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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(gè)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(diǎn)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?yàn)殇\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(gè)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(gè)變種，它僅僅是利用一個(gè)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(duì)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(shí)）。但生產(chǎn)工藝復(fù)雜，特別是在機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(tái)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(shí)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(gè)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(gè)退火爐構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體。實(shí)踐證明，該法具有許多優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全等優(yōu)點(diǎn)已逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。其發(fā)展速度非常快，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(shí)效處理。
鍍鋅過程與退火一樣對(duì)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(shí)，爐子段6.1 x109卡/時(shí)；鍍鋅槽0.25×109卡/時(shí)；鍍鋅板光亮處理0.6×109卡/時(shí)；機(jī)械設(shè)備（尾部）3.5×109卡/時(shí)。為了進(jìn)行概略計(jì)算每噸產(chǎn)品的散熱量大約可采用0.2 X 109卡/時(shí)·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(shí)。
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(shí)。
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(jì)連續(xù)退火和鍍鋅機(jī)組跨間的自然換氣通風(fēng)裝置時(shí)必須考慮到跨間里的這些機(jī)組設(shè)備會(huì)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(dòng)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(chǔ)備有帶鋼以保證儲(chǔ)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?yàn)閹т摰腻冧\速率高，造成鋼和鋅熔體之間的作用時(shí)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(diǎn)。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(diǎn)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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作者
