鍍鋅工藝培訓(xùn)ppt課件

1、鍍鋅工藝培訓(xùn).批量熱鍍鋅的發(fā)展過程熱鍍鋅是剛才防腐蝕方法中最普遍最有效的工藝措施，發(fā)明于18世紀(jì)中葉，至今將近270年。1742年 法國化學(xué)家碼羅英博士發(fā)明了濕法鍍鋅；1800年 干法鍍鋅問世；1837年 法國索里爾申請(qǐng)熱鍍鋅專利；1837年 英國克勞福特申請(qǐng)了以氯化銨為溶劑的鍍鋅工藝；1935年 波蘭森吉米爾發(fā)明了氧化還原法鍍鋅工藝1937年 美國建立第一條連續(xù)熱鍍鋅帶鋼生產(chǎn)線。1972年 美國伯利恒公司發(fā)明“Galvalume”熱浸鍍層鋼板55%AL-43.4%Zn-1.6%si；1984年 國際鋁鋅組織申請(qǐng)專利Galfan合金Zn-5%Al-RE.鍍鋅原理140和 165鍍管工藝流程：原

2、材料檢驗(yàn)（熱水洗）(脫脂)（水洗）酸洗水洗涂溶劑烘干熱鍍鋅外吹內(nèi)吹（導(dǎo)桿式、蒸汽）空冷水冷自檢打印鈍化烘干（烘干噴漆）包裝檢驗(yàn)入庫鍍鋅護(hù)欄工藝流程：原材料檢驗(yàn)酸洗水洗涂溶劑烘干熱鍍鋅外吹（內(nèi)吹）空冷水冷（鈍化、外吹）自檢包裝打捆檢驗(yàn)入庫 .酸洗作用：去除鋼鐵表面的雜質(zhì)和鐵銹成份：0HCl220g/l ; 抑制劑：0.51 kgm3原理：鐵銹的主要成分（Fe2O3、 Fe3O4、 FeO） Fe2O3+6HCl = 2FeCl3+3H2O Fe3O4+8HCl= 2FeCl3+FeCl2+4H2O FeO+2HCl= FeCl2+H2O Fe+2HCl= FeCl2+H2酸洗后的工件應(yīng)呈暗灰色，

3、應(yīng)嚴(yán)格控制酸洗液成份及酸洗時(shí)間防止出現(xiàn)欠酸洗和過酸洗。 .水洗 作用：去除鋼鐵表面的雜質(zhì)、鹽酸、鐵離子等。成份：常流水（自來水).涂溶劑作用： 經(jīng)除銹后的鋼鐵表面仍會(huì)殘留氧化鐵和酸洗殘留鹽，同時(shí)由于操作的不連續(xù)性，活化的鋼鐵表面在空氣中停留的時(shí)間較長，會(huì)二次氧化，如果直接鍍鋅易產(chǎn)生漏鍍，必須進(jìn)行助鍍處理。成份： ZnCl2:300500g/l ; NH4Cl:150350g/l ; FeCl2:15g/l1、溶劑處理工藝：干法和濕法 干法鍍鋅工藝：工件經(jīng)酸洗后用清水去除表面的鐵鹽和殘留酸，再浸入氯化銨、氯化鋅或氯化鋅銨水溶液，經(jīng)烘干后，進(jìn)行鍍鋅。 其優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高，鋅渣產(chǎn)生少，鋅液中可以添加鋁。

4、其缺點(diǎn)是：清洗表面防漏度效果不如濕法。 濕法鍍鋅工藝：在鋅液表面覆蓋一層厚度約150mm的熔融溶劑。工件經(jīng)過酸洗、水洗后穿過熔劑層浸入熔鋅槽中。 . 其優(yōu)點(diǎn)：熔劑層可以預(yù)熱工件，減少飛濺、減少工件的變形、保溫、防止鋅液氧化、鋅灰少。其缺點(diǎn)：對(duì)鋅鍋有腐蝕，溶劑穩(wěn)定性差，需定期添加氯化銨或更換熔劑、熔劑消耗大、對(duì)環(huán)境影響大、產(chǎn)量低、鋅渣生成量大、不能用于加鋁操作、鍍層附著力不如干法鍍鋅。 除干法和濕法外，有的鋼管鍍鋅還采用干濕法工藝：先干后濕。 目前大多數(shù)企業(yè)采用干法鍍鋅工藝。2、溶劑的濃度： 國外溶劑質(zhì)量濃度為：400550g/l，國內(nèi)大部分結(jié)構(gòu)件鍍鋅企業(yè)為200350g/l，我們企業(yè)為5507

