第五章熱浸鍍

第五章熱浸鍍1第1頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

第一節(jié)熱浸鍍鋅一、熱鍍鋅：1、原理：鋼件浸在鋅液中，首先發(fā)生鐵向液態(tài)鋅中溶解的過程，然后鐵與鋅間發(fā)生反應(yīng)擴散過程，形成一系列鐵鋅合金層，當(dāng)鋼件從鋅液中取出時，在鐵鋅合金層表面將粘附一層較厚的鋅液層，接著鋅液層冷卻凝固完成熱鍍鋅過程。第2頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三2、影響鍍層質(zhì)量的因素：(1)鋼基成分的影響：

碳：鋼中含碳量對熱鍍鋅有顯著的影響。一般來說，C↑鐵鋅反應(yīng)就越劇烈，鐵的重量損失越大，鐵鋅合金層也越厚，使鍍鋅層變脆，塑性降低。硅：硅存在延長鋅的凝固時間，促進(jìn)較大鋅花的形成。鉛：鉛的存在可降低鋅液的粘度和表面張力。第3頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三鐵：在450℃時，鐵在鋅液中的最大溶解度為0.02%，若鐵含量繼續(xù)增加，則鐵便與鋅結(jié)合成鐵鋅合金，通常稱為硬渣或鋅渣，由于其比重較大，因而逐漸沉于鍋底。在鍍鋅過程中，由于鐵的溶解，使鋅液粘度增加，浸潤鋼基體表面的能力降低。此外，鋅液中鐵含量增加，鋅層厚度也明顯增加，因而使鍍層延展性和外觀變壞。第4頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三(2)鋅液成分的影響：鋁：鋁是鋅液中的主要添加元素，鋅液中加0.01-0.02%就可使鍍層的光澤明顯提高，這是由于鋁和氧的親合力比鋅大，所以在鋅液表面生成一層Al2O3的保護(hù)膜，防止了鋅的氧化。在含有0.1-0.15%鋁的鋅液中，經(jīng)短時間浸潤，所得的鍍層不含鐵鋅化合物，但延長浸鍍時間則有合金層出現(xiàn)，通常把抑制合金層生成的這段時間稱為孕育期。第5頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三孕育期450℃

600℃

Al%

（分)500℃鍍鋅溫度、含鋁量與孕育期的關(guān)系曲線第6頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三鋅液中鋁含量與不同的浸鍍時間對鍍層厚度的影響較復(fù)雜。近年來，在研究含鋁鋅液對鍍鋅層性能的影響時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋁含量達(dá)3%時，鍍層耐蝕性明顯提高；當(dāng)鋁含量達(dá)5%時，耐蝕性最佳；當(dāng)鋅液中含有5%鋁與微量稀土元素時，所獲得的鍍鋅層的耐蝕性、耐銹性與涂漆性均比普通熱鍍鋅層要好得多。第7頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三鎘：熱鍍鋅所用的鋅錠，含鎘量一般在0.001-0.07%的范圍，這一含量對鍍層并不產(chǎn)生明顯的影響。當(dāng)鎘含量增加到0.1-0.5%時，可使鋅花增大；當(dāng)鎘含量到0.5%時，會使鐵鋅合金層增厚，脆性增加。鋅液中的含鎘量增加，會加快鐵的溶解速率，因此，鋅液中的含鎘量不宜太高。第8頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三錫：在含鋁的鋅液中添加錫的目的主要是為了獲得美麗的大鋅花，這是由于鋅液中加錫可使鋅的熔點降低，延長了結(jié)晶的時間，同時在鋅層冷卻時，因為錫沉積在鋅花晶界上，使鍍層更加光亮，為了改善鍍鋅板的花紋需要加錫時，最好不超過0.5%。第9頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三銻：銻和錫一樣可以改善鍍層的光澤和花紋。鋅液中加銻時，鍍層厚度也隨之增加。鋅液中含有0.05%銻時，可使鍍層脆性增加，但對鍍鋅層的抗大氣腐蝕性能稍有改善。鎂：在鋅液中加適量的鎂，可提高鍍鋅層的耐蝕性。鋅液中含0.003%鎂時，鍍層的耐蝕性比純鋅好。銅：在通常的鍍鋅工作條件下，鋅液中含少量的銅，對鍍鋅層的重量或合金層的形成影響很小。當(dāng)在鋅液中加入0.8%-1.0%銅時，可使鍍層的耐蝕性得到改善。第10頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三3、熱鍍鋅制品的生產(chǎn)：（1）鋼帶：熱鍍鋅鋼帶在鍍鋅制品中產(chǎn)量最大，用途最廣。根據(jù)工藝過程可將鋼帶熱鍍鋅方法分為圖示四種代表類型：A、森吉米爾法：冷軋→氧化還原和退火—冷卻到鍍鋅溫度—鍍鋅—冷卻—矯直B、美國鋼鐵公司法：冷軋→電解堿性脫脂—退火—冷卻到鍍鋅溫度—鍍鋅—冷卻—矯直C、Cook-Norteman(Wheeling)法：冷軋→罩式退火→平整→酸洗堿洗—溶熔劑—預(yù)熱—鍍鋅—冷卻—沖洗D、Selas法：冷軋→罩式退火→平整→1號堿洗2號堿洗酸洗—預(yù)熱—鍍鋅—冷卻第11頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三從圖中可以看出，四種代表性鋼帶熱鍍鋅工藝的主要區(qū)別在于預(yù)清洗和退火兩道工序順序的不同。在前兩種方法中，冷軋帶鋼在鍍鋅生產(chǎn)線中的連續(xù)退火爐中退火，使鋼帶只能在退火后進(jìn)行鍍鋅。因此，這種方法不可能生產(chǎn)軋后自然冷卻具有一定硬度的帶鋼，也不可能生產(chǎn)特別軟的。經(jīng)過罩式爐退火的鍍鋅鋼帶，帶鋼在卷曲前還必須經(jīng)過一臺拉伸矯直機或一臺普通矯直機以便消除在退火中所形成的折彎和滑移線。第12頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三在后兩種方法中，帶鋼經(jīng)冷卻后先在罩式爐中退火，然后進(jìn)行平整，接著將帶鋼送進(jìn)鍍鋅生產(chǎn)線進(jìn)行化學(xué)清洗和鍍鋅。由于帶鋼在罩式爐退火后，進(jìn)入鍍鋅生產(chǎn)線前已經(jīng)經(jīng)過平整，因此最后的拉伸矯直就不需要。此外，退火是在鍍鋅生產(chǎn)線外進(jìn)行的，所以不僅能生產(chǎn)退火后的鍍鋅帶鋼，還能生產(chǎn)軋后自然冷卻具有一定硬度的鍍鋅帶鋼。從上述情況可以看出，把退火放在鍍鋅生產(chǎn)線中，或者將退火和鍍鋅分開，都會使鍍鋅生產(chǎn)線所生產(chǎn)的產(chǎn)品有所不同，但大量生產(chǎn)的鍍鋅帶鋼主要是以未經(jīng)退火的原板為主。第13頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

