宝钢高品质热镀铝锌板生产工艺技术研究.docx

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1、 目 录2 技术要求及生产难点22.1 主要技术要求22.2 技术难点43 关键设备技术研究43.1 退火炉43.2 锌锅53.3 预熔锅63.4 镀后冷却设备64 关键工艺技术研究74.1 脱脂清洗工艺74.2 连续退火工艺94.3 热浸镀104.4 镀后冷却控制134.5 拉矫工艺145专题研究155.1热浸镀工艺155.2 锌渣控制165.3 锌流纹缺陷195.4 沉没辊瘤印缺陷205.5 气刀亮点缺陷216 工业试制226.1工艺控制226.2 产品质量237产品应用328经济及社会效益338.1直接经济效益338.2社会效益339结论33 1前言热镀铝锌板（55%Al- 43.4%Z

2、n -1.6%Si）兼顾了热镀锌和热镀铝板的优点，具有优良的耐蚀性、耐热性、外观装饰性等质量性能特点，是冷轧薄板产品中附加值较高的品种之一。从节约材料、减少资源浪费，以及有利于环保等方面考虑，热镀铝锌板在国外建筑、家电、机械、化工、交通运输等行业获得了广泛应用。热镀铝锌板目前在国内市场主要应用于电气柜制造及建筑（彩涂基板）等行业。其中，电气柜制造业用户对热镀铝锌产品质量要求较高，且因其要求的厚度规格绝大多数在1.82.0mm，生产技术难度较大（尤其是表面质量控制）。为满足市场需求，宝钢于2003年建成投产热镀锌及热镀铝锌两用机组（2#CGL），并于2005年成功开发出热镀铝锌产品。凭借机组装备

3、优势（具备厚规格产品生产能力），宝钢热镀铝锌产品在国内电气柜制造业的市场占有率曾一度达到30%左右，打破了韩国东部、台湾烨辉等垄断供应的局面。近年来，随着市场需求形势的变化，以及市场竞争的加剧，宝钢热镀铝锌产品在品种、规格及质量上的不足之处逐渐得以显现，市场占有率也呈下降趋势。为了拓展产品品种、规格，提高产品质量，以及改善生产工艺布局，降低生产成本，实现“专项产品、专线生产”，宝钢于2010年计划将上海板材热镀锌机组改造为热镀铝锌专用生产线。同时，为满足市场对产品质量的要求，宝钢立项进行高品质热镀铝锌板生产工艺技术研究。项目组针对电气柜制造业用户对热镀铝锌板的品质要求，通过对热镀铝锌关键设备（

4、退火炉、镀锅、预熔锅等）和关键工艺（脱脂清洗、连续退火、热浸镀等）的研究，在国内首次成功将热镀锌机组改造成热镀铝锌专用生产线，具备了高品质热镀铝锌板生产条件，并实现了电控柜、彩涂用高品质热镀铝锌产品的批量生产。截至目前，宝钢热镀铝锌专用生产线累计生产了27万吨热镀铝锌产品，I组品率稳定在92%以上，产品实物质量处于国内领先水平，电控柜用热镀铝锌产品国内市场占有率超过50%，满足了国内电控柜制造业用户的需求，具有较为显著的经济效益和社会效益。2 技术要求及生产难点2.1 主要技术要求专用热镀铝锌机组产品定位为高品质热镀铝锌产品，主要应用于家电、电控柜、建筑和彩涂基板等行业，产品在基板性能、镀层性

5、能和表面质量方面应满足以下技术要求。2.1.1基板力学性能热镀铝锌产品的基板力学性能应符合表1的规定。表1 力学性能和工艺性能牌号拉伸试验锌层180弯曲试验屈服强度Rel或Rp0.2/N/mm2抗拉强度Rm/ N/mm2断后伸长率A80/%弯心直径(a=板厚)DX51D+AZ-2705000002.1.2 镀层性能及均匀性铝锌产品绝大部分直接以裸板的形式使用，对产品的镀层耐蚀性要求较高。部分产品还存在折弯、冲压等，产品要求在折弯、冲压后不能产生脱落及明显裂纹，对镀层的成型性及附着力要求较高。GB/T 14978-2008连续热镀铝锌合金镀层钢板及钢带7.7.3条规定，镀层重量三点试验平均值应不

6、小于公称镀层重量；单点镀层重量试验值应不小于镀层公称重量的85%。上述要求结合镀层厚度转化如表2。表2 镀层厚度要求 锌层代号（g/m2）三点双面试验平均值（g/m2）单点双面试验最低值（g/m2）606051808068100100851201201021501501282.1.3 表面质量热镀铝锌产品的表面要求如下。1）FC表面质量要求： 带钢上表面从不同角度观察其整体外观无明显缺陷导致的色差。 不允许存在：侧光可见的锌流纹；沉没辊瘤印、顶辊辊印、镀层横纹、气刀亮点、气刀条痕、擦划伤、钝化斑、锌起伏、露钢（含端部）、条锌、折印、凸包、块状锌粒锌疤等；影响卷取质量的边厚。 允许存在：无明显同

