镀锌线生产工艺.doc

宜昌三峡全通涂镀板股份有限公司 内部培训与自学教材
一、钢板热浸镀概述
（一）防止钢材腐蚀的方法
据统计，世界上每年因腐蚀而报废的金属制成品重量大约相当于金属年产量的三分之一，即使考虑在腐蚀报废的金属中有三分之二可以回收，每年也还有相当于年产量大约十分之一的金属因腐蚀而损失掉了。何况，腐蚀损失的价值是不能仅仅以损失了多少吨金属来计算的，因为，被腐蚀报废的金属制成品的价值往往要比金属本身的价值高得多。因此，金属防腐问题具有十分重要的经济意义。钢材是人类生产生活中最重要、应用最广的结构材料和功能材料，所以，金属防腐的主战场是钢材防腐。
上个世纪，美国技术评定署曾提出今后材料发展“三个三分之一”的看法：材料性能的改善，三分之一靠表面技术；三分之一靠强化技术；三分之一靠发展非金属材料。这里所说“性能的改善”，一个重要方面，就是材料防腐蚀性能的改善。
长期以来，人们与钢铁腐蚀进行顽强斗争，创造了许多防止钢材腐蚀的有效方法。这些方法概括起来有两大类：一类是合金防腐法；另一类是表面包层防腐法。合金防腐法属于强化技术范畴，包层防腐法属于表面技术范畴。
合金防腐法，就是在钢中加入铬、镍等合金元素，制成各种各样的不锈钢，其抗腐蚀能力比普通钢大大提高，腐蚀进程大大减缓。
包层防腐法，分为：非金属包层防腐法，金属包层防腐法，以及二者相结合的防腐法。例如：在钢制设备表面涂上油漆，这是非金属包层防腐处理；在钢材表面镀上锌，这是金属包层防腐处理；在钢带表面镀上锌，再涂上油漆，制成彩色涂层板，这是金属包层和非金属包层相结合的防腐处理。
金属包层防腐法，就是在钢材表面镀上其它种类的金属。金属镀层的方法主要有：冷镀法（含电镀法、化学镀法），热浸镀法（简称热镀法），气镀法（即真空蒸镀法），它们分别是在金属化合物水溶液态、金属液态、金属气态下进行的。此外，还有渗镀法、包镀法、喷镀法等金属镀层方法。
值得注意的是，在钢材防腐蚀处理中，薄钢板的防腐蚀处理占有尤其重要的位置。这是由于，一方面，薄钢板生产工序复杂，工艺难度大，成本高，价值高；另一方面，因其厚度很薄，比表面积大，遭受腐蚀后更容易报废。所以，薄钢板防腐蚀处理的必要性和重要性显得特别突出。

（二）钢板热浸镀类别
世界上钢板热浸镀方法类别，按其历史长短排序，有：热浸镀锡，热浸镀铅，热浸镀锌，热浸镀铝，热浸镀铝锌硅合金。
热浸镀锡。热镀锡板俗称“马口铁”，是一种最古老的金属镀层钢板，在16～17世纪便出现了这种产品。镀锡板因主要用于制罐以装盛食品饮料，属室内防腐，又是一次性使用，要求的是很薄而均匀的镀层，电镀锡的特点正好符合这一要求。而热镀锡板镀层比电镀锡厚几倍，且厚度不够均匀，锡又是较贵重的金属，为了降低生产成本，保证质量，目前热镀锡板已全部被电镀锡板所取代。
热浸镀铅。热镀铅板是含铅90％～75％、含锡10％～25％的铅锡合金镀层钢板，也具有悠久的历史，1720年便在英国生产。热镀铅板因铅是有毒元素，在日益重视环境保护的现代，热镀铅板应用领域大幅度缩小，其生产正在萎缩之中。
热浸镀锌。热镀锌板由法国于1836年首次投入工业生产，至今已有一百七十余年的历史。在钢板热浸镀的历史中，热浸镀锌得到最大的发展，热镀锌板的发展速度快、产量高和应用广泛是其它镀层板无法与之比拟的。热镀锌板现已发展成为包括多种普通热镀锌板和热镀锌基合金镀层板的一族产品，其总产量目前大约占所有热镀板总产量的90％，并将在一个相当长的时期内继续保持优势地位。
热浸镀铝。热镀铝板开创于1893年，由美国于1939年首次进行钢带热镀铝生产。近七十年来，热镀铝板得到一定的发展，但发展速度和规模不够理想。
热浸镀铝锌硅合金。热镀铝锌硅板于1972年在美国首次投产。三十多年来，热镀铝锌硅板得到相当快的发展，至今世界累积产量已接近6千万吨。
热镀锡、热镀铅、热镀锌、热镀铝的发明顺序，不是偶然的，而是由锡、铅、锌、铝这四种金属的熔点（依次是232℃、327℃、419℃、658℃）一个比一个高决定的。因为较低熔点金属的冶炼及液态金属的使用难度较低，较高熔点金属的冶炼及液态金属的使用难度较高，随着工业的发展进步，人们才逐步发明了熔点逐个增高的金属用于热浸镀的技术。至于热镀铝锌硅，因它是热镀锌和热镀铝相结合的产物，自然比热镀锌和热镀铝都诞生得晚。

