连续热镀铝锌工艺要点和技术Word格式文档下载.docx

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3.1脱脂工艺

3.1.1对脱脂的要求更严格一些，要求板面洗的更干净，钢带上油污、铁粉附着更少一些。

在锌锅工艺有更详细的阐述。

3.1.2脱脂工艺流程

脱脂工艺流程如下：

碱浸洗槽—碱刷洗槽—电解脱脂槽——水刷洗槽—水喷洗槽—清水漂洗槽。

⑶、脱脂对镀铝-锌工艺的重要性

3.2退火炉工艺

3.2.1热镀锌带钢入锌锅温度

热镀锌带钢入锌锅温度根据带钢厚度，一般要高于锌锅温度（465℃-540℃）。

与热镀锌不同的是，热镀铝-锌带钢入锅温度低于锌锅温度30-40℃。

原因在锌锅工艺在做阐述。

3.2.2锌锅温度

锌锅温度一般控制在595℃-610℃，那么带钢入锅温度应该控制在570℃-590℃。

为了满足这一要求，退火炉必须在冷却段后增加均衡段，均衡段的的作用是：

⑴、经过冷却段冷却后的带钢板面和板内部、边部和中部温度不均匀，也有可能总体温度较低，必须进行补偿加热，经过均衡段使带钢温度均匀，平衡带钢温度满足入锌锅要求。

⑵、改善带钢的退火机械性能。

⑶、启动生产时均衡段与加热段提前升温起到烘炉的作用，同时提高带钢温度，减少废次品产出量。

均衡段一般采用电加热方式（立式炉采用电辐射管、卧式炉采用上电辐射管和下电阻带）。

增加均衡段对立式炉尤其必要。

生产过程中均衡段温度设置在570-600℃，根据入锅带温灵活设定，启动生产时适当高一些，只有温度低于设定温度时，电加热才开始工作。

3.2.3带钢经过热张紧辊室后也会降温，必须在热张紧辊室增设电辐射管加热装置。

是带钢入锅温度的最后保障，也起到启动生产时的烘炉作用。

温度设定和均衡段一样，控制原则也一样。

3.2.4退火炉第一次烘炉要求要高一些，退火炉检漏要求也要严格一些。

烘炉合格的标准是：

热张紧辊室露点-35℃以下；

加热前段露点<

-15℃；

氧含量<

2ppm。

3.2.5生产过程中，热张紧辊室露点-35℃以下；

2ppm；

保护气体氢含量25-30%；

炉压控制在100-120Pa；

下斜槽、退火炉入口密封氮气流量各30-40m3/h；

炉辊密封氮气10-20m3/h。

3.1.2.6做好每次炉子穿带后的密封、检漏工作，尤其是热张紧辊室和下斜槽。

3.3锌锅工艺

3.3.1锌锅成分控制，铝-锌-硅合金液成分指标：

AL55%±

1.5；

Zn43.5%±

Si1.5%±

0.1；

Fe0.45%（饱和浓度）.

⑴、铝-锌-硅合金锭成分:

0.1。

杂质成分Fe≤0.3%；

Cd<

0.001%；

Cu<

Pb<

0.005%。

合金锭重量：

850±

50Kg。

⑵、调整用合金锭：

AL-Si锭，含Si3%，其余为AL，8Kg/块；

0#纯锌锭，25Kg/块。

⑶、每天化验一次合金液成分，主要检测项目为：

AL、Zn、Si、Fe。

加调整用合金锭进行调整，总结规律，每天加合金锭多少。

以后可一周化验一次。

铝、硅消耗大一些，平时主要加AL-Si锭，锌锭消耗少一些，一般较少加0#锌锭。

⑷、AL含量不要偏离标准成分过多，AL高的过多，合金液流动性变坏，同样情况下，镀层量会提高。

AL高的过多时，要及时加入0#锌锭进行调配。

要改变镀锌时的思路。

⑸、Fe的饱和浓度是0.45%，Fe的浓度超过0.45%，就会结晶析出渣子下沉形成底渣。

表渣很少，就是一些铝的氧化层。

铁和铝、锌反映形成的铝-铁合金（FeAL13、Fe2AL5）、锌-铁合金（FeZn7）都比合金液的比重大。

合金液的比重为3.7Kg/m3，锌的比重为7.1Kg/m3。

从以上的铝铁合金、锌铁合金的分子式可以看到，一份的铁可以消耗13份的铝，7份的锌，铁的危害性很大。

铁的来源一是沉没件，二是钢带与合金液反应，三是钢带清洗不干净残留的铁粉。

所以，前面讲过要在普通镀锌基础上进一步提高脱脂效果，加强脱脂能力。

锌锅内上部铝含量高一些，下部铁含量高一些，中部成分较均匀，取样时应从中部取样。

3.3.2锌锅的温度控制

锌锅温度一般控制在600-610℃，锅温低于595℃时，合金液就会出现“凝固”现象，因为合金液多元合金，凝固温度不是一个温度点，而是一个温度区间，595℃时其中的铝因为熔点高所以首先出现结晶析出，即“凝固”，使合金液中的铝含量降低。

“凝固”现象一般在锌锅温度较低的地方发生，例如：

锌锅的四壁、四个角等处，因为这些地方的温度最低。

3.3.3带钢入锅温度低于锌锅温度30-40℃，即560-590℃，这与普通镀锌相反。

之所以这样，是有重要考虑的。

前面说过，镀铝-锌-硅锌锅产生渣子较多，生产过程中会沉积在感应体喉口和熔沟内；

其次，铝的比重较轻，铝、锌、硅三组分不是充分固溶，有分离现象，锅内成分不均匀。

所以，要求感应体频繁或持续高功率工作，以对感应体熔沟进行冲刷，防止堵塞熔沟或使熔沟截面变小直至感应体损坏，同时使锌锅温度均匀、成分均匀。

带钢入锅温度低于锌锅温度，带走热量，为了维持锌锅工艺温度感应体必须高功率工作，实现上述目的。

3.3.4镀铝-锌-硅的锌锅配置感应体功率较大，根据设计产量或锌锅容量而定。

15-20万吨机组，锌锅容量70-90吨，感应体功率为（340-400）KW×

4，四个感应体在锌锅的四个侧面布置，目的是感应体工作使锌锅内温度、成分更均匀。

那么高的功率配置是因为锌锅温度较高，需要的热量大。

镀铝-锌-硅锌锅容量不宜太大，小一些有利于通过磁力搅拌使温度、成分更加均匀。

热量散失也少，有利于节能。

3.3.5镀铝-锌-硅锌锅的内部形状也与普通镀锌锌锅不同，四个角均为R600的园弧，便于锅内锌液的流动、温度传导，不形成死角，因温度低而凝结。

有利于温度、成分均匀。

3.3.6镀铝-锌-硅机组，一般都配置有预熔锌锅，预熔锅的形式有多种；

一种是熔炼金属用的中频感应炉（10吨），带液压翻转机构，可以把合金液全部倒出或部分倒出，也可以通过加合金锭后溢流出来，通过一个带电加热装置的耐火材料砌筑的流槽流入镀锌主锅；

一种是容积较小的（10吨）工频陶瓷感应加热预熔锅，带有两个感应体功率为300KW×

2，和普通镀锌锌锅一样；

一种是联体预熔锅，和主锅隔一道耐火材料砌筑的墙，墙的上沿留有溢流口，通过加合金锭合金液流入主锅，左右两侧各配置一个感应体，功率为300KW×

2。

前两种形式的预熔锅布置在主锅的传动侧后下角。

3.3.7加锌作业

⑴、镀铝-锌-硅机组，一般都配置有预熔锌锅，国内厂家为节约电费很多都不使用，而是把合金锭直接加入锌锅。

使用预熔锅当然好，对稳定锌锅温度，均匀锌锅成分很有好处，避免局部、某时段温度降低造成的锌渣不均匀沉降，有利于改善三辊的粘渣，延长换辊周期，提高作业率。

原因是：

向锅内加锌锭时，锌锅温度会在局部降低，进而影响其他区域，Fe在合金液中的溶解度与温度有着直接的关系，温度降低溶解度降低，合金液由不饱和变成饱和，由饱和变成过饱和析出，形成渣子下沉至锅底，有的附着在沉没辊、稳定辊上形成粘渣。

