（材料加工工程专业论文）铝镇静热镀锌板生产工艺及产品性能研究.pdf

东北大学硕士学位论文摘要 铝镇静热镀锌扳生产工艺及产品性宾墓研究 摘要 本钢是网前我国北方地区重要的热镀锌板生产基地。在1 9 9 6 年7 月1 8 日生 产出蒡一卷热镀锌叛后，本锄经历了蟋沸腾钢、硅镇静镪萋扳生产热镀锌扳豹历 史。面临日益激烈的市场竞争，本钢经过努力研制开发出了铝镇静热镀锌新产品， 提高了本钢热镀锌产品的市场竞争力。铝镇静热镀镩板是本钢主要的热镀锌产 品，占目前本钢实际热镀锌产品结构的9 8 以上。 热疆镣缀生产工艺磷究及产燕蕊缝分褥在冶金转镶学领域中是令毒篱发 腥的较新课蹶。本文通过对铝镇静热镀锌板生产工艺及产品性能谶行的研究，加 深了对本钢镅镇静熟镀锌税产品的全面了解，为本钢进一步研制生产超深冲级及 其它级别热镀锌扳产品打下了良好基戳。在本钢建设澄内精晶叛材基地的进程 中，本研究深题对提升本钢燕镀锌板产黼兹市场竞争力其有重要意义。 本文主瓣包括以下三个部分： ( 1 ) 锚镇静热镀锌扳生产工艺研究 戳繁钢袭嚣涛渍工艺、连续退火王艺琴瑟镀镑工艺莠代表，对符合本钢生产及 设备实际的锅镇静热镀镩授生产工艺制度进行了深入的研究，指出铡基化学成 分的精确控制、良好的带钢表面清洁度是获得商质量的铝镇静热镀锌板的 保证；连续邋火工艺是热镀锌“核心工艺”，制定热处理工艺铡菠时应然多 毙度综合考虑；锌滚中化学或分帮带锻表面锌花均匀住的控 鑫l | 对锌墨质蘩 有着显著影响。带钢连续热镀锌具有在线退火和连续生产的特点，因此热 镀锌工艺研究必须从整体考虑。 ( 2 ) 镪镇静热镀镑投生产工艺疲翅 结合对锯镇静热镀锌板热镀锌_ 上艺的研究和本钢热镀锌机维设备和 生产实际，本文对铝镇静热镀锌板热镀锌工艺的应用做了全倘阐述。对本 钢铝镇静热镀锌板的生产及质量情况进行了全面分析，提出了进步优化 铝镇静燕镀锌缀曩三产工艺及捷高镭镇静熟镀锌校产菇质量= 帮性髓的捂旋。 ( 3 ) 锅镇静热镀锌檄性能分析 通过对水钢锅镇静热镀锌板产品的各方面性能指标进行检测与研究，分析 了影响铝镇黪热镀锌扳囊蕊性髓豹祝璎，热滚了对李镄键镇静热镀锌菝产鑫熬溧 叠! ! 查堂堡主鲎堡垒查 塑塞 层次了解，为本钢进一步研制生产深冲级铝镇静热镀锌板产品打下了良好基础。 关键词热镀锌板锚镇静生产工艺性能质量 东北大学硕士学位论文 a b 8 t r a c t r e s e a r c ho n p r o d u c t i o nt e c h n o l o g y a n d p r o d u c tp e r f o r m a n c e o f a l u m i n i u mk i l l e ds t e e lg a l v a n i z e ds h e e t a b s t r a c t b xs t e e li s p r e s e n t l y a l l i m p o r t a n th o td i pg a l v a n i z e ds h e e tp r o d u c t i o nb a s e s i n c et h ef i r s t g a l v a n i z e d c o i lw a sp r o d u c e do nj u l y18 ，19 9 6 ，b xs t e e lh a s e x p e r i e n c e dt h eh i s t o r yp r o d u c i n gh o td i pg a l v a n i z e ds h e e to u to fr i m m e ds t e e la n d s i l i c o nk i l l e ds t e e lb a s e dh o tr o l l e d p l a t e f a c i n g t h ei n c r e a s i n g l yh e a t e dm a r k e t c o m p e t i t i o n ，b xs t e e lh a sd e v e l o p e da l u m i n i u mk i l l e dg a l v a n i z e dn e wp r o d u c t ，w h i c h h a si n c r e a s e db xs t e e lg a l v a n i z e ds h e e tm a r k e tc o m p e t i t i v e n e s s a l u m i n i u mk i l l e d s t e e lg a l v a n i z e ds h e e ti st h em a j o rg a l v a n i z e dp r o d u c to fb x s t e e l w h i c ht a k e su p m o r et h a n9 8 o f b xs t e e la c t u a lg a l v a n i z e dp r o d u c ts t r u c t u r e r e s e a r c ho np r o d u