A、森吉米爾法：本法不采用化學(xué)清洗液，帶鋼在氧化爐中用煤氣火焰直接加熱，使表面的殘油燃燒掉，因此也稱為氧化除油法。帶鋼在氧化爐中被加熱到400-450℃，在燒去潤滑油的同時，帶鋼表面也生成一層薄而均勻的氧化層，經(jīng)氧化除油后的帶鋼進(jìn)入還原爐，在還原氣氛下退火，還原氣體由氨分解而制成，其成分約為75%N2和25%H2，把帶鋼表面的氧化鐵還原為海綿狀純鐵，保護(hù)氣體中的氫由于還原氧化鐵而生成水，因此保護(hù)氣體的露點就逐漸升高。當(dāng)超過一定界限時，鍍鋅層的附著性下降。為了保證鍍層質(zhì)量，還原氣體必須經(jīng)常更新，并控制其露點在-40℃左右，含氧量小于5ppm，才符合鍍鋅工藝的要求。第14頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三露點露點是指氣體中的水份從未飽和水蒸氣變成飽和水蒸氣的溫度，當(dāng)未飽和水蒸氣變成飽和水蒸氣時，有極細(xì)的露珠出現(xiàn)，出現(xiàn)露珠時的溫度叫做“露點”，它表示氣體中的含水量，露點越低，表示氣體中的含水量越少，氣體越干躁。露點和壓力有關(guān)，因此又有大氣壓露點（常壓露點）和壓力下露點之分。大氣壓露點是指在大氣壓力下水份的凝結(jié)溫度，而壓力下露點是指該壓力下的水份凝結(jié)溫度，兩者有換算關(guān)系（可查換算表），如壓力0.7Mpa時壓力露點為5℃，則相應(yīng)的大氣壓（0.101Mpa）露點則為-20℃。在氣體行業(yè)中，若無特殊說明，所指的露點均為大氣壓露點。第15頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三帶鋼通過還原段時，同時進(jìn)行退火，退火溫度根據(jù)以后鍍鋅的要求，可以在700-800℃進(jìn)行再結(jié)晶退火，或在900℃以上進(jìn)行?；嘶稹т撛谘趸癄t和還原爐中的運行速度都非?？?，而再結(jié)晶或?；嘶饡r的組織轉(zhuǎn)變要求有一個最短的時間，根據(jù)最短退火時間以及所要求的帶鋼運行速度，可以確定還原段的最小長度。帶鋼經(jīng)退火后，在同樣的還原氣氛中冷卻至約480℃，并在不接觸空氣的情況下，由沉沒輥導(dǎo)入鋅鍋鍍鋅，鋅液溫度控制在450-460℃。為了抑制鋅鐵合金層的增長，鋅液中應(yīng)含有0.10-0.15%的鋁。從鋅鍋引出的鍍鋅帶鋼，由一對鍍輥或利用氣體噴射法控制鋅層厚度。鍍鋅帶鋼經(jīng)自然冷卻后，再在冷卻裝置內(nèi)強制冷卻到40℃以下。為了防止冷卻后的帶鋼變形和翹曲，需要進(jìn)行矯直。第16頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三森吉米爾法具有很多優(yōu)點，因而獲得了推廣應(yīng)用。但生產(chǎn)實踐也暴露了一些不足之處。例如：退火爐中的溫度制度受氧化和還原所需溫度的很大限制。帶鋼在氧化爐中生成了較厚的氧化層，很不易在還原爐中還原，影響了鋅層的附著性。如果要使氧化層充分還原，就得減慢帶鋼運行速度或增加保護(hù)氣體中氫含量，因而降低了生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力或增加了操作的危險性。為了減少帶鋼在氧化爐中的氧化層厚度，就要限制帶鋼在氧化爐中的停留時間，所以帶鋼在氧化爐內(nèi)只能加熱到300-450℃，為了達(dá)到鋼板的再結(jié)晶溫度，還要在還原爐中使帶鋼溫度繼續(xù)升高到700-800℃，為此就需要增加還原爐長度，因此此法又進(jìn)一步得到了改進(jìn)：第17頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三改進(jìn)的森吉米爾法中各自獨立的氧化爐和還原爐用一個截面積較小的通道連接起來，把前段的氧化爐改為微氧化爐，也稱預(yù)熱爐。顯而易見，它是把預(yù)熱爐、還原爐和預(yù)熱段連接起來，構(gòu)成一個整體。為了減少帶鋼在預(yù)熱爐內(nèi)的氧化，采用不完全燃燒法。將還原爐內(nèi)保護(hù)氣氛引入預(yù)熱爐，其可燃成分在爐內(nèi)部分燃燒，因而稱之為“微氧化爐”。微氧化爐采用高溫快速加熱，最高爐溫可達(dá)1300℃，一般使用溫度為1150-1250℃，其主要作用是凈化帶鋼表面，使表面上的油污、乳化液等在高溫下?lián)]發(fā)，另一個作用是在盡量減少帶鋼的氧化情況下，把帶鋼預(yù)熱到550-650℃。由于采用微氧化加熱法，帶鋼表面氧化物很少，因此還原時間和還原爐長度均可縮短，保護(hù)氣體中的含氫量也可大大降低，一般含氫量為15-30%或更低些就可滿足要求。第18頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

