1、攀钢 2#热镀铝锌机组生产热镀铝锌板工艺探讨邹桂明 于丹(攀枝花钢铁有限责任公司冷轧厂攀枝花 )摘要主要介绍攀钢集团攀枝花钢铁有限责任公司冷轧厂 2#热镀锌机组，在开发和生产铝锌合金板 (GL) 的情 况，探讨了铝锌板生产工艺，主要参数的控制，同时简要介绍了 2#热镀锌机组情况。 关建词铝锌板；镀层；气刀；工艺；1、前言随着国内热镀锌产品的发展，下游用户对热镀锌板表面结构和综合性能的要求越来越高，特别是热镀锌 板的防腐性能、涂装性、加工性、环保性等，传统的热镀锌板难以满足用户的要求。为此，人们不断开发新的 镀层合金产品来代替传统热镀锌产品，于是，开发了热镀铝锌产品，其产品因顺了镀层合金发展方向
2、，满足了 市场对高综合性能热镀锌板的需求。热镀铝一锌合金板，其商业名称叫 Galvalume 、 Aluzinc 、 Zincalume 等，又简称 GL板，其镀层具有双相结构，防腐性能更高，镀层成分为铝 50 58、锌 40 45、硅在 0 9 -2 3。该产品具有优良的耐大 气腐蚀性能，比同样镀层的传统镀锌板高 2 6倍，还具有与热镀铝板相似的耐高温腐蚀性，也具有耐水、耐 土壤腐蚀性，其加工性、焊接性与传统热镀锌板相似。广泛用于建筑行业、家电、工业电气柜，如：彩钢基板、 屋面板、龙骨架、粮仓、高速公路护拦、工业电气柜等。2、 2#镀锌线简介攀钢 2#镀铝锌线在 2004 年 4月 30日投
3、产，由法国 VAI Clecim 技术总负责，退火炉由 SHTIN HEAT 进行基本设计，中冶赛迪详细设计，年产量 30万吨。工艺采用美钢联法，部分关键设备由国外进口，如焊机、 气刀、拉矫机、 CPC、锌锅和辊涂机、测厚仪等，电气系统采用由西门子设备。采用两锌锅布置，可通过锌锅切 换生产 GI和 GL GF产品。目前机组运行稳定，产品质量高，大部分产品提供给家电及电脑机箱制造业。攀钢 2#热镀铝锌相产品参数见表 l。表 l攀钢 2#热镀铝锌相产品参数 2#镀铝锌线投产以来，进行了好几轮的铝锌板项目 参散 的生产，总体看，铝锌板质量较好，锌化均匀，色泽均工艺速度 200mmin(Max) 匀，
4、表面平滑，手感均匀。达到了设计质量的要求。带钢厚度 0 2卜 2 0$nttl带钢宽度 720 1250 ITIrll 目前，国内只有无锡新大中、江阴联合钢铁、宝镀锌品种 GIGLGF 钢和攀钢在生产 GL产品，攀钢采用铝一锌一硅三性能品种 nCQDqDr ； Q EDDQ 元合金锭在线词整锌液成分，机组无预熔锅。在生表嚼结构 玉锌花小锌花表面址理 钝化溶油酎指纹限制有害物质钝化 产过程中通过添加合金锭对锌液成分进行微调。这GI 60 一 6009 m2 种方式可以节省投资，节约能源，而国内和世界上太镀层厚度CL 100 2159 m2 多数生产厂均采用预熔锌锅方法进行生产。3、铝锌板生产工艺
5、前期研究攀钢在 2002年与昆明有色冶金研究院进行合作，共同研究铝锌板工艺，摸索锌液成分及铝一锌一硅合403 金形成机理确定最佳浸镀温度及最佳带钢入锌锅温度。，在实验室安装了试验锌锅，试验气刀模拟带钢在 保护气体的保护下浸入锌锅，摸索铝、锌、硅三者的匹配对镀层的影响。铝一锌一硅三元合金在不同的浓度、 不同的温度下，铗的损失率。通过两年的研究，得出以下结果：31 AI在 50 58、硅在 0 9 2 3、锌液温度在 600 645“C、带钢人锌锅温度在 550 610 时铝一 锌一硅合金附着力最好。3 2镀后快速冷却很重要。3 3炉子的露点有一定的要求。3 4带钢在锌液中的运行稳定很重要。3 5