c t i o nt e c h n o l o g yo f g a l v a n i z e ds h e e ta n di t sp e r f o r m a n c ea n a l y s i s i san e w q u e s t i o nf o rd i s c u s s i o ni nt h ea r e ao f m e t a l l u r g ya n d s t e e lr o l l i n g t h i sa r t i c l e h a s ，t h r o u g h r e s e a r c ho n p r o d u c t i o n t e c h n o l o g y o f g a l v a n i z e d s h e e ta n di t s p e r f o r m a n c e ，d e e p e n e d t h eo v e r a l lu n d e r s t a n d i n go f a l u m i n i u mk i l l e ds t e e lg a l v a n i z e d s h e e ta n dl a i ds o l i df o u n d a t i o nf o r d e v e l o p i n ga n dp r o d u c i n gd d q ，e d d q a n do t h e r h o t - d i pg a l v a n i z e dp r o d u c t s 。d u r i n gt h ep r o c e s so fb u i l d i n gi n t ot h ef i n eq u a l i t yf l a t p r o d u c tp r o d u c i n gb a s e ，t h ep a p e rh a sa ni m p o r t a n tm e a n i n gt oi m p r o v et h em a r k e t c o m p e t i t i v e n e s so f b x s t e e lh o t - d i p g a l v a n i z e dp r o d u c t s 。 t h i sa r t i c l ei sm a i n l y c o m p o s e do f t h ef o l l o w i n gt h r e ep a r t s ： 1 r e s e a r c ho np r o d u c t i o nt e c h n o l o g yo fa l u m i n u mk i l l e ds t e e lg a l v a n i z e d s h e e t c h a r a c t e r i z e db yc l e a n i n gp r o c e s so ft h es u r f a c eo f s t r i p ，c o n t i n u o u sa n n e a l i n g p r o c e s sa n dg a l v a n i z i n gp r o c e s s ，t h i ss e c t i o ng i v e sad e e pr e s e a r c ho np r o d u c t i o n t e c h n o l o g yo f a l m n i n i u mk e l l e ds t e e lg a l v a n i z e ds h e e tt h a tb e i n gs u i t e dt h ef a c to f b x s t e e l ，t h ea c c u r a t e c o n t r o l l i n go f c h e m i c a li n g r e d i e n t so fs t e e la n d g o o dc l e a n n e s so f s t r i p s u r f a c ea r et h ea s s u r a n c eo f g e t t i n gh i g hq u a l i t y a l u n i m i u mk i l l e ds t e e l g a l v a n i z e ds h e e t c o n t i n u o u sa n n e a l i n gp r o c e s si st h e k e e np r o c e s s ”o f g a h , a n i z i n g ， w es h o u l db a s et h ev a r i o u sf a c t o r st od e f i n et h er o l e so f c o n t i n u o u s a n n e a l i n gp r o c e s s + t h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o ni nz i n cl i q u i da n dt h ec o n t r o l l i n go f u n i f o r m i t yo fs p a n g l e o f s t r i p s u r f a c eh a v ea ni m p o r t a n ti n f l u e n c e0 nt h eq u a l i t yo f c o a t i n g 。