第十章(热镀铝锌硅合金设备与操作)

1、第十章第十章 热镀铝锌硅合金设备与操作热镀铝锌硅合金设备与操作第一节第一节 热镀铝锌硅合金的发展热镀铝锌硅合金的发展一、锌铝合金镀层的起源一、锌铝合金镀层的起源 1962年美国伯利恒公司继承了这项工作，把锌液中铝含量从5%提高到55%，此镀层不仅有良好的耐蚀性、耐热性、抗氧化性，而且表面结晶美观，有很高的欣赏价值。 由于铝的含量高达55%，能与钢基体发生激烈的化学反应形成很厚的Fe-Al-Zn化合物，不利于其加工成形，为了 降低这层合金层的厚度，又在其中添加一定量的Si作为第三组分，从而最终确定此三元合金的化学成分： 55%Al-43.5%Zn-1.5%Si。二、产品特性二、产品特性既有热镀铝

2、板的耐腐蚀有具有热镀锌板的阴极保护作用；耐腐蚀性：耐大气腐蚀，耐土壤腐蚀；耐热性及对光和热的反射性；力学性能与同类热镀锌板相近，且55%-Al-Zn-Si合金镀层钢板的焊接性也较好； 55%-Al-Zn-Si合金镀层钢板的涂覆性由于镀锌钢板及镀铝钢板，可以进行在线涂层。三、产品用途三、产品用途代替镀锌板用于耐蚀性要求较高的场合；代替镀锌板用于加工性能要求较高的场合；代替镀铝钢板用于耐热抗氧化性要求较高的场合；代替镀锌板和镀铝板用于彩图基板； 比镀锌板和镀铝板的生产成本均低，经济性良好。第二节第二节 镀层形成机理镀层形成机理一、镀层结构一、镀层结构 热镀铝锌硅最终形成的组织分为两层结构。外层为A

3、l-Zn合金层，其成分与镀液相同，组织结构由二相组成，一相为树枝状的富铝固溶体，形成微细的网络，另一相为分布在其网络组织枝晶间的伪共晶体富锌相。富铝相约占80%的体积，富锌相约占20%的体积。在钢基与表面合金层之间是Fe-Al-Zn-Si化合物层，这一层Zn较少，大部分Si存在此合金层中。进一步研究发现，此合金层又分两层不同的组织。靠近钢基一侧Si较低，靠近Al-Zn合金层一侧Si较高。二、镀层形成过程二、镀层形成过程三、添加合金元素的影响三、添加合金元素的影响硅元素的影响 铝的液相和铁固体之间激烈的扩散和化合作用，一方面使镀层内部的合金层厚度增加，另一方面又使镀液中的渣相增多，影响了产品质量

4、。在镀液中加入硅，可使Al-Fe之间的扩散和化合作用大幅度受到抑制，有效防止化合物层的过度增长。混合稀土元素(RE)的影响 稀土主要是以富集相的方式存在，随着镀液中稀土含量的增加，稀土富集相也会增多。随着镀液中稀土含量的增加，富集相中的Zn含量降低、Si含量升高、Al含量升高，而Fe含量降低。 稀土元素的加入可以使镀层表面质量有明显的改观，使漏镀缺陷减少。其作用有两个方面：一是稀土金属比铝更易氧化，从而抑制了Al2O3的产生，降低了表面张力，二是在钢板进入镀液时，减小氧化铝膜被钢板带入镀液的倾向，使镀液和钢板之间不被氧化铝膜隔开，使浸润性不受影响。 在镀液中添加0.05%的稀土就能使镀层组织中

5、的枝晶富铝相得到细化，当RE达到0.1% 0.2%时，晶粒细化已经很明显，但当RE含量超过0.3%以后，其晶粒细化作用开始降低，含0.5%时仍有一定的晶粒细化作用。钛元素的影响第三节第三节 设备与工艺特点设备与工艺特点一、要求原板表面更清洁一、要求原板表面更清洁钢板表面污染物、残留的乳化液和表面锈蚀等都会引起产品表面漏镀。由于原料引起的漏镀有两种情况：二、强化脱脂工序二、强化脱脂工序设置完善的脱脂段；加强在线脱脂液体外循环除铁除油功能；电解脱脂槽底部应定期清渣；及时更新脱脂液。三、增强炉内还原净化能力三、增强炉内还原净化能力提高退火炉的密封性；提高保护气体中氢气含量；组织锌蒸气进入退火炉； 炉