加锌锭的部位的底渣厚一些，锅壁凝结也严重一些。

⑵、向预熔锅中加锌锭时要从两个部位交替加入，不要一次将锌锭浸入合金液太多，分多次浸入，间隔时间稍长一些，待液面以下的锌锭完全熔化一定时间后，再进行下一次加入。

同时，要保持锌锅液面高度相对稳定，不能忽高忽低。

由于合金液的腐蚀能力很强，尽管下斜槽下部的浸入管是耐腐蚀的合金材料（316L），时间长了也会腐蚀穿。

一般机组投产前期液面控制低一些，几个月以后根据腐蚀情况再提高液面，可延长浸入管的使用寿命。

当浸入管较短时，切记液面不能接近更不能浸过浸入管，以免合金液腐蚀碳钢材料的下斜槽，那样会很快腐蚀穿，造成危险。

3.3.8捞渣作业

镀铝-锌-硅机组锌锅底渣较多，要定期捞渣，不能因赶产量而长时间不捞渣，要形成制度，生产组织、生产计划、检修计划安排要考虑这一重要因素，这是该类机组的规律，不能违背，否则就要吃亏。

⑴、捞渣的原因。

前面讲过镀铝-锌-硅机组锌锅底渣较多，长时间不捞渣，底渣在锅底沉积很厚，甚至渣子接近沉没辊，沉没辊粘渣会很严重，使用周期很短，产品质量下降。

同时，合金液中铁含量很高，锌液流动性变坏，镀层重量增加会提高，镀层缺陷会增加。

其次，底渣沉积很厚，渣子会进入感应提喉口和熔沟内沉积，使熔沟截面变小，工作效率下降，严重时感应体工作产生的热量不能通过熔沟合金液传出，熔沟热膨胀，导致熔沟破裂漏锌，感应体报废。

⑵、捞渣工具和捞渣方法。

①、用专用捞渣器捞渣——气动开合震动抓斗式捞渣器。

②、捞渣前适当降低锌锅温度（590℃），铁过饱和，使铁与AL、Zn的合金以渣子的形式析出下沉，降低合金液中的铁含量。

③、按从前到后的顺序捞渣，最后捞不到时，用钢板、钢管、链条焊接的工具把下斜槽后面、锌锅四周、四个角落的底渣聚拢到便于捞取的地方。

④、捞渣器用锅面吊车吊着，捞渣器第一次下锅时要慢下，进行预热，抓斗开合数次，开合灵活后，打开抓斗落入锅底。

打开震动器震动片刻后，合拢抓斗，把捞渣器慢慢提起，出液面后停留一段时间，把锌液充分淋干后移出锅面打开抓斗倒入锌渣槽。

⑤、每次捞渣后，用铁铲子清理锌锅四壁凝结的渣子，并清理每个感应体的喉口结渣，用铁耙子扒出喉口内沉积的渣子，再用铁棒分别插入每个感应体的熔沟中搅拌，感应体设置高功率冲刷，把熔沟内的渣子冲刷出来。

