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1、第十章 热镀铝锌硅合金设备与操作,第一节 热镀铝锌硅合金的发展 一、锌铝合金镀层的起源 1962年美国伯利恒公司继承了这项工作，把锌液中铝含量从5%提高到55%，此镀层不仅有良好的耐蚀性、耐热性、抗氧化性，而且表面结晶美观，有很高的欣赏价值。 由于铝的含量高达55%，能与钢基体发生激烈的化学反应形成很厚的Fe-Al-Zn化合物，不利于其加工成形，为了 降低这层合金层的厚度，又在其中添加一定量的Si作为第三组分，从而最终确定此三元合金的化学成分： 55%Al-43.5%Zn-1.5%Si。,二、产品特性 既有热镀铝板的耐腐蚀有具有热镀锌板的阴极保护作用； 耐腐蚀性：耐大气腐蚀，耐土壤腐蚀； 耐热
2、性及对光和热的反射性； 力学性能与同类热镀锌板相近，且55%-Al-Zn-Si合金镀层钢板的焊接性也较好； 55%-Al-Zn-Si合金镀层钢板的涂覆性由于镀锌钢板及镀铝钢板，可以进行在线涂层。,三、产品用途 代替镀锌板用于耐蚀性要求较高的场合； 代替镀锌板用于加工性能要求较高的场合； 代替镀铝钢板用于耐热抗氧化性要求较高的场合； 代替镀锌板和镀铝板用于彩图基板； 比镀锌板和镀铝板的生产成本均低，经济性良好。,第二节 镀层形成机理 一、镀层结构 热镀铝锌硅最终形成的组织分为两层结构。外层为Al-Zn合金层，其成分与镀液相同，组织结构由二相组成，一相为树枝状的富铝固溶体，形成微细的网络，另一相为
3、分布在其网络组织枝晶间的伪共晶体富锌相。富铝相约占80%的体积，富锌相约占20%的体积。在钢基与表面合金层之间是Fe-Al-Zn-Si化合物层，这一层Zn较少，大部分Si存在此合金层中。进一步研究发现，此合金层又分两层不同的组织。靠近钢基一侧Si较低，靠近Al-Zn合金层一侧Si较高。 二、镀层形成过程,三、添加合金元素的影响 硅元素的影响 铝的液相和铁固体之间激烈的扩散和化合作用，一方面使镀层内部的合金层厚度增加，另一方面又使镀液中的渣相增多，影响了产品质量。在镀液中加入硅，可使Al-Fe之间的扩散和化合作用大幅度受到抑制，有效防止化合物层的过度增长。 混合稀土元素(RE)的影响 稀土主要是
4、以富集相的方式存在，随着镀液中稀土含量的增加，稀土富集相也会增多。随着镀液中稀土含量的增加，富集相中的Zn含量降低、Si含量升高、Al含量升高，而Fe含量降低。 稀土元素的加入可以使镀层表面质量有明显的改观，使漏镀缺陷减少。其作用有两个方面：一是稀土金属比铝更易氧化，从而抑制了Al2O3的产生，降低了表面张力，二是在钢板进入镀液时，减小氧化铝膜被钢板带入镀液的倾向，使镀液和钢板之间不被氧化铝膜隔开，使浸润性不受影响。 在镀液中添加0.05%的稀土就能使镀层组织中的枝晶富铝相得到细化，当RE达到0.1% 0.2%时，晶粒细化已经很明显，但当RE含量超过0.3%以后，其晶粒细化作用开始降低，含0.