B、美國鋼鐵公司法：首先將帶鋼上殘留的軋制油和乳化液進(jìn)行電解除油、水洗、刷洗與烘干，再進(jìn)入具有還原氣氛的退火爐，最后在密封情況下冷卻到一定溫度，并引入鋅鍋進(jìn)行熱鍍鋅。可以看出，該法只是利用一個堿性電解除油槽取代了氧化爐的除油作用，其余的工序與森吉米爾法基本相同，該法因帶鋼不經(jīng)氧化爐加熱，所以表面氧化膜很薄，可適當(dāng)降低還原爐中保護(hù)氣體中的氫含量，因而有利于安全操作和降低成本。但是帶鋼由于未經(jīng)預(yù)熱就進(jìn)入還原爐，這無疑是提高了還原爐的熱負(fù)荷，影響了爐子的使用壽命。第19頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

C、Cook-Norteman(Wheeling)法：在一般鍍鋅工藝中，鍍鋅件在冷變形后除油，或者退火后在酸洗液中酸洗，將軋制和退火生成的氧化皮除掉，隨后將鋼板浸入熔劑中，以便將酸洗后和沖洗時形成的氧化物和氫氧化物從鋼板表面清除掉，同時防止鋼板進(jìn)入鋅液時表面被氧化，并防止鋅液表面在鍍鋅件進(jìn)入鋅鍋的入口處產(chǎn)生氧化鋅。熔劑由氯化鋅和氯化銨按不同比例組成，一般使用的熔劑法分為濕法與干法兩種，此法由干式鍍鋅法發(fā)展起來的，該法是Cook-Norteman在美國Wheeling鋼鐵公司任職期間提出來的，所以稱Wheeling法。第20頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三D、Selas法：該法可采用退火和未退火兩種形式的原板。在生產(chǎn)線上帶鋼首先在堿液沖洗裝置中清洗除油，然后在酸洗槽中用鹽酸清除表面氧化皮，再次沖洗并烘干，接著帶鋼進(jìn)入由煤氣火焰直接加熱的立式預(yù)熱爐，通過嚴(yán)格控制爐內(nèi)煤氣和空氣燃燒比例，使其在煤氣過剩和氧氣不足的情況下進(jìn)行不完全燃燒。對于已在罩式爐退火的原板，在爐內(nèi)加熱到510℃左右，對于未退火的帶鋼可以根據(jù)需要提高爐溫，最高可達(dá)1000-1300℃，使帶鋼快速加熱，從而達(dá)到再結(jié)晶溫度，此后在低氫（15%以下）保護(hù)氣氛下冷卻帶鋼至稍高于鋅液的溫度，并在密封情況下引入鋅鍋，進(jìn)行熱鍍鋅。第21頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（2）熱鍍鋅鋼絲：熱鍍鋅鋼絲按其用途和性能要求，基本上可分為以下兩大類：A、熱鍍鋅低碳鋼絲：它是采用含碳量在0.05-0.22%之間的低碳鋼絲制成的，通常除要求具有一定的耐蝕性能外，還要求一定的抗拉強度343-686Mpa(35-70kgf/mm2)延伸率高以及電阻系數(shù)低等。B、熱鍍鋅中、高碳鋼絲：這類制品的含碳量在0.25%以上，一般為0.4-0.75%之間。對一些特殊用途的高碳鍍鋅鋼絲的含碳量甚至可達(dá)0.95%左右，這類鋼絲不僅需有一定的耐蝕性能，而且還要求有較高的抗拉強度1176.7-1961.2Mpa(120-200kgf/mm2)及一定的抗彎曲，扭轉(zhuǎn)等綜合力學(xué)性能。第22頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三C.熱鍍鋅鋼絲的生產(chǎn)工藝：低碳鋼絲→退火（中、高碳鋼絲→除油）→水洗→酸洗→水沖洗→熔劑處理→烘干→熱鍍鋅→鍍后處理→收線→成品。