t h eh o t d 如 g a l v a n i z i n gh a st h ep o i n t so fc o n t i n u o u sp r o d u c i n ga n db e i n gi nl i n ea n n e a l e d ，s ow e m u s tc o n s i d e rt h e t e c h n o l o g ya sa w h o l e 2 a p p l i c a t i o no f p r o d u c t i o nt e c h n o l o g yo f a l u m i n i u mk i l l e ds t e e lg a l v a n i z i n g s h e e t c o m b i n i n g t h er e s e a r c ho fa l u m i n i u mk i l l e ds t e e l g a l v a n i z i n gs h e e t 旗氇t h e i v 。 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t a c t u a ls i t u a t i o no fe q u i p m e n ta n dp w d u c t i o no fg a l v a n i z i n gl i n eo fb xs t e e l ，t h i s a r t i c l e g i v e s a g e n e r a ld e s c r i p t i o n o ft h e a p p l i c a t i o n o fa l u m i n j u mk i l l e ds t e e l g a l v a n i z i n gs h e e t t h i sp a r tg i v e st h eg e n e r a la n a l y s i s o fp r o d u c t i o na n dq u a l i t yo f r e s e a r c ho n p r o d u c t i o nt e c h n o l o g ya n dp r o d u c tp e r f o m a a n c e o f a l u m i n i u mk i l l e ds t e e lg a l v a n i z e ds h e e to fb xs t e e la n dp u t sf o r w a r dt h em e a s u r e so f i m p r o v i n g t h ep r o d u c t i o nt e c h n o l o g ya n d q u a l i t yo f a l u m i n i u mk i l l e ds t e e lg a l v a n i z e d s h e e t 3 p e r f o r m a n c ea n a l y s i so f a l u m i n i u mk i l l e ds t e e lg a l v a n i z e ds h e e t h a v i n g t e s t e da n ds t u d i e dt h ec h a r a c t e r i s t i ci n d e x e so f b xs t e e la l u m i n i u mk i l l e d s t e e lg a l v a n i z i n gs h e e t ，a n a l y z e dt h ei n f l u e n c eo i la l u m i n i u mk i l l e ds t e e lg a l v a n i z e d s h e e tq u a l i t ym e c h a n i s m ，a n dd e e p e n e dt h eu n d e r s t a n d i n go fb xs t e e la l u m i n i u m k i l l e ds t e e lg a l v a n i z i n gs h e e t ，t h i sa r t i c l eh a sl a i das o l i df o u n d a t i o nf o rd e v e l o p i n g a n d p r o d u c i n g a l u m i n i u mk i l l e ds t e e lg a l v a n i z i n gs h e e to f d d q l e v e l k e yw o r d s ：h o t d i pg a l v a n i z e ds h e e t ，a l u m i n i u mk i l l e ds t e e l ，p r o d u c t i o nt e c h n o l o g y p e r f o r m a n c e ，q u a l i t y v 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。 