5、5%时仍有一定的晶粒细化作用。,钛元素的影响,第三节 设备与工艺特点,一、要求原板表面更清洁 钢板表面污染物、残留的乳化液和表面锈蚀等都会引起产品表面漏镀。由于原料引起的漏镀有两种情况：,二、强化脱脂工序 设置完善的脱脂段； 加强在线脱脂液体外循环除铁除油功能； 电解脱脂槽底部应定期清渣； 及时更新脱脂液。 三、增强炉内还原净化能力 提高退火炉的密封性； 提高保护气体中氢气含量； 组织锌蒸气进入退火炉； 炉鼻内锌灰锌渣的清除。,四、完善镀锅区设备配套 采用无芯锅 有新锌锅的感应器磁场呈30角近似水平方向对锌液进行搅拌，同时因功率较小，所以总体搅拌力较弱无芯锅的线圈绕在锅体周围，形成四个区的立体
6、磁场，可增强搅拌能力。 必须采用预熔锅 可减少镀渣生成量；使镀液温度均匀稳定 加大主锅设计功率 采用强磁场搅拌才能维持生产正常进行 加大锌锅深度 因为铝锌硅镀层大量产生底渣不可避免，所以必须给产生的底渣一个存储空间，一般要比相同容量的锌锅加深600800mm。 采用连体锅是一个发展方向 优点：比设计两个锅总功率下降200300kW；减低投资成本30%；减少了预熔锅和溜槽的大量维护工作；节约占地面积20m2；连体锅散热面积小，总体节能10%。,五、合理选择工艺参数 带钢入锌锅温度 铝锌硅镀层带钢入锅温度一般控制在570580为好。 镀液温度 铝锌硅合金有固相进入液相区的最低温度我590。 镀液化
7、学成分 Al：55%1.5%；Zn：43.5% 1.5% ；Si：1.5% 0.10%； Fe：0.45%。 六、加强镀后冷却 通过对Al-Zn-Si合金研究得知，此合金并没有真正的熔点，从590开始析出富铝的Zn在Al相中的固溶体相，一直到380富锌的Al在Zn相中的固溶体相开始析出，其中长达210的凝固空间，由于凝固时间的拉成，就会使镀层厚而疏松多孔，使耐蚀性大大降低。为了获得致密缩孔耐腐蚀性良好的镀层，带钢出锌锅之后，通过一个强力冷却段对带钢进行吹风冷却，在35s之内把带钢温度从600降到450，要求冷却速度不低于30/s。 七、后处理要求 热镀铝锌硅合金镀层表面会存在2%3%的缩孔，必
8、须通过后处理工序加以封闭弥补。主要有：光整机械封闭和耐指纹化学封闭。,第四节 生产难点及对策,一、露钢 热镀铝锌硅镀层最易发生露钢，主要原因是镀液中含铝量过高，接近于型热镀铝。铝的熔点高、易氧化、表面张力大不易在钢板表面浸润，这是热镀铝锌硅比热镀锌难度大的主要原因。 原板露钢 原因：有乳化液黑斑、黄斑，是因为乳化液未吹干，卷入钢卷长期存放，发生缺氧的电化锈蚀造成；有发蓝氧化层，是因为轧制时乳化液冷却能力不足，在轧机出口产生高温氧化斑；有遭水腐蚀红锈，是因为冷硬卷在存储和运输中遭雨。 炉内气氛露钢 原因：NOF炉时，直燃段出现氧化气氛，可能是燃气热值偏低、燃气压力偏低或比例调节系统故障造成；氢气
9、含量不足，卧式炉小于10%，立式炉小于3%，或断绝了氢气供应；漏电偏高；残氧偏高。 炉鼻子中镀液表面上积灰露钢 原因：在事故减速、更换规格、张立波动、焊缝前后30m的头尾有厚度超差时，带钢就会在进入镀液时发生摆动，当摆幅大于与锌灰的固有距离时，就有可能接触灰渣，当被氢气还原的活性纯铁表面在进入镀液之前就被灰渣占据时，就干扰了镀液和钢基之间的有效物理化学扩散反应，此处就产生了漏钢缺陷。,要杜绝露钢缺陷发生须采取如下对策： 遵守精料原则 限定冷硬板表面污染物总量小于800mg/m2(双面)；遭雨水红锈、严重乳化斑、轧制发蓝氧化等原板不进入作业线；原板在前库放置时间不超过一周。 保持良好炉内气氛NOF炉必须始终是燃气过剩空气不足的还原气氛；炉内保持足够氢气含量；保护气体在进入炉子的入口处露点为-60，残氧含量小于0.0005%。 保持炉鼻内液面清洁，带钢运行稳定 利用抽灰泵排渣；采用人工定期捞灰；稳定带钢张力，减小带钢穿过液面时的摆幅。,
