连续热镀锌生产工艺及现状分析
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连续热镀锌生产工艺及现状分析
发布时间:2022-01-21T01:03:01.988Z 来源:《中国科技人才》2021年第30期 作者: 杜维国[导读] 主要对生产工艺、常见的热镀锌生产技术、国内外技术对比等展开研究,以期在未来对于技术的改进可以提供一定的理论支撑。
马鞍山钢铁股份有限公司 安徽省马鞍山市 243000
摘要:本文结合实际工业应用情况进行分析,对于连续热镀锌技术的不断发展,本文针对现阶段的连续热镀锌生产工艺的现状作为切入口进行研究,主要对生产工艺、常见的热镀锌生产技术、国内外技术对比等展开研究,以期在未来对于技术的改进可以提供一定的理论支撑。
关键词:连续热镀锌;现状;生产工艺
热镀纯锌产品(GI)及其合金(GA)具有优异的耐腐蚀性和相对较低的成本,随着耐火材料的发展,其表面质量几乎与电镀产品相当。目前,日本汽车主要使用GA板作为外板,欧美汽车工业不断提高耐火钢板的生产能力和利用率。在我国,由于其工艺先进、工艺稳定、生产成本低、涂层性能好、使用寿命长等特点,广泛应用于建筑、家电、汽车制造等领域。
1 带钢连续热镀锌生产工艺分析
1.1 热镀锌工艺
带钢连续热镀锌方法现阶段主要分为三种,如下简介。
(1)森吉米尔是一个简单而高效的过程。退火炉有两部分组成,一个是氧化炉,另一个是还原炉,两者在退火炉设备中都是不可或缺的,主要是由于氧化炉中的带钢直接有充足的氧气可以使加热更加充足,对于还原炉主要是针对高温下的化学反应进行还原,保证带钢的表面质量不受到一定影响。
(2)改良森吉米尔法,在原来的方法的基础上,进行改进创新,这种方法的主要的亮点是把森吉米尔法中的氧化炉和还原炉,由一个截面积较小的过道连接起来,使得预热炉、还原炉和冷却段在整个退火炉内构成一个有机整体。但在生产中采用这种方法常常会出现锌层附着性差的问题。
(3)美钢联法,90年代以后制造的大多数火硬化钢丝均采用美国的组合模式制造,并已得到改进。还引入了立式退火炉,以缩短炉长、加快机组速度、提高质量和降低成本。
1.2 热镀锌工艺流程
对于冷轧带钢热镀锌工艺流程而言,大部分企业采用较多的流程是上料→开卷→夹送、矫直→焊接→表面预清洗→入口活套→退火→热浸镀锌→合金化→冷却→中间活套→光整→拉伸弯曲矫直→后处理→检查卷取。
1.3 核心设备
1.3.1连续退火炉
由于工作环境的特殊,炉体的材料也会特殊选择,通常会选择不锈钢陶瓷纤维,下面采用耐火砖和保温材料,对于退火炉一般是由四部分组成,第一部分是预热段部分,第二部分是加热段,第三部分是冷却段,第四部分是锌锅入口段,一共是四段构成,对于前三段预热到冷却,其中通入的是氢气和氮气混合的气体,主要作用是达到使带钢在此还原气体中加热至再结晶,接着是使带钢密封地进入锌锅中进行热镀锌。
主要有两个目的:一是使带钢实现再结晶退火来消除轧制应力,恢复晶粒组织,提高带钢塑性;二是使带钢具有一个清洁的无氧化物的活性表面,使其具有很高的镀层附着能力。
层退火炉10.气刀11.平整12.拉伸矫直13.化学处理14.卷取
图1.1连续热镀锌机组生产工艺流程
1.3.2气刀
气刀位于锌锅上方,主要是调节物体表面的锌层厚度并使其均匀,是整个流程的重要设备。镀锌机组中使用的所有气刀均为电动分离器和电动碳系统。方登气刀在我国气刀使用类型中最受欢迎。气刀采用可调式结构设计,钢带和空气易于定位,可自动跟踪,也可自动调节,使镀锌层更加均匀。
1.3.3锌锅
锌锅设备主要由沉没辊、稳定辊和辅助设备组成,有两个稳定辊的配置方式,,一个是单个稳定辊,另一个是两个稳定辊。目前,普遍采用单个稳定辊。锌锅又称锌熔化炉,主要用于铁锅炉和陶瓷感应加热器的电加热。目前,现用锌锅均采用的是感应加热式。这种加热系统可使锌液在磁场作用下,按照一定方向运动,具有更大的优势。
1.3.4镀锅内的沉没辊