（三）金属镀层的保护作用
钢板表面镀上了金属镀层，等于钢板穿上了保护衣。钢板的基本成份是铁，镀层对钢基的保护作用，要分两种情况来看。
笫一种情况。有的金属镀层如镀锌层（不论是热镀锌还是电镀锌），对钢基而言呈阳极性，镀层对钢基的保护作用分为两个阶段。
第一阶段，当镀层保持完整的时期，镀层起到“隔离保护作用”，即把钢基与外界的腐蚀介质隔开，保护钢基免于发生腐蚀。这时，镀锌层表面接触不纯净的水等腐蚀性介质，其表面受到腐蚀，生成氢氧化锌（Zn（OH）2）、氧化锌（ZnO）、碳酸锌（ZnCO3）等非溶性的化合物。这些腐蚀产物以沉淀的形式析出，并购成较致密的薄膜，对于腐蚀向深部发展具有阻滞作用，因此，镀锌层的腐蚀损耗是比较缓慢的。只要镀锌层未腐蚀穿透，就继续对钢基起着隔离保护作用。当镀锌层局部腐蚀穿透了，此处就失去了隔离保护作用。　
第二阶段，当镀层发生了局部破损后，不论是由腐蚀穿透造成的破损还是机械划伤扎伤，由于锌的电极电位比铁低，当有腐蚀性介质如不纯净的水复盖时，形成微电池，镀锌层成为阳极，钢基成为阴极，阳极发生氧化反应，锌产生腐蚀；阴极发生还原反应，铁的腐蚀受到抑制。这就是锌的“牺牲阳极保护作用”。作为阳极的锌牺牲自己，靠自身的腐蚀损耗来保护作为阴极的铁，使之免遭腐蚀。
试验研究表明，镀锌层对它旁边无镀层的钢铁表面的电化学保护作用随距离而衰减。在邻近镀锌层的区域为彻底保护区，在此区域，钢铁不发生腐蚀；彻底保护区之外，为部分保护区，此区域钢铁发生不严重的腐蚀；部分保护区之外，为无保护区，此区域钢铁发生严重腐蚀，腐蚀程度与裸钢板相同，与之距离不远的镀锌层对此区域不起作用。国外用“锌/钢电偶试样”做大气暴晒试验的结果表明：彻底保护区的宽度～1mm，部分保护区的宽度～3.5mm。这就是说，镀锌层有彻底保护作用的距离～1mm，有部分保护作用的距离～4.5mm。所以，镀锌层是否起到牺牲阳极保护作用，不是取决于钢基暴露的面积是否大到不能为电解液（例如水膜）所笼罩，而是取决于钢基暴露的面积是否超出“彻底保护区”的大小，或者是否超出“彻底保护区＋部分保护区”的大小。超出了，即使有水膜完全笼罩，钢基也发生腐蚀。
第二种情况。有的金属镀层如镀锡层（不论是热镀锡还是电镀锡），对钢基而言呈阴极性，镀层对钢基只具有隔离保护作用，不具有牺牲阳极保护作用。如果镀锡层局部破损了，有电解液复盖时，锡成为阴极，铁成为阳极，反而会加剧钢基板的腐蚀穿孔。所以，这类镀层只有在它自身腐蚀穿透前，靠隔离作用来保护钢基。
无论对钢基呈阳极性的镀层，还是对钢基呈阴极性的镀层，其工作寿命主要取决于镀层厚度（单位面积上的镀层重量）和环境气氛。镀层越厚，镀层重量越大，镀层服役寿命越长。环境气氛腐蚀性弱（如农村大气），镀层服役寿命长；环境气氛腐蚀性强（如工业大气、海洋大气），镀层服役寿命短。镀层的结构对其耐蚀性也有一定影响，例如纯锌层中的杂质可加快锌层的腐蚀速率。
表1.1给出了不同大气环境里热镀锌板的腐蚀数据。
热镀锌板的大气腐蚀状况 表1.1
腐蚀环境气氛
锌层腐蚀速率
微米/年
（单面）
15年锌层腐蚀损失
厚50微米
〔350克/米2
（单面）〕
锌层腐蚀寿命
厚度
微米
（单面）
重量
克/米2
（双面）
距海岸100米，盐份浓度大
距海岸17公里，盐份浓度较小
工业城市，空气污染严重
一般城市，空气较新鲜
农村，空气新鲜
15
6
8
3
1
225
90
120
45
15
3150
1260
1680
630
210
3年4个月
8年4个月
6年3个月
16年8个月
50年
不同化学成份的金属镀层，其耐蚀性彼此有不同程度的差异，甚至有很大的差异。
（四）常见热镀板的名称和代号
表1.2给出了几种常见的热浸镀钢板的名称和代号。
常见热浸镀钢板的名称和代号 表1.2
种类
通用
商标
细分种类
GB/T 2518-2004（88）中的代号
不光整
光整
热镀锌板
GI
正常锌花板
N（Z）
NS
小锌花板
M（X）
MS（GZ）
无锌花板
F
FS
锌铁合金镀层板
（合金化热镀锌板）
GA