论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得 其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 日期：z 州；妒， 东北大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 问题的提出 1 绪论 热镀锌板作为深加工产品，具有抗腐蚀性能强、使用寿命长、外观美观的特 点，在汽车、轻工、建筑、家居等行业具有广泛的应用前景，是十余年来发展最 快的钢材品种之一。1 9 9 5 年世界镀锌板产量己超过5 0 0 0 万吨，从世界钢材品种 结构看，镀锌板约占钢材总产量的7 8 ，发达国家占1 5 以上，而我国2 0 0 2 年镀锌板产量却仅占钢材总产量的1 3 。世界发达国家镀锌板的生产量占到冷 轧产品的6 0 左右，而我国只有3 0 。到目前为止，我国已建成1 5 条镀锌机组生 产线，我国2 0 0 2 年镀锌板产量为2 2 7 万吨，而2 0 0 1 年国内镀锌板的表观消费量 达到了4 2 8 万吨( 2 0 0 0 年为3 7 4 万吨) ，随着我国国民经济的不断发展和人民生 活水平的不断提高，市场对镀锌产品的需求和要求也越来越高。 尽管我国热镀锌产品市场容量及前景较为可观，但是，目前中国国内已建有 多条热镀锌机组，正在筹建和上马的热镀锌机组也己超过1 0 条。根据近年钢材 消费趋势预测，2 0 0 5 年我国镀锌板表观消费量将超过5 0 0 万吨，考虑到国内钢 铁企业新建项目的达产情况及设备开工率情况，预计“十五”末期，国内镀锌板 产量将达到4 6 0 万吨左右。在镀锌产品领域，国外钢铁企业全方位领先我们，进 口产品始终占据着中国镀锌产品市场的半壁江山( 我国镀锌板的自给率仅为4 5 左右) 。随着国内镀锌产品产量的急剧增长和国外产品的大量涌入，未来中国镀 锌板产品的市场竞争将会非常激烈。本钢是我国北方地区重要的热镀锌板生产基 地，在市场竞争日益激烈的今天，本钢必须以市场为导向，以用户需求为出发点， 以产品质量为立足点，不断研制生产符合用户要求的优质产品，在严酷的市场竞 争中力争立于不败之地。热镀锌板相对于冷轧板的优势在于其耐腐蚀性能好、使 用寿命长，这需要良好的锌层附着性来保证。1 9 9 9 年本钢连铸生产线投产后， 面临着用不适合于热镀锌的硅镇静钢生产热镀锌产品的现象( 硅镇静钢热镀锌板 锌层附着性质量较差) 。经过努力，本钢及时开发生产了铝镇静热镀锌板产品( c q 级和d q 级) ，铝镇静热镀锌板产品目前是本钢热镀锌产品的主流。 目前，热镀锌机组正向专业化生产方向发展。本钢热镀锌机组是建材型机组， 生产深冲级和超深冲级( i f 钢) 热镀锌板的设备能力不充分，这也是目前本钢热 镀锌机组产品主要是铝镇静热镀锌板的原因( 2 0 0 2 年铝镇静热镀锌板占本钢热 东北大学硕士学位论文1 绪论 镀锌板产品结构的9 8 以上) 。从长远来看，本钢已将企业发展目标定位为我国 重要的精品板材基地，冷轧及涂镀产品以汽车板及家电板为发展方向。为实现企 业战略发展目标，本钢在对冷轧厂技术改造和新建二冷轧厂项目中将新建三条热 镀锌机组，产品定位中汽车板及家电板占据较大比重。生产高质量的铝镇静热镀 锌板是生产较高级超深冲热镀锌板的基础，研究铝镇静热镀锌板生产工艺和产品 性能是研制、开发、生产较高级超深冲热镀锌板( 包括汽车板及家电板) 的前提。 因此，对铝镇静热镀锌板生产工艺及产品性能研究具有重要的现实意义、实践指 导性和长远的战略意义。 1 2 热镀锌工艺 在钢铁件上镀锌主要有两种方法：电镀法和热镀法。热镀法是把清除油污和 氧化物的钢铁件浸入熔融的液体锌中，这时在钢铁表面上发生了铁一锌扩散反 应，生成了铁一锌合金层。热镀锌工艺主要包括前处理、镀锌、后处理三个主要 工序。前处理是将钢铁表面的油污、氧化铁皮等清除干净，使之形成一个适合于 镀锌的表面：镀锌是在钢铁表面镀一层均匀的、表面光洁的、与钢基结合牢固的 锌层；后处理包括矫直、表面处理等工序，使镀锌产品能够满足用户进一步加工 的需要。根据热镀锌前处理的不同，热镀锌方法可以分成两大类，一类是熔剂法， 另一类叫保护气体还原法。保护气体还原法是现代宽带钢连续热镀锌用得最普遍 和最广泛的一种工艺，典型的生产工艺叫森吉米尔法，本钢热镀锌机组即采用此 方法。 森吉米尔法热镀锌工艺的特点是将热处理( 连续退火) 和镀锌连接在同一条 作业线上。