热镀锌锌锅技术docxWord格式文档下载.docx
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刀，进入合金化炉或冷却阶段°
在钢带热镀锌生产过程中，沉没規始终浸没在锌液中,
其本身无任何传动机构，是一个被动的转向探，完全靠钢带与魏子表面的摩擦力来驱动。
这样，整面稍有偏差或产生相对运动，钢带就会被划伤。
另一方面,沉没辄还要受到锌液浸蚀，即使釆用抗锌腐蚀的材料制造，沉没報總面和轴套的磨损和腐蚀仍很严重,需要经常更换和整修。
从使用角度来看，沉没轮结构主要存在以下几个问题。
（1）因受锌液浸蚀在面形成的腐蚀点或金属化合物以及黏附在規面的锌渣（杂质
及浮渣）都会增大辘面的粗糙度，从而影响镀锌板的表面质呈；
〔2）沉没辘装置受锌液浸蚀后，大議的铁元素溶入锌液,影响了锌液的纯净度，间接影响镀锌质量：
（3）沉没辘線面、轴套在锌液中高速转动，受锌液浸蚀而加速磨损。
由于上述原因，沉没觀装置的使用寿命一般很短。
沉没辘的频繁更换或维修不仅
降低了作业效率，而且劳动强度高，给生产和操作带来了诸多不便。
特别是合金化镀锌板开始应用于汽车制造后，沉没規表而的耐腐蚀性能和耐磨性能直接影响到热镀锌产品表面质最和机组的作业效率©
为获得良好的钢带表面质就,延长沉没繼的使用寿命,
提高作业率才一方面必须保持锌液熔池干净,减少锌渣:
另一方面还要防止或延缓輕面老化。
为此》国内外就沉没辗使用技术开展了大屋的研究工作。
图2-2沉没規表面沟槽示意图
a-沟槽宽度;
b-沟槽深度"
-间距沖-探径
表2-1沉没幌上沟槽尺寸
沉没辗径侔
洶槽宽度Q）
沟槽渓度
沟擠间距仏）
沉没梶径（*）
沟槽蜜度G）
洶槽深度（b）
沟槽间距@）
/mm
/nun
/nwa
500
1
14
635
3
38
600
L5
i
45
沉没觀因受锌液的腐蚀及磨损严重，通常15~孙天就要更换一次，因此要有备用品置于锅侧，便于更换乜在更换前「须将新幌预热到200~300弋左右。
不经预热的泠輕浸
入锌液•会由于激冷影响辘的使用寿命，同时会大幅度降低锌液温度而影响生产;
也有
新研制的材料可以不预热，直接入锅。
更换新想时,要求在槻的轴头和吊臂的轴瓦之间
2■稳定辐
浸在锌液中的稳定轮用于控制钢带摆动。
当钢带从锌锅引出后在垂直向上运动时经气刀和冷却风管以及冷却风箱的巨大气流喷吹过程中会发生摆动，使镀层厚度均匀性发生很大波动乜因此通常在沉没抠上部设稳定轮「调整稳定辐水平移动的距离，可增大钢带张力，以制止钢带的摆动。
旧的机组一般仅设一个稳定覘，实践证明，在钢带两侧交错安装两个稳定辗更好。
这样可使钢带的移动距离缩小，有利于气刀位置的调整。
由于稳定轮直径小（约2fX）rrini）,钢带对其包角小,摩擦力也很小。
对薄钢带往往不能带动其运转，因此，对薄板铜带镀锌机组，有的机组均将稳定醍设计成主动方式“
3•气刀
为调节镀锌层厚度，最初的单张钢板热镀锌机组使用镀幌进行控制，即在钢带从锌锅引出时通过设置在锌液面处的两个輕子夹紧的方法将多余的锌液挤回锌锅，通过调整对辘的髙度和挤压力来控制镀锌层厚度「
然而+镀辘法擦拭只适用于机组速度低的镀锌线&
钢带运行速度提高时，就会形成
中间薄两端厚的镀层，因为镀辘中间的锌液供应不足而镀辗两端供应的锌液较多，则在镀辘中间形成凹陷的镀液面。
为克服此缺点曾经把镀辘表面车成螺纹，以便通过螺纹增加镀辗中部的锌液，但仍不能从根本上解决此问题，钢带的运行速度仍然只能保持较低水平（80m/rnin以F）e»
另外，镀輕擦拭法对镀层厚度控制很不精确，操作和维修均很繁琐。
镀輻上经常黏附氧化锌等,需要经常用刮铲刮除，换輻时间长，必须停炉，使镀锌的连续作业受到限制.