5、00g/l.3、亞鐵離子： 溶劑中的鐵離子被帶入鋅池后會(huì)產(chǎn)生鋅渣，每一公斤鐵至少會(huì)消耗25公斤鋅而形成鋅渣。溶劑中產(chǎn)生亞鐵離子的原因有三個(gè)方面：其一，工件經(jīng)酸洗后，表面還殘留鐵離子；其二，工件在溶劑中的時(shí)間過長，溶劑對(duì)工件的侵蝕也會(huì)增加鐵離子；其三，有些單位使用鐵槽，或使用鋼管加熱管。 亞鐵離子含量應(yīng)越低越好，歐洲一般控制在0.53g/l，我國企業(yè)一般控制在10g/l.4、溶劑PH值 溶劑適宜的PH值范圍為：45 當(dāng)PH值低于4時(shí)，溶劑容易腐蝕工件，增加鐵離子；超過5.5時(shí)，還可能使ZnCl2水解生成Zn（OH）2析出。5、溶劑溫度 室溫60 對(duì)于涂溶劑后無烘干，或烘干能力不足情況，應(yīng)盡量提高

6、溶劑的溫度。如果溫度過高，會(huì)使水分蒸發(fā)，從而增加濃度。有時(shí)可通過調(diào)節(jié)溶劑溫度，來保持溶劑的濃度。6、溶劑再生（溶劑除鐵） 氧化沉淀法化學(xué)氧化和電解氧化 化學(xué)氧化： 可利用空氣、臭氧、化學(xué)強(qiáng)氧化劑將溶劑中的Fe2+ 氧化為Fe3+ 并調(diào)整PH值，形成Fe（OH）3沉淀，過濾Fe（OH）3可將鐵離子去除。 以雙氧水H2O2為例： H2O2+2 FeCl2+4NHOH = 2Fe（OH）3 +4NH4Cl 電解氧化： 通過雙室電解槽，在陽極區(qū)Fe2+ 失去電子氧化為Fe3+ ，并以Fe（OH）3析出，在陰極區(qū)H離子得到電子形成氫氣。.烘干作用： 將涂有溶劑的工件進(jìn)行干燥，去除水分，防止工件進(jìn)入鋅液時(shí)

7、出現(xiàn)爆鋅現(xiàn)象。溫度： 80180 時(shí)間： 715min 各國對(duì)烘干溫度缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，對(duì)鋼管鍍鋅，有的認(rèn)為鋼管表面溫度超過230 ，會(huì)使溶劑分解。我們公司的三條線是將鍍鋅爐的煙道廢棄的余熱，經(jīng)熱交換器加熱空氣后對(duì)工件進(jìn)行烘干。 溶劑烘干后原材料的表面呈暗灰色，如果出現(xiàn)綠色或黃色應(yīng)對(duì)溶劑成份或操作工藝作調(diào)整。（呈綠色說明原材料又被氧化，應(yīng)檢查溶劑成份或減短在空中的時(shí)間；呈黃色說明烘干溫度過高，應(yīng)降低烘干溫度）。 .熱鍍鋅作用： 此工序是鍍鋅生產(chǎn)的最重要的，工件浸入鋅液后，將會(huì)鍍上一層鋅層。工藝參數(shù)： 鋅液溫度：鍍管 440 460 鍍板 445 470 浸鋅時(shí)間：不要鋅層厚度產(chǎn)品：3080秒 要

8、求鋅層厚度產(chǎn)品：80180秒鍍鋅原理：1、鋅的基本性質(zhì)： 鋅的原子序數(shù)為30，元素周期表中2副族，原子量為65.4，線膨脹系數(shù)25.010-6；熔點(diǎn)419.5；沸點(diǎn)906.8；密度（20）7.133，（450）6.53； 鋅在常溫下與干燥空氣作用很小，鍍鋅鋼材在大氣中先形成氧化鋅，在水氣作用下會(huì)形成氫氧化鋅，在自由流動(dòng)的濕空氣的二氧化碳的存在下會(huì)形成薄的、致密的有粘附性不溶于水的堿式碳酸鹽，可以起到隔離保護(hù)作用。.當(dāng)鍍層有局部破壞時(shí)，由于鋅的電極電位比鐵低，在電化學(xué)腐蝕中，鋅為陽極，鐵為陰極因此鍍鋅層具有電化學(xué)保護(hù)作用，在潮濕的水氣作用下會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，生成相對(duì)易溶的氫氧化鋅，形成白銹。2、

