在加鋁熱鍍鋅中，鋅液中所含的鋁是對(duì)熱鍍鋅影響最強(qiáng)烈的一個(gè)元素。除了鋁之外，還有其它的元素，通常以微量雜質(zhì)存在于原料鋅錠，對(duì)鐵-鋅合金層的形成和成長以及對(duì)鍍層的厚度和塑性的作用都極其微小。
有時(shí)，為了達(dá)到某種目的，專門向鋅液中加入一定量的這類金屬。它們能以不同的形式對(duì)熱鍍鋅發(fā)生影響：可提高或降低鋅液的熔點(diǎn)；可增加或減少鋅液的表面張力和粘度；可擴(kuò)大或縮小表面的結(jié)晶鋅花；可使元素本身進(jìn)入鍍鋅層的各相層中，并改變結(jié)晶相的組成、厚度和形成速度等。今天就來講解其中的一部分。
自然界中存在的總是鉛、鋅共生的礦床，在冶煉鋅時(shí)，雖然經(jīng)過多次精餾，但各級(jí)成品鋅中仍然含有一定量的鉛。值得注意的是，在熱鍍鋅時(shí)總是特意向鋅液中添加一些鉛。在450℃的鋅液中，鉛的溶解極限為1.5%，如果超過此飽和濃度進(jìn)一步加鉛，則會(huì)導(dǎo)致鋅鍋底部出現(xiàn)鉛層。
鉛的存在也可降低鋅液的粘度和表面張力，由此便能增大鋅液對(duì)鐵表面的浸潤能力。在熱鍍鋅時(shí)，向鋅液中加鉛，可使鍍層表面獲得美麗的大鋅花，同時(shí)可改善鋅液對(duì)鋼板的浸潤條件，從而縮短帶鋼的浸潤時(shí)間
當(dāng)鋅液溫度為450℃時(shí)，鐵在鋅液中的最大溶解度（即飽和濃度）為0.03%，若鐵量繼續(xù)增加，則鐵便與鋅結(jié)合生成鐵-鋅合金，沉入鍋底，即所謂底渣。此外，鐵還易和鋁結(jié)合生成底渣，減少有效鋁含量，因此可使鍍層粘附性變壞。另外，鐵的存在可增加鋅液的粘度和表面張力，從而惡化鋅液對(duì)鋼板的潤濕條件，使鍍鋅時(shí)間延長。
鋅液中加入銻可獲得美麗的鋅花。
除了以上元素外，還有一些其它雜質(zhì)元素，它們中的多數(shù)是由于與鋅礦石共生，在冶煉鋅時(shí)沒有除干凈而留下的（如鎘、錫、銻），有的是生產(chǎn)過程中不可避免帶入的（如鐵）。
鋅液中的雜質(zhì)元素含量對(duì)鍍鋅會(huì)造成一些影響，其主要是下列幾個(gè)方面：
4.1 影響鍍層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。如增加或減少鐵在鋅液中的溶解速度（如鎘、銻），使鐵鋅合金層變厚或減薄，增加或降低鋅液的流動(dòng)性使純鋅層減薄或加厚（如鐵），增加鋅的脆性，使鍍層變脆（如砷）；
4.2 改變鋅層的抗蝕性，使鋅層抗蝕性提高或降低；
4.3 改善鍍層外觀，使鋅花的形狀、大小、顏色發(fā)生變化；
鋼中含碳量愈高，鐵-鋅反應(yīng)就愈強(qiáng)烈，鐵的損失就越大，鋼基參加反應(yīng)愈強(qiáng)烈，即鐵-鋅合金層變得愈厚使鍍鋅層粘附性變壞。因此，適合熱鍍鋅用的原板含碳量應(yīng)在0.15%以下的低碳鋼板。
鋼基中硅含量較高會(huì)給熱鍍鋅帶來困難。一般認(rèn)為，含硅量較高的鎮(zhèn)靜鋼是不能用來熱鍍鋅的，故長期以來多半是采用含硅量小于0.07%的沸騰鋼作為熱鍍鋅原板。
經(jīng)驗(yàn)證明，鋼基中的硅含量高會(huì)引起鍍鋅層中鐵-鋅合金層ξ相劇烈增厚，形成灰色鍍層，而使鍍鋅層粘附性變壞。