由于镀辗擦拭法已不适用于现代化大型连续运行的高速机组，于是出现了气体冲击方法°
（1）气刀结构
最初的气刀结构简单（图3-1）,采用耦合体形式。
I=fl）2
用螺栓将两个耦合体固定成为一个幣体气刀©
这种简单气刀的喷嘴缝隙宽度均匀一致。
试验表明这种宽度均匀的缝隙喷嘴中心部位具有较大的冲击压力厂使所得锌层厚度在宽度方向上不能均匀，中间锌层厚度小于两端的厚度■即出现中间薄两端厚的缺陷，因而不利于卷取及板形控制。
通过实践总结出气体的冲議与吹气的压力及气刀的缝隙宽度有如下的关系：
（3-1）
式中I——气流冲星；
p——吹气压力；
b——气刀缝隙宽度。
由上式看出，气流冲毎受缝隙宽度的影响比吹气压力的影响大得多°
当缝隙宽度b固定时「则气流冲帛只与吹气压力有关。
一般情况下，气刀缝隙的中部的吹气压力比两端大，结果是中间部位气流冲毎比两端大，故从钢带表面吹下的锌液星比钢带两端边部多.从而使锌层厚度出现中间薄两端厚的情况“
针对气刀等缝隙产生的上述缺陷，后来将气刀缝隙改为不等缝隙的结构（图3-2），
这种气刀的下唇镶入一个插入块，此插入块制成中间凸起，这样就使气刀喷嘴缝隙
构成中间窄两端宽的结构,从而在一定程度上改进了镀锌层中间薄两端厚的缺陷。
k冋
不等缝隙的气刀结构示意图
3-2
4
图3-3可调喷嘴缝隙的气刀结构简图
1-调节螺丝谆，嘶嘴壁皿-压缩空气收集器；
4-进气管;
5-气孔;
6-刀唇气室洞=密封舌
（2）气刀擦拭法对镀层厚度的影响
用气刀法控制镀层厚度的影响因素主要有喷嘴吹气压力、喷嘴到钢带表面的距离.喷嘴到锌液面的距离、喷嘴缝隙、喷嘴角度及钢带的速度，此外，还与钢带温度、厚度、宽
度、板形、钢带表而状态（粗糙度）、锌液温度及成分等因素有关。
然而，最主要的影响因素是喷嘴的各参数及钢带速度。
通常,在安装气刀时气刀喷嘴的缝隙均加以固定，对影响镀层厚度的其余5个主要因素进行研究。
喷嘴各参数的代表符号示于图3-兌
图3-于气刀专用的罗茨风机截面示意图
1-喷噬:
2-凤机：
3-吸气室
试验了不同钢带速度下吹气压力与镀层厚度的关系（图3-7人
从图3-7看出，吹气压力愈大，则镀层厚度愈小。
压力每增大0.01MPa,镀层厚度（单面）减薄约40^60g/m2.然而，在很低的钢带速度（例如30rTi/rmn）,吹气压力增大，镀层厚度也增大，这是由喷吹的压缩空气的冷却作用造成的。
在低的吹气压力下，气体童少•冷却作用小，尚可吹掉锌液。
但当吹气压力增大到0a03MPa时，吹气的冷却作用增大，超过其吹锌的作用，锌液在钢带表面凝固，因而镀层厚度增大。
M1^002003004005
吹气圧力陀
图3-7
吹气压力对镀层厚度的影
〈喷唏高度1268.5mm:
喷唏距离:
27/25mtns
喷喘角度;
前7。
■后6。
）
钢带速度：
1-30ni/nHn:
2-60m/mim3-90tn/minj
二、钢带速度的影响
在不同的吹气压力下，增大钢带速度，则镀层厚度也增大。
压力愈低，其厚度增大愈多乜
为了获得一定的镀层厚度，钢带速度与吹气压力的关系示于图3-7。
在制取薄镀层（例如100g/m2）时，为提髙钢带速度，必须大幅度提高吹气压力。
反之，制取厚镀层（例如250g/nC时,随钢带速度的提高,吹气压力的增大幅度则明显减小。
4（）0颊2WI（）0
池609Q120150T&
嗣带速度/m・minT
图3-8在不同吹气压力下钢带速度
与镀层厚度的关系
（喷喘高度:
268.5mtn;
喷喘距盅:
27.25mm;
喷嘴角度:
，后6。
吹气压力；
1-（k（X）5MPa；
2-0.015MPA；
3-O.（）25MPa:
4-0.035MPa:
5-0.045MPa
三、喷嘴距离的影响
钢带是在前后气刀的喷嘴中间，因此+喷嘴与钢带的距离为喷嘴距离的一半（忽略
钢带厚度人喷嘴至钢带距离对镀层厚度影响的试验结果示于图3-10。
显然，喷嘴距钢带的距离愈大，镀层厚度愈大，尤其在吹气压力较小的情况下更加
明显。
一般在正常操作条件卞，喷嘴至钢带的距离控制在15~30mm
离愈近，吹气压力的作用愈大，因此，总希望愈近愈好。
但如果钢带张力较小或钢带板形差,就必须加大这个距离，不然就可能发生钢带与喷嘴碰撞•造成喷嘴损坏。
对于钢带板形好且张力大的情况，则将喷嘴至钢带的距离调整到10~15mm,通常取气刀开口
306090「380
钢带
O.
