国内外高性能热镀锌板发展概况
北京钢铁研究总院
1、目前我国钢铁工业在品种、质量、成本、服务和劳动生产率方面与世界先进水平仍存在一定差距，面对日趋激烈的的国际国内市场竞争，必须加快结构调整步伐，这不仅是我国冶金工业生存与发展的需要，也是当今世界冶金工业的发展趋势。热镀锌
（Hot Dip Galavnizing）发明于18世纪中叶，它是由热镀锌工艺发展而来。钢带连续热镀锌工艺历经五十年的发展，已经成为一种工艺成熟的、技术先进的工业技术，至今为止，热镀锌仍是钢材防蚀方法中应用最普遍的、最有效的工艺措施。在建筑工业中,用于各类工业及民用建筑的轻钢龙骨、建筑层面板、瓦楞板、卷帘门等；在家电和轻工业方面，用于各类家用电器的外壳和底板；镀锌钢板广泛用于轻工、加电、汽车和建筑工业。在汽车工业中，用于汽车车体的、外壳、内板、底板等。我国大力发展电力、交通、通讯、能源和城市基础建设，随着建筑、家电、汽车工业的强劲发展，我国镀锌行业面临前所未有的机遇和巨大的市场。
近二十年来钢带连续热镀锌技术、装备以及相应的控制手段均有巨大的发展，使镀锌板得以满足汽车面板和家电用板的苛刻要求，并从而以其比电镀锌合金钢带廉价、耐蚀性优异而大有取代之势。本课题拟借鉴国外先进的 高性能汽车用热镀锌生产技术与装备开发技术及经验，通过技术创新、优化设计、精密制造以及国外技术合作，突破制约我国高性能汽车用热镀锌钢板生产技术与装备发展瓶颈。同时探讨热镀锌技术发展在国民经济可持续发展、节约能源、矿产方面的重要意义和前景。
2、汽车用高档热镀锌板国内外的发展形势
汽车工业产品具有高效、高可靠、高集成的要求，汽车用热镀锌钢板是镀锌钢板中的精品和极品。自1975年美国首次把热镀锌板应用于汽
车工业的20多年间，世界各汽车生产大国都在努力开发和研制以防腐蚀为目标，并综合考虑焊接性、涂敷性和成型性的高质量热镀锌板，并取得了一系列的 技术进步，其中包括钢基体的化学成分，钢板表面的轧制质量，热镀锌镀层厚度的均匀性，合金化的最佳结构及工艺控制等一系列技术问题。经过20年的研究，上述的技术问题及完成此项技术要求的工艺装备已基本得到解决而开始大量应用于汽车上，这些技术的成功应用可极大地改善汽车工作状态、延长寿命并节省能源。
高表面质量、高强度和高深冲性是汽车面板所必需具备的基础条件,镀层表面质量与薄板表面质量粗糙度、清洁度、带钢 化学成分及其冲压成型性有直接的关系，同时热镀工艺、锌液成分、热镀设备也是影响镀层表面质量的重要因素。高强度和高冲压性与热镀锌基板化学成分、物理性能、热处理工艺以及热镀性能都有密切关系，下面将重点论述国外与国内汽车用高挡热镀锌板镀层品种、基板、工艺及设备等方面的发展现状及趋势。2．1国外的热镀锌板的发展趋势
2．1．1 热镀锌镀层品种的发展现状
1） 无铅热镀锌镀层
美丽的锌花是传统的热镀锌板的典型特征，由此获得用户的青睐，具有一定的商业价值。但是研究表明锌花表面的不平整性，镀层中的铅含量会影响镀层板在后序加工中的加工性能、涂装性能和使用中的耐蚀性，因此自60年代起国外一直在研究无锌花和小锌花的生产技术。通过水雾冷却，Heurfey喷锌粉等工艺，可以增加晶体结晶成核数量和控制晶体生长，达到生产小锌花板的目的。80年代起国外开始研究无铅热浸锌技术，目前欧洲、南美新建镀锌生产线均采用无铅镀锌工艺，无铅镀锌已成为当前热镀锌发展的趋势。
2） 热镀锌板合金化镀层
在热镀锌品种中，通过镀后热扩散处理，开发了合金化镀锌板，耐蚀性较普通热镀锌板提高了一倍以上，通过这种合金化处理可以消除镀层表面锌花；同时减少了点焊时锌的蒸发量，降低了点焊机铜电极受锌