7、板锌花不均；两边部10mm范围内连续钝化不良；偶发轻微、无手感的用户可接受的其它缺陷。2）FB表面质量要求： 不允许存在如下缺陷：锌起伏、钝化斑、划伤、凸包和影响卷取质量的边厚。 允许存在：轻微锌花不均；轻微反光（侧光）可见的锌流纹；2米长度范围内大小不超过20度范围内大，且数量不超过2处无明显手感周期性瘤印；2米范围内轻微手感、数量不超过2处且宽度不大于20mm的条（块）状锌花不均；两边部20mm范围内连续钝化不良；轻微无手感拉矫纹；无手感辊印和压印，且数量不超过2处；轻微镀层横纹、气刀亮点、擦划伤、折印、气刀条痕、端部点状露钢、顶辊辊印、锌粒、锌疤。2.2 技术难点2.2.1 表面质量控制

8、 宝钢铝锌产品主要用于电控柜行业，直接裸用于产品外表面，对产品表面质量要求极高。 宝钢铝锌产品常见的且难以解决的质量缺陷主要有锌流纹、气刀亮点、边厚和瘤印等缺陷。2.2.2 锌花大小及均匀性控制 铝锌产品锌花的大小和均匀性受带钢表面形貌、入锌锅温度、锌锅工艺和镀后冷却工艺等的影响，影响因素多，锌花变化受工艺变化敏感，极难控制。2.2.3 镀层均匀性控制 镀层厚度的控制受机组速度和气刀工艺控制，机组速度和气流的波动等均会导致镀层厚度发生变化，因此控制气刀的开口度和保证气流的稳定性极为重要。2.2.4 镀层成型性 铝锌层较脆，加工过程中极易导致镀层开裂，且铝锌层较同重量的镀锌层较厚，更易产生开裂。

9、3 关键设备技术研究为满足生产铝锌产品的设备功能需求，对退火炉、锌锅和镀后冷却设备进行改造。3.1 退火炉3.1.1 炉鼻子加热装置铝锌产品和镀锌产品对退火炉功能需求主要差异在于出口段（带钢入锌锅）温度的不同，带钢的入锌锅温度主要依据镀液的温度设计，铝锌产品镀液温度（600）远高于镀锌产品的镀液温度（460）。原有退火炉出口段没有任何加热装置，薄带钢经过冷却段后到达出口段的温度远低于锌锅镀液温度，为实现工艺要求的带钢入锌锅温度，在退火炉炉鼻子上增设电加热器及控制区域温度的热电偶，以保证高的入锅温度要求（工艺要求为590火炉出）。3.1.2 新增加湿器加湿器的主要作用是控制退火炉出口段露点，防止

10、麻点缺陷产生。由于铝锌镀液温度（600）较高，生产中有大量的锌蒸汽通过炉鼻子进入到退火炉，锌蒸汽与带钢接触粘附于带钢表面，经过锌锅后，在产品表面形成麻点缺陷。为防止该缺陷的产生，增加加湿器，其原理为：让进入退火炉出口段的一小部分氮气经过加湿器，使氮气的水含量增加（露点升高），然后进入退火炉出口段，使得退火炉出口段的水含量增加。锌蒸汽进入退火炉出口段时遇到水蒸汽则冷凝，冷凝后的锌蒸汽停止前进停留在退火炉出口段，防止进入退火炉粘附于带钢表面形成麻点缺陷。通过加湿器的氮气流量越大，则退火炉出口段的露点升高越多，露点太高时则影响炉内气氛的还原性，影响镀层的附着力，容易产生露钢缺陷，因此必须合理控制进入

11、加湿器氮气的流量，当出口段露点控制在-40-50时为最佳，如表3所示，当露点不在以上范围时产品均有缺陷产生。表3 露点控制及产品缺陷 露点样本数麻点缺陷数露钢缺陷数缺陷比例-35250624%-4540000%-55309030%3.2 锌锅随着锌锅成分及工作温度的变化（55%Al-43.5%Zn-1.5%Si，锌液温度：Max.620），镀铝锌锌锅利用现有的镀锌锌锅进行改造。镀铝锌锌锅新增供电负荷由热风烘干用变压器2000kVA富余能力，和原锌锅变压器1600kVA保证，改造后的主锌锅功率为2证，改造后的主锌锅功率为1900kW。由于镀铝锌锌锅和镀锌锌锅使用的温度相差较大且耐腐蚀性要求也较高