在一定镀层厚度下•钢带速度与吹气压力的关系
（喷嘴高度：
268dmnu喷嘴距离*27.25Tnni;
喷嘴角度二前7S后6°
lil
镀层厚度C单面人1-l（X）g/m2;
2-15（）g/tn213^2（X）g/n?
弭-250妙nF;
5-35（）g/m2
图3-10
不同吹气压力下,喷嘴至铜带距离对镀层厚度的影响
（喷嘴高度;
2&
讪减嘴距离:
27・25mm：
钢带速度:
90m/n亦喷喘角度=前7。
后佇）
喷嘴吹气压力：
1-0.005MPa;
2-0A）lMPa;
3-Ofc（）2MPa;
4-（）tO3MPa;
5-O.OOMBa
在6种不同钢带速度下,喷嘴高度与镀层厚度的关系示于图3-12。
实际上，喷嘴高度对镀层厚度并无影响，其前提是经喷吹后，钢带表面的锌液仍为
液态,且粘度无明显增大。
否则喷嘴高度过高，钢带至喷嘴前降温过大,就会增大锌液新度,这时锌层厚度就会增大了。
经验表明，喷嘴高度范围宜在70-360rmn之内。
喷嘴高度决定于钢带速度和吹气压力。
当钢带速度高且吹气压力大时，应将喷嘴
髙度增大•以避免因气流过大而引起锌液飞溅，甚至堵塞喷嘴，通常为节能而将喷喘髙度降到最低限（50rmn）&
°
5T（）15~2O25V）
喷廨与钢常的Pl的mm
403fl20lo亘/K去辿险奧吨£
I
圏3-11不同吹气压力下喷嘴至铜带
距离对钢带边部镀层增厚的影响
吹气压力：
1-0m4MP*2=0.007MP粧3=00144MPaMr（L21MPa
值得注意的是增大喷嘴至铜带的距离厂会引起钢带边部的镀层过厚（见图3-II），
12
-
8.
（喷嘴压力：
0.025M用;
喷喘距离:
27nHn;
喷嚇角度:
前7珥后6°
钢带速度;
：
1—160m/nun;
2-155ni/niin;
3-115ni/min:
4—90m/min;
5-60Wmin;
6-30m/min
五、喷嘴角度的影响
喷嘴角度是指喷嘴的吹气气流与钢带的垂直线的夹角札因为喷吹的气流只能向下方倾斜，故角度取负号。
关于喷嘴角度对镀层厚度影响的试验示于图3-12。
从总的趋势看，在一定的角度内喷嘴角度愈大,所得镀层厚度愈小。
在实际生产过
程中，喷嘴角度调整范围在0心~-1F内’
此外•对钢带两侧气刀喷嘴角度调节时，一般不应使两侧的角度相等*因为喷吹的气流在钢带的两端相遇时会产生大的涡流，而产生不均匀的厚边缺陷（称边沿结瘤）。
为避免这种情况发生，可将两侧喷嘴角度相差使气流不在钢带两端相遇,消除气流的漩涡。
然而这个差值不能过大，否则会引起钢带两面镀层厚度不同。
图3-13
不同钢带速度厂喷嘴高度对镀层厚度的影响
（喷嘴压力:
0.025MPa;
啧嘴距离QTmnu喷嘴咼度f268mm）
1—155m/min;
2-Dfim/min;
3-9（）ni/mint4=fiOni/'
niin;
5-30m/niin
笫一节锌锅工艺参数控制
钢带的热镀锌层在锌锅中完成，因此，锌锅的操作工艺对所得镀锌产品的质屋产生直接的影响。
一般说，钢带的前处理（还原与退火过程）主要对钢带自身的性能（力学性能及镀锌性）产生影响，而锌锅决定其镀锌层的质呈和性能。
这两部分共同决定镀锌钢带的最终性能。
所谓镀锌层的质呈和性能主要为合金层特性及表而附着锌层厚度和均匀性.八
在锌锅操作中，对镀层质戢和性能产生影响的主要因素为：
钢带入锅温度和锌液温度、钢带速度（浸锌时间）、锌锅中铝含量及钢带表面质帛等®
一、钢带入锅温度和锌液温度控制
在锌液中铝含毎固定在0.1%-0.11%情况下，钢带入锅温度和锌液温度对镀锌层
中合金层厚度的影响示于图4-1