6、锌锅要有较强的搅拌能力。否则，锌液会有成分偏析现象。3 6带钢在锌锅内腐蚀速度较快。如下图 1、图 2：图1 不同浸泡温度、浸泡时间对铁损的影响 (55 AI一 1 5 Sizn)浸泡时间 (min)圉 2不同浸泡温度、浸泡时间对铁损的影响 (53 Al1 3 Sizn)现场做试验结果如表 2：表 2不同规格的带钢浸入在温度为 60512 锌锅的情况锌液成分55 At Sil 5一 Zn43 54、铝锌板生产工艺及工艺控制4、 1清洗工艺一 404清洗工艺是生产合格热镀铝锌产品的前提条件。为确保清洗质量，铝锌产品试生产期间采用帕卡公司 FCD5400 清洗剂，相关工艺参数见表 3。电解电流控制
7、于 7000A 左右，刷辊压力按电流控制。清洗效果良 好，完全满足铝锌产品生产对表面清洁度的要求。带钢表面残留物控制在 20-30mg m2。见表 4。表 4清洗前后残余物对比4 2退火炉工艺 退火炉的作用有二，一是对带钢表面进行还原处理，使其以活性表面进入锌锅提高镀层附着力； -是对带钢进行退火处理，使带钢力学性能达到相关要求。上述功能的实现是通过对退火炉炉内 H2制度、露点、 炉内 02含量和带钢温度控制来实现的。铝锌板生产相关工艺参数如下：4 2 1 带钢温度 4 2 4 炉内 02 控制情况见表 8 带钢加热温度如表5： 表 8炉内 q控制表表 5带铜加热温度 画磊 ! ! !堕 堡5
8、 5 5 5为了保证带钢表面质量，带钢在炉鼻子区域要 稳定运行，不能出现带钢抖动现象，否则会给带钢表 面质量带来影响。带钢在炉鼻子区域浸入锌锅液面 时，特别要保证带钢平稳进入锌锅。为了保证带钢表面质量，炉鼻子内壁要保证清洁，否则会给带钢表面质量带来影响。生产铝锌板时，由于锌液温度较高，达到 610 ，容易产生锌蒸气和锌粉，这种锌蒸气和锌粉会沿着炉鼻 子进入热张辊区域，最后进入快冷段，被冷却风机吸入吹到带钢表面上，会严重影响带钢表面质量，同时这种 锌蒸气和锌粉容易沾结在炉鼻子和其他区域，如果出现震动。又落在带钢表面，对带钢表面质量会生产影响， 因此，要严格控制锌蒸气和锌粉，就要将炉鼻子区域的露点
9、控制在比较低的水平。4 3锌锅工艺控制4 3 1镀液温度控制： 60054 3 2镀液成份控制 锌液成分控制在：A1 53 58 Si 1 2 1 8 Zn 42 45 准备几种合金锭来调整锌液成分：纯锌锭 纯铝锭 高铝一锌合金锭 铝一硅合金锭585756555453图3 2#镀锌线铝锌板生产时锌液中某一殷时期铝古量的走势405 根据锌液成分化验结果添加不同合金锭，来控制锌液中出、 si含量。 镀液成份是铝锌生产的重点控制指标，它对产品质量、性能等影响较为深远。通过对铝锌生产工艺的总结及优化。最终将镀液成份控制范围定为铝为 54 56，硅含量为 1 5 1 7。如下图 4， 2#镀锌线铝锌板生
10、产时锌液中某一段时期硅含量的走势1817l_5 。 Z ： ；丕乏囊 oo：二16l_4 ， ” i13镏 L丁导净恤岳刮陋。导 l蜊 |,E3韬妞睁蜊旧导惮 -z睁口： E-掣缸导旧皿壬 挂皿 *6 11 6 12 6 13 614 6 15 6 16 6 17f 6 18 619 62 6 21图 4锌液 Fe古量走势图如下图 5。 2#镀锌线铝锌板生产时锌液中某一段时期铁含量的走势0 6O 5040 30 Z夜白中夜白中戏白中柱白饪白中夜白巾槛自瘦白巾在自中在白中在：自中6 11 6 12 61 3 614 6 15 6 16 617 6 18 6 19 6 2 6 2l图 5锌液 Fc
11、 含量走势图 (3)锌液成分均匀性 因为铝、锌、硅比重不一样，在锌锅中容易出现不均匀现象，就需要进行凋配，纯锌锭、纯铝锭、高铝一锌合金锭、铝一硅合金锭做成小锭，便于从锌锅的四周添加。调配好，由于铝、锌的比重分别是 2 7 7 1熔点分别是 658“C、 419“(31，还是比较均匀的，铝的成分在锌锅中还 会出现一定的分层，但不会影响生产和带钢表面质量。需要特别要注意，抽测锌锅中的铝在锌液中不同深度 含量的情况。如下表 9：当取样时，考虑到锌锅中锌液成分均匀问题，最好是在锌液面下固表 9铝在锌渡中不同深度含量的情况 定深处取样，需要制作专用取样工具，能取道锌锅深处的锌液样。样从 锌锅探度 A1