12、，原有的耐火材料完全不能适应，拆除原有的耐火材料，重新砌筑新的耐火材料。在原锅体的前后两侧各增加一个对接法兰，用于安装新增的2套加热器。镀铝锌锌锅结构特点： 底部为圆弧形, 垂直炉壁, 感应器上倾30器角布置； 喉部距底部高度大；本锅新增二台500kW,利旧二台450kW共1900kW功率的大功率喷流型可拆式感应体,感应体对称布置于陶瓷锅的四个侧面。本锅机械部分主要由锅体、感应体组成。锅体含炉壳和炉衬，炉壳为钢板制成的筋板在外的箱形焊接体，是配有筋板和角撑板的刚性结构件。炉衬面层为高铝砖砌筑的耐火层，内层为轻质砖和石棉板（或无石棉硅钙板）组成的绝热层并兼作炉体各部分胀缩的补偿装置。感应体是陶瓷

13、锅的核心部件，风冷大功率喷流型感应体结构先进, 喷流型熔沟使熔沟内的锌液和炉内的锌液能实现充分的热交换，为适应铝锌镀液的需要，对原有喷流型感应体进行了改进，使其喷流性能更好。3.3 预熔锅将铝锌锭直接加入锌锅，会引起镀液的温度和成份的波动，由于铝锌产品表面质量对锌锅温度非常敏感，轻微的镀液温度变化会造成锌花大小的变化，同时温度的变化还会导致锌渣量增加，进而导致沉没辊的使用效果和其它锌花不均等缺陷的产生，成分的波动也会引起镀层质量的变化，影响产品质量。新增预熔锅，利用预熔锅先将铝锌锭熔化，预熔锅温度按640控制，则通过溜槽流入锌锅镀液的温度与锌锅温度基本一致，防止了锌锅内镀液温度和成份的波动。主

14、要设备参数如下：容量：6吨。功率：700KW。熔锌速度：1.7t/h。3.4 镀后冷却设备铝锌产品出锌锅后温度较镀锌产品高，要求冷却速度快，原有的冷却能力已不足。新增出锌锅上行移动风箱：满足生产铝锌产品带钢出锅后快速冷却段的需要；通过控制冷却风量的大小控制产品锌花的大小。主要设备参数如下：移动风箱：高度8100mm。喷管：23对，159mm4.5mm刀唇。风机：型号4-73 12D，流量68956m3/h，全压3780Pa。该移动风箱的主要优点在于采用刀唇喷射气流，改善了采用孔状形式喷射气流的缺陷（主要缺陷为带钢边部自下而上冷却过程中与带钢中部冷却不均，主要表现为产品锌花大小不一致），采用刀唇

15、喷射气流冷却带钢，则带钢在冷却过程中边部和中部的冷却速率一致，有利于锌花的均匀性控制。4 关键工艺技术研究铝锌产品的质量主要在力学性能、镀层质量和表面质量。力学性能在铝锌工序主要通过退火工艺控制；镀层质量主要通过原板表面清洁度、退火炉气氛、带钢入锌锅温度、锌锅工艺和镀后冷却工艺控制；表面质量主要通过带钢入锌锅温度、锌锅工艺和镀后冷却工艺控制。4.1 脱脂清洗工艺 清洗的作用是去除带钢表面的残余物，为带钢进入锌锅提供洁净的表面。清洗不净易造成镀层附着力不好或漏镀缺陷，从而导致不合格产品产生。4#镀锌线采用美钢联法生产工艺，对带钢表面清洁度要求十分苛刻，因此，采取合理的清洗工艺，提高带钢表面清洁度

16、是生产合格热镀铝锌合金产品的第一步。热镀铝锌专用生产线采用先进的“化学清洗+机械刷洗电解脱脂”相结合的清洗技术。其清洗效率主要影响因素和工艺控制手段为清洗液浓度、清洗温度、电解电流等。4.1.1 清洗液浓度提高清洗液浓度，有利于带钢表面清洗，但浓度高过一定范围后，清洗能力提高有限，不但造成清洗剂的浪费，还会对水洗带来负担，并污染循环罐内软水。电解清洗浓度低会使电流密度值下降，影响清洗效果。不同的浓度对清洗效果的影响如表4所示（其它工艺不变）。表4 清洗液浓度对清洗效果的影响 浓度（FA/Pt.）405060708090清洗效果注：“”数量越多，代表清洗效果越好。如表4所示，当浓度达到70Pt时