带钢先通过用煤气或天然气直接加热的氧化炉，火焰直接将带钢表面 残余的乳化液烧掉，同时带钢表面生成层氧化物薄膜。带钢然后通过炉喉密闭 地进入还原炉，还原炉一般采用辐射管加热，炉内通有由氢气和氮气混合而成的 保护气体。带钢钢基在还原炉内进行再结晶退火，同时带钢表面的氧化物薄膜被 氢气还原成有利于镀锌的海绵铁，然后带钢在炉内被冷却到适当的温度通过密闭 的炉喉进入锌锅进行热镀锌。 1 3 镀层基本理论 钢铁表面热镀锌是固态难熔金属与液态易熔金属间的反应和扩散过程，当铁 东北大学硕士学位论文1 绪论 进入液态的纯锌中时，在铁的表面与锌液发生f e z n 反应，而形成一个扩散层， 存在于铁锌之间。扩散层从铁开始到锌又分为很多相或称中间层，中间相。扩散 层的中间相的形成过程是由两种基本过程来完成的。其一是铁溶解在液态锌中。 在纯锌液温度为4 5 0 。c 时，铁在锌液中的饱和浓度为0 0 3 ，也就是说锌液在4 5 0 时最大可溶解0 0 3 的铁。若继续增加铁，则铁便与锌结合生成f e z n 合金。 其二是形成金属化合物f e 。z n ：。金属化合物f e 。z n 。，的形成是一个反应过程，存在 一个滞后现象，这段推迟时间一般称为孕育期t ，1 t 称为化合物的形成速度。 在确定的热镀锌条件下，镀锌层合金层厚度及结构主要取决于铁的溶解速度和金 属化合物形成速度的对比关系。f e 。z n 。，与钢基间的粘附力较差，对锌层粘附性不 利。 在生产实践中向锌液中投入定量的铝会明显的改善锌层的附着性，锌液中含 有一定量的铝会明显改善镀锌层的结构，f e 。z n 。合金层减少，在温度、镀锌时间 的综合影响下，会优先在钢基表面上形成f e 2 a l 。中间层。均质的f e 。a l 。中间层牢 固地附着在钢基表面，作为粘附镀层的媒介，对提高锌层附着性起着至关重要的 作用。 1 。4 本论文研究的背景和主要内容 热镀锌钢板具有优良的耐腐蚀性和良好的成形、焊接、涂漆等综合性能，其 应用非常广泛，其中以建筑、汽车和家电行业最多。9 0 年代，日本热镀锌钢板 的应用比例为：建筑约3 6 、汽车约3 3 、家电约1 6 5 ：欧共体和美国则为： 汽车约4 2 、建筑约3 1 、家电约2 5 。热镀锌钢板的广泛应用促使了钢板带热 镀锌的飞速发展，目前全世界宽钢板带热镀锌机组近4 0 0 条，热镀锌钢板的年产 量已超过6 0 0 0 万吨。在工业发达国家镀锌钢板( 包括电镀锌板) 的总量已占钢 材总量的1 3 - 1 5 ，并且其发展仍呈上升趋势。我国钢板热镀锌发展起步较晚， 然而近几年发展迅速，年生产能力约为1 4 5 万吨，但仅占钢材总产量的1 4 左 右，还有很大的发展潜力。 由于技术的进步，热镀锌钢板显示出强大的市场竞争力，在不少的家电和汽 车领域热镀锌板已部分地取代了电镀锌板。这主要缘于两个方面的原因，一是钢 基板生产冶金技术的进步，特别是近年快速发展的炉外精炼、真空脱气、连铸连 轧、连续退火技术，使得超低碳无间隙原子钢的发展极为迅猛，以此为基的热镀 锌钢板生产工艺流程大为缩短，使得高品质热镀锌钢板的单位生产成本大为下 降：二是热镀锌技术本身的进步，特别是在镀锌层厚度、均匀性、表面质量和镀 东1 0 大学磺士学 主论支 l 绪论 u_whh_mh_-_-_m”n”“*“_-_h”_+”w“。“h” 层冶会学方蕊( 包括合金褶、维成、形态) 的控制技术，使热镀锌镧缀的镀锌层 质量和板的品质都不断提高，生产高品质镀锌板成为可能。 钢檄热镀锌工艺已经有很长历史，近年来随管汽车和家电工业的发展，对热 镀锌钢板提出了更高的质量要求，同时冶金厂商自身追求高附加值产晶的竞争要 求，极大羹蔓接动了热镀锌技术熬进步。嚣嚣煎赛上凝建豹蕊镀锌生产线，在工艺 秘装惫上酃有很大静改避，生产的螽葺申存不舔增女e ，这些遴步综合怒寒概括如下。 “) 机组大型化 ( 2 ) 生产系统柔化或专业化 ( 3 ) 美钢联法热镀锌工艺箍行 ( 4 ) 枫组采胄j 塔式炉 ( 5 精确控意l 镀屡_ | 事震嚣l 均匀狴 6 ) 有效控制镀锌表丽状态和镀层组成缭梅 ( 7 ) 加强镀后处理 ( 8 ) 开发新镀层品种 ( 9 ) 掘强相关技术的研究 围凌镶铁金盐在总薅上技术东乎落螽予国羚金业，鏊凑毫等级热镀锌羧主要 依赖进翻，近年来进口热镀镑缀始终占据着国内镀锌板市场的半壁江山。目前， 国内生产热镀锌板比较成熟的钢铁企业有宝钢、武钢、攀钢、本钢等。宝钢由于 其设备和生产工艺较为先进，在国内热镀锌板的技术领域是领先的；武钢是国内 最早生产热镀锌板的钢铁企业，但设备装备和技术水平和宝钢比有麓蹬；攀钢是 国内热镀锌叛生产领域豹后怒之秀，产箍毅格薄、矿产资源好是其俊势。宝镪、 武钢、攀镪在熬镀锌板领域的生产技术方面领先予本钢，突毒表现为它们瑟镀锌 i f 钢的开发和生产已经较为成熟，而本钢在此领域才刚刚起步。 本铜在镀锌板领域面临的形势非常紧迫，以上分析也进一步说明了本研究课 题的重联性。 本铡惫逛铸投产后生产静建镇静镪热镀锌投锌拦瓣着性较差，满足不了市场 豹要求。逐年来经过努力，本镧薅翻开发塞了锈镶静系歹l 燕镀锌瑟产菇，取代了 不适合镀锌的硅镇静钢热镀锌投，提高了本钢热镀锌产品的市场竞争力。