）热镀锌生产工艺流程上料→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。（二）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。（三）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。（四）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。（五）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。（六）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，并能增加化学抛光作用，使钝化膜细致光亮。四、热镀锌车间的主要设备、安全操作规程及企业文化。（一）车间主要设备表1入口段：序号123设备运输钢卷小车1#2#开卷机组入口剪切机主要功能简介将原料热卷板运送到开卷机上通过心轴张力等将卷头带送出来切除不平整处，切头切尾，便于卷与卷之间的连接。456焊接机张力辊矫直机将两卷钢的头尾相接，实现连续生产。通过张力，使滚轴转动，输送钢带。将带钢矫直，便于剪切及在生产线上的传送。7纠偏辊对带钢进行纠偏，对中滚轴，使输送安全，不损坏带钢边缘。8入口活套通过储存带钢量，达到连续生产效果。表2中央炉子段：序号1设备焊缝检测器主要功能检测焊缝位置，便于出口剪切，实现跟踪焊缝位置，达到自动剪切焊缝。234567脱脂段水洗段吹扫装置烘干机测仗仪还原退火炉除去带钢表面的油污除去脱脂所带的脱脂物质将带钢表面的水汽吹掉将经行过表面处理的带钢表面烘干测取带钢进入炉子前的张力大小对带钢进行预热加热均热快冷等，通过高温净化带钢。89101112锌锅气刀沉没轴装置淬水装置中央活套对带钢进行镀锌调节锌层厚度，使镀锌层分布均匀使带钢没入锌锅使带钢温度下降到预计温度缓解全线带钢输送量，保证炉子段正常运行。表3平整段：序号1234设备光整系统拉矫机干燥机吹干装置主要功能矫正板型，压平带钢，控制带钢表面粗糙度对带钢进行拉直矫正干燥带钢将带钢表面光整液吹干表4出口段：序号1设备出口活套主要功能储存带钢量，保证出口操作时间，达到连续生产，确保生产顺利进行。23456781011涂油机剪前夹送辊飞剪输送皮带输送导板助卷器助卷机卸卷小车运输小车根据产品要求，对表面涂油将带钢压下固定，便于剪切。对带钢进行剪切，剪去焊缝，废料剪，采样剪。输送带钢进入卷取机输送剪下的带钢进入废料车、采样区。协助卷取机完成镀锌板卷取卷取镀锌薄板卸下卷取机上卷取好的镀锌卷输送卷到达包装区域（二）热镀锌线安全操作规程：入口段岗位安全操作规程：1.上岗前穿戴好一切劳保用品；2.原料带钢应该按照钢种、规格堆放整齐、平稳不得歪倒，以防伤人；3.开卷机上卷时，开卷小车上的钢卷内孔应该严格对中开卷机卷筒，以防钢卷歪倒伤人；4.原料钢卷的头尾焊接应严格按照焊机的操作规程，并严格检查焊接质量，以防因焊接质量不好断钢；5.机组在运行过程中入口活套应该储满原料带钢，以便更换钢卷时有足够的时间焊接；6.检修或处理故障时必须停车，并挂牌检修，设专人监护；7.在出现事故报警时，必须及时停机，在没有得到准确的运行信号前不得开机；8.剪刀修理时必须加安全销，剪刀动作时不能碰钢板；上料工安全操作规程：1.吊运钢卷前，入口钢卷鞍座上严禁站人；2.上卷前必须确认入口钢卷小车升降及横移无失控现象，入口钢卷小车滑板上严禁站人或载物；3.如钢卷内径松卷、椭圆或局部凸起，卷筒插入困难时，严禁强行插入；4.设备运转中严禁靠近，处理开卷问题时一定要注意周围工作环境，人工干预开卷时必须戴手套并确保安全前提下进行；5.严禁触摸正在运转中的钢卷，不得进入钢卷与导板台之间的间隙观察带钢；6．严禁在设备旋转部位和传动部位及带钢上走动；7.两人作业时要相互联系，运行设备注意是否有人，在平台上作业注意坠落；8.行车吊运物体时人与行车的距离为3~5米；清洗段安全操作规程：1.接触碱液时要戴好防护眼镜，口罩，防腐蚀橡胶手套，严禁赤手作业；2.进入循环罐清洗时要穿好防护衣及橡胶套鞋，并且小心滑倒；3.拆卸喷管，严禁喷管接触带钢；4.检查碱液喷洗喷管状态时，需戴口罩及保护眼睛；5.清洗段清卫时，小心滑倒，严禁水进入循环泵电机等设备。6.禁止赤手接触运行中的带钢，防止划伤；7.电解液清洗段清理作业时，应切断电源并挂牌作业，防止触电事故发生；工艺段安全操作规程：1.上岗前穿戴好一切劳动保护用品；2.应严格按照“技术操作规程”和“工艺规程”操作；3.按照工艺要求选择好张力，以防断钢；4.机组在运行中，出口活套应是空套，以备卸卷有足够时间；5.要严格按照电解脱脂段、退火炉、锌锅、钝化等系统“技术操作规程”和“工艺规程”操作；6.经常检查电解脱脂段、退火炉、锌锅、钝化等系统的液位、温度、碱液浓度、铬点等，如有不符合工艺要求，应及时调整，确保镀锌带的质量，减少废次品的产生；7.经