9、熱鍍鋅層的形成： 熱鍍鋅層由鋅-鐵合金層和純鋅層組成。熱鍍鋅過程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，固態(tài)鐵和液態(tài)鋅接觸時(shí)，發(fā)生鐵和鋅原子的界面反應(yīng)，同時(shí)伴隨鋅、鐵原子的擴(kuò)散。 合金層的形成和成長需要能量，能量的強(qiáng)度因素是溫度，能量的數(shù)量因素是浸鋅時(shí)間，最佳的熱鍍鋅工藝應(yīng)當(dāng)是在保證鍍層品質(zhì)的前提下能量最少的過程。因此我們的鍍鋅工藝也是把溫度和浸鋅時(shí)間作為重要參數(shù)進(jìn)行控制。純鋅層厚度取決于鋅液的粘度、提抽（引出）的速度和角度，與空冷速度也有關(guān)系。.3、鋅液中元素對(duì)鍍層結(jié)構(gòu)和厚度的影響 鋅液中其他元素的來源是鋅錠中不可避免的雜質(zhì)（Pb、Fe、Sn、Cu等）鍍鋅過程中鋅液對(duì)鍍件和鍍槽的侵蝕而帶入（ Fe、Si、

10、Mn等），為改善鍍層結(jié)構(gòu)、耐蝕性能、外觀厚度、附著力等性能而添加的合金元素（Al鋁、Ni鎳、Sn錫、Mg鎂、Pb鉛、Bi鉍、Sb銻、RE稀土等）3.1、鐵的影響： 鐵在熔鋅中的溶解度非常低，450時(shí)為0.054%。超出溶解度的過量的鐵會(huì)與鋅結(jié)合成比重大于鋅液的鋅鐵合金，通常稱為鋅渣。鋅渣中的鐵含量與溫度有關(guān)，溫度越高，鐵含量也越高，一般為3.54%。鋅槽中的鋅渣應(yīng)定期清除，以免影響鍍層的塑性和耐蝕性。一般情況下，鋅鍋中的鐵含量對(duì)鋅鐵反應(yīng)沒有影響。鐵是鍍鋅過程中有害無益的元素，因此工件在酸洗后必須很好的清洗，溶劑中的鐵含量越低越好，工件在鋅液中停留的時(shí)間也應(yīng)盡量縮短。.3.2、鎳的影響： 鎳的熔

11、點(diǎn)為1453，在450時(shí)鎳在鋅液中的溶解度為0.5%，研究表明在鋅液中，當(dāng)鎳含量為0.040.12%時(shí)，可以有效降低硅含量為0.040.25%的活性鋼在熱鍍鋅時(shí)的鋅鐵反應(yīng)速率，抑制圣德林效應(yīng)而導(dǎo)致的鍍層增厚、附著力差、鍍層灰暗等問題。鋅液中添加鎳，對(duì)鍍層的耐腐蝕性沒有明顯變化，但可以改善鋅液的流動(dòng)性，使鍍層更加均勻、光滑。.3.3鉛的影響： 在粗鋅中鉛是不可避免的雜質(zhì)，在450460 時(shí)，鉛在鋅液中的溶解度約為1.21.4%。鉛可以降低鋅液的表面張力和粘度，改善鋅液對(duì)工件表面的浸潤能力，彌補(bǔ)鍍鋅前處理的不足，減少漏鍍。研究表明，鉛對(duì)鋅鐵反應(yīng)無明顯影響。在使用金屬鋅鍋時(shí)，為了便于撈取鋅渣，減少底

12、部鋅渣的生成和保護(hù)鋅鍋底部免受鋅的侵蝕，常在鋅鍋底部保留100mm的鉛層。由于鉛是重金屬，對(duì)人體有害，污染環(huán)境，因此不宜采取。.3.4、鋁的影響： 鋁是熱鍍鋅中最常見的添加元素。在鋅液中添加微量鋁有許多優(yōu)點(diǎn)：1、可以減少生產(chǎn)過程中鋅液的氧化。由于鋁與氧的親合力大而首先被氧化，在鋅液表面生成AI2O3保護(hù)薄膜，從而可以有效地防止鋅液的氧化；2、可以減薄鍍鋅層的厚度，提高鍍層的粘附性。在保證鋼管鍍鋅層均勻性和鍍層重量的前提下，鍍層越薄越好，也越經(jīng)濟(jì)。鍍鋅過程中，鋅液和鋼基首先反應(yīng)形成Zn-Fe合金， 如果鋅液中不添加徽量鋁，不僅合金層生長較厚，而且硬和脆 ，因而使鍍鋅管在冷彎試驗(yàn)時(shí)鋅層較易脫落。如

13、鋅渡中添加少量的鋁，則由于它和鐵的親合力強(qiáng)，在鐵的表面便形成極薄的Fe 2A1 5層， 抑制了ZnFe合金的增長，使鍍層減??；3、能夠抑制鋼中的硅對(duì)鍍鋅的不良影響；4、可以減小鋅花，改善鍍層的均勻性以及提高表面的光亮與光滑程度。.4、鋼基化學(xué)成分對(duì)鍍層結(jié)構(gòu)和厚度的影響 鋼材的課鍍性主要取決于鋼材的化學(xué)成分，此外鋼件的表面狀態(tài)也有一定影響。在低碳鋼中碳、硅、錳、磷、硫五大元素，對(duì)熱鍍鋅層結(jié)構(gòu)影響最大的是硅和磷，其次是碳，錳和硫影響較小。4.1、碳的影響 碳對(duì)熱鍍鋅的影響主要取決于鋼中碳的存在形式，其次是碳的含量。鋼中碳通常以碳化物（Fe3C）狀態(tài)和溶解態(tài)存在。同一含量的鋼，因其組織不同，鋅鐵反應(yīng)