铝镇静 ( c q 级和d 0 级) 热镀锌板最目前本钢热镀锌板产品的主流，约占本钢热镀锌板 产品结构的9 8 以上。受设备条件制约，本钢目前生产超深冲及其它黼级热镀锌 产品的工作剐剐起步。本文根撼本钢的客观条 牟，以铝镇静( c q 级翻级) 热 镀锌援热镀锌】二艺彝产品性熊番男究为重点。镊镶静熟镀锌校热镀锌工艺蠢产品性 能的研究是本钢将来陵备装蒜水平提高后研究、开发、生产超深冲级及其它高级 热镀锌产晶的必经之路。 东北大学硕士学位论丈 1 绪论 热镀锌板生产工艺及热镀锌板产品性能分析在冶金轧钢学领域中是一个较 新的课题。本文通过对本钢铝镇静热镀锌板的镀锌生产： 艺研究，确定了符合本 钢生产及设备实际的生产工艺制度。通过对本钢铝镇静热镀锌板成品的性能研 究，分析了影响铝镇静热镀锌板质量与产品性能的机理，加深了对本钢铝镇静热 镀锌板产品的深入和全面的了解，提出了优化热镀锌工艺和提高热镀锌产品性能 的措施，为本钢进一步研制生产超深冲级及其它较高级热镀锌板产品打下良好基 砌。 本论文主要包括以下主要内容： ( 1 ) 铝镇静热镀锌板生产工艺研究。 以热镀锌工艺为重点，从钢基化学成分、镀锌原料、连续退火、热镀锌、镀 后处理等各个方面对铝镇静热镀锌扳生产工艺进行了深入研究。 ( 2 ) 铝镇静热镀锌板生产工艺应用。 通过对热镀锌各个方面工艺的研究，确定了铝镇静热镀锌板生产工艺的主要 工艺参数。 ( 3 ) 铝镇静热镀锌板产品质量及性能分析。 从钢基力学性能、锌层综合性能、表面质量等各方面对铝镇静热镀锌板产品 质量及性能进行了分析。 ( 4 ) 提出了优化铝镇静热镀锌板生产工艺及提高铝镇静热镀锌板产品质量 和性能的措施，为研制和开发超深冲级及其它较高级热镀锌板产品打f 良好的理 论基础。 东北大学磁士学荭论文 2 连续热镀锌工艺岛设各紊停 2 连续热镀锌工艺与设备条件 2 1 冷轧生产线概况 1 9 8 7 年9 月国家计露批准本溪钢铁公司冷轧薄板厂为8 5 潼家重 点王稳，1 9 8 8 每本钢葳立冷乾厂筹鎏组。零锻冷巍薄疆厂以本镄热钝厂生 产的热轧镪卷为原料，生产冷轧和热镀锌产酾，年设计产量7 0 万吨，其 中5 0 万吨冷轧板卷，2 0 万吨热镀锌板卷。本钢冷轧厂的建设结束了本 钢有热无冷的薄板生产历史，大大改善了本钢的产品结构。本锎冷轧厂 c d c m 机缎于1 9 9 5 年5 周1 9 日生产出鳙卷冷轧卷。1 9 9 6 年7 月 18 疆熟镀锌辍缝生产盘第一卷热镀镑卷。本镄冷魏厂予2 0 0 0 霉达凳年设 计产量，2 0 0 2 年产量达到1 0 7 万睫。 本镪冷轧厂占地面积2 2 万平方米，共有六条机组，七条生产线：酸洗冷 连轧机联合机组( 包括酸再生站) ；全氢罩式退火炉；单机架平整机组：两条横 切机组及其简易包装线；重卷机组及其简易包装线：连续热镀锌机缎( 包括剪切 线及其麓翳包装线) 。辅助设施鸯磨辊闻、割氢及德护气体站等。 本镪冷事t 厂蟊蘸正奁遴霸一冷转j 一改造帮二：冷氧厂筹备工 乍，戬满足市场对 冷轧系列产品数量的需求和质邀、品种的要求，遮也是本钢建设精晶缀材基地的 重要举措。冷轧厂改造除了对轧机乳化液系统、平整机组、精整机蛆进行改造 外，还新建一条年产量3 0 万吨的热镀锌机组和年产量l i 万吨的彩涂机组。筹备 中的二冷轧厂关键设备拟虫圈辨弓j 进，其余设备由潮内配套，内容包括：酸洗一 轧掇联合筏篷祭、连续运火掇缝一条、连续熬缓镑掇缓2 条、连绥彩涂疆组一 条、重卷梭奁杌组2 条、半彝动包装枧3 条等。二冷# l y 一总设计年产冷轧产品 1 8 0 万吨，其中，年产冷轧商品卷1 0 0 万吨，年产镀锌商品卷6 0 万吨，年产彩 涂商品卷1 0 0 万吨。一冷轧厂改造和二冷轧厂建设完成后，本钢将县有年产3 3 0 i 吨冷轧产品的生产能力。 2 。2 冷轧厂连续热镀锌机组 东北大学硕士学位论文2 连续热镀锌工艺与设备条件 本钢冷轧厂连续热镀锌机组于1 9 9 6 年7 月1 8 日投产，是我国引进的年产量 超过1 5 万吨的第三条机组，也是我困北方第一条由困有大型钢铁企业建设的热 镀锌线，设计年产鼙2 0 万吨，殴计产品结构包括c q 、d q 、d d q 、f h 等。本钢热 镀锌机绢集中了八十年代末、九十年代初的热镀锌先进工艺与技术，采用了法国 s i 公司设计的连续退火炉、德国米巴赫焊机、英国专利技术的电感应加热锌锅 等先进设备，并在机组设计中预留了合金化加热炉、锌铝锅、预清洗段( 现已投 入) 等设备的安装空间。本钢热镀锌机组2 0 0 2 年的年产量为2 9 万吨，己大大超 出了设计产量，但美巾不足的是产品结构的9 0 以上是c q 级产品和普通锌花产 品，生产品种较为单一，受设备、原料、市场开发等客观条件限制，没有达到设 计时的产品结构比例，随着本钢一冷轧厂改造和= 冷轧厂建设项1 7 1 的进行和本钢 对较高级热镀锌产品的开发、研制、生产和市场开发的日益重视，本钢热镀锌产 品结构会同趋合理。 