ZF（XT）
ZFS
热镀锌铝稀土合金镀层板
GF

热镀铝锌硅合金镀层板
GL，ZAL

热镀铝板
SA
（日JIS G 3314）
Ⅰ型
热镀铝板
SA1

Ⅱ型
热镀铝板
SA2

二、热镀板生产工艺型式
（一）工艺型式分类

钢板热镀锌在其发展历程中，先后出现了多种工艺型式。热镀锡、热镀铅因发展势头不大兴旺，热镀铝、热镀铝锌硅因诞生比较晚，实际使用过的工艺型式都比热镀锌少。但是，从理论上说，热镀锌的工艺型式，其它种类的热浸镀也都是可以使用的。因此，我们可以把钢板热镀锌的工艺型式看成是钢板热浸镀的工艺型式。
根据业界一直以来的习惯，钢板热浸镀的工艺型式是按镀前处理的方式来划分的。所有的工艺型式可分为线外退火和线内退火两类，每一类又包括几种具体的工艺型式。工艺型式的分类如下，右列表示诞生的年份。

线外退火 湿法 逐张钢板 1836
（熔剂法） 钢带连续 二十世纪80年代
逐张钢板 ？
干法
钢带连续（惠林法） 1953
（老式的）森吉米尔法 1931
线内退火 改良型森吉米尔法 1965
（还原法） 美钢联法（美钢联-川崎法） 1948
赛拉斯法 1947
莎伦法 1939

值得注意的是，并非越先进的工艺发明得越晚。线内退火工艺总体上比线外退火工艺先进，但已有四种线内退火工艺诞生后，又诞生了一种新的线外退火工艺。在线内退火工艺中，最先进的是美钢联法工艺，但它在诞生后的一段时期中不大受青睐，特别是次先进的改良型森吉米尔法问世后，在长达二十年左右的时期里，得到很大发展，同时美钢联法则受到冷遇。到二十世纪八十年代末期以后，美钢联法越来越受到重视，迎来了自己的大发展时期。这些现象的出现，系受到不同时期市场对热镀板产品档次质量的需求有别、不同工艺型式的建设成本和运行成本有别、不同国家的国情有别等因素影响的结果，有其历史的必然性。
上列工艺型式中，有四种工艺较有代表性，按其技术先进程度由低到高排列的顺序是：干式熔剂法连续热镀工艺，（老式的）森吉米尔法连续热镀工艺，改良型森吉米尔法连续热镀工艺，美钢联法连续热镀工艺。下面，分别对这四种工艺进行概括的讲述。

（二）干式熔剂法连续热镀工艺
1、工艺流程
为了节省篇幅，不列出工艺流程中的全部工序，只列出体现工艺型式特点的工序。
… … 碱洗脱脂 → 水洗 → 酸洗 → 水洗 → 涂熔剂 → 烘干 →
热浸镀 … …
2、优点
这种工艺的优点是其生产率比单张熔剂法工艺大幅度提高。我国最早的钢板热镀锌生产线、苏联援建的鞍钢第二薄板厂的干式熔剂法逐张热镀锌机组（现已被淘汰），每年产量只有1～2万吨；恒通公司第一条热镀锌生产线、老厂原1＃干式熔剂法连续热镀锌机组（现已改造成美钢联法机组），年生产能力为7万吨（改造后为10万吨）。
3、缺点
⑴ 需要线外退火，生产工艺复杂，成本高。这就是说，冷硬钢带要通过退火机组（罩式退火或连续退火）和热浸镀机组这两条机组，才能变成热浸镀层钢带。
⑵ 锌液中的铝Al与熔剂氯化锌ZnCl2、氯化铵NH4Cl起反应，生成三氯化铝AlCl3而消耗掉，锌液中的Al不易维持较佳含量，影响产品的锌层粘附性。
⑶ 为了维持锌液中起码的铝含量，必须频繁地往锌锅中添加锌铝合金调整锭，操作麻烦。
⑷ 易产生漏镀点缺陷。这是因为，钢带入锌锅时，表面熔剂被锌液灼烧变成熔剂灰而脱离板面，但往往难以百分之百地脱离，板面残留的小点状熔剂灰就导致针孔状的漏镀点。