如果熔沟内渣子沉积比较严重，可以用瓶装氩气接一长钢管插入熔沟，打开气阀吹扫。

⑥、捞渣结束后，向锌锅中加入锌锭，使液面升至规定液位，重新设置锌锅温度600℃，待液位、锌锅温度满足工艺要求时，按正常操作程序下沉没辊、锌锅穿带准备生产。

⑶、捞渣周期

一般连续生产10-15天捞一次底渣，或生产5000-7000吨捞一次底渣，捞渣安排要和换辊、检修结合起来考虑，不能绝对。

捞渣太勤也不是好事，捞渣会造成合金液浪费。

根据经验每次捞渣可捞出4-5吨底渣。

3.3.9锌锅穿带作业

铝-锌-硅合金液对铁的腐蚀是很快的，0.5mm的钢带在合金液中20多分钟就可以腐蚀断，在合金液中浸泡20分钟的钢带即使不断也会因机组加张而断掉。

⑴、锌锅穿带前准备要充分，焊接工具、材料、人员要全部到位后再进行穿带。

⑵、穿带料厚度不小于0.45mm。

活套内要有足够的套量供带钢点动。

⑶、焊接过程较长时，停止焊接把带钢从锌锅中拉出5-6米，然后继续焊接。

焊接方法采用钢捆带对折把带钢的头尾夹在中间，用焊机点焊，如此不少于三道。

焊好后立即拉紧，再点动出一段带钢后，减小工艺段张力设置，机组加张间断运行。

10分钟点动一次。

⑷、最好采取先把三辊六臂和前后气刀安装就位，然后进行锌锅穿带。

这样可以节约很多时间，减少带钢在锌锅的时间和点动次数。

3.3.10锌锅内辊子的粘渣控制

⑴、因为镀铝-锌-硅锌锅产生的渣子比普通镀锌多，沉没辊、稳定辊粘渣是很正常的现象。

所不同的是辊子上粘渣很快、很厚，沉没辊使用5-6天后，带钢经过的区域厚度达到20-25mm，很致密，辊子两端带钢不经过的区域厚度较厚度达到30-35mm，较疏松。

带钢稍微左右跑偏时边部会出现浪边，所以，换新辊子时要先安排生产宽规格（1250-1200mm）的产品，生产3-4天后再安排生产窄规格（1000mm）的产品，这样可以延长辊子的使用时间，延长换辊周期，提高作业率。

⑵、后稳定辊易粘渣，前稳定辊轻一些，后稳定辊粘渣的特点是，带钢经过的辊子区域中间厚，两边薄，辊子呈腰鼓形。

稳定辊两端部没有带钢经过，粘渣又很厚，端部辊面带排气孔时更严重，排气孔会全部被堵死，厚度达30-35mm。

⑶、新沉没辊、稳定辊表面要光滑，进行磨床加工。

与普通镀锌沉没辊不同的是辊面没有沟槽，为光辊。

辊子越粗糙越容易粘渣。

⑷、处理事故掉出前稳定辊时要把辊面清理干净，否则板面会有鼓包。

⑸、后稳定辊呈腰鼓形后，出锅后带钢板面中间瓢区，气刀靠不上，镀层厚，板面锌花不一致，色差大，观感不好，这时就要换辊了。

如果换辊不具备条件，原料板型较好，可以退出前稳定辊，出锅带钢板形比投入稳定辊还好一些。

⑹、生产中要加大刮沉没辊、后稳定辊的次数，每2小时刮一次。

改善后稳定辊粘渣的方法是，适当加大锅区张力，稳定辊压入深度加大；

锌锅温度要稳定，不要低于600℃。

3.3.11镀层重量的控制

⑴、AL-Zn-Si合金的比重3.75，Zn的比重7.1，小近一倍，同样的镀层厚度镀层重量减小近一倍。

目前，镀锌企业镀锌量控制较低，一般控制在60-70g/m2，对应的镀AL-Zn-Si镀层应为30-35g/m2。

但目前AL-Zn-Si镀层厂家均控制在25-30g/m2，有的厂家甚至控制在20g/m2左右。

⑵、镀层控制方法与普通镀锌基本一样。

不一样的是，在辊子粘渣不严重的情况下，2.2-2.5KPa的气刀风压就可以获得25g/m2的镀层量，太高的风压会造成严重的飞溅，因为AL-Zn-Si合金的比重小很多。

⑶、在其他条件不变的情况下，获得低镀层量关键要控制出锅板形。

但是有一种非常规、不太可取的方法是：

适当降低锌锅温度（590-595℃），其他情况不变，可以有效的降低镀层量，试验证明是有效的。

锌锅温度降低，Fe的溶解度降低，Fe会变成锌渣析出，AL也会因进入凝固温度区域而结晶析出，AL含量降低，两者均有改善锌液流动性的作用，流动性提高同样的气刀参数情况下，镀层量就会降低。

这种方法会带来很大的问题，长期这样，AL在锅壁结晶析出，Fe形成底渣沉于锅底，底渣增多，辊子粘渣严重，感应体高功率工作的时间减少，感应体喉口、熔沟沉积渣子并堵塞的危险性增大。

