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連續(xù)鍍鋅
基本信息
| 外文名 | continuous zinc coating |
| 定義 | 在金屬、合金或者其它材料的表面鍍一層鋅以起美觀、防銹等作用的表面處理技術(shù) |
| 方法 | 線外退火、線內(nèi)退火 |
簡介
連續(xù)退火線之后是鍍鋅部分，包括沉沒輥。輥表面噴涂WC-Co涂層，也可以噴涂氧化物涂層，如AlO、AlO+TiO和AlO+ErO涂層（Fukubayashi，2004）。推薦采用爆炸噴涂工藝。通常在輥表面的WC-Co涂層上加工2～5mm的螺距，開槽角120°。
方法
按照習(xí)慣往往根據(jù)鍍前處理方法的不同把熱連續(xù)鍍鋅工藝分為線外退火和線內(nèi)退火兩大類，即濕法（單張鋼板熱連續(xù)鍍鋅法）、線外退火（單張鋼板熱連續(xù)鍍鋅法）、熱連續(xù)鍍鋅惠林（wheeling）法（帶鋼連續(xù)熱連續(xù)鍍鋅法）、線內(nèi)退火森吉米爾（Sendzimir）法（保護(hù)氣體法）、改良森吉米爾法、美鋼聯(lián)法（同日本川崎法）、賽拉斯（Selas）法和莎倫（Sharon）法。
線外退火
就是熱軋或冷軋鋼板進(jìn)入熱連續(xù)鍍鋅作業(yè)線之前，首先在抽底式退火爐或罩式退火爐中進(jìn)行再結(jié)晶退火，這樣，連續(xù)鍍鋅線就不存在退火工序了。鋼板在熱連續(xù)鍍鋅之前必須保持一個無氧化物和其他臟物存在的潔凈的純鐵活性表面。這種方法是先由酸洗的方法把經(jīng)退火的表面氧化鐵皮清除，然后涂上一層由氯化鋅或由氯化銨和氯化鋅混合組成的溶劑進(jìn)行保護(hù)，從而防止鋼板再被氧化。
（1）濕法熱連續(xù)鍍鋅：鋼板表面的溶劑不經(jīng)烘干（即表面還是濕的）就進(jìn)入起表面覆蓋有熔融態(tài)溶劑的鋅液進(jìn)行熱連續(xù)鍍鋅。此方法的缺點是：a.只能在無鉛狀態(tài)下連續(xù)鍍鋅，鍍層的合金層很厚且粘附性很壞；b.生成的鋅渣都積存在鋅液和鉛液的界面處而不能沉積鍋底（因為鋅渣的比重大于鋅液而小于鉛液），這樣鋼板因穿過鋅層污染了表面。因此，該方法已基本被淘汰。
線內(nèi)退火
就是由冷軋或熱軋車間直接提供帶卷作為熱連續(xù)鍍鋅的原板，在熱連續(xù)鍍鋅作業(yè)線內(nèi)進(jìn)行氣體保護(hù)再結(jié)晶退火。屬于這個類行業(yè)的熱連續(xù)鍍鋅方法包括：森吉米爾法、改良森吉米爾法、美鋼聯(lián)法（同日本川崎法）；賽拉斯法；莎倫法。
（1）森吉米爾法：它是把退火工藝和熱連續(xù)鍍鋅工藝聯(lián)合起來，其線內(nèi)退火主要包括氧化爐，還原爐兩部份組成。帶鋼在氧化爐中煤氣火焰直接加熱到450度左右，把帶鋼表面殘存的軋制油燒掉，凈化表面。后再把帶鋼加熱到700-800度完成再結(jié)晶退火，經(jīng)冷卻段控制進(jìn)鋅鍋前溫度在480℃左右，最后在不接觸空氣的情況下進(jìn)入鋅鍋連續(xù)鍍鋅，因此，森吉米爾法產(chǎn)量高、連續(xù)鍍鋅質(zhì)量較好，此法曾得到廣泛應(yīng)用。
（2）美鋼聯(lián)法：它是森吉米爾法的一個變種，它僅僅是利用一個堿性電解脫脂槽取代了氧化爐的脫脂作用，其余工序與森吉米爾法基本相同。在原板進(jìn)入作業(yè)線后，首先進(jìn)行電解脫脂，而后水洗、烘干，再通過有保護(hù)氣體的還原爐進(jìn)行再結(jié)晶退火，最后在密封情況下進(jìn)入鋅鍋熱連續(xù)鍍鋅。這種方法因帶鋼不經(jīng)過氧化爐加熱，所以表面的氧化膜較薄，可適當(dāng)降低還原爐中保護(hù)氣體的氫含量。這樣，對爐安全和降低生產(chǎn)成本有利。但是，由于帶鋼得不到預(yù)加熱就進(jìn)入還原爐中，這樣無疑提高了還原爐的熱負(fù)荷，影響爐子的壽命。因此這種方法并未得廣泛應(yīng)用。