12、台量锌液中取出来之后，迅速放人专用的冷却槽内进行冷却。否则锌液样中 距锌液面 200mm 深 58 23 距锌波面 400ram 深 57 6铝也会出现分层现象。 距锌液面 1000ram 探 52 3为了保证铝不被分层，锌液在锌锅中充分进行搅拌，通常用锌锅感 应器加热搅动和带钢的运动来实现。锌锅感应器最好采用四个感应器，每个锅壁均设一个。攀钢 2#镀锌线采用 AJAXMAGNETHERMIc 锌锅，设有 4个感应器，每个感应器功率为 500KW 。这样会使锌锅中的锌液加热量充分均匀，铝含量也较均匀。4 4气刀控制 作为镀后第一道工序，气刀对产品的表面质量有着重要的影响，根据前期气刀研究结果，
13、结合第一轮铝锌产品生产工艺参数，对气刀工艺参数进行了优化，取得了较好的效果。镀层检测时，锌层测厚仪要注意将检测模式切换，由 GI转换到 GL模式。 铝锌合金镀层比重仅为 3 75Kg dm3。而锌的比重为 7 1 Kg dm3，因此镀层重量 1509 m2(双面 )的铝锌台金镀层厚度与镀重量 275 g m2(双面 )的热镀锌钢板的镀层厚度相当。4 5镀后冷却 作为铝锌产品生产的关键工序，镀后冷却对带钢表面质量、镀层性能有着重要的影响。带钢出锌锅之后要对带钢进行快速冷却，能够保证带钢表面锌花均匀，同时也对带钢防腐性能有一定改善。冷却速度快时。406 铝锌产品表面观赏性和镀层抗腐蚀性能较好。但过
14、快的冷却速度会使带钢表面锌花过于细小，且对其它表 面缺陷包容性较差，影响观赏性和表面质量，需要结合现场冷却能力等实际情况来调整冷却速度。实际生产 中镀层冷却速度控制如表 1i：表 Il镀后冷却工艺参数铝锌合金板镀锌后快速冷却对镀层的抗腐蚀性影响很大。快速冷却不仅可以细化富铝的枝晶组织 (见 图 6C11)，而且减少枝晶间富锌的晶粒的体积分数 (见图 7C11)。这两者均提高了铝锌合金抗局部穿透腐蚀的 能力，铝锌合金镀层钢板枝晶间距 (DAs) 对重量损失的影响见图 8 E“。争簧_凶嚣冷却速度的对数图 6冷却速度对铝锌合金钢板枝晶间距 (DAS) 的影响 冷却选度，cs图 7冷却速度对枝晶问富
15、锌的 晶粒的体积分数的影响此外，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碎， 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。基于以上因素，铝锌产品的镀后冷却速度控制于 10-30 s左右，带钢在高跨第一转向辊前温度控制于280 以下。”g球弩删僦5、机械性能指标铝锌板的机械性能与普通 GI板相同，只是表面结构 不样，热镀铝锌板大部分用户只用 cQ、 DQ级，这与其 Ds ， Ht图 8铝锌钢板枝晶间距 (DAS) 对重量损失的影响特性有关。部分带钢的机枕眭能如表 12；6、锌锅底渣处理热镀铝锌合金板的锌液由于其特性，
16、最容易生产底 杂，每生产一批后，需用工具对锌锅底渣进行清理，其底渣主要成分是 FeAl合金、 FeZn合金、 Alsi合 金组成，外观成点状发亮的银白色，由于其比重较铝锌合金锌液重，因此向沙子一样分布在锌锅底部。每生产 l万吨之后就要清理底渣，如果及时不清理，底渣堆积多了，将要结成块，不利于清理。表 12产品的机械性能表 (DX51D 每个规格十个钢卷的平均值 )图 9底渣在锌锅中的分布图如上图 9，底渣分布在锌锅四周壁角处及中部位置，特别时在加锌锭位置最多。7、典型缺陷热镀铝锌板在生产中出现几种典型缺陷。7 1板面容易发黑如果带钢表面有异物与板面或板面与板面之间摩擦，表面容易发黑，特别是运输
