热镀锌知识及技术

一、热镀锌钢材的用途
镀锌刚才用途广泛，遍及国民经济中各部门。镀锌刚才的用途主要集中于建筑、汽车、家电及各种容器等。下表列出镀锌钢材的主要用途。

　　二、热镀锌钢材的性能
① 力学性能
镀锌钢板使用时均需成形加工，故要求它具有一定的强度外，还应具有良好的深冲性能。对于普通低碳钢板采用Sendzimir法生产线的线内退火达不到此要 求。但对于一般轻度深冲加工的产品，可采用降低钢带运行速度的方法 （即延长其在还原炉内的停留时间）解决。
② 耐腐蚀性
镀锌钢板具有良好的耐大气腐蚀性。这是因为锌的电位比铁低，锌层对钢基体呈阳性，铁呈阴性。在电解液中，锌层溶解而保护钢基体不被腐蚀；此外 ，锌层在一般的大气环境中，其腐蚀产物通常为碱式碳酸锌[ZnCO₃·Zn(OH)₂]，它对锌层有一定的保护作用。但在含硫的工业大气中，其腐蚀产物是易溶于水的硫酸锌盐，易被雨水冲洗流失，不能阻碍锌层的进一步腐蚀。因此，在工业大气中，锌层的腐蚀较快。
③ 焊接性能
镀锌钢板具有良好的焊接性，可以点焊和缝焊。点焊时，其焊接强度与低碳钢点焊接近。但焊接电流需增大10%～15%。
三、锌锅及加热热源

1. 锌锅
锌锅是钢材热镀锌的关键设备，选择时应注意几个主要问题：
①尺寸与形状
②材质
③厚度
④内结构件
2. 加热热源
采用何种热源时应注意几个主要问题：
①较高的热效率
②良好的可调节性
③能保持锅外壁的最低温度
④沿锅外壁的均匀加热，无冷区及过热区存在。
四、钢结构件及玛钢件热镀锌

钢结构件种类繁多，形状复杂。因此，其热镀锌的工艺只能采用熔剂法。
由于钢结构件外形多种多样，对其吊具设计要予以充分注意。设计吊具时应考虑以下因素：便于操作、少挂锌液、吊挂牢固、构件不致变形、工件不憋气（在空气排出困难的部位要打孔，浸锌时空气 自由排出）、锌液回流畅通等。
玛钢件的前处理，通常是先喷丸，以除去表面粘附的型砂。然后，放入酸洗滚筒中进行滚动酸洗。滚筒浸于地面下酸洗槽中。当滚动一定时间后，排出酸洗液，再通 入冷水进行滚动水洗。将洗净的玛钢件通过漏斗防入熔剂处理转筒中。此转筒浸于熔剂槽内，用螺旋推进器从出口端排出，并自动进入落入框篮中准备镀锌。
将装有玛钢件的框篮吊入锌锅中镀锌。在浸锌前及出锌锅前均应预先扒除锌液面上的面渣。吊出锌锅后，应立即放在离心机转盘上，开动离心机，靠离心力的作用甩掉玛钢件表面及内部残留的多余的锌液。然后进行水冷。

　　五、热镀锌钢管

钢管热镀锌工艺大多采用熔剂法。近年来，开发出氢还原法，它是在Sendzimir钢带连续热镀锌的基础上发展的一种新工艺。但由于一些技术问题，至今未获得推广。
熔剂法钢管镀锌工艺流程与单张钢板熔剂法热镀锌大体相同。由于原管一般无油污存在而不需脱脂工序，直接进入酸洗工序。酸洗时，先将管束吊入第一个酸洗槽中进行预酸洗。然后吊入第二个酸洗槽进行酸洗，便可除掉全部氧化铁皮。通常采用盐酸或加热到50～60℃的硫酸。酸洗液浓度在10%～20%，效果好。按钢管表面氧化铁皮的状况决定酸洗时间。经常串动钢管，可加速酸洗过程。因此，在酸洗槽内的底部和侧壁安装突起的木条，有利于钢管在酸液中的滚动。
在正常镀锌温度范围（445～465℃）内，提高锌液温度，可增大锌液的流动性。从而可提高锌层表面质量和改善锌液的回流，降低镀层重量。此外，还可缩短镀锌时间，提高锌锅的生产效率。然而，镀锌温度过高，易引起钢管变形。