鋼基板中含較高的硅對(duì)熱鍍鋅所產(chǎn)生的不利影響已被公認(rèn)，然而，其作用原理是相當(dāng)復(fù)雜的，但一般認(rèn)為，鋼板中硅對(duì)熱鍍鋅的影響主要取決于二氧化硅，而不是取決于游離態(tài)的硅。
原因主要是硅的原子體積較小并且硅對(duì)氧具有較大的親和力，在退火爐中很難被氫氣還原，鋼板在加熱或在罩式爐中進(jìn)行再結(jié)晶退火時(shí)，可引起硅的表面富集并發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)：
Si + O2 = SiO2
Si +2FeO = SiO2 + 2Fe
這樣不僅在鋼板表面，而且在內(nèi)部也會(huì)形成一層SiO2氧化膜，鍍鋅后即得到灰色鍍層。
觀察金相組織發(fā)現(xiàn)，在灰色鍍層中脆性的ξ相特別發(fā)達(dá)，從而導(dǎo)致鐵-鋅合金層的劇烈增長，造成了鍍層粘附性下降。由此可見，鋼板中SiO2是影響熱鍍鋅的主要因素。
鈦是生產(chǎn)低合金高強(qiáng)度熱鍍鋅板的主要添加元素，對(duì)鍍鋅過程并沒有太大的影響，但對(duì)鋼板的機(jī)械性能有一定的影響。由于鈦與碳和氮具有較大的親和力，它在鋼中可以成為TiC和TiN的狀態(tài)存在，因?yàn)樘己偷且痄摬臅r(shí)效的主要元素，所以鋼中含有鈦就固定了氮和碳，對(duì)鋼材的防老化具有重要的作用。
在低碳鋼中一般含錳、磷、硫較少。實(shí)踐證明，鋼中錳和硫的含量對(duì)鍍鋅層結(jié)構(gòu)的影響很小。而鋼中的磷對(duì)熱鍍鋅卻有顯著的壞影響。當(dāng)含磷量在0.15%左右時(shí)，因η相變薄而ξ相和δ1相的成長很快。在η相變薄甚至完全沒有η相的地方，鍍層便會(huì)出現(xiàn)無光澤的斑點(diǎn)，并且使鍍層的粘附
要控制好鋅液溫度、浸鍍時(shí)間及工件從鋅液中引出的速度。引出速度一般為1.5米/min。溫度過低，鋅液流動(dòng)性差，鍍層厚且不均勻，易產(chǎn)生流掛，外觀質(zhì)量差；溫度高，鋅液流動(dòng)性好，鋅液易脫離工件，減少流掛及皺皮現(xiàn)象發(fā)生，附著力強(qiáng)，鍍層薄，外觀好，生產(chǎn)效率高；但溫度過高，工件及鋅鍋鐵損嚴(yán)重，產(chǎn)生大量鋅渣，影響浸鋅層質(zhì)量并且容易造成色差使表面顏色難看，鋅耗高。
鋅層厚度取決于鋅液溫度，浸鋅時(shí)間，鋼材材質(zhì)和鋅液成份。
一般廠家為了防止工件高溫變形及減少由于鐵損造成鋅渣，都采用450～470℃，0.5～1.5min。有些工廠對(duì)大工件及鑄鐵件采用較高溫度，但要避開鐵損高峰的溫度范圍。但我們建議在鋅液中添加有除鐵功能和降低共晶溫度的合金并且把鍍鋅溫度降低至435-445℃。
鍍后對(duì)工件整理主要是去除表面余鋅及鋅瘤，用采用熱鍍鋅專用震動(dòng)器來完成。
目的是提高工件表面抗大氣腐蝕性能，減少或延長白銹出現(xiàn)時(shí)間，保持鍍層具有良好的外觀。都用鉻酸鹽鈍化，如Na2Cr2O7 80～100g/L，硫酸3～4ml/L，但這種鈍化液嚴(yán)重影響環(huán)境，最好采用無鉻鈍化。