6、鼻内锌灰锌渣的清除。四、完善镀锅区设备配套四、完善镀锅区设备配套采用无芯锅 有新锌锅的感应器磁场呈30角近似水平方向对锌液进行搅拌，同时因功率较小，所以总体搅拌力较弱无芯锅的线圈绕在锅体周围，形成四个区的立体磁场，可增强搅拌能力。必须采用预熔锅 可减少镀渣生成量；使镀液温度均匀稳定加大主锅设计功率 采用强磁场搅拌才能维持生产正常进行加大锌锅深度 因为铝锌硅镀层大量产生底渣不可避免，所以必须给产生的底渣一个存储空间，一般要比相同容量的锌锅加深600800mm。 采用连体锅是一个发展方向 优点：比设计两个锅总功率下降200300kW；减低投资成本30%；减少了预熔锅和溜槽的大量维护工作；节约占地面

7、积20m2；连体锅散热面积小，总体节能10%。五、合理选择工艺参数五、合理选择工艺参数带钢入锌锅温度 铝锌硅镀层带钢入锅温度一般控制在570580为好。镀液温度 铝锌硅合金有固相进入液相区的最低温度我590。镀液化学成分 Al：55%1.5%；Zn：43.5% 1.5% ；Si：1.5% 0.10%； Fe：0.45%。六、加强镀后冷却六、加强镀后冷却 通过对Al-Zn-Si合金研究得知，此合金并没有真正的熔点，从590开始析出富铝的Zn在Al相中的固溶体相，一直到380富锌的Al在Zn相中的固溶体相开始析出，其中长达210的凝固空间，由于凝固时间的拉成，就会使镀层厚而疏松多孔，使耐蚀性大大降

8、低。为了获得致密缩孔耐腐蚀性良好的镀层，带钢出锌锅之后，通过一个强力冷却段对带钢进行吹风冷却，在35s之内把带钢温度从600降到450，要求冷却速度不低于30/s。七、后处理要求七、后处理要求 热镀铝锌硅合金镀层表面会存在2%3%的缩孔，必须通过后处理工序加以封闭弥补。主要有：光整机械封闭和耐指纹化学封闭。第四节第四节 生产难点及对策生产难点及对策一、露钢一、露钢热镀铝锌硅镀层最易发生露钢，主要原因是镀液中含铝量过高，接近于型热镀铝。铝的熔点高、易氧化、表面张力大不易在钢板表面浸润，这是热镀铝锌硅比热镀锌难度大的主要原因。原板露钢 原因：有乳化液黑斑、黄斑，是因为乳化液未吹干，卷入钢卷长期存放

9、，发生缺氧的电化锈蚀造成；有发蓝氧化层，是因为轧制时乳化液冷却能力不足，在轧机出口产生高温氧化斑；有遭水腐蚀红锈，是因为冷硬卷在存储和运输中遭雨。炉内气氛露钢 原因：NOF炉时，直燃段出现氧化气氛，可能是燃气热值偏低、燃气压力偏低或比例调节系统故障造成；氢气含量不足，卧式炉小于10%，立式炉小于3%，或断绝了氢气供应；漏电偏高；残氧偏高。 炉鼻子中镀液表面上积灰露钢 原因：在事故减速、更换规格、张立波动、焊缝前后30m的头尾有厚度超差时，带钢就会在进入镀液时发生摆动，当摆幅大于与锌灰的固有距离时，就有可能接触灰渣，当被氢气还原的活性纯铁表面在进入镀液之前就被灰渣占据时，就干扰了镀液和钢基之间的有效物理化学扩散反应，此处就产生了漏钢缺陷。要杜绝露钢缺陷发生须采取如下对策：遵守精料原则 限定冷硬板表面污染物总量小于800mg/m2(双面)；遭雨水红锈、严重乳化斑、轧制发蓝氧化等原板不进入作业线