热镀锌钢丝分为一般用途的低碳钢丝和特殊用途的中高碳钢丝。钢丝的热镀锌通常采用熔剂法，很少采用氢还原法。低碳和中高碳钢丝的热镀锌工艺过程稍有不同。其工艺流程如下：

　　六、热镀锌钢板

1. 热镀锌工艺
主要采用熔剂法热镀锌工艺
熔剂法单张板热镀锌工艺流程如下:

2. 钢带连续热镀锌生产线
其主要有以下四种:无氧化炉生产线、美钢联法、Wheeling 生产线、Selas生产线
3. 镀锌钢板品种
主要品种有；大锌花镀锌钢板、小锌花镀锌钢板、差厚镀锌钢板、单面镀锌钢板
4. 合金化镀锌钢板
近 十余年来，由于汽车业及家电业大量使用了镀锌钢板，并对镀锌钢板的性能提出了更高的要求，即除了应具有好的耐蚀性外，还应具有好的冲压成形性、焊接性和涂 装性。因此，经济发达的国家对钢基材的成分、热镀锌层相结构及性能等进行了大量的研究，并相继新建了一些大型的更加现代化、高速化和自动化的钢带连续热镀 锌生产线，同时也有将原有的镀锌机组进行改造，使之适应这种需求。
众所周知，一般镇静钢及沸腾钢的热镀锌钢板只能满足于建筑、容器等一般用 途的需要。但对于汽车行业及家电行业，由于对板的深冲性要求高而无法满足。为此，于20世纪70年代开发出IF钢（无间隙原子钢）。它具有极好冲压成形 性。经热镀锌并合金化处理后，更具有好的焊接性、耐腐蚀性及涂装性，而适应于作汽车及家电的面板。其中，对其使用性能影响最大的是其加工成形性和焊接性。 也是近十年来热镀锌钢板研究的重点课题。
5. 热轧钢板热镀锌
众所周知，钢带连续热镀锌用原板均匀冷轧钢板。近年来，逐渐采用热轧板作为原板。

　　七、热镀锌层性能的影响因素

在热镀锌过程中,主要的影响因素有:
(1) 锌液温度和浸镀时间
在正常镀锌温度范围（445～465℃）内，提高锌液温度，可增大锌液的流动性。从而可提高锌层表面质量和改善锌液的回流，降低镀层重量。此外，还可缩短镀锌时间，提高锌锅的生产效率。然而，镀锌温度过高，易引起钢管变形。
在热镀锌过程中，锌液温度（或称镀锌温度）和浸镀时间对镀锌层有重要影响。通常用镀锌时的铁损作为Fe-Zn反应速度的参数。铁损是指铁与锌反应形成合金层的铁和此层剥落部分成为锌渣中的铁的总量。
(2) 钢基体化学成分
a.碳的影响 一般地说，钢中碳含量愈高，Fe-Zn反应愈强烈，铁损也愈大，生成的合金层也厚。
b.硅的影响 钢中的硅对热镀锌的影响最为突出。普通碳钢中含有少量的硅。
c.铜的影响 由于矿石原料，有的普碳钢可能含有少量铜，少量的铜对镀锌层结构无明 显影响。含铜钢热镀锌层的耐大气腐蚀性好。
d.锰、硫、磷的影响 普通低碳钢中均含有一定量的锰和少量的硫、磷。一般情况下，锰和硫对镀锌层结构无明显影响
(3) 锌液成分
a.铝的影响 锌液添加铝对镀层的结构和性能有重要影响。
b.铅的影响 锌锭中常含有少量铅，约含0.003%～1.75%。铅在锌液中的溶解度在450～455℃下约为1.2%。此少量的铅对Fe-Zn合金层的形成无影响。但它可降低锌的熔点。
c.铁的影响 铁在锌液中的溶解度较小。
d.镉的影响 锌锭中一般均含有少量镉，约含0.001%～0.07%。
e.锡的影响 锌液中加锡也能降低锌液的熔点，延长其凝固时间而获得外观美丽的大锌花镀锌层。
f.锑和铋影响 锑和铋在锌液中同样因能降低锌的熔点而可获得大锌花的镀锌层。
g.铜的影响 锌中加铜对提高镀锌层的耐蚀性有利

热镀锌层的形成：
在钢材热镀锌时，锌液与钢材之间发生一系列的复杂的物理化学过程。诸如锌液对钢表面的浸润、铁的溶解、铁原子与锌原子之间的化学反应以及铁原子与锌原子的相互扩散等。
由于上述的过程，在钢材表面便形成了由铁与锌结合的Fe-Zn合金层。