17、，清洗效果良好，再增加浓度后，清洗效果变化不明显，且当浓度达到80Pt以上后，槽内泡沫严重，导致液体冒漏严重。4.1.2 电解电流电解槽电流越大，则电流密度越大，有利于清除带钢表面微观孔隙中的油污。根据4#热镀铝锌机组清洗额定电流12000A的设计水平，在40009000进行试验，结果如表5所示（其它工艺不变）。表5 清洗液浓度对清洗效果的影响 电解电流（A）400050006000700080009000清洗效果注：“”数量越多，代表清洗效果越好。如上表所示，将电解清洗电流值达到为6000A时清洗效果良好，再增加电解电流清洗效果变化不明显。4.1.3 清洗温度清洗温度升高，有利于充分发挥清洗

18、剂中各种添加剂的作用，降低带钢表面油污和皂化物粘度，提高清洗效率。但过高的温度易造成清洗液中表面活性剂浮起及活性下降，和清洗剂供应商进行技术交流，将清洗各段温度控制为7080清左右时清洗液的活性最好，清洗效果最好。4.1.4 刷辊压力刷辊压力控制是根据其压下量和压下电机电流值综合控制，刷辊压力适当增加，有利于清除带钢表面油脂，但刷辊磨损较大。根据生产实际情况，刷辊压下量确定为1316mm，电流值在空转基础上加35A，可达到较好效果。4.1.5 循环罐放散制度为了保证清洗液的洁净度，对101和301循环罐的液体进行定期的排放和补充，在生产期间，每24小时排放101和301循环罐中液体的10%。4

19、.1.6 原料带钢表面清洁度通过对轧机来料表面清洁度状况进行测量，进行以上清洗工艺设计，并在生产中不断进行工艺参数的优化，大大提高了清洗效率。由表6可见，在原板表面残余物较多的情况下，清洗后的带钢表面残余物小于20mg/m2，满足热镀铝锌合金产品的生产要求。表6 清洗前后残余物对比编号清洗前(mg/m2)清洗后(mg/m2)总量残铁残油总量残铁残油1453.5179.527411.07.33.62357.5129.3227.713.510.13.43376.9118.5258.410.98.22.74366.797.5269.210.77.63.15334.588.6255.911.27.93

20、.34.2 连续退火工艺退火的作用为：一是对带钢表面进行还原处理，使其以海绵状活性表面进入锌锅，提高镀层附着力；二是对带钢进行再结晶退火处理，使带钢力学性能达到相关要求。上述功能是通过控制退火炉炉内气氛和带钢温度来实现的。4.2.1 带温控制根据冷硬卷再结晶退火温度和材质（低碳铝镇静钢），带钢的退火温度按690730控制，PHF段温度为保证带钢经过预热到加热段的整个过程中受热均匀，且烧掉经过清洗后残留在带钢表面的微量的轧制油等，PHF段温度按温度按控制。在ES段带温设计中，带钢入锅温度控制较镀液温度低510温，其主要目的是：减少锌锅内底渣；减小合金层厚度，提高镀层性能；降低锌蒸汽流动性，防止产

21、生漏镀和麻点缺陷。综上所述，退火炉的带过温度按表7进行控制。表7 带温控制表区 域PHFRTFES温度()230690-73059094.2.2气氛控制热镀铝锌合金产品生产中对基板表面状态要求十分苛刻，因此退火炉气氛控制十分关键。退火炉气氛控制的目的是完全去除带钢表面氧化物，为带钢热镀时获得附着力良好的镀层奠定基础。4#热镀锌机组采用美钢联法生产工艺，燃烧气体在辐射管内，与带钢接触的为N2、H2混合保护气体。炉内气氛控制因素主要考虑以下因素：1）保护气体质量保护气体质量的好坏直接影响退火炉气氛，为确保退火炉内良好的还原气氛，对保护气体(N2、H2混合气体)相关指标提出要求，见表8。表8 保护气

22、体重要指标纯度（%）99.999氧含量（ppm）52）保护气体氢气含量炉内保护气体作用有二，其一是保护带钢不被氧化，其二是对带钢表面的氧化层进行还原。保护气体是逆着带钢运行方向由后向前流动。由于采用美钢联法立式退火工艺，炉内没有氧化介质，加之带钢在立式退火炉内运行时间较长，因此，炉内仅需用含5%H2的保护气体就能满足带钢表面还原。在炉鼻处的出口段，为减缓锌蒸汽流动性，需对露点进行适当提高，并将此处氢气浓度适当提高以免带钢氧化，在向其它段逆行过程中使用纯氮将其稀释至5%，保证退火炉安全。机组退火炉保护气体有两个混合站，其中一混合站向退火炉各段注入5%的氢气，向退火炉PHF、RTF、SF、JCS输