17、过程中最容易产生。铝 锌钢卷最好采用立卷运输可以避免发黑。7 2锌花不均主要生产原因快速冷却不均匀或铝含量不均造成。也有原板粗糙度不均造成。7 3带钢表面有针孔映陷 主要生产原因是带钢在锌锅内的抖动和铝的影响。7 4卷取边部喇叭状铝锌合金镀层比重仅为 3 75Kg dm3，而锌的比重为 7 1 Kg dm3，因此镀层重量 1509 m2(双面 )的铝锌 台金镀层厚度与镀重量 275 g in2(双面 )的热镀锌钢板的镀层厚度相当。镀层厚度铝锌板 1509 mz，相当于 GI镀层 2759 m2的厚度。同时，边部镀层由于气刀调整不当造成边厚，带钢卷取后容易出现喇叭卷。(下转第 421页 )退火周
18、期的长短，机组工艺速度的高低直接影响带钢在炉中的长度，有些品种需要较长的均热时间或较 长的过时效时间，带钢在这些炉段的长度就较长。一般情况下： 当带钢在炉中长度大于 100m时，一般选用卧式的； 当带钢在炉中长度大于 100m 小于 200m 时，一般选用 L式的； 当带钢在炉中长度太于 200m时，一般选用立式的；4 I 3对带钢质量的要求在卧式炉中，带钢与各炉辊的接触为线接触，带钢在炉辊上易打滑，这样往往在炉辊粘连带钢表面残留 的铁粉会造成带钢表面的结疤和划伤，这样就直接影响到后部工序中镀层的质量。在立式炉中，炉辊的数量较少。带钢与炉辊之间有一定的包角，在炉辊上，带钢反复的转向，对带钢有一
19、 定的矫直作用，利于改善带钢的板形。另外现在炉辊一般都带有涂层，进一步的防止了带钢的表面划伤。L式炉中虽然只有预热段部分是立式的，但是炉内设有水冷辊因此带钢的表面质量较好。因此，对于表面质量要求不太高的以建筑业、家电内板的热镀锌机组一般选用卧式炉和 L型的。对表 面质量要求严格的向以汽车、家电外板为主的热镀锌机组多采用立式的。4 1 4操作和雏修性能两种炉型的主要区别主要体现在处理断带的时问和难易程度上。卧式炉易发生断带现象，但处理时间 相对短一些。一般在 1 4h左右；立式炉处理时间一般较长，一般为 8 12h。4 1 5厂房的要求卧式炉，炉长较长，故所需的厂房较长，但厂房的标高相对较低。立
20、式炉则需的厂房长度较短，但是厂房 的天车的标高相对要高的多。所以如果厂房有限则要考虑卧式的，反之则选用立式的。 L型位于两者之问。 所以要选择合适的炉型要对产品的规格和品种、机组的年处理量、带钢的热处理要求、带钢表面质量的要求、操作和维修、以及厂房等的因素进行全面综合考虑。5结束语随着镀锌板的用途越来越广泛，同时对表面质量的要求越来越高，如何生产高质量的镀锌板问题是目前 急需解决的问韪。这样就要求我们熟练的掌握各种镀锌工艺的同时根据实际情况选择合理的设备。尤其向 炉子等关键设备。参考文献1张洪， (现代热镀锌机组连续退火技术，武钢技术， 1999年第 4期， P51 56。(上接第 408页
21、)8、结论8 1攀钢 2#热镀锌机组生产热镀铝锌板没有采用预熔锅调锌液成分方式，而直接使用在线锌锅调整锌液 成分方式，锌液成分控制稳定，均匀。可满足热镀铝锌板工艺的要求。8 2摸索了热镀铝锌板生产工艺和参数控制。8 3生产的热镀铝锌板产品质量稳定、锌花均匀。参考文献1蔡春源新编机械设计实用手册北京：学苑出版杜。 1992 782 L Allegra R J Dutton A Humayun ， Galvalume Sheet New Technical Developments ， Zinc Coated Sxeel Sheet FirstInternational conference t 1985 ， Munich一 42l 一