（3）賽拉斯法：又稱火焰直接加熱法；首先帶鋼經(jīng)堿洗脫脂，而后用鹽酸清除表面的氧化皮，并經(jīng)水洗、烘干后再進(jìn)入由煤氣火焰直接加熱的立式線內(nèi)退火爐，通過嚴(yán)格控制爐內(nèi)煤氣和空氣的焰燒比例，使之在煤氣過剩和氧氣不足的情況下進(jìn)行不完全焰燒，從而使?fàn)t內(nèi)造成還原氣氛。使其快速加熱達(dá)到再結(jié)晶溫度并在低氫保護(hù)氣氛下冷卻帶鋼，最后在密閉情況下浸入鋅液，進(jìn)行熱連續(xù)鍍鋅。該法設(shè)備緊湊，投資費(fèi)用低，產(chǎn)量高（最高可達(dá)50/小時）。但生產(chǎn)工藝復(fù)雜，特別是在機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，為了避免燒斷帶鋼，需要采用爐子橫移離開鋼帶的方法，這樣操作問題很多，所以，熱連續(xù)鍍鋅工業(yè)采用此法很少。
（4）莎倫法：1939年美國莎倫公司投產(chǎn)一臺新型的熱連續(xù)鍍鋅機(jī)組，所以也叫莎倫法。該法是在退火爐內(nèi)向帶鋼噴射氯化氫氣體并使帶鋼達(dá)到再結(jié)晶溫度，所以也稱為氣體酸洗法。采用氯化氫氣體酸洗，不但能去除帶鋼表面的氧化皮，而且同時去除了帶鋼表面的油脂，由于帶鋼表面被氧化氣體腐蝕，形成麻面，所以使用莎倫法所得到的鍍層粘附性特別好。但是由于設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，由此造成很高的設(shè)備維修和更新費(fèi)用。因而此種方法很少被采用。
（5）改良森吉米：它是一種更優(yōu)越的熱連續(xù)鍍鋅工藝方法；它把森吉米爾法中各自獨(dú)立的氧化爐和還原爐由一個截面積較小的過道連接起來，這樣包括預(yù)熱爐、還原爐和冷卻段在內(nèi)的整個退火爐構(gòu)成一個有機(jī)整體。實踐證明，該法具有許多優(yōu)點：優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全等優(yōu)點已逐漸被人們所認(rèn)識。其發(fā)展速度非?？?，1965年以來新建的作業(yè)線幾乎全部采用了這種方法，近年來老的森吉米爾機(jī)組也大都按照此方法進(jìn)行了改造。
連續(xù)鍍鋅機(jī)組
帶卷經(jīng)過連續(xù)退火機(jī)組以后送入鍍鋅機(jī)組。首先放在開卷機(jī)上，與前一卷帶鋼的尾端焊接；然后矯直、剪切、清理、脫脂以及在堿液槽及清洗槽中沖洗。干燥以后帶鋼進(jìn)入無氧化加熱室，還原加熱，緩冷及再次進(jìn)行時效處理。
鍍鋅過程與退火一樣對周圍放散大量的熱。各段的散熱量如下：機(jī)械設(shè)備（頭部）3.6×109卡/時，爐子段6.1 x109卡/時；鍍鋅槽0.25×109卡/時；鍍鋅板光亮處理0.6×109卡/時；機(jī)械設(shè)備（尾部）3.5×109卡/時。為了進(jìn)行概略計算每噸產(chǎn)品的散熱量大約可采用0.2 X 109卡/時·噸。
燃燒及在其他方面消耗掉的空氣，冬季必須靠機(jī)械送風(fēng)進(jìn)行補(bǔ)償，總風(fēng)量為300000米/時。