鋼絲鍍鋅前需要經(jīng)過一系列表面處理，通稱為前處理。前處理主要包括：清洗除油、酸洗除銹及水洗、熔劑處理。低碳鋼絲鍍鋅前，首先需要進(jìn)行退火（再結(jié)晶退火）以消除拉拔時產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象，從而可保持這類制品的性能柔軟，便于彎曲、加工方便（即強度低，延展性高）以及低電阻系數(shù)等，在退火過程中同時起到除油的作用。第23頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三a.低碳鋼絲鍍鋅前的退火：這類制品目前廣泛采用以下三種再結(jié)晶退火方法即井式爐退火、隧道式退火爐、連續(xù)爐。低碳鋼絲自退火爐出爐后，自然冷卻到300-500℃左右，然后進(jìn)入熱水槽清洗，使鋼絲表面部分氧化皮在水中爆裂脫落。從而可以減輕酸洗工作量。第24頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三b、清洗除油：中、高碳鋼絲經(jīng)拉拔后，表面不可避免地會有油污以及殘留的潤滑劑等，所以首先應(yīng)進(jìn)行除油。除油的方法有二種：低溫加熱燃燒法和堿洗法。低溫加熱燃燒法是將鋼絲通過350-400℃的熔融鉛液，時間為數(shù)秒。可使表面殘存的油污與潤滑劑等有機物加熱到燃點除去。經(jīng)燃燒除油的鋼絲，隨后需用熱水沖洗，這是因為表面油脂等有機物加熱分解后，仍有殘渣附著在鋼絲表面上，為了不致沾污酸洗溶液，需要用水沖洗干凈。堿洗法就是用動植物油（皂化油）在堿性溶液中水解生成肥皂。礦物油（非皂化油）只能通過溶解、乳化與電解等方法來達(dá)到清除，其中采用堿液除油較多。第25頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三c、酸洗除銹：在鍍鋅生產(chǎn)線上可采用化學(xué)酸洗或電解酸洗。前者多采用鹽酸，其濃度為10-20%。酸洗時間取決于鋼絲上銹蝕程度，在一般情況下，15秒即可除凈。后者多用陰極電解酸洗法，電解液用100-150g/L的硫酸，電流密度為3-10安/分2，一般情況下在室溫操作。盡管電解酸洗會產(chǎn)生大量的氫氣，但是由于鋼絲電解酸洗的時間較短，因此不致造成很大的氫脆.鋼絲從酸槽引出后，必須進(jìn)行充分的水洗。為了除去酸洗后表面殘存的污點，最好采用熱水漂洗。第26頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三d、熔劑處理：處理的目的是為了防止鋼絲在進(jìn)入鋅鍋前再次被氧化，同時在烘干后進(jìn)入鋅液時起到助鍍作用。采用的配方為比重為1.01-1.02的氯化銨水溶液，溶液內(nèi)含鐵量不超過90g/L，溫度為70℃以上。或者為氯化銨與氯化鋅復(fù)鹽的混合物?；旌衔锏呐浔葹椋篫nCl2:NH4Cl=1:3-4，混合物熔點較低，潤濕能力強，對鋼絲表面殘余灰分及微量銹斑具有較大的化學(xué)洗凈作用。e、熱鍍鋅：垂直法和斜向引出法。第27頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三f、影響鍍鋅鋼絲質(zhì)量的主要因素：ⅰ、鋅液溫度：熱鍍鋅層的形成是由鋼基體表面與鋅液界面反應(yīng)和擴散作用的結(jié)果。鋅液溫度是影響鍍鋅層質(zhì)量的關(guān)鍵。通常規(guī)定鍍鋅溫度在440-470℃范圍。在鍍鋅操作中，鋅液溫度不應(yīng)過高或過低，當(dāng)溫度過低時，會使鋅液流動性變差，因而使純鋅層厚薄不均與表面粗糙。若鋅液溫度過高，由于鐵鋅擴散反應(yīng)加快，往往會使合金層增厚，鋼絲撓性變壞，因此應(yīng)嚴(yán)格控制鍍鋅溫度。第28頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三ⅱ、鋅灰、氯化銨渣和鋅渣：鋅灰是鋅液表面氧化產(chǎn)生的，主要成分是氧化鋅。鋅液溫度越高和鋅液表面覆蓋不良，都會使鋅灰增多。鋼絲熱鍍鋅時，由于產(chǎn)生鋅灰而損耗的鋅量，約占鋅耗總量的10-16%。為了減少鋅灰的生成，應(yīng)控制鋅液溫度不能過高。氯化銨渣也稱熔劑殘渣，主要是由堿性氧化鋅組成。為了保證鍍鋅質(zhì)量，特別是使鋅層表面不受損害，應(yīng)經(jīng)常對鋅灰及熔劑渣加以清理。鋅渣主要是鐵和鋅的反應(yīng)產(chǎn)物，鋅渣含有大量鋅，在鋼絲熱鍍鋅生產(chǎn)中，鋅渣消耗的鋅量約占鋅耗總量的20-35%，而且還會影響鍍鋅層質(zhì)量。第29頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三ⅲ、揩擦：鋼絲采用垂直法從鋅液面引出時，需要通過一層厚50-80mm的木炭層，該層是經(jīng)過篩選的木炭與礦物油按2：1調(diào)制而成。木炭層的作用有二，一是使鋼絲離開鋅液面引出時有一段保溫時間，以保持鋅液均勻下流并獲得光滑的表面。另一點是使木炭孔內(nèi)及鋅液面上保持還原氣氛，以防鋅液表面嚴(yán)重氧化而被鋼絲將其帶出，影響表面質(zhì)量，當(dāng)鋼絲從木炭層引出后，在距鋅液面300-500mm左右進(jìn)行強制水冷或風(fēng)冷，同時避免一切震動，以免使鋼絲表面變得粗糙。