（三）（老式的）森吉米尔法连续热镀工艺

1、工艺流程
… … 氧化预热 → 还原退火 → 冷却 → 热浸镀 … …
2、优点
⑴ 线内退火，生产工艺简化。还原法热浸镀机组，属于集约型的生产线，它把退火处理和热浸镀合并在一条生产线内，冷硬钢带通过这一条生产线，就能变成热浸镀层钢带。
⑵ 锌层粘附性得到改善。这是因为无熔剂存在，锌液中的Al容易维持在较佳的含量范国内，对锌层粘附性有利。
3、缺点
⑴ 先加剧氧化，后还原，加重了还原处理的负担，增加了成本。这是由于，卧式连续退火炉的第一段是氧化性预热炉，它与后面的还原退火炉是分离的，它的入口、出口是敞开的，炉内用燃气明火加热，炉内气氛呈氧化性，当钢带通过时，在炉内快速发生高温氧化，出炉后，大气中的氧气更充分，继续加重氧化，然后才进入还原性气氛的还原退火炉。本来冷硬钢带表面只有较轻微的氧化层，连续退火炉的任务之一是把氧化层还原掉，可是，钢带在被还原处理前却先被加剧氧化，形成厚厚的氧化铁皮，这就使还原处理的负担大大加重了。为此，通入冷却段和还原退火炉内的保护气必须是氨分解气体（2NH3＝N2＋3H2），氮气占25％，氢气占到75％，成本相当高。
⑵ 保障产品质量较困难。这表现在，由于板面氧化铁皮厚，容易出现还原不彻底的现象，既会削弱镀层粘附性，又会产生漏镀缺陷。
⑶ 预热炉是燃气明火加热，炉膛温度高（最高1300℃），故障停车后再启动时，容易发生断带。

（四）改良型森吉米尔法连续热镀工艺

1、工艺流程
… … 无氧化预热 → 还原退火 → 冷却 → 热浸镀 … …
2、特征
这种工艺型式区别于老式森吉米尔法工艺的特征是，把原来互相分离的预热炉和还原退火炉用一个截面积较小的过道连接起来，使预热炉、还原退火炉和冷却段结合成一个整体。这样，与钢带逆向运行的保护气体最终经过了预热炉再排出炉外，预热炉内的气氛也是还原性的，最差也是微氧化性的。这种工艺型式的预热炉是无氧化或微氧化的预热炉。
2、优点
⑴ 优质。由于预热炉内气氛性质的改变，需要还原掉的，基本上只是冷硬钢带表面原有较薄的氧化铁层，这样就能达到还原彻底的效果，保障镀层粘附性，并避免漏镀斑点。
⑵ 高产。由于还原任务较轻，钢带在炉时间不必太长，机组运行速度可加快一些，可提高产量。
⑶ 低耗。由于还原任务较轻，保护气中的氢气含量可控制在30％以下甚至在15％以下，大幅度降低了氢气耗量，减少了生产成本。
3、缺点
⑴ 以更高的标准来衡量，镀层粘附性还不是特别强。这是由于，冷轧过程必然使得钢带表面带有一些油污和铁粉，而钢带进入连续退火炉之前，不经过任何表面净化处理，如果油污较厚，入炉后可能去除得不彻底，就会影响镀层粘附性。即使油污彻底除掉了，铁粉仍然在板面上，也会使镀层粘附性受到削弱。所以，这种工艺生产的热镀板，用于深冲超深冲加工，往往会发生镀层开裂、脱落。
⑵ 预热炉一般是燃气明火加热，炉膛温度高（最高1300℃），故障停车后，再启动时容易发生断带。