3.3.12三辊六臂更换后的处理

⑴、三辊六臂吊出后，要趁热用锤头和钢钎敲击辊面，可以大块去除较厚的粘渣层，外层凝固不要紧，内层与辊面接触的还不会凝固，一般出锅后40-50分钟内很好剥离，一旦内层也凝固后就不容易清理了。

支臂上的粘渣更容易清理。

沉没辊内壁也可以用较长的钢钎清理。

⑵、趁热把轴瓦、轴套处粘的渣子清理干净。

固定轴瓦的合金棒趁热取出。

稳定辊的排气孔用钢钎冲开，把稳定辊内的合金液流出。

⑶、拆下三辊六臂，放在酸槽内酸洗，这样很快就可以洗干净。

如果不趁热清理干净，辊子很难拆下来，并且在酸洗槽中泡4-5天还洗不干净。

辊子洗干净后，要先在车床上少量车削，检查辊子是否弯曲、变形、偏心、跳动，否则要重新校正，然后上磨床修磨。

弯曲变形严重就要报废，否则辊子下锅后不转。

所以新辊子下锅前一定要预热。

3.3.13三辊六臂的组装与预热

⑴、为了防止辊子左右串动造成在一端卡死不转，在辊子两端的支臂上焊有防串装置，组装时要留出辊子膨胀间隙（10-12mm）。

⑵、镀AL-Zn-Si锌锅温度较高，与室温辊子的温差较大，此类机组一定要配备三辊六臂烘箱，下锅前一定要预热，预热温度为500-550℃。

换辊前4-5小时提前加热，逐渐升高设定温度，保温1-2小时。

烘箱最好是可移动式，避免吊出烘箱后长时间吊运降温较多。

3.3.14锌锅下斜槽

⑴、由于镀AL-Zn-Si锌锅温度较高为600℃，Zn的熔点为419℃，在锌锅下斜槽内的合金液面上，生产中会有锌被汽化成为锌“蒸汽”，锌“蒸汽”随气流向上，在较低的环境温度下，在下斜槽、热张紧辊室凝结成“锌灰”沉积。

经验表明，连续生产一个月后下斜槽内和液面上沉积的“锌灰”量有几十公斤。

⑵、镀AL-Zn-Si下斜槽与普通镀锌不同，在两侧面液面以上各留有一个可以开闭的清灰孔。

必须每月清理一次下斜槽和液面上“锌灰”，可以安排在捞渣时清理。

⑶、为了减少“锌灰”进入炉内，镀AL-Zn-Si下斜槽上部设置一对上、下翻板，翻板可以打开和关闭，生产中一对翻板关闭，可以防止锌“蒸汽”上行进入炉内附着在钢带上影响镀层的附着性能。

穿带时打开翻板，使钢球落入锌锅。

在一些机组上还在下斜槽内布置电加热辐射管，防止锌“蒸汽”凝结。

“锌灰”中有一部分是氧化锌。

下斜槽中通入精氮，不要通入掺有氢的保护气体，因为氢会使液相和固相界面的表面张力增大，影响合金液对钢板的浸润性，合金液对钢板的浸润性是热镀的先决条件和必要条件。

3.4镀后冷却与锌花控制

3.4.1镀层组成：

富铝的树枝晶、富铝树枝晶间铝-锌共晶相、针状富硅相、合金层四个部分组成。

3.4.2富铝树枝状晶是镀层结构的主体，占镀层体积的80%左右；

其次是树枝晶间隙的铝-锌球团状共晶，占20%；

再次，是树枝晶中间的针状富硅相；

然后，就是镀层与钢基结合部位的合金层。

3.4.3冷却速度镀铝-锌-硅带钢出锅后，要求快速冷却，冷却速度30-40℃/min，目的是控制富铝树枝状晶体长大（锌花长大），较大的富铝树枝状晶体破坏了镀层优良的耐腐蚀性能，必须快速冷却，控制锌花长大。

所以，镀铝-锌-硅带钢出锅后的气刀上方，设置一套可移动的垂直变频调速快冷风（机）箱。

生产时像行车一样开进带钢运行线，断带、停机、停产、换辊、捞渣时开出带钢运行线。

3.4.4希望锌花大一点，可以减小变频器频率（减小风量、减小冷却速度）；

反之，可以增大变频器频率（增大风量、减小冷却速度）。

3.4.5带钢出新锅温度600℃，出快冷风机温度为420-380℃，带钢到冷却塔第一个转向辊低于300℃，带钢进水淬温度150-180℃，出水淬带钢温度低于40℃。