鍍層外觀光亮、細(xì)致、無流掛、皺皮現(xiàn)象。厚度檢驗(yàn)可采用涂層測(cè)厚儀，方法比較簡便。也可通過鋅附著量進(jìn)行換算得到鍍層厚度。結(jié)合強(qiáng)度可采用彎曲壓力機(jī)，將樣件作90～180°彎曲，應(yīng)無裂紋及鍍層脫落。也可用重錘敲擊檢驗(yàn)，并且分批的做鹽霧試驗(yàn)和硫酸銅浸蝕試驗(yàn)。
熱浸鍍鋅是一個(gè)冶金反應(yīng)過程。從微觀角度看,熱浸鍍鋅過程是兩個(gè)動(dòng)態(tài)平衡：熱平衡和鋅鐵交換平衡。當(dāng)把鋼鐵工件浸入450℃左右的熔融鋅液時(shí),常溫下的工件吸收鋅液熱量，達(dá)到200℃以上時(shí),鋅和鐵的相互作用逐漸明顯，鋅滲入鐵工件表面。
隨著工件溫度逐漸接近鋅液溫度，工件表面形成含有不同鋅鐵比例的合金層，構(gòu)成鋅鍍層的分層結(jié)構(gòu)，隨著時(shí)間延長，鍍層中不同的合金層呈現(xiàn)不同的成長速率。
從宏觀角度看，上述過程表現(xiàn)為工件浸入鋅液，鋅液面出現(xiàn)沸騰，當(dāng)鋅鐵反應(yīng)逐漸平衡，鋅液面逐漸平靜。工件被提出鋅液面，工件溫度逐漸降低至200℃以下時(shí)，鋅鐵反應(yīng)停止，熱鍍鋅鍍層形成，厚度確定。
影響鋅鍍層厚度的因素主要有：基體金屬成分，鋼材的表面粗糙度，鋼材中的活性元素硅和磷含量及分布狀態(tài)，鋼材的內(nèi)應(yīng)力，工件幾何尺寸，熱浸鍍鋅工藝。
現(xiàn)行的國際和中國熱鍍鋅標(biāo)準(zhǔn)都根據(jù)鋼材厚度劃分區(qū)段，鋅鍍層平局厚度以及局部厚度應(yīng)達(dá)到相應(yīng)厚度，以確定鋅鍍層的防腐蝕性能。鋼材厚度不同的工件，達(dá)成熱平衡和鋅鐵交換平衡所需的時(shí)間不同，形成的鍍層厚度也不同。
標(biāo)準(zhǔn)中的鍍層平均厚度是基于上述鍍鋅機(jī)理的工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)值，局部厚度是考慮到鋅鍍層厚度分布的不均勻性以及對(duì)鍍層防腐蝕性要求所需要的經(jīng)驗(yàn)值。因此,ISO標(biāo)準(zhǔn)、美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)和中國標(biāo)準(zhǔn)在鋅鍍層厚度要求上略有不同，但是基本大同小異。
熱鍍鋅鍍層的厚度決定了鍍件的防腐蝕性能。詳細(xì)討論請(qǐng)參見附件中由美國熱鍍鋅協(xié)會(huì)提供的相關(guān)數(shù)據(jù)。用戶可以選擇高于或低于標(biāo)準(zhǔn)的鋅鍍層厚度，對(duì)于表面光滑的3mm以下薄鋼板，工業(yè)生產(chǎn)中得到較厚的鍍層是困難的。
另外，與鋼材厚度不相稱的鋅鍍層厚度會(huì)影響鍍層與基材的結(jié)合力以及鍍層外觀質(zhì)量。過厚的鍍層會(huì)造成鍍層外觀粗糙，易剝落，鍍件經(jīng)不起搬運(yùn)和安裝過程中的碰撞。