从图4-1看出，钢带入锅温度对合金层厚度的影响没有锌液温度的影响大，只有当两者的温度相近并处于较髙水平时，合金层厚度急剧增大.因此，为减小合金层厚度提髙锌层的附着性,严格控制锌液温度是十分重要的。
钢带提供给锌液的热毎与钢带的速度也就是与钢带和锌液之间接触的表面积大小有关而与钢带的厚度无关，这可能因为钢带在锌液中停留时间短,钢带内部热屋的传递
较慢所致。
表4-1示出入锅温度450-500^的钢带表面积与锌液温度升髙程度的关
试觀时间Anin
图4・1钢带入锅温度及锌液温度对合金层厚度的影响
]-锌液温度:
2-钢带温度:
3-合金层厚度《下面）:
4-合金层厚度（上面）:
5-镀层弯曲试验裂纹;
6-镀层弯曲试验測落
・锌液温度控制在450—455度范围内是最理想的。
如果锌液温度波动范围过大，就会大大影响镀锌层的厚度，从而影响镀锌钢板的性能。
・经验表明，钢带入锅温度和锌液中铝含量对形成Fe2A15合金层有重要影响，从而对镀锌层的附着性产生大的影响。
因此，如果锌液中铝含量较低，可通过提高钢带入锅温度来增大Fe2Ab层的形成量,从而提高镀锌层的附着性。
/•、匾竝昶壬e遥忘黑止9一巳2LciJer・5RT冷？
slo
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/\.
试脸时|n]/min
图4-2钢带入锅温度对镀锌层附着性的影响
1-锌液温度诅-钢带温度山-僅层中铝含»
:
4-锌液中铝含星;
5-裂纹;
6-锌层剥落
表4-2钢带入锅温度及锌液中加铝巔对镀层中铝含呈的影响
钢带规格
/nimXturn
钢带入锅温度/T
锌液中铝含量/滋
镀层中铝含量
谡层平均重量（取面）
/訓严
w/%
W/nig*cm2
550
0JI
0.155
0.056
340
452
411
（）328
0,033
297
395
0J1
0*115
0.037
290
O.75x120）
386
OJ1
0MI2
0AB6
310
575
0J4
0,211
0.066
312
521
OJ6
0.175
（LQ56
320
4（）0
0J5
0.117
0.039
334
/riMiixnun
钢带入锅温度/P
锌液中铝含量/勞
愎层平均重量（双面〉
侶/
W7mg・cm"
565
0J2
0202
0,061
304
0.14
0.1旳
0.055
292
E30xL219
480
0.13
0,145
025
294
412
0J6
0,125
0.041
306
475
0J0
0,1旳
0,053
316
1.50x1（）90
462
0.10
0.159
0.051
|'
320
364
0.118
346
495
0.254
0.079
317
455
0.15
0.231
0.074
］一50xKH）
420
40.208
398
f0.15J
0.186
0.064
330
二、钢带速度控制
钢带速度决定退火时间和浸锌时间，而后两者对镀锌层的附着性有重要影响°
例
如,钢带速度过快•则退火时间缩短，就可能引起钢带温度和表面氧化物还原程度不足,造成镀层的附着性变坏。
同样，浸镀时间不足也会引起附着性下降。
然而，钢带速度过慢，延长了浸锌时间「钢带与锌液反应时间过长厂也会造成镀层的附着性下降。
因此，改变钢带速度时"
其他工艺参数也应进行相应的调整，才能获得好的镀层附着性6但还必须考虑降低钢带速度会降低生产率的问题。
钢帯速度应按预先制定的生产率及退火工艺曲线确定。
三.锌锅中加锌
钢带连续热镀锌生产线的生产率髙，消耗的锌眾很大°
—般情况卜；
锌的消耗量约在1500~2000kg/h°
因此，必须使用质盘达的大锌锭。
这种锌锭尺寸见图4-4.