2 3 连续热镀锌生产工艺流程 本钢冷轧厂连续热镀锌机组生产工艺流程见图2 - 1 匿一豳一匡垂圃一匿囹一匪耍羽一圜 i 囹 图2 - i 铝镇静热镀锌板热镀锌工序生产工艺流程 f i g 2 - 1t e c h n o l o g yf l o w c h a r tf o rp r o d u c t i o no f g a l v a n i z i n gs t r i p 2 3 1 开卷 当钢卷放到链式运输机上后， 的卷筒上，对中后放下侧压紧辊 钢卷升降小车将钢卷托起并推到开卷机 驱动开卷机将钢卷打开。两台开卷机轮 换工作，当第一台丌卷机在工作时，第一台丌卷机可装好下一个钢卷，经 过粗骄和切头后运行到焊机前等待下一步焊接，这样可缩短入口段停车时 间。 东北大学硕士学位论文 2 连续热镀锌工艺与设备条件 2 3 2 焊接 采用电阻窄搭接焊机将头一个钢卷的尾部和后一个钢卷的头部焊接在 一起，使镀锌带钢连续生产作业。 2 3 3 连续退火 带钢在连续退火炉内进行连续退火，在这一过程中，带钢的内部组织 经历了回复、再结晶、晶粒张大等热处理过程，带钢表面的油脂被高温清 除，带钢表面的氧化物在高温环境下被保护气体中的氢气还原为有利于镀 锌的纯海绵铁。带钢在连续退火炉内最终经过快速冷却到镀锌所需的温度 后经过密闭的炉喉进入锌锅镀锌。 2 3 4 热镀锌 锌锅采用感应加热方式，锌液中9 9 以上为纯锌，其它为微量的铝、 铁等元素，带钢在锌锅内发生铁一锌反应，在一定的时间和温度下完成镀 锌过程。在镀锌过程中钢基表面上形成f e 。a 1 。中间层非常重要，均质的f e 。a l 。 中间层牢固地附着在钢基表面，作为粘附镀层的媒介，对提高镀锌板的锌层附着 性起着至关重要的作用。 2 3 5 镀后处理 带钢在热镀锌后离丌锌锅进入冷却塔进行镀后冷却，然后进行光整、 拉矫、钝化、涂油等镀后处理，镀后处理可根据用户需要而只进行其中的 一部分。 2 3 6 卷取或切版 在热镀锌机组出口处由张力卷取机卷取来生产热镀锌成品卷，若需要 定尺版，带钢可连线进入剪切线进行剪切。成品热镀锌板在包装和检验后 出厂。 查i ! 查堂翌主堂堡笙查! 兰堡垫竺笪三兰兰堡鱼至竺一 2 4 连续热镀锌机组基本数据 2 4 1 产品数据 该生产线的产品有热镀锌卷、热镀锌板，包括c q 、d q 、f h 、d d q ( 机 组设计品种) ；c q 、d q ( 机组实际生产品种) 规格如f ： 成品板卷：( 厚度宽度) 0 5 2 5 x 7 0 0 1 5 0 0 m m 成品卷：内径：6 1 0 m m 、外径：m a x 2 2 0 0 m m 平均卷重：4 6 吨、最大卷重：2 0 吨。 成品板：定尺长度：1 0 0 0 6 0 0 0 m m 板垛高度：m a x 6 0 0 m m 。 2 4 2 基本工艺技术数据 2 4 2 1 机组线速度 入口段：m a x 2 0 0 m m i n ； 出口段：m a x 2 0 0 m m i n ； 工艺段：m a x l 5 0 m r a i n ； 穿带速度：约3 0 m r a i n 。 2 4 2 2 机组加速度、减速度 入口段：1 5 m m i n s ： 出口段：1 5 m m i n s ： 故障停车： 5 s 。 24 2 3 剪切线 工艺段：1 0 m m i r d s 快速停车： 1 0 s ； 给料速度：点动状态：约1 0 m m i n ；穿带状态：约2 5 m m i n 拉矫机、飞翦速度范围：0 1 5 0 m m i n ： 垛板速度范围：磁力皮带：m a x l 8 0 m m i n ： 非磁力皮带：m a x l 8 0 m m i n ： 垛板运输：1 2 15 m m i n 。 东北大学硕士学位论丈 2 连续热镀锌工艺与设备奈件 一一 连线与离线操作方式的工艺速度见表2 1 ： 2 。4 。2 。4 参考带钢 规格：o , 9 x 1 0 0 0 r a m ；参考镀层厚度( 双面) ：2 4 4 9 m 2 。 不同品种豢臻参考，l 、时产量： c 0 缀：4 0 t h ；d q 绒；2 2 4 t & 。 表2 - 1连线与离线操作方式的 j 蕊速瘦 带钢簿痊连线m a xm r a i n离线攥8 n ：d m i n 0 515 01 5 0 0 71 2 1 51 5 0 0 。9辨，4】5 0 1 36 5 31 5 0 1 65 3 11 5 0 2 04 2 51 5 0 2 ，53 4 01 5 0 2 ，4 。2 5 机缀张力 机组张力见图2 - 2 。 j 4 | 2 - 2 本铺热镀锌机组机组张力 f i g 。2 - 2t e n s i o no fh o td i pg a l v a n ；z i n gl i n eo f8 xs t e # i - 1 0 查! ! 查兰堡主堂堡笙查 ! 兰竺垫堡竺三塑鱼丝 2 4 26 机组公共介质耗量 机组公共介质耗量见表2 - 2 。 2 4 3 公用介质及锌锭工艺要求 2 4 3 1 焦炉煤气 热值：1 7 5 2 5 k j n m 3 士4 7 5 k j n m 3 ( 4 1 6 3 k c a l n m 3 士1 1 3 k c a l n m 3 ) 理论空气量：4 2 7n m 3 n m 3 ；压力：8 0 0 1 4 0 0 d a p a 。 