第30頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（3）熱鍍鋅鋼管：A.熔劑法熱鍍鋅生產(chǎn)鋼管的工藝流程：工件→堿洗除油→酸洗除銹→鹽酸處理→熔劑處理→熱鍍鋅→吹鋅→冷卻→鈍化處理此工藝主要由鍍前處理、熱浸鍍及鍍后鋼管表面處理等三部分組成第31頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三a、鍍前處理：ⅰ、堿洗除油（化學(xué)浸漬法）ⅱ、酸洗除銹（化學(xué)酸洗）ⅲ、鹽酸處理：經(jīng)酸洗和清洗過的鋼管表面，仍會有未清除掉的鐵鹽，當(dāng)與空氣接觸后轉(zhuǎn)變?yōu)辂}基性鐵鹽，通常需將清洗后的鋼管浸入濃度為15克/升的稀鹽酸溶液中進(jìn)行處理。FeSO4+2HCl→FeCl2+H2SO4ⅳ、熔劑處理：鋼管熱鍍鋅通常采用的熔劑為氯化銨、氯化鋅、氯化鋅和氯化銨復(fù)鹽。第32頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三早期鋼管熱鍍鋅是采用氯化鋅為熔劑的濕法鍍鋅，為了提高鍍鋅層力學(xué)性能，特別是彎曲性能，采用加少量鋁的鋅液鍍鋅。但由于濕法鍍鋅的熔劑會同鋁反應(yīng)生成氯化鋁，使鋁從鋅鍋中迅速損失掉，因此起不到應(yīng)有的作用。為了克服這種現(xiàn)象，而將濕法處理后的鋼管進(jìn)行干燥，這就是通稱的“烘干熔劑法”。烘干熔劑法是將鋼管放在含有一定配比的氯化鋅和氯化銨混合物的槽內(nèi)進(jìn)行熔劑處理?；旌衔锟梢圆捎?00-650克/升氯化鋅、80-100克/升氯化銨和1-2克/升OP-7或OP-10表面活性劑。為了提高鋼管在熔劑中的清洗效果，熔劑應(yīng)始終呈弱堿性。熔劑處理后的鋼管在干燥爐內(nèi)進(jìn)行烘干，干燥溫度一般保持在150-200℃范圍內(nèi)。第33頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三b、熱鍍鋅：鋼管熱鍍鋅方法有：濕法、干法、鉛-鋅法和微氧化還原法。ⅰ、濕法：它是在鋅液表面覆蓋以帶有發(fā)泡劑的氯化鋅和氯化銨的熔融熔劑，熔劑層厚度約為150mm。鋼管從鋅鍋表面的熔劑層通過，浸入鋅液中進(jìn)行鍍鋅，然后轉(zhuǎn)變方向引出鋅鍋。濕法鍍鋅由于氯化銨的揮發(fā)，熔劑經(jīng)常損耗，很難保持穩(wěn)定，因此未得到推廣。ⅱ、干法：它是把經(jīng)過熔劑處理并經(jīng)干燥爐烘干的鋼管傾斜著浸入到鋅液中，使鋅液從一端流進(jìn)鋼管，這樣可以避免產(chǎn)生空氣塞，改善了鋼管內(nèi)表面的鍍鋅質(zhì)量，并排除了鋅液進(jìn)濺的可能。第34頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三鋼管熱鍍鋅溫度為450-460℃，鍍鋅時間在20-50秒范圍。鋅液內(nèi)含鋁量一般為0.1-0.2%。鋁是以含鋁為10-15%的鋅-鋁合金錠加入鋅液的。由于干法鍍鋅允許有較高的含鋁量，因而在鋅液表面能生成一層薄的三氧化二鋁保護(hù)膜，防止了鋅液的氧化。此外，由于鋅液加鋁，還可獲得具有較高塑性的鍍鋅層，使鍍鋅鋼管可以承受彎曲、擴徑等加工而不致破壞。干法鍍鋅產(chǎn)生的鋅渣少，鋅耗約為5-10%，它比濕法鍍鋅的鋅耗減少30-50%。第35頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三c、鍍后處理：鋼管熱鍍鋅后，在熱狀態(tài)下首先進(jìn)行內(nèi)表面和外表面的吹鋅，將殘留在內(nèi)外表面的多余鋅吹掉，使鋼管表面光潔，并且節(jié)約鋅耗量，隨后再進(jìn)行冷卻和鈍化處理，以提高鋼管鍍鋅層的耐蝕性和防止鋅層變色。ⅰ、內(nèi)表面吹鋅：鋼管從鋅鍋出來時，通常都是一端先出鋅鍋，使鋼管以一定的傾斜角度，在鋅鍋上部停留一個短暫的時間，使管內(nèi)鋅液流出。為了使鋼管內(nèi)壁鋅層光滑、均勻，內(nèi)吹鋅應(yīng)順原來鋅液流動方向，即從先出鋅鍋的管端吹鋅，噴吹氣體為過熱蒸汽，其溫度一般為200-250℃。溫度低將產(chǎn)生鋅層凝結(jié)，形成鋅瘤和粗糙的表面，溫度過高可使鍍鋅層變?yōu)榘岛稚?。?6頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三鋼管直徑mm蒸汽壓力atm12.7-31.757-838.1-50.88-963.5-76.28-10內(nèi)吹鋅的時間根據(jù)鋼管規(guī)格一般在6-7秒的范圍。ⅱ、外表面吹鋅：一般采用壓縮空氣。根據(jù)鋼管規(guī)格不同，壓縮空氣的壓力在303975-607950Pa(3-6atm)范圍。壓力過高，則使鍍鋅層過薄，降低了鍍層的耐蝕性。管外吹鋅也可用過熱蒸汽和壓縮空氣的混合物（1:1）。第37頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三