3.5光整

光整机有三种作用：

一是改善表面光洁度；

二是镀AL-Zn-Si对炉内气氛、脱脂质量要求很严格，经常会出现针空漏镀现象，通过光整对镀层压延弥合针空。

三是一定程度地消除屈服平台，改善机械性能。

光整机是镀AL-Zn-Si机组必备的工艺设备，不象普通镀锌机组的光整机的作用。

4铝-锌-硅合金液的浸蚀机理、镀层结构分析、底渣的物相分析

（参考文献）

4.1实验条件

镀液成分：

AL55%,Zn43.4%,Si1.6%

⑴、钢板：

普通低碳钢（C:

0.06%）冷轧退火钢板

⑵、试样：

80*110*1.0mm

⑶、浸镀温度：

600℃

⑷、浸镀时间：

分别为2、10、20、30、40、50min

⑸、设备：

锌埚电阻炉

4.2实验过程

4.2.1试样前处理、干燥称重、碱洗除油、、酸洗除锈、涂覆助镀液并烘干。

4.2.1热镀过程中需对镀液进行搅拌，以增加浸蚀效果。

4.2.3实验结束后，用盐酸洗去试片上的铝锌硅镀层，干燥后称重。

4.2.4利用电子扫描显微镜对铝锌硅镀层全貌及截面处微观结构进行观察。

4.2.5通过能谱附件对镀层微观组织中不同相进行了微区成析。

4.2.6利用X射线衍射，对热镀过程产生的底渣进行了物相分析。

4.3实验结果与分析

4.3.1铝锌硅镀层对钢板的浸蚀

试样平均减薄速度与浸镀时间之间大致呈线性关系。

2分钟时试样没有减薄反而增加了，2分钟后开始减薄。

大致7μm/min。

这说明2分钟内和2分钟外的腐蚀机理不一样。

⑴、Fe、AL首先反应生成液相合金层。

⑵、富铁合金层被冲刷走，离开试样达到平衡。

⑶、AL,Si与进入镀液的Fe反应生成底渣。

⑷、浸蚀后板面凸凹不平，30分钟的试样出现了穿孔，边部参差不齐。

结论：

点蚀与均匀腐蚀共存，点蚀的危害更大，生产中停机时应避免断带。

4.3.2镀层微观结构与微区成分

4.3.2.1镀铝-锌-硅钢板表面很平坦，没有镀锌一样的锌花和由结晶产生的不平，没有捷径形成的结晶学表面，已而反射率高。

4.3.2.2截面微观结构

⑴、镀层组成：

⑵、富铝树枝晶是镀层结构的主体，占镀层体积的80%左右；

4.3.2.3底渣的X射线衍射物相分析

⑴、底渣中的重要成分是AL、Fe、Si。

⑵、控制底渣量关键要控制镀液中的铁含量。

⑶、减少浸镀时间，保证表面清洁，清洗干净。

5热镀过程的物理化学机理和热力学原理

热镀的过程就是液相和固相间浸润和液相在固相表面上漫流的过程。

合金液对钢带的浸润性与固液两相间的表面张力有关，固相钢带的清洁度和表面化学附着物（如氧化膜、硅酸盐膜等），使固液两相间的表面张力增大。

还与合金液的流动性有较密切的关系，流动性又与合金液的温度存在着密切的关系，合金液温度越高流动性越好，表面张力减小，也就是说合金液温度越高，液相与固相间的表面张力越小，浸润性越好。

液相在固相表面的漫流是固相金属原子溶解与固液两相金属原子相互扩散的过程。

液相在固相表面的漫流速度与固液两相间金属原子溶解、扩散反应速度有关，固液两相间金属原子溶解、扩散反应速度又与反应产生的合金相和热动力决定的，也就是说固液两相间金属原子溶解、扩散反应的动力是固液两相的温度。

固液两相温度越高金属原子的扩散反应越快，但是固相金属原子的溶解反应也越快，即铁溶解于合金液的越快，这是与我们的愿望相反的。