鋼材中如果存在較多的活性元素硅和磷，工業(yè)生產(chǎn)中得到較薄的鍍層也十分困難，這是由于鋼中的硅含量影響鋅鐵間的合金層生長方式，會(huì)使ζ相鋅鐵合金層迅速生長并將ζ相推向鍍層表面，致使鍍層表面粗糙無光，形成附著力差的灰暗鍍層。
因此，如上述討論結(jié)果，鍍鋅層的生長存在不確定性，實(shí)際生產(chǎn)中要取得某一范圍的鍍層厚度常常是困難的，熱鍍鋅標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的厚度是大量實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)值，照顧到了各種因素和要求，較為合理。
之后就接著昨天的鋼基板中各元素對(duì)熱鍍鋅的影響接著往下講解。
鋅灰鋅渣不僅嚴(yán)重影響到浸鋅層質(zhì)量，造成鍍層粗糙，產(chǎn)生鋅瘤。而且使熱鍍鋅成本大大升高。通常每鍍1t工件耗鋅40～80kg，如果鋅灰鋅渣嚴(yán)重，其耗鋅量會(huì)高達(dá)100～140kg。
控制鋅渣主要是控制好溫度，減少鋅液表面氧化而產(chǎn)生的浮渣，所以更要采用有除鐵功能和抗氧化功能的合金并且用熱傳導(dǎo)率小、熔點(diǎn)高、比重小、與鋅液不發(fā)生反應(yīng)，既可減少熱量失散又可防止氧化的陶瓷珠或玻璃球覆蓋，這種球狀物易被工件推開，又對(duì)工件無粘附作用。
對(duì)于鋅液中鋅渣的形成主要是溶解在鋅液中的鐵含量超過該溫度下的溶解度時(shí)所形成的流動(dòng)性極差的鋅鐵合金，鋅渣中鋅含量可高達(dá)94%，這是熱鍍鋅成本高的關(guān)鍵所在。
從鐵在鋅液中的溶解度曲線可以看出：不同的溫度及不同的保溫時(shí)間，其溶鐵量即鐵損量是不一樣的。在500℃附近時(shí)，鐵損量隨著加溫及保溫時(shí)間急劇增加，幾乎成直線關(guān)系。
低于或高于480～510℃范圍，隨時(shí)間延長鐵損提高緩慢。因此，人們將480～510℃稱為惡性溶解區(qū)。在此溫度范圍內(nèi)鋅液對(duì)工件及鋅鍋浸蝕最為嚴(yán)重，超過560℃鐵損又明顯增加，達(dá)到660℃以上鋅對(duì)鐵基體是破壞性浸蝕，鋅渣會(huì)急劇增加，施鍍無法進(jìn)行。因此，施鍍目前多在430～450℃及540～600℃兩個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。
要減少鋅渣就要減少鋅液中鐵的含量，就是要從減少鐵溶解的諸因素著手：
（1）施鍍及保溫要避開鐵的溶解高峰區(qū)，即不要在480～510℃時(shí)進(jìn)行作業(yè)。
（2）鋅鍋材料盡可能選用含碳、含硅量低的鋼板焊接。含碳量高，鋅液對(duì)鐵鍋浸蝕會(huì)加快，硅含量高也能促使鋅液對(duì)鐵的腐蝕。目前多采用08F/XG08/WKS優(yōu)質(zhì)鋼板，并含有能抑制鐵被浸蝕的元素鎳、鉻等。
不可用普通碳素鋼，否則耗鋅量大，鋅鍋壽命短。也有人提出用碳化硅制作熔鋅槽，雖然可解決鐵損量，但造型工藝是一個(gè)難題，目前工業(yè)陶瓷所制作的鋅鍋僅能做成圓柱型且體積很小，雖然可以滿足小件鍍鋅的要求但無法保證大型工件的鍍鋅。