表2 - 2 本钢热镀锌机组公共介质耗量 项目最大耗量 工业水 循环冷却水 生活水 脱盐水 饱和蒸汽 h 2 、n 2 吹扫氨气 焦炉煤气 乐缩空气 1 7 0 m 3 h a 5 8 0 m 3 m 7m 3 h 1 0i n 3 t l 6 5 0 0 k g h 3 2 0n m 1 1 3 8 0 n m 1 1 3 2 3 0n m 3 ，h 3 0 0 0 m m 焦炉煤气成分分析见表2 - 3 。 表2 - 3 焦炉煤气成分分析 项目成分项目成分项目成分 c 0 2 2 c h 4 2 4 n h 、1 0 0m g n m 5 n 2 4 c 2 h 4 1 6 5 h c n 5 0 0m g n m 0 2 06 c 3 h 6 0 4 4 些 3 5 0m g n m h 2 6 0 c 6 h 6 0 1 1 有机硫 4 2 0 0 m g n m 3 c o72 h 2 s2 0 m g 烈m 3 焦油 5 m g n m 3 东北大学硕士学位论文2 连续热镀锌工艺与设备条件 2 4 32 生产用水 ( 1 ) 循环冷却水 压力：0 5 0 ，6 m p a ： 析见表6 ( 2 ) 事故用水 压力：o 4 0 5 m p a 。 入口温度：3 2 。c ；出口温度：4 7 。c 。循环冷却水成份分 事故用水成份分析见表2 ，4 。 表2 - 4 循环冷却水成份分析 表2 - 5 事故用水成份分析 ( 3 ) 脱盐水 压力：0 2 0 3 m p a ；p h ：7 8 ；电导率： 1 0 9 s c m 。 2 4 3 3 压缩空气 压力：0 4 06 m p a ；杂质含量 油含量：无；最人颗粒直径： 3 m g n m 3 ；露点：- 4 0 。c 3 9 m 。 东北大学硕士学位论文2 连续热镀锌工艺与设备条件 2 4 3 4 蒸汽 压力：0 6 0 8m p a 温度：2 0 0 2 5 0 。c 。 2 4 3 5 氢气、氮气 氢气、氮气情况见表26 。 表2 - 6 氢气、氮气情况 2 4 3 6 钝化液 品名：p a s s e r i t e2 2 5 外观：暗绿色液体； 密度：1 2 6 4 1 2 8 4 9 c m 3 ( 1 6 。c 1 ； c r 0 3 ( 1 ) ：1 1 8 1 2 8 ；c r 0 3 ( 2 ) ：2 2 4 2 3 2 。 2 4 3 7 锌锭、锌铝锭 ( 1 ) 锌锭 重量：i 4 , - 一2 吨块。 成分：z n ：9 9 4 2 5 9 9 2 8 5 ：p b ：o 1 6 0 2 2 a l ：o 4 0 4 6 ；f e ： o 0 1 其它成分总和不大于o 0 0 5 。 ( 2 ) 锌铝锭 重量：1 0 - 2 5 k g 块；形状：条状。 成分：z n ：9 2 8 2 - 8 8 7 3 ；a l ：7 1 】 p b ：o 1 6 - 0 2 5 ；f e ：( 0 0 1 5 其它成分总和不大于o0 0 5 。 3 东北大学硕士学位论文2 连续热镀锌工艺与设备条件 2 5 小结 本章简要介绍了本钢冷轧厂、本钢热镀锌机组的概况，对本锏热镀锌机组丁艺 流科进行r 描述，对本钢热镀锌机绍基本丁艺技术参数进行了简介。 4 东北大学硕士学位论文3 铝镇静热镀锌板热镀锌生产工艺研冤 3 铝镇静热镀锌板热镀锌生产工艺研究 3 。1 钢基化学成分对热镀锌工艺的影响 3 。1 1 碳对热镀锌工艺的影响 钢中碳含量对热镀锌有显著的影响，含碳量越高，铁一锌反应就越剧烈，铁 的重量损失越大，同时铁一锌合金层越厚从而使镀锌层粘附性变坏并易造成锌层 表面出现锌瘤缺陷。钢中碳含量高对钢基力学性能不利，综合各种因素，本文认 为普通级( c q ) 铝镇静热镀锌板的碳含量以低于0 1 0 为佳，冲压级( d q ) 铝 镇静热镀锌板的碳含量以低于o 0 5 为佳。 豢1 杂 毒 要 睹 舍硪蛩 图3 - l 钢基中含碳量对铁在锌液中溶解度的影响 f i g 3 - 1i n f l u e n c eo f c a r b o nc o n t e n to f s t r i po nt h es o l u b i l i t yo f i r o n i nl i q u i do fz i n c 3 1 2 硅对热镀锌工艺的影晌 钢摹中硅含量较高引起镀锌层中铁一锌合金层剧烈增厚从而使镀锌层粘附性 东北大学硕士学位论文3 铝镇静热镀锌板热镀锌生产工艺研究 变坏。采用硅含量较高的钢进行热镀锌必须相应提高还原温度、延长还原时问、 提高保护气体中的氢气含量或提高带钢入锌锅温度，这造成产品成本增加、生 产率下降并且质量难以保证。钢基中硅含量较高对钢基力学性能不利，综合各种 因素，本文认为普通级( c q ) 铝镇静热镀锌板的硅含量以低于o0 5 为佳，冲 胍级( d q ) 钥镇静热镀锌板的硅含量以低于o 0 3 为佳。 3 ，1 3 锰对热镀锌工艺的影响 锰对镀锌层结构的影响较小，钢基巾保持适当的锰台量会保证带钢具有一定 的强度和硬度。综合各种因素，铝镇静热镀锌板的含锰量在o 2 0 o 4 0 为佳。 3 1 4 硫对热镀锌工艺的影响 硫含量对锌层性能的影响较小，但由于钢中硫是有害元素，对产品力学性能 不利，普通级