（五）美钢联法连续热镀工艺

1、工艺流程
美钢联法是美钢联-川崎法的简称，是美钢联公司和川崎公司各自独立、基本同时发明的连续热浸镀工艺型式。
美钢联法工艺是当代普遍采用的工艺型式，这里把其工艺流程写全。
开卷 → 剪切头尾 → 焊接 → 活套储放 → 脱脂→ 还原退火（含冷却）→ 热浸镀 → 气刀吹扫 → 风冷 → 水冷 → 光整 → 拉弯矫直 → 钝化/耐指纹处理 → （涂油）→ 活套放储 → 分卷剪切 → 卷取
2、特征
美钢联法工艺区别于改良型森吉米尔法工艺的特征有两个。
⑴ 钢带进连续退火炉之前先要进行碱洗脱脂处理。不象改良型森吉米尔法钢带入炉前无碱洗脱脂处理。碱洗脱脂一般包括化学脱脂和电解脱脂两个部分。不过，如果只有化学脱脂没有电解脱脂，或者只有电解脱脂没有化学脱脂，也是可以的。
⑵ 连续退火炉为全幅射炉。不象改良型森吉米尔法预热炉是燃气（天然气、焦炉煤气、高炉煤气、混合煤气、发生炉煤气等）明火加热。如果整个炉子热源是电，自然是全辐射炉。如果热源是燃气，燃气都是在辐射管内燃烧，燃烧废气通过引风管路系统排往外界，燃烧气体与炉膛里的保护气体是互相隔离开的。至于预热段，如果是电加热，连退炉一般不设预热段；如果是燃气加热，为了利用燃烧废气的余热，可以设预热段。在预热段布置散热管路，让燃烧废气在管路内流过，发挥升高炉膛温度、预热钢带的作用，废气自身温度降低后，再排往外界。可以看出，此预热段与改良型森吉米尔法的预热炉有两点重要区别：其一、在预热段内不是靠燃气燃烧来加热，而是从加热均热段（还原退火段）辐射管系统内引来燃烧后的废气，利用其余热；燃烧废气在管内流动，与炉膛气氛是互不搭界的。
具备上述两个特征的就是美钢联法；不具备这两个特征的就是改良型森吉米尔法。
如果某种工艺型式只具备这两个特征中的一个，则不能看作独立的工艺型式，只能看作介于改良型森吉米尔法和美钢联法之间的过渡型式。例如，某条热浸镀机组，退火炉是全辐射炉，但炉前没有碱洗脱脂设施；另一条机组，炉前有碱洗脱脂设施，但退火炉的第一段是明火加热的无氧化预热段，这些机组都属于改良型森吉米尔法与美钢联法之间的过渡性工艺型式。
具备这两个特征就是美联法，并不等于说所有的美钢联法热镀机组处于相同的技术水平。配置的完整性、装机水平、自动化程度、设备加工精度、安装质量等差异，决定了同为美钢联法的不同机组的技术水平高低。
3、优点
美钢联法工艺的产品质量特别是镀层粘附性更好，可满足汽车（轿车）制造的要求。
4、缺点
美钢联法工艺的建设和生产成本（基建、运行、环保处理等方面的成本）比较高。

三、美钢联法主要工艺环节的功能和参数
（一）碱洗脱脂
1、功能
碱洗脱脂的功能是，通过化学碱洗、碱液刷洗、电解碱洗、水刷洗、水喷淋等步骤，基本清除钢带表面的油污和铁粉等杂物。
2、主要参数
脱脂剂含有主要成份NaOH，还含有乳化剂、消泡剂等添加剂。受检验手段的限制，生产中只检测NaOH的含量来确定水溶液中脱脂剂的含量。脱脂处理的主要工艺参数见表3.1。
脱脂处理主要工艺参数 表3.1
工 序
NaOH浓度（g/l）
温 度（℃）
备 注
碱液喷淋或浸洗
10～14
60～80
每班化验二次
碱液刷洗
10～14
70～80
每班化验二次
电解脱脂
10～14
60～80
每班化验二次
水 刷 洗

70～80
补充新水2～3t/h
水喷淋清洗

70～80
补充新水2～3t/h
烘 干

≥60

（二）还原退火
1、功能
还原退火在连续退火炉内完成，其功能有下列三条，归纳为退火处理和表面净化处理两个方面，这两个方面的功能是结合在一起同时实现的。
⑴ 完成对冷硬钢带的再结晶退火，改变其内部组织，
使纤维状组织变为再结晶的等轴晶组织，从而改善其机械 退火处理
性能，使强度下降，硬度下降，延伸率上升，深冲性上升，
韧性上升，获得强度、硬度与塑性、韧性的良好匹配。
⑵ 通过加热，使板面残余的油污裂化、挥发，随废
气排出炉外。 表面净化处理
⑶ 靠氢气H2还原掉板面的氧化铁层，FeO＋H2＝Fe＋
H2O，得到洁净的铁基表面。
关于板面残余油污入炉后的去除，有一种说法说，板面残余油污在炉内是烧掉的。实际上这种说法不科学。燃烧是剧烈的氧化反应，需要消耗大量的氧气，炉内充满着还原性气体，不存在大量氧气，也不允许存在大量氧气，因此，板面残余油污不是烧掉的。轧制油的裂化点只有二百多摄氏度，钢带入炉并被加热到裂化点以上，板面油污就会裂化、挥发，挥发物随废炉气一起排出炉外。板面油污是经裂化、挥发而去除的。
关于反应式FeO＋H2＝Fe＋H2O，此反应式是可逆的，在一定条件下反应自左向右进行；在另外的条件下反应自右向左进行。在退火炉内是靠氢气的还原倾向占压倒优势，来保证反应自左向右进行。
2、炉内保护气体
H2含量 4 ～ 20 ％
O2含量 ≤ 30 ppm
露点 ≤ －25 ℃
炉内压力 50 ～ 120 Pa
3、炉温
正常生产状态下：
SPCC（CQ） SPCD1（DQ）
加热段 680～760℃ 730～810℃
均热段 700～780℃ 750～830℃
由于薄规格的钢带较易完成再结晶退火，炉温取范围内的较小值；较厚规格的钢带，炉温取范围内的较大值。
钢带运行速度快时，应适当提高炉温保证退火完全。
4、板温
辐射高温计基本准确的条件下（若不准确，测量值不可作为依据）：
SPCC（CQ） SPCD1（DQ）
加热段出口 630～720℃ 680～770℃
均热段出口 650～730℃ 700～780℃
入镀锅前 400～470℃ 400～470℃
薄规格的钢带，板温取范围内的较小值；较厚规格的钢带，板温取范围内的较大值。
钢带运行快时或生产较厚规格板时，注意打开冷却段适当台数的冷却风机，以保证钢带入镀锅温度不超温。