鍍鋅鋼管外吹鋅壓縮空氣壓力鋼管直徑mm壓縮空氣壓力atm12.7-19.0325.4-31.7438.1-50.8563.5-76.25-6ⅲ、鋼管的冷卻：鍍鋅后的鋼管經(jīng)內(nèi)外表面吹鋅后，先在空氣中冷卻，然后再送入冷水中冷卻。冷卻水的溫度保持在25-50℃。ⅳ、鈍化處理：鈍化處理的目的是防止鋅層產(chǎn)生白銹，提高制品的耐蝕性。常用的鈍化溶液是以鉻酸或重鉻酸鹽為主的水溶液。第38頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三配方鈍化液成分溫度時間

11%重鉻酸鈉加少量稀硫酸的水溶液常溫15分鐘25g/L鉻酐加1g/L硫酸（98%）的水溶液常溫20-30秒318-22g/L鉻酐加6-10g/L硫酸鈉（無水）15-25℃1-3秒和硝酸（比重1.4）的水溶液鈍化處理后的鍍鋅鋼管應(yīng)立即在流動水中清洗，以祛除殘留在鍍鋅鋼管表面的鈍化液，然后烘干。有時采用溫度不超過50℃的壓縮空氣進(jìn)行噴吹，以除去管子上的水分。第39頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三4、熱鍍鋅鋼材應(yīng)用根據(jù)熱鍍鋅涂層的性能，其工程應(yīng)用在下述幾方面。熱鍍鋅板、帶交通運輸業(yè):高速公路護(hù)欄、汽車車體、運輸機械面板、底板；機械制造業(yè):儀表箱、開關(guān)箱殼體；各種機器、家用電器、通風(fēng)機殼體；建筑業(yè):各種內(nèi)外壁材料、屋頂板、百葉窗、排水道等；器具:各種水桶、煙囪、槽、箱子、柜子等。第40頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三熱鍍鋅鋼管:石油，化工油井管，油井套管，油加熱器，冷凝器管，輸油管及架設(shè)棧橋的鋼管樁；一般配管用:水，煤氣，蒸汽與空氣用管，電線套管，農(nóng)田噴灌管等；建筑業(yè):腳手架，建筑構(gòu)件，電視塔，橋梁結(jié)構(gòu)等。第41頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三熱鍍鋅鋼絲一般用途:普通民用，結(jié)扎，捆綁，牽拉用；通訊與電力工程:電話，電報，有線廣播及鐵道閉塞信號架空線；鎧裝電線和電纜；高壓輸電導(dǎo)線。熱鍍鋅鋼件水暖及一般五金件；電訊構(gòu)件，燈塔。第42頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三1、熱鍍鋁層的形成多數(shù)人認(rèn)為，當(dāng)液態(tài)鋁與固態(tài)鐵接觸時，發(fā)生鐵原子溶解和鋁原子的化學(xué)吸附，形成鐵鋁化合物以及鐵、鋁原子的擴散過程和合金層的生長。所形成的鍍鋁層由兩部分構(gòu)成：靠近機體的鐵-鋁合金層及外部的純鋁層。當(dāng)工件浸入鋁液時，鋁中的鐵濃度增大，形成金屬間化合物FeAl3（θ相）。開始時，θ相不向鋁液內(nèi)部生長，同時在工件（鐵）表面產(chǎn)生鋁的固溶體。兩種金屬原子（Al和Fe）相互擴散達(dá)到一定時，產(chǎn)生η(Fe2Al5)相沿C軸快速生長形成駐狀晶，于此同時，F(xiàn)e穿過FeAl3向鋁中滲透。當(dāng)Al進(jìn)一步擴散時，一部分Fe2Al5變?yōu)镕eAl3。由于Fe2Al5的生長及鐵向鋁中的快速擴散，令鋁在鐵中固溶區(qū)消失，η相成為擴散層主要成分。第二節(jié)熱浸鍍鋁第43頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三2、熱鍍鋁層特性1)耐熱性（抗高溫氧化性）鋼材熱鍍鋁后，耐熱性可大大提高。鍍合金鋁（如鋁硅合金）比鍍純鋁層耐熱性更佳。例如碳鋼件，不鍍鋁最高使用溫度為550℃，鍍鋁后可耐1000℃（不氧化）。2）耐蝕性熱鍍鋁層有優(yōu)良的耐大氣腐蝕能力，特別耐含有SO2、H2S、NO2、CO2等工業(yè)大氣的腐蝕，見下表。熱鍍鋁層比熱鋁鋅層有更好的耐蝕性。第44頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三鋼種腐蝕率（mg/cm2）碳鋼6.6熱鍍鋅鋼材1.16熱鍍鋁鋼材0.16幾種材料在水中的腐蝕率（1個月）3)對光、熱的反射性熱鍍鋁層對光、熱有良好的反射性，這主要是因為鍍鋁層表面的致密而光澤的Al2O3膜，即使是在經(jīng)暴曬后也保持很高的反射率。第45頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三3、熱鍍鋁工藝（1）熱鍍鋁鋼帶典型工藝流程是：開卷（或剪切）→氧化→冷卻→酸洗→水洗→還原→冷卻→熱浸鍍鋁→冷卻→卷取。