（3）要經(jīng)常撈渣。先將溫度升高至工藝溫度上限以便鋅渣與鋅液分離，使鋅渣沉于槽底后用撈鋅勺或?qū)Ｓ脫圃鼨C(jī)撈取。落入鋅液中鍍件更要及時(shí)打撈。
（4）要防止助鍍劑中鐵隨工件帶入鋅槽，助鍍劑要進(jìn)行在線再生循環(huán)處理，嚴(yán)格控制亞鐵含量，不允許高于4g/l，PH值始終保持在4.5-5.5。
（5）看氣刀是雙側(cè)進(jìn)氣的還是多點(diǎn)進(jìn)氣的如果是多點(diǎn)進(jìn)氣的話就好一點(diǎn)，吹出來上鋅量會(huì)均勻的多。 氣刀刀唇內(nèi)壁的光潔度也很重要，一般做鍍鋅的都忽略了這一點(diǎn)，我現(xiàn)在一般每兩個(gè)月就會(huì)修一次。
氣刀縫的間隙：中間0.8-1.5 兩邊最大開到1.8，再大了也不好。（也許適合兩點(diǎn)進(jìn)氣）
氣刀體內(nèi)的壓力一般給到0.05-0.1Mpa。
線速度一般來講慢點(diǎn)兒的話鋅層薄，但生產(chǎn)薄板有極限，太慢不是沒鋅花就是板面發(fā)麻。
必須保證鋅鍋溫度，因?yàn)橐话?000mm以上的鍍鋅線氣刀距鋅液面的距離會(huì)遠(yuǎn)一些，而薄板在出鋅鍋時(shí)它的核心熱經(jīng)不了氣刀壓縮空氣的降溫而使鋅液在通過氣刀以前變的粘稠。
鋅液的成份，（含鋁量）另外要控制鋅液的黏度....把AL的含量控制在0.23%以下，鐵含量控制在0.03%以下 估計(jì)可以降低厚度。
大部分板厚0.35－0.5MM，90米/分鐘，主要控制氣刀與板的間隙，越近越好，沒劃傷為止;氣刀壓力：50千帕，鋅液濺起較重；鋅液成分，鋁含量高一點(diǎn)，流動(dòng)性好。
增加氣刀邊部加熱,應(yīng)該可以去除白邊,不過速度不能太慢,0.23的速度控制110米,0.18的那速度要120米了!主要的是控制板形,只要板出鍋不晃動(dòng),那么鍍層是可以控制在30克至60范圍之內(nèi)的。邊部擋板實(shí)際使用時(shí)，0.3以下的板邊部很容易被刮壞。
還要看是哪一種氣刀，國產(chǎn)科勒氣刀比較難，進(jìn)口方登/日立/VAI/杜馬就很好調(diào)，當(dāng)然要較高的壓力。
中間開口0.65，邊部1.5，速度90以下。
氣刀調(diào)整角度負(fù)角大一些，氣體壓力要高。
進(jìn)氣管道加裝熱交換器，氣體溫度達(dá)到290度，能做到30－40克。
考慮控制鋅鍋里的問題，加強(qiáng)減薄鍍層。
考慮控制退火爐溫度。
沉沒輥及穩(wěn)定輥表面加工要光滑。
爭(zhēng)取采用閉環(huán)全自動(dòng)控制，根據(jù)鍍層測(cè)厚儀的數(shù)據(jù)隨時(shí)自動(dòng)調(diào)整。
氣刀刀唇內(nèi)壁的光潔度也很重要，一般做鍍鋅的都忽略了這一點(diǎn)，一般每兩個(gè)月就要修一次。
氣刀縫的間隙：中間0.8-1.5 兩邊最大開到1.8，再大了也不好。（也許適合兩點(diǎn)進(jìn)氣）。氣刀體內(nèi)的壓力一般給到0.05-0.1Mpa。
線速度一般來講慢點(diǎn)兒的話鋅層薄，但生產(chǎn)薄板有極限，太慢不是沒鋅花就是板面發(fā)麻。
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