（三）热浸镀

这里暂时只谈热浸镀锌的情况。
1、功能
简单地说，热浸镀锌的功能就是在钢带表面镀上锌。具体说来是这样的：钢带在密闭状态下进入锌锅，随着锌液瞬间从板面浸蚀下来微量的铁之后，锌液中的铝与板面的铁迅速反应生成极薄的Fe2Al5中介层；随后，铁与液态锌间进行反应扩散，锌-铁合金层（主要组份为FeZn7）开始形成并继续长大。由于Fe2Al5层的阻滞作用，此扩散过程进行得比较缓慢。钢带离开锌锅时，其表面带出液态锌。
锌液中锑Sb的作用是促使锌花长大，形成普通的大锌花。
2、锌液成份
见表3.2和表3.3。
生产普通锌花板的锌液成份 表3.2
成 份
Al（％）
Fe（％）
Sb（％）
Zn（％）
含 量
0.16～0.22
≤0.05
0.2±0.02
余量

生产无锌花板的锌液成份 表3.3
成 份
Al（％）
Fe（％）
Zn（％）
含 量
0.16～0.22
≤0.05
余量

3、锌锭成份
见表3.4和表3.5。
生产普通锌花板用锌合金锭成份 表3.4
主成份
合金成份
杂质含量 不大于
Zn
Al
Sb
Pb
Fe
Cd
Cu
Sn
总和
余量
1.07
±
0.04
0.20±
0.02
0.004
0.004
0.003
0.003
0.002
0.016
生产无锌花板用锌合金锭成份 表3.5
主成份
合金成份
杂质含量 不大于
Zn
Al
Sb
Pb
Fe
Cd
Cu
Sn
总和
余量
1.07±0.04
－
0.004
0.004
0.003
0.003
0.002
0.016
生产中要严格控制使用的锌锭品种，不同成份的锌锭不得混用。
必要时，用小锌铝合金锭调节锌液成份。
调整锌液成份的锌铝合金锭的化学成份，热镀锌企业多习惯用“Zn-10％Al”或“Zn-15％Al”这两种，但更科学合理的、更好的成份是“Zn-5％Al”。为什么呢？因为，在Zn- Al二元合金相图中，“95％Zn，5％Al”是共晶点，其熔点最低，为381℃，显著低于锌液工作温度，此种成份的锌铝合金锭加入锌液，会很快熔化并溶入锌液中，全部溶入锌液并达到成份均匀化的过程比较短；而“Zn-10％Al”或“Zn-15％Al”这两种锌铝合金锭，其熔点较高，加入锌液不会熔化，只能被锌液逐渐浸蚀而溶入锌液中，全部溶入锌液并达到成份均匀化的过程比较长。虽然，生产操作时，每次添加“Zn-5％Al”的量比较大，这是一个缺点，但与优点比起来，缺点是次要的。
潮湿带水的锭子很容易引起锌液飞溅。锌合金锭、小锌铝合金锭加入锌锅时，应先预热烘干水份，以避免锌液飞溅伤人。
4、温度
锌液温度的目标值：455℃，或460℃。若温度控制系统的控制精度是±5℃，则锌液温度的控制范围是：455℃±5℃，或460℃±5℃。
钢带入锌锅温度：在使用陶瓷锅体感应加热锌锅的情况下，宜与锌液温度基本相同。

（四）气刀吹扫

气刀吹扫的功能是：吹刮掉板面多余的镀液，控制镀层重量，得到符合指定厚度且分布均匀的镀层。
影响镀层重量的因素有：气刀吹气压力、刀唇与钢带的距离、钢带运行速度、喷吹角度、镀液成分（镀液流动性）等。在生产中，为了获得预想的镀层厚度，主要调节第一、二个因素。之所以主要抓这两个因素，一是因为这两个因素对镀层厚度影响大；二是因为它们只影响镀层厚度，不影响其它指标，没有副作用。