脫脂、鍍鋅及鈍化槽均配備帶洗滌器凈化空氣的機(jī)械通風(fēng)裝置。從各種槽內(nèi)抽出的空氣量取決于蓋子的密封性，平均約為20000米/時。
連續(xù)退火與鍍鋅機(jī)組除了槽子排氣與車間全面換氣通風(fēng)外，還應(yīng)考慮地下室，地溝，操作室等處的通風(fēng)。
在設(shè)計連續(xù)退火和鍍鋅機(jī)組跨間的自然換氣通風(fēng)裝置時必須考慮到跨間里的這些機(jī)組設(shè)備會妨礙組織正常的通風(fēng)換氣問題。
帶鋼或鋼絲的連續(xù)鍍鋅
鍍鋅鋼板具有良好的防腐性，因此廣泛地用于包裝、建筑、汽車制造、鐵路運(yùn)輸及農(nóng)業(yè)機(jī)械等生產(chǎn)部門。
鋼帶鍍鋅分為電鍍鋅和熱鍍鋅兩大類。電鍍鋅工藝一般先將鋼帶進(jìn)行熱處理，然后在電鍍槽中鍍鋅。熱鍍鋅工藝一般把表面處理、鋼帶熱處理、浸入鋅鍋鍍鋅及其他后部工序連在一條作業(yè)線上（也有將鋼帶分開單獨(dú) 熱處理的），從而提高了機(jī)械化自動化程度。
下面介紹一種帶鋼的連續(xù)鍍鋅工藝：
在現(xiàn)代化的帶鋼連續(xù)鍍鋅車間，鋼帶從開卷機(jī)出發(fā)經(jīng)過退火爐，退火爐設(shè)有燃燒、氧化、還原區(qū)；然后帶鋼在保護(hù)氣氛下進(jìn)入鋅鍋（如下圖）；離開鋅浴后，帶鋼經(jīng)過抹除輥或氣刀將鋅層抹平。鍍鋅帶鋼在收卷之前還要經(jīng)過冷卻區(qū)。為保障帶鋼連續(xù)通過退火爐和鋅浴，在鋅鍋前后要設(shè)置緩沖機(jī)構(gòu)來控制帶鋼的行進(jìn)速度。在生產(chǎn)線的起始端儲備有帶鋼以保證儲備帶鋼的始端和上一卷帶鋼的末端經(jīng)焊接而連接起來。帶鋼運(yùn)行的速度可達(dá)到200m/min或更高，這取決于帶鋼的厚度和待鍍層的厚度。
連續(xù)鍍鋅
因為帶鋼的鍍鋅速率高，造成鋼和鋅熔體之間的作用時間很短，導(dǎo)致形成非常薄的Fe-Zn合金相層（如下圖）。基于鋅熔體的化學(xué)成分，鍍層的主要部分為鋅，這造就了熱浸鍍鋅帶鋼冷成形性能好的優(yōu)點。根據(jù)要求，鍍鋅帶鋼要經(jīng)過空冷收卷、矯直、化學(xué)鈍化和涂油處理。
連續(xù)鍍鋅
國際標(biāo)準(zhǔn)中提供了有關(guān)現(xiàn)行的鋼型材（卷材、箔材、窄帶材、棒材）、鍍層種類（鋅、鋅-鐵合金）、鍍鋅層、鍍層裝飾（普通鋅花、小鋅花、鋅-鐵合金）、表面處理的種類（普通表面、改進(jìn)的表面、優(yōu)質(zhì)表面）、表面處理類別（化學(xué)鈍化、涂油、化學(xué)鈍化和涂油的組合、不處理）和工藝等方面的信息。
近幾十年來，含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%的Al、43.4%的Zn、1.6%的Si的合金被用作鍍鋅層金屬，這種合金產(chǎn)品在市場上通常被稱作“Galvalume”，但是根據(jù)許可證持有方的規(guī)定有可能它也被稱為其他的名字。
另一種發(fā)展起來的合金是“Galfan”，它含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的Zn、5%的Al和微量的Ce（鈰）La（鑭）。這些Al-Zn、Zn-Al合金的連讀鍍鋅工藝基本與帶鋼連續(xù)熱浸鍍鋅工藝的流程相同。
這些合金鍍層的優(yōu)點是部分提高了鍍層在熱應(yīng)力和大氣腐蝕條件下的變形能力和耐蝕性。
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