23、送保护气体；二混合站H2浓度最高可达30%，在热镀铝锌合金产品生产时提供高浓度保护气体至ES段。3）露点控制露点是反应退火炉内水蒸汽含量的指标。露点高时炉内还原气氛下降，影响带钢表面还原能力，恶化镀层附着力。根据热镀铝锌合金产品生产实际，退火炉各段露点指标如表9。表9 退火炉露点炉 段PHFRTFJCSES露点值()-35-40-40-40-504.3 热浸镀4.3.1 工艺设计热浸镀工艺主要包括锌锅内镀液成份及镀液温度，其工艺设计主要考虑成份温度、镀液流动性、浸润性、锌蒸汽因素、底渣控制、铁损、镀后合金层厚度、镀层性能、镀后表面质量等，综合考虑上述因素，设计了表10的锌锅工艺。表10 锌锅工

24、艺参数表控制工艺成份(%)温度 ()AlSiZn指 标53561.41.7余量60004.3.2 工艺控制1）Al、Si成份控制生产期间某一时间段的锌锅Al、Si含量见图1、图2。由此可见，镀液中铝含量在控制目标范围，且较为稳定；硅含量虽有一定的波动，但均控制在目标范围。 图1 锌锅铝含量走势图图2 锌锅硅含量走势图综合图1和图2，在热镀铝锌合金产品生产期间，锌液成份控制水平达到设计工艺范围，满足生产需求。在以后各轮的生产中，Al、Si的成分控制越来越稳定。 2）锌液成份均匀性控制在正常生产过程中，不加锌锭的情况下，对锌锅内带钢出口处(标号A)及锌锅角部(标号B)分别取表面样(深度30cm)和

25、锌液内部样(深度150cm)，对试样镀液成份进行分析，分析结果见表11。表11 镀液均匀性对比取样位置铝含量(%)铁含量(%)硅含量(%)A上55.820.4841.54A下55.380.5121.55B上55.380.4971.52B下55.570.5211.54从表11看，在正常生产情况下，锌锅内的成份较为均匀，没有出现镀液分层。这对于产品质量控制十分有利；也证明了锌锅取样具有较强的代表性。4.3.3气刀工艺控制气刀不但对镀层重量、均匀性进行控制，作为锌锅后的第一道工序，其对带钢表面质量有着至关重要的作用。气刀是通过气刀喷吹高压气体到带钢上，刮去多余锌液来控制镀层厚度的。实际证明，气刀参数

26、不佳会导致边厚、气刀条痕、锌起伏、横纹和亮点等缺陷产生。4#热镀锌线气刀的角度不能在线控制，因此，生产中气刀主要控制参数(见表12)为气刀距离、高度和气刀压力(取决于镀层重量及气刀间隙)。表12 气刀参数控制表气刀距离20mm30mm气刀高度150350mm根据气刀冲量公式1，镀层厚度和气刀压力、气刀间隙有关。I=Pb2式中：I中喷吹气体冲量；P吹喷吹气体压力；b吹气刀缝隙量（开口度）。通常情况下，气刀间隙越大，气刀的刮锌能力越强，能够更好的控制镀层的厚度。但气刀唇隙增大后导致喷吹气体流量增大，压力降低，使气体的冷却能力增强，不利于刮锌。带钢出锌锅后，由于边部较中部热量散失快，边部更容易冷却，

27、因此铝锌产品生产中极易出现边厚缺陷，为防止此缺陷的产生，又能很好的控制镀层的厚度，为找出最合适的气刀唇隙，课题组研究了不同间隙的气刀刮锌能力，针对产品镀层的厚度不同，对厚镀层（电控柜）产品和薄镀层（彩涂基板）产品制定了不同的气刀间隙参数，如表13所示。表13 气刀间隙参数控制刀唇位置1（操作侧）2345（中部）6789（传动侧）电控柜1.401.301.151.001.001.001.151.301.40彩涂基板1.201.100.900.800.800.800.901.101.20按以上参数控制后，带钢出锌锅后的镀层厚度均匀。4.4 镀后冷却控制热镀铝锌合金镀层镀层后快速冷却对镀层的抗腐蚀性

28、影响很大。快速冷却不仅可以细化富铝的枝晶组织(见图32)，而且减少枝晶间富锌的晶粒的体积分数(见图42)。这两者均提高了铝锌合金抗局部穿透腐蚀的能力。图3 冷却速度对铝锌钢板枝晶间距(DAS)的影响图4冷却速度对枝晶间富锌的晶粒的影响此外，镀锌冷却速度对铝锌合金产品表面质量有较大的影响。冷却速度快时，铝锌产品具有表面锌花细小，平整度好，锌花均匀，观赏性强等优点。但过快的冷却速度使带钢表面锌花过于细小，且对其它表面缺陷掩盖性较差，影响观赏性和表面质量。基于以上因素，热镀铝锌产品的镀后冷却速度控制在1030铝锌s之间，带钢在高跨第一转向辊前温度控制在330以下。冷却速度关系到冷却风机的风量，而风量