14、速度也不同。一般情況下，碳化鐵細(xì)小，組織均勻的鋼鋅鐵反應(yīng)速度慢，反之則快。一般情況下，鋼中含碳量愈高，鋅鐵反應(yīng)愈劇烈。.4.2、硅的影響：鋼中硅是影響鋅鐵反應(yīng)最強(qiáng)烈的元素，上世紀(jì)四十年代，圣德林研究發(fā)現(xiàn)鍍層隨鋼中硅含量影響呈現(xiàn)駝峰曲線（見圖3-11），此曲線被稱為圣德林曲線。鋼中硅含量在0.070.1%處，鍍層厚度最大；硅含量在0.150.2%處時(shí)，鍍層厚度有降到谷底；硅含量在0.40.5%處時(shí)，鍍層有急劇增加。人們將鋼中硅對(duì)鋅鐵反應(yīng)的影響成為圣德林效應(yīng)。.4.3、錳的影響：錳含量在12%時(shí)對(duì)鋅鐵反應(yīng)無明顯影響；35%時(shí)鋅鐵反應(yīng)區(qū)消失；6%時(shí)又出現(xiàn)線性區(qū)；8%時(shí)鋅鐵反應(yīng)與實(shí)踐成線性關(guān)系。4.4

15、、磷的影響：磷的存在能促進(jìn)和加速不穩(wěn)定合金層的生長。磷0.025%時(shí)，磷對(duì)鋅鐵反應(yīng)影響不大，但當(dāng)含量超過0.03%時(shí)，影響十分強(qiáng)烈，超過0.04%時(shí)，外觀出現(xiàn)“樹皮裝”，鍍層容易脫落。鋼中磷與硅有相似的影響，磷與硅對(duì)鋅鐵反應(yīng)的影響具有協(xié)同效應(yīng)。磷會(huì)促進(jìn)鋅鐵反應(yīng)速率，其作用是硅的2.5倍。4.5、硫的影響：硫含量在0.1%以下時(shí)，對(duì)鋅鐵反應(yīng)沒有影響，硫含量的增加會(huì)加快鋅鐵反應(yīng)。.5、鍍鋅形式：目前我們公司有三條鍍鋅生產(chǎn)線：140、165、和鍍鋅護(hù)欄。140是：螺旋浸入式；165是：花盤浸入式；鍍鋅護(hù)欄是：吊鍍式。.6、鋅鍋：鋅鍋是熱鍍鋅的基本設(shè)備，鋅鍋的壽命直接影響到產(chǎn)量和成本，鋅鍋的腐蝕會(huì)增加

16、鋅耗，生產(chǎn)過程中一旦出現(xiàn)跑鋅（漏鋅），將對(duì)生產(chǎn)造成重大影響。因此正確設(shè)計(jì)鍍鋅爐和正確使用鋅鍋對(duì)鍍鋅企業(yè)十分重要。鋅鍋一般使用厚度為4060mm的低硅、低硫、低磷、低碳的優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成。鋅鍋的一般壽命大約是35年。7、鍍鋅爐：鍍鋅爐的設(shè)計(jì)應(yīng)保證鋅鍋受熱面積的最大化，同時(shí)要盡量保證鋅鍋受熱均勻，避免局部高溫。由于鋅鍋的底部難免要聚集鋅渣，鋅渣的導(dǎo)熱很差，一般的鍍鋅爐的設(shè)計(jì)都是加熱鋅鍋的側(cè)面。燃燒介質(zhì)：一般有煤氣、重油（渣油）、天然氣、煤等。140線使用渣油；165線和鍍鋅護(hù)欄線使用煤氣。.外吹作用：抹去工件提出時(shí)帶出的多余鋅，將工件的外表面液態(tài)鋅吹抹平整，使工件鍍鋅后表面平滑光亮。工藝參數(shù)：鋼管0.10.36MPa;W板0.360.4MPa） 外吹原理：.內(nèi)吹作用：抹去工件提出時(shí)帶出的多余鋅；對(duì)鍍鋅后的工件進(jìn)行冷卻。（此工序只適合鋼管類產(chǎn)品）原理：蒸汽內(nèi)吹.導(dǎo)桿式內(nèi)吹：.空冷作用：將粘附在工件表面的鋅冷卻，有液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。避免工件進(jìn)入水冷時(shí)出現(xiàn)炸鋅現(xiàn)象。方式：空氣中自然冷卻，也可用