（五）风冷和水冷

风冷和水冷的功能是：冷却钢带，使板面液态镀层凝固成固态镀层，并将钢带继续冷却到后工序需要的温度。
锌的凝固点为419℃，热镀锌时，要求：
钢带到冷却塔顶第一转向辊之前的温度≤300℃（310℃）；
钢带入水沾槽之前的温度≤150℃（160℃）；
钢带入光整机前的温度≤40℃（45℃）。

（六）光整

光整处理的功能有：
1、改善板形和平坦度。
2、减轻或消除钢板的屈服平台，使镀层钢板用于成形加工时产生滑移线的现象暂时减轻或消除。通过较大压下量的光整处理暂时消除了屈服平台，一般可保持几天时间。
3、把镀层晶花压平，减轻镀层表面起伏。这里说“晶花”，而不说“锌花”，是因为，热镀锌层的结晶花样才称为锌花，若把其它种类热浸镀层的结晶花样也称为锌花则是不恰当的，但所有种类热浸镀层的结晶花样却可以统称晶花。
4、给定板面粗糙度。这需要事先通过喷砂打毛、电火花打毛或激光打毛等方式，把光整工作辊表面打毛。不同表面粗糙度的工作辊，将使镀层板获得不同的表面粗糙度。但镀层板表面粗糙度并不等于工作辊表面粗糙度，因为平整加工后，板面弹性变形就消失了，只有塑性变形才保留下来。“复印系数”一般为0.5～ 0.6，即板面形成的粗糙度为光整工作辊辊面粗糙度的50％～60％。
光整延伸率（又称平整度）：最大2％。

（七）拉弯矫直

拉伸弯曲轿直处理有以下功能：
1、改善板形和平坦度。
2、减轻或消除钢板的屈服平台，使镀锌钢板用于成形加工时产生滑移线的现象短时减轻或消除。通过拉弯矫直消除了屈服平台，最长可保持4周时间。
3、改善钢板的各向异性。未经拉弯矫的钢带，其纵向屈服强度较低，横向屈服强度较高，经拉弯矫之后，纵、横向屈服强度的差值消失或变小，各向异性消失或变弱，获得或基本获得合向同性。
拉矫延伸率（又称拉伸系数）：最大2％。
光整和拉矫的总延伸率：最大3.5％。
光整和拉弯矫各自的前两条功能，是光整和拉弯矫共同的基本功能。拉弯矫矫正板形的作用更大些，减轻、消除屈服平台保持的时间更长些，所以拉弯矫直机的必要性、重要性比光整机更大些。一条热镀线（或连续退火线），只有光整机（平整机）没有拉矫机是不行的，只有拉矫机没有光整机（平整机）是可以的，既有拉矫机又有光整机（平整机）是完善的、更好的。
（八）钝化和耐指纹处理
1、钝化
钝化处理的功能是在镀层表面生成一层致密的化学转化膜，即钝化膜，保护镀层钢带在正常储存、运输条件下3～6个月不生白锈。
热镀锌钢带目前使用含六价铬的钝化液，其主要组份一般为H2CrO4，钝化处理时，板面发生的主要化学转化反应是
H2CrO4＋Zn＝ZnCrO4＋H2↑ （3.1）
以ZnCrO4为主要组份的钝化膜，对镀锌层起着保护作用。
钝化膜含铬量：10～20mg/m2。
2、耐指纹处理
耐指纹处理的功能是在镀层表面生成一层薄的有机膜，即耐指纹膜，取得比钝化膜更强的耐蚀性，达到耐指纹的效果。
耐指纹膜的厚度一般为0.5～1.5μm，比钝化膜厚得多，比彩涂板的有机涂层薄得多。
耐指纹处理液的成份比较复杂，除了含有不同类型的有机成份外，还可以掺入具有较强耐蚀性的金属离子。

（九）机组张力分布

根据工艺需要，在机组各张力段，钢带应有不同的张力。张力计算公式为：
张力（kg）＝钢带宽度（mm）×钢带厚度（mm）×张力系数（kg/mm2）
机组各段的张力系数见表3.6。
张力系数表（kg/mm2） 表3.6
张力段
开卷段
脱脂段
入口活套
退火炉段
热镀冷却
预留光整
拉弯矫直
出口活套
卷取段
张力系数
0.8～1.5
1.0～2.0
1.5～3.0
0.3～0.8
2.0～3.0
3.0～4.0
7.0～11.0
1.5～2.5
2.5～3.5
各张力供给设备如张力辊、开卷机、卷取机等，按要求提供张力。张力系数在薄料时取较大值，厚料时取较小值。根据板形好坏，张力可作适当调整，以确保生产顺利进行。