镀锌钢板的表面质量和生产效率在一定程度上取决于沉没辊的表面质量和耐磨性。20世纪80年代以前,沉没辊均用SU S316钢制造,磨损指数增加,辊身表面光滑用于生产汽车合金用镀锌金属板。由于尺寸小且腐蚀严重,可在颗粒之间开发密封添加剂,防治颗粒之间边界腐蚀,以将与小孔隙的连接寿命提高50倍以上,这为生产优质高效的汽车合金和镀锌板创造了条件。
2 常用的几种热镀锌钢板生产技术
2.1单面热镀锌钢板生产技术
在汽车使用材料中,在汽车内侧的用材,相对要求较为高一点,主要由于当天气处于寒冷时,会因为内热外冷在车内侧出现结露现象,进而内表面相对较外表面而言更容易受到腐蚀,因此,汽车行业的室内表面材料具有较高的耐腐蚀性。为了满足这一要求,需要对外部进行涂层,为适应这种要求,人们开发了单面热镀锌钢板。单面热镀锌钢板的生产方法主要有:阻止剂法和单面接触浸镀法
2.2 蒸发热镀锌技术
在正常情况下,只借助于热镀锌工艺无法获得低于80g/m2的匹配产品。采用电镀法也很难保证所需的镀层水平,因此开发了真空蒸发镀锌工艺。最重要的是锌涂层的附着力,在选择燃烧过程中的还原气体保护方法加热退火时,它可以满足基本标准,钢带的表面温度在150℃和250℃之间,以确保蒸发镀锌时的压力在1-0.01kPa之间可以获得较理想的镀层。
3 国内外发展状况
现阶段,国外带钢连续热镀生产线有600余条,生产能力超过1.2亿吨。国内宽带钢连续热镀生产线已经发展到450条,年生产能力可达到7500多万吨,已经完全由卖方市场转化为买方市场。国内几乎所有的大型热镀锌生产线都是从国外引进的。冷藏金属板广泛应用于汽车行业,并用作汽车皮革,但中国起步较晚。轻工业和其他工业每年都在增加薄板的消耗量。国内生产的增加并没有伴随着消费需求的增加。特别是冷轧板、镀锌板和不锈钢板。
3.1 国内热镀锌退火炉最新技术进展
进入21世纪以来,我国进入了钢带连续热镀锌迅速发展时期,但是,我国的连续镀锌的生产线很多都来自国外,也就是说大部分从国外进口设备,产品质量定位和市场主要针对拥有高品质电气设备和优质建材的汽车,几乎所有的民营企业使用的是国内生产的热镀锌机组,具有低投资、低成本的优势,主要是面对防火家电设计和建材的市场。随着技术的需要,出现了新型的热镀锌退火炉等较为先进的设备,其中有连续镀锌和退火两用炉、蓄热式辐射管燃烧系统退火炉。
3.1.1 连续镀锌和退火两用炉
由各个企业的技术改进研究人员无形中组成了一支实力雄厚的科技队伍。在技术革新中不断开拓前进,研制出连续镀锌和连退两用炉,连续镀锌和退火两用炉是在多年技术革新中的不断创新而研制出,在连续热镀锌领域中具有非常大的突破,很受到市场的欢迎,连续热镀锌技术以及连续退火技术具体的热处理过程相比之下也存在很大的不同,对于炉子段而言也有很大的不同。
3.1.2蓄热式辐射管燃烧系统退火炉
蓄热式加热系统广泛应用于冶金和化工行业。国内技术的不断进步,蓄热式辐射管燃烧系统成功应用于热镀锌生产线立式连续退火炉,走在了世界前列。。蓄热式辐射管燃烧系统的主要特点是采用蓄热燃烧交替燃烧两个烧嘴。使用烧嘴器时,两个烧嘴交替燃烧,其中一个烧嘴工作时,助燃空气先经该烧嘴的蓄热体加热,然后再与燃料混合燃烧;燃烧后的烟气加热辐射管后经过另一个烧嘴的蓄热体由烟道排出。
结语
目前,连续镀锌工艺相对成熟,镀锌产品应用于不同领域。随着竞争的日益激烈,新的质量要求(如轻型产品)需要不断的技术突破和发展。针对本文的分析对未来发展做出展望
(1)降低成本。成本包括生产周期的所有成本,包括生产成本和废弃产品的成本。热轧镀锌具有许多降低成本的优点,是未来的发展方向。
(2)高强度钢。高强钢必须在镀锌工艺方面有所发展,以便在竞争激烈的市场中占有一定份额。高强钢具有经济适用、价格稳定、具有较好的硬度、成型性好、可回收再利用等优点。缺点是易腐蚀、比重大。热镀锌HSLA钢在一定程度上克服了这两个缺点,它耐腐蚀,其强度/重量比较高,比一些有色金属有优势。
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