蒸汽污染的程度，从而提高了电极的寿命。为确保合金化镀锌板镀层的良好附着性，对于汽车用外板的较厚的合金化镀锌板采用了高效的加热和冷却措施（高效烧咀、或感应加热器），并配备各种类型的合金化传感器，通过仪器分析和电脑指令及时调整镀层中相应的结构，以生产适于高冲压变形的要求。
由于汽车用在冲压成型时的条件，除要求钢板基体具有必要的优异的机械性能外，对镀层（合金化层）附着性的要求也十分苛刻。
近20年，对合金化镀锌板冲压成型性与镀层微观结构之间的关系进行大量的研究，结果表明，取得了良好的镀层附着性的关键是镀层相结构及铁含量。为获得最佳的镀层相结构和合适的铁含量，而开发出镀层的均匀化技术和合金化控制技术。为了严格控制镀层的相结构，必须对合金化过程中的加热和其后的冷却过程进行精确的控制。其措施如下： （1） 在合金化的加热区和保温区之间设置镀层反射因素测定素，以测定镀层表面的合金化，控制钢带温度保持在δ1相稳定形成的温度区间内（激光束法）；
（2） 在保温和喷雾冷却区之间设置高温度计和发射率测定器，以便同时测量钢带温度和发射率；
（3） 经冷却后的钢带在适当的位置合金化相结构传感器以测量镀层中铁含量及层中δ1、Γ和ζ各相层的厚度（荧光法或X-射线衍射法）；
（4） 钢带经过气刀后进合金化炉前以及在相结构传感器之后均设置镀层厚度（重量）测定仪（荧光X-光法）
3）二层合金化热镀锌钢板
合金化镀锌板在涂漆时易发生气泡等涂膜缺陷，新日铁研制出二层合金化热镀锌钢板。该二层合金化热镀锌钢板镀锌层的构成，在钢板底层进行热镀10%FeZn合金层，其锌附着量5年防锈蚀用30g/m2，10年防锈蚀用60g/m2，其上层则采用电镀锌富铁80%FeZn层，其附着量为
3g/m*2。实验结果表明，新研制二层合金化热镀锌钢板，底层
10%FeZn，附着量30~60g/m2，完全可以满足汽车耐蚀性要求。其上层富铁80%FeZn层附着量3g/m2，上层硬度得到提高，既解决了弧坑状缺陷,也降低了冲压力。例如，80%FeZn层附着量为1g/m2时，其硬度为
300HV，冲压力为1960Mpa,此时仍有弧坑状缺陷；当附着量3g/m2时，其硬度为350HV，冲压力为1770MPA，此时无弧坑状缺陷，它说明了新研制的二层合金化热镀锌钢板具有良好的加工成型性能。
4） 差厚锌层
用控制气刀压力的方法，常常使两面镀锌层厚度差比为1：3。这样锌层厚的一面耐蚀性好，薄的一面焊接性好，这个品种常用于汽车制造。
5） 单面镀层
单面锌层即一面镀一定的锌层厚度，而另一面不镀锌的热镀锌板。单面热镀锌板的生产方法有疏锌法、直接法、间接法和双层分离法。单面热镀锌板主要用于汽车制造，有锌层的面防腐，无锌层的面有利于点焊。由于合金化板（锌-铁合金）具备良好的焊接性，所以单面镀锌板已逐步被淘汰。
2．1．2 热镀锌基板的发展现状
汽车板热镀锌机组以生产外板为重点，生产规格板厚多在
0.6~1.2mm之间，板宽多为800~1850mm，最宽可达到2000mm。产品级别相当复杂，从CQ、DQ、DDQ、EDDQ（IF），到BH、DP、TRIP等汽车用高强度钢板。通过采用多种先进技术，使镀层形貌、厚度精度等得到精确控制，如镀层厚度误差小于2~3g/m2。通过采用无铅镀锌可生产无锌花钢板，这种镀层不易产生晶间腐蚀，使用寿命长，适用于汽车和电器行业。日本几乎每套热镀锌机组都设置了锌铁合金化炉，锌铁合金化镀层板（Galavneal）标准镀锌层厚度为双面160~180g/m2，合金镀层含
Fe8%~12% [2]。
国外在20世纪70年代开发了微合金钢和磷合金钢，80年代中期开发了双向DP钢和烘烤硬化钢，90年代开发了相变、诱导塑性TRIP