29、过大则会导致带钢的抖动，带钢的抖动会导致产品表面出现横纹缺陷，严重时导致擦划伤，因此满足冷却需求的同时要防止产品出现横纹缺陷，经过大量生产试验， 优化2#、3#和4#冷却风机风量配比，修改控制程序，将三台风机冷却风量从下而上（2#3#4#）依次减小的模式优化为从下而上（2#3#4#）依次增加的模式，正常生产期间，2#风机风量按20%控制，3#风机风量按40%50%控制，4#分机风量按60%70%控制。生产1.80*1250mm规格产品时工艺如图5所示（机组运行速度为72m/min）。图5 2#、3#、4#冷却风机风量调整高跨温度，始终确定三台冷却风机的风量在以上范围内，同时又保证了高跨冷却温度

30、。4.5 拉矫工艺拉矫是控制产品板形的主要手端，拉矫压下量不够或过大时往往导致带钢出拉矫机后呈凸形或凹形，影响产品的最终板形，在质检台人工用直尺测量带钢横向平直度，较重时带钢边部和中部的高度差为3mm左右，而此时开卷确认，50%以上的带过存在浪形。经过多次的调整，拉矫工艺参数按表14控制时，测量带钢边部和中部的高度差为0.5mm以内，此时开卷确认带钢浪形情况基本为零。表14 拉矫工艺参数带钢规格（mm）1单元压下量2单元压下量3单元压下量延伸率（%）0.4*100066100.15-0.20.5*100066120.15-0.20.6*100088140.15-0.20.8*100010101

31、60.15-0.21.0*10001212160.15-0.21.2*10001414180.15-0.21.4*12501616200.15-0.21.9*12501816230.15-0.22.1*12501917230.15-0.22.3*12501917230.15-0.22.4*12501917230.15-0.25专题研究5.1热浸镀工艺5.1.1 镀液成份通过专题研究分析和试验证明，镀液中55%的铝，43%的锌可使铝锌镀层具有最好的综合性能3，热镀铝锌生产中锌液中的硅元素有利于抑制镀液元素和铁基之间的扩散和化合作用，防止脆性化合物层过度的生长，提高镀层附着性和延展性。为保证产品好

32、的表面质量和优良的镀层性能，课题组将镀液成份按表15控制。表15 热镀铝锌镀液成份锌液成份Al（%）Zn（%）Si（%）比例5356余量1.41.75.1.2 镀液温度、带钢入锌锅温度热镀铝锌时锌锅温度过高会加速铁铝反应，影响镀层性能，带钢入锌锅温度降低，可减少锌蒸汽，提高产品质量和镀层性能。基于上述分析，将热镀铝锌锌锅温度和带钢入锌锅温度按表16控制。表16 镀液及带钢入锌锅温度镀液温度（）带钢入锅温度（）600锅温590锅温5.1.3 预熔锅工艺将铝锌锭直接加入锌锅，镀液的温度和成份波动较大，加快了沉没辊结瘤。因此，铝锌锭必须通过预熔锅系统加入，利用预熔锅先将铝锌锭熔化，将温度和成份调至适

33、当工艺，再将镀液导流入锌锅，防止锌锅内镀液温度和成份大幅波动情况。通过大量生产证明，将预熔锅温度设为640时，预熔锅流出的锌液经过溜槽的热量损失后到达锌锅液面时的温度为600左右，与锌锅要求的温度相吻合。锌锭的添加严重影响预熔锅温度的变化，进而影响镀液温度的变化，因此锌锭在添加时不能一次性加入，每个锌锭分三次平均加入，等浸入锌锅部分熔化后方可加入下三分之一，尽可能的减小加锌引起的镀液温度变化。以上两种方式加锌时溜槽流到锌锅液面处的镀液温度如表17所示（5月22日测量，预熔锅温度设定640，锌锅温度设定600左）。表17 加锌时镀液温度对比加锌方式锌液温度（）一次性加入596.3三分之一加入60

34、1.85.1.4 铝锌锅底渣清理制度为防止热镀铝锌生产时锌渣粘辊和保证镀液纯净，必须尽可能清理干净底渣，课题组对捞渣制度进行了规定，每轮开机前必须进行捞渣。并利用升降温使底渣重溶和析出方法，改变底渣状态，使锌锅温度由正常的600降低到590进行保温45小时后进行捞渣，然后恢复到600保温，如此重复23次，则锌渣清理较正常打捞更为干净。从而消除了锌锅内积渣较多和沉没辊粘附底渣情况，减少沉没辊系统结瘤。5.1.5 铝锌沉没辊装置优化前 优化后图6 沉没辊优化前、后对比为解决带沟槽沉没辊结瘤（铝锌产品常见缺陷），上海板材全部使用不带沟槽的沉没辊，如图6，不带沟槽沉没辊使带钢和辊面全面接触，使带钢和辊