四、热浸镀若干工艺技术问题

（一）脱脂原理

在美钢联法钢带连续热浸镀当中，碱洗脱脂是钢带还原退火前的重要处理工序。其功能是，通过碱液喷淋或浸渍、碱液刷洗、电解碱洗、水刷洗、水喷淋等步骤，基本清除钢带表面的油污和铁粉等杂物。
当钢带在冷轧机上进行轧制后，钢带表面不可避免地会附有油污和铁粉。油污主要是轧制乳化液中的轧制油；铁粉是在巨大的轧制压力导致的摩擦力作用下（特别是在钢带变形的前滑区和后滑区，摩擦系数远大于滾动摩擦），从钢带表面及轧辊表面摩擦下来的。由于钢带和轧辊的材质不一样，二者的耐磨性差别大，铁粉的大部分是从钢带表面摩擦下来的，从轧辊表面摩擦下来的铁粉只占小部分。板面的油污、铁粉，就是脱脂段要清除的对象。
那么，脱脂处理的原理是怎样的呢？
1、轧制油的分类和性质
为了弄清脱脂原理，先要弄清轧制油的分类和性质。轧制油可分为三类。
一是可皂化油。动物油和植物油，例如猪油、牛油、棕榈油，都是可皂化油。可皂化油的性质是既能发生皂化，又能发生乳化。
二是非皂化油。各种矿物油都是非皂化油。非皂化油的性质是不能发生皂化，只能发生乳化。
三是某些合成脂。其性质介于可皂化油与非皂化油之间，主要靠乳化去除，也有一定的皂化性。
恒通公司使用的轧制油是一种合成脂。

2、化学脱脂原理
⑴ 皂化
（C17H35COO）3C3H5 ＋ 3 NaOH＝3 C17H35COONa ＋ C3H5（OH）3 （4.1）
硬脂 苛性钠 肥皂 甘油
皂化过程是化学反应过程。反应生成的肥皂和甘油都是易溶于水的，它们溶入碱的水溶液中而脱离板面。
⑵ 乳化
由于碱溶液中的乳化剂（事先加入的乳化剂和皂化反应生成的肥皂）的作用，板面未全部皂化的动植物油油膜、矿物油油膜或合成脂中的非皂化部分和未全部皂化的可皂化部分构成的油膜，变成很多细小的油珠，脱离板面进入碱液之中，这就是乳化。乳化过程，是物理变化过程。
3、电解脱脂原理
当钢带通过盛有碱溶液的槽子时，在通以直流电的情况下，使钢带作为阳极或阴极，以此进行除油的方法称为电化学除油，也叫电解脱脂。
当钢带作为阴极时，其表面上进行的是还原过程并析出氢气：
4H2O＋4e ＝2H2↑＋4OH－ （4.2）
当钢带作为阳极时，其表面上进行的是氧化过程并析出氧气：
4OH－－4e＝O2↑＋2H2O （4.3）
氢气气泡和氧气气泡将板面油膜撕裂，使之变成小油珠，气泡变大带着小油珠脱离板面。可见，电解脱脂过程，是化学反应与物理变化相结合的乳化过程：上面两个化学方程式表示了水的电解，这是化学反应；小油珠形成、随氢气气泡或氧气气泡脱离板面、进入碱溶液，这是物理变化。
由于大量气泡的作用，电解脱脂的乳化能力比化学脱脂中的乳化能力更强。
钢带电解脱脂，通常采用中间导体法联合电化学除油的方式。所谓中间导体法，是指钢带作为阴极极板和阳极极板之间的中间导体。所谓联合电化学除油，是指：钢带经过阴极极板之间的通道时，钢带担任阳极，钢带经过阳极极板之间的通道时，钢带担任阴极，钢带交替担任阳极和阴极，其表面交替发生阳极反应和阴极反应。这样，就把钢带作为阳极和作为阴极的两种电化学除油方式联合起来使用了。
不同极板的极性，要定期进行切换，使原来作为阳极的极板变为阴极，原来作为阴极的极板变为阳极，下一次切换后，极板的极性又倒回来。
电解脱脂槽中的极板是成对的，一对极板中的一块位于钢带一侧，另一块位于钢带另一侧。正确的联接方式，是使同一对的极板极性相同。当这对极板为阳极时，从这对极板之间通过的钢带担任阴极；当这对极板切换为阴极时，从这对极板之间通过的钢带担任阳极。槽中的极板对数为偶数，例如2对极板、4对极板、6对极板，等等。在阳极极板区域，电流从阳极极板通过碱液流到钢带，经钢带流到阴极极板区域，再从钢带通过碱液流到阴极极板，这样，全部电流基本上都从槽中的钢带流过，槽中钢带的一半表面上发生程度不同的析出氢气的反应，另一半表面上发生程度不同的析出氧气的反应，板面上充分发生