鋼在氧化爐內(nèi)被加熱到450-650℃，燒去表面油污及雜物，被氧化成藍(lán)灰色，經(jīng)空氣及水冷卻。然后在8﹪-10﹪的鹽酸中酸洗10s除去氧化膜，馬上用風(fēng)動擠壓膠輥從鋼帶表面擠去殘余酸液然后在水槽中用高壓水沖洗，經(jīng)熱風(fēng)吹干，進(jìn)入還原爐。爐中通分解氨氣體。在爐中，鋼帶加熱到900℃進(jìn)行?；嘶鸹蚣訜岬?30℃進(jìn)行再結(jié)晶退火，此時鋼帶表面氧化膜被還原。然后冷卻到稍高于鋁液溫度通過密封槽導(dǎo)入鋁液，進(jìn)行熱鍍鋁。鍍完后吹冷空氣冷卻到400℃以下。第46頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三上述生產(chǎn)線為連續(xù)生產(chǎn)，速度為60m/min，鋁液中含6﹪Si和0.4﹪Fe,鋁液溫度為680-720℃,鍍鋁層厚度為60um(150g/㎡)合金層厚度為10-15um.此時生產(chǎn)線亦稱英國涂層金屬公司法.美國鋼鐵公司鋼帶熱鍍鋁工藝流程為:開卷→剪切→焊接→電解除油→水洗→干燥→還原爐→冷卻→熱鍍鋁→冷卻→卷取.這個工藝前處理及工藝過程與熱鍍鋅相同.鋼帶進(jìn)入鋁液溫度約為680-700℃,保護(hù)氣的純度要求比鍍鋅高.第47頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（2）熱鍍鋁鋼絲A.溶劑法鋼絲熱鍍鋁工藝流程為：卷取→鉛槽處理→水洗→酸洗→水洗→電解酸洗→水洗→溶劑處理→干燥→熱鍍鋁→水洗→卷取鉛槽處理的作用是：用熔融鉛對鋼絲退火并燒掉軋制油和拉拔潤滑劑。酸洗用濃度12%～18%的鹽酸溶劑用水溶性溶劑，為4%的氟化鉀鋯（ K2ZrF6）水溶液。溶液溫度為98～99℃。溶劑的作用:令凈化的鋼絲表面得到保護(hù)并增加鋁對鋼的浸潤。干燥后鋼絲進(jìn)入鋁液，進(jìn)入鋁液的長度為1.5～1.8m。第48頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三B.氫還原法鋼絲鍍鋁工藝流程為：

放線→除油氧化→還原→冷卻→熱鍍鋁→冷卻→卷繞。

鋼絲（單根）從放線架引出進(jìn)入氧化爐管，溫度為450℃，燒去軋制油和拉拔潤滑劑，同時表面被氧化成藍(lán)色，進(jìn)入還原爐管。輻射加熱至730～830℃，在還原氣氛下，表面氧化膜被還原成純鐵，再經(jīng)冷卻管冷卻到700℃進(jìn)入鋁液熱鍍鋁，熱鍍鋁后垂直向上拉出卷繞。第49頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三(3)熱鍍鋁鋼管及部件鋼管及鋼件熱鍍鋁，不能象鋼帶和鋼絲那樣連續(xù)進(jìn)行，只能是斷續(xù)的。鋼管熱鍍鋁工藝流程為：鋼管→酸洗→除油→活化→鈍化→熱鍍鋁→取出。