（4-1）
钢带连续热镀锌时•钢带从锌锅带走的锌呈可由下式粗略计算;
J
'
■Tm
式中zy
镀一定数戢原板的耗锌呈血；
镀锌层重量,§
/川；
Cf原板重量’kg;
Gro——原板单重.kg/m2.
此外，还应加上形成底渣和顶渣的锌耗呈°
四、锌锅中加铝
锌锅中加铝主要用于控制铁-锌反应。
因为铝对铁有较高的活性，在钢带表面产生的保护性Fe-A1合金层可阻碍Fe-Zn合金相的形成，从而提高镀锌层的附着性。
此外，铁与铝之间反应也有利于底渣的减少，从底渣变成顶渣，便于淸除。
锌锅中加铝虽一般控制在0.15%左右。
加铝的方法主要有以F三种；
（1〉加纯铝。
利用一种机构将纯铝锭压入锌锅卜部，在锌液作用下厂铝锭逐渐溶解°
这种方法虽然不必预先熔炼锌-铝合金匚但锌液中铝浓度难以控制。
（2）加锌-铝二元合金锭。
预先熔炼成铝浓度较高的Zn-A1二元合金锭（通常铸成
8kg的小锭合金锭中铝含議为宕％〜15%,生产上认为Zn-8%A1的合金锭较合适。
在加锌时将纯锌锭和锌-铝合金锭按计算的比例同时加入锌锅。
（3〉加含铝的大锌锭。
这种加铝方法实际上加入锌锅的锌锭是预先经过熔炼的锌铝合金，其中铝含竜与锌锅中要求的铝含呈相近，或略高一些，一般为0.13%-0.16%,
铁含量应小于0.01%e生产时直接加入此种锌锭。
然而，从实际生产中得知，这种直接加入锅中含铝的锌锭并不能维持锌液中铝的含
阜在规定数值（例如613%）。
其原因是：
（1）镀层中铝含戢比锌锅中的铝含竜高（高出
30%左右）；
（2）锌锅表面的顶渣中铝含竜比锌锅中的铝含量高得多，约为1.4%；
（3）底渣中铝含罐也高于锌锅中铝含毎，约为0.7%.-因此，为了维持锌锅中铝的含竜必须补
充加铝。
经验表明，锌锅中实际加入铝毎与镀层重童和钢带速度有关（圏4-5儿
补充加铝一般釆用Zn-8%A1二元合金锭「加入母可按下式计算:
-AhGh
（4-2〉
每加入一个大锌锭,应补充加入的Zn-AI合金锭的数戢;
A}——锌液的实际消耗铝的百分含戢，％，可由式求出;
人锭中铝含f%；
Gh——每块Zn-Al合金锭重竜
Zn-Al合金锭中铝含量，%o
Ay=Az+（niAGj
+riAC,）x
200
石
（4-3）
式中g——镀锌层中的铝含戢，%;
△G——钢带表面铁的溶解M.g/m2;
△G——钢带镀层中Fe-Zn合金层内的铁含戢,財后;
200—系数;
第三节热镀锌层的影响因素
-、锌液温度与浸镀时间的影响
二、钢基体中各元素对热镀锌的影响
、锌液温度与浸镀时间的影响
1•锌液温度的影响（温度铁损关系图）
・在热镀锌过程中，锌液温度是影响镀锌层特征的重要因素。
在分析影响镀锌层特征的因素时应引入一个概念铁损，其含意是指热镀锌过程
中，钢材的重量损失，它包括合金层中的铁和锌渣中铁的总和。
通常用热镀锌时的铁损作为Fe—Zn反应彳呈度的参数。
•钢在热镀锌时，锌液温度一般保持在450—460度。
锌液温度对铁损的影响是热镀锌过程中的典型问
题。
当锌液温度达到480度时，合金层的生长速
露剧加快，并有部分合金层剥落于锌液中形成锌渣：
锌渣是铁锌铝的金属间化合物，也叫做硬锌包；
含95%的锌和5%铁，锌渣的密度远大于溶融锌，因此沉到锌槽底部。
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