35、面间的应力更加均衡，改善条状锌花不均。此外，增设沉没辊刮辊装置，见图6，通过刮辊器对沉没辊和稳定辊上的结瘤清理，保证辊面良好工作状态，消除沉没辊结瘤。正常生产期间，沉没辊全程投用，根据生产证明，沉没辊刮辊器和稳定辊刮辊器压力分别按2.0kg和1.5kg控制，结瘤的清理效果最好。5.2 锌渣控制5.2.1锌渣的形成在铝锌产品生产的Al-Zn-Si溶液中，由于Al的活泼性高于Zn，所以在热镀过程中的物理扩散和化学反应主要是在Fe和Al之间进行。由于Al-Zn-Si溶液中较高的温度（600）和含铝量（55%左右），使得Al和Fe的反应非常激烈，在Al扩散到带钢基体内形成化合物的同时，带钢上的铁原子也

36、扩散到Al内形成化合物，这些化合物在带钢和镀液的相互运动下，不断溶解脱落到镀液中，形成锌渣。5.2.2 锌锅温度对锌渣的影响1）温度试验情况为分析不同的镀液温度对锌渣的影响，将锌锅温度按以下不同值进行设定并进行检测分析，具体如下。常规锌锅温度设定为600锅，对锌锅不同区域温度进行监控，显示温度波动控制在3对以内，锌液温度分布如表18，对锌锅铝锌液取样命名为A。表18 铝锌液温度设定为600时锌锅四周温度分布后沿传动侧前沿600.8601.0599.6599.0601.0599.4600.8598.1598.9597.9操作侧将锌锅控制温度设定为596控， 在该温度稳定生产后，锌液温度分布如表1

37、9，对锌锅铝锌液取样命名为B。表19 铝锌液温度设定为596时锌锅四周温度分布后沿传动侧前沿596.8596.3596.2596.0597.3595.6597.2595.8595.1595.1操作侧由于生产调整，将锌锅控制温度回调设定为600产，在该温度稳定生产后，对锌锅铝锌液取样命名为C。将锌锅控制温度设定为593控， 在该温度稳定生产后，锌液温度分布如表20，对锌锅铝锌液取样命名为D。表20 铝锌池温度设定为593时锌锅温度分布后沿传动侧前沿592.8592.9592.6592.9592.1593.6590.8591.2590.3593.0操作侧将锌池控制温度设置为590控，在生产过程中，

38、温度波动仍较大，控制器显示温度波动范围为588.5592.2程，实测最低温度为586.5温。由于熔池温度过低，在试验过程中观察到带钢边缘发白的现象。因此终止该步骤试验，将控制温度调回到593熔，带钢上述边缘发白缺陷消失。2）不同温度下锌锅铝锌液样品显微分析对在试验中所取的样品，经过金相制样，抛光腐蚀后采用扫描电镜进行观察，其典型显微组织照片图7所示。图7a所示铝锌池取样温度为600，可以看出在铝锌液中存在冷却时析出的少量铝锌渣，同时析出少量的Si。图7b所示显微组织为596锌池铝锌液冷凝组织，由显微组织可以看出铝锌液中的铝锌渣数量有所增加，同时析出Si量增大。图7c所示的样品同样自600铝锌熔

39、池，显微形貌和图a所示类似。图7d所示为593铝锌液冷凝组织，显微组织中铝锌渣数量明显增多，从形态上分析大部分铝锌渣形成在铝锌液冷凝前。a） 600铝锌熔池显微照片（A）b）596铝锌熔池显微照片（B）c）回调600铝锌熔池显微照片（C） d）593铝锌熔池显微照片（D）图7不同锌锅温度铝锌熔池显微照片 3）铝锌液样品成分分析对工业试验所取得的样品，采用波谱对铝含量、锌含量、硅含量和铁含量进行分析，其试验结果如表21所示。表21 不同温度熔池铝锌液成分熔池样品Al（%）Si（%）Fe（%）Zn（%）A56.271.730.3841.62B54.881.710.3243.09C57.561.67

40、0.3640.41D53.411.680.2844.63熔池铝锌液成分为前期所取样品逐一分析后所求得的平均值，由分析试验结果可以看出，在铝锌液温度为600锌的A熔池中，其中的铁含量约为0.38%；当温度降低到596度时，铝锌液中的铁含量显著降低，降低到0.32%。随着试验温度降低到593试，并且试验时间延长，铝锌液中的铁含量下降到0.28%。从以上试验得出：锌锅温度又高往低变化时，镀液的铁含量降低，在高温时镀液中溶解的铁在温度降低时将以锌渣形成析出，逐渐沉于锌锅底部，或粘附于与沉没辊系或带钢表面，形成产品表面缺陷。5.3 锌流纹缺陷锌流纹缺陷是由于钢板带出的锌液在到达气刀前因冷却作用，使其粘度