酸洗用濃度為10%～25%硫酸，溫度55～60℃，硫酸加少量緩蝕劑。酸洗后用流動清水清洗。除油用堿洗或火焰。堿洗采用堿液配方為：苛性鈉30～40g/L，磷酸三鈉30～40g/L，水玻璃20～35g/L。亦可用洗滌劑。火焰則可用400～500℃加熱燃燒。第50頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三酸洗活化是將管進(jìn)入3%～5%HI中，室溫下5～10min，表面活化，然后水洗。鈍化處理?；罨芰⒓催M(jìn)入鈍化液中鈍化，鈍化液為>60%HNO3或0.5%～1%鉻酐水溶液，時間0.5～1min，然后冷水沖洗干燥。熱鍍鋁。鋁液溫度為700±20℃，時間5～18min，鍍鋁液表面覆蓋KCl+NaOH(1:1)熔鹽。在鋼管浸入鋁液前及從鋁液中提出之前，應(yīng)將鋁液鏡面上的溶劑清除。第51頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三(4)影響熱鍍鋁層因素1)鋁液溫度通常合金層厚度隨鋁液溫度的提高而增大.鍍鋁溫度對鋼和鑄鐵鍍鋁合金層影響更為明顯。當(dāng)溫度從665℃→800℃時，擴散速度加快，合金層厚度猛增。但進(jìn)一步提高溫度，合金層厚度又下降。到950℃時，合金層的厚度很小，即在溫度與厚度曲線上出現(xiàn)最大值。第52頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三2)鍍鋁時間合金厚度隨鍍鋁時間加長而增加。3)鋼基成分碳含量增加，有助于合金層結(jié)構(gòu)均勻化（鋼組織由鐵素體→珠光體）。鎳、鉻含量增加，合金層厚度也增加。含錳量增加，合金層厚度及硬度均減小。4)鋁液中各種添加元素硅可提高鋁鍍層的耐熱性。當(dāng)鋁液中加小于1%-1.4%的Si時，可使擴散層從純鋁的32-65μm下降到5-27μm。鋅可降低鋁溫度和縮短浸鋁時間，且所得鍍層附著力好。鎳對擴散層厚度影響明顯，在720-730℃下鍍鋁時，鋁中加入<0.5%Ni，可使擴散層從20-30μm提高到35-50μm。第53頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三(5).熱鍍鋁鋼材應(yīng)用A.熱鍍鋁鋼板純熱鍍鋁鋼板主要用于耐蝕方面。如大型建筑物頂層板及側(cè)板、通風(fēng)管道、高速公路護(hù)欄、汽車底板及駕駛室、水槽、冷藏設(shè)備等。鋁硅熱鍍鋁鋼板主要用于耐熱方面。如糧食烘干設(shè)備、煙囪、烘烤爐及食品烤箱、汽車排氣系統(tǒng)等。B.熱鍍鋁鋼管主要用于化工設(shè)備如熱交換器管道、熱交換器、化工介質(zhì)輸送管道、塔器等、食品工業(yè)中的各種管道、蒸汽鍋爐管道等。C.熱鍍鋁鋼絲1）低碳鋼絲用作編織網(wǎng)如魚網(wǎng)、籬笆、圍欄、安全網(wǎng)等；2）高碳鋼絲用作架空通訊電纜、架空地線、艦船用鋼絲繩等。第54頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三熱鍍錫鋼板（即馬口鐵）是最早應(yīng)用的熱浸鍍鋼板。近些年來，由于錫資源的緊張，電鍍錫已在若干領(lǐng)域取代了熱鍍錫，但在一些需要厚鍍層及電器、無線電工程等方面，熱鍍錫仍在應(yīng)用。熱鍍錫涂層的特點是：耐腐蝕（有機酸）、無毒、焊接性好，表層光亮且不易變色，可進(jìn)行印刷及裝飾。因此，多年一直在包裝業(yè)及食品罐頭工業(yè)中應(yīng)用。第三節(jié)熱浸鍍錫第55頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三1、熱鍍錫原理在300℃時，鐵與錫相互反應(yīng)生成FeSn2。例如，在熱鍍錫時，經(jīng)過前處理的鋼板進(jìn)入含有氯化銨及氯化鋅的熔劑層，形成鐵錫合金：

ZnCl2+2H2O→Zn(OH)2+2HCl

FeO+2HCl→FeCl2+H2O

Fe+2HCl→FeCl2+H2

生成的氯化亞鐵（FeCl2）與煉錫（Sn）反應(yīng)，生成SnCl2及FeSn2:

3Sn+FeCl2→SnCl2+FeSn2生成的化合物FeSn2，一部分附在鋼板上，另一部分進(jìn)入錫槽形成錫渣。附著FeSn2層的鋼板再浸入煉錫中浸鍍錫。第56頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三2、熱鍍錫工藝A.單張板熱鍍錫工藝工件→酸洗→水洗→熔劑處理→熱浸鍍錫→浸油處理→空冷→脫油及拋光分選→成品酸洗給料機從板垛上取下工件（原板），送入酸洗槽中酸洗，去掉氧