41、变高，流动性下降，在气刀刮锌时产生的波纹。 1）带钢速度锌流纹是锌液在到达气刀前由于冷凝作用使粘度变大、流动性变差引起的，因此，带钢所带的热能对锌流纹形成有较大影响。提高带钢的运行速度或降低气刀高度可以缩短带钢出锌锅后进入气刀的时间，保持带钢上的液态锌的热能和镀层均匀性，减轻锌流纹缺陷。现场试验中，通过提高机组速度，对锌流纹缺陷有一定改善。2）锌液温度现场研究表明，锌液温度升高，能提高带钢储存的热能，保证带钢表面锌液的流动性，减少锌流纹的形成，反之，锌液温度越低越易形成锌流纹缺陷。因此，在生产中，应提高锌液温度。但锌液温度不宜过高，文献指出，当镀液温度超过600时，铁损则随锌液温度升高而急剧增

42、加，Fe，铁损合金层也急剧增厚，严重影响质量和镀层性能4。因此，生产热镀锌产品锌液温度应控制在600，生。3）带钢入锌锅温度带钢入锌锅温度会影响其出锌锅后的热能，从而影响带钢表面液态锌流动性。生产中，适度提高带钢入锌锅温度，有利于减少锌流纹缺陷，提高产品质量。4）气刀喷气量在生产中，用不同喷气量（压力）生产相同镀层的试验证明，气刀喷气量越大，越易产生锌流纹。因此，薄镀层生产中应通过减小气刀唇隙尽量减小气刀喷气量。5）带钢厚度锌流纹形成和带钢蓄热功能有密切关系。现场生产中，当带钢越厚时，带钢的蓄热功能越好，从而保证了锌液在带钢表面的流动，锌流纹缺陷越少；反之，带钢越薄时，生产中越易产生锌流纹缺陷

43、。因此，生产薄规格带钢时，更要注意锌流纹缺陷的影响因素。5.4 沉没辊瘤印缺陷铝锌沉没辊结渣是由于镀液中的沉没辊和带钢受铝锌硅液的腐蚀并与之反应，在沉没辊表面生成金属间化合物或锌渣粘附于沉没辊表面形成结渣。由于热镀铝锌硅的镀液温度高，镀液中铝含量高，这种金属间化合物的生成速度很快。沉没辊辊面结渣后，带钢结渣部位受力增大，基体受到不同程度的破坏，如划伤或粗糙度变化，当板面粗糙度发生变化时，锌花形核生长的表面能会发生变化从而造成锌花大小不一。沉没辊瘤印缺陷是由于沉没辊表面结瘤后，带钢与沉没辊接触应力不均导致基体损坏而引起的，其主要影响因素有如下几点：1）辊面结瘤热镀铝锌的过程就是带钢表面铁元素在铝

44、锌液中进行扩散和金属间化合物形成的过程，越靠近带钢表面铁元素含量越高，当铁元素超过其溶解度后就与铝元素形成铝锌渣。沉没辊辊面沟槽使带钢与沉没辊表面出现接触面和非接触面，生产中带钢与沉没辊辊面各部位接触状态和应力是不均匀的。带钢与沉没辊接触部位因成份和应力关系更易造渣，并逐渐堆积成壳。形成沉没辊瘤印。2）镀液硅含量热镀铝锌镀液含53-56%的AL，工作温度600左右，具有极强的腐蚀作用。铝锌液和钢基之间进行激烈的扩散和化合作用，一方面使镀层内部的化合物层厚度增加，另一方面又使镀液中的渣相增多。研究表明，在镀液中加入1.5%左右的Si，在带钢表面首先形成FeSi化合物，并占据Fe2Al5晶格中的空位，使AlFe之间的扩散形成障碍，抑制AlFe之间的扩散和化合作用1，降低镀液中铁含量，延长沉没辊结瘤周期。但现场试验同时也表明，硅元素高于1.6%以后，带钢表面易出现漏镀缺陷。3）锌锅温度镀锅温度对沉没辊结瘤影响主要是两方面：影响带钢在锌锅中的铁损速度。随着温度越高，带钢铁损越快，沉没辊结瘤越快。生产实践也证明，锌锅温度高于610时，沉没辊结瘤频繁，甚至多根沉没辊使用时间低于24小时；当锌锅温度降至600后，沉没辊结瘤情况明显好转，沉没辊平均使用周期达到120小时以上；锌锅温度影响镀液中铁的溶解度。现场试验证