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近年來，由于熱鍍鋅鋼板具有良好的耐腐蝕能力、美好的外觀、有利于后續(xù)加工、可降低成本和減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)深受廣大用戶歡迎。本文將從熱鍍鋅鋼材品種、用途、生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展歷程以及缺陷等方面出發(fā)，帶大家全面了解熱鍍鋅鋼材。
由于鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位負(fù)于鐵，因此在水和潮濕的空氣中鍍鋅層具有犧牲陽極保護(hù)鋼基的作用，從而可以大大的延長鋼材的使用壽命。在工業(yè)上常用的鍍鋅層有熱浸鍍鋅、電鍍鋅、機(jī)械鍍鋅和熱噴涂（鍍）鋅等，其中熱鍍鋅約占鍍鋅總量的95%熱鍍鋅用鋅量在世界范圍內(nèi)占鋅產(chǎn)量的40%，在中國約占鋅產(chǎn)量的30%左右。
熱鍍鋅是將鋼、不銹鋼、鑄鐵等金屬浸入熔融液態(tài)金屬或合金中獲得鍍層的一種工藝技術(shù)。熱鍍鋅是當(dāng)今世界上應(yīng)用最廣泛、性能價(jià)格比最優(yōu)的鋼材表面處理方法。熱鍍鋅產(chǎn)品對鋼鐵的減蝕延壽、節(jié)能節(jié)材起著不可估量和不可替代的作用，同時鍍層鋼材也是國家扶植和優(yōu)先發(fā)展的高附加值短線產(chǎn)品。
目前我國熱鍍鋅行業(yè)進(jìn)入新的高速、持續(xù)發(fā)展階段。
熱鍍鋅鋼材品種及用途
常見的熱鍍鋅鋼材品種有鍍鋅鋼板和鋼帶，鍍鋅鋼絲和鋼絲網(wǎng)，鍍鋅鋼管，鍍鋅型鋼和結(jié)構(gòu)件，鍍鋅管件（可鍛鑄鐵管件），鍍鋅零部件、緊固件，鍍鋅器件制品等，常見鍍層有純鋅鍍層、鋅鋁合金鍍層（鋅鋁稀土、鋅鋁鎂、鋅鋁鉛）、鋅鎳合金鍍層、鋁鋅合金鍍層（鋁鋅硅）等。
鍍鋅產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用于建筑、通訊、電力、交通、能源、汽車、輕工（家電）、農(nóng)業(yè)、畜牧漁業(yè)、石化等行業(yè)，其主要用途如下：
（1）輕工、家電工業(yè)：空調(diào)機(jī)、電視機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐、熱水器等家電外殼和底板，計(jì)算機(jī)底板和外殼，民用煙囪、廚具、水桶、貨柜等。
（2）電力、通訊工業(yè)：電力輸變電鐵塔、通訊鐵塔、電纜鎧裝帶、通訊用鍍鋅低碳鋼絲、鋼芯鋁鉸線用鍍鋅鋼絲、吊架、懸掛、緊固用鍍鋅鋼絞線。電桿橫擔(dān)、拉線和緊固件、各種電纜橋架。
（3）建筑業(yè)：各種工業(yè)及民用建筑用輕鋼龍骨，建筑層面板、瓦楞板、屋頂格柵，通風(fēng)、給排水用鍍鋅管。
（4）汽車工業(yè)：汽車車體、車門、底板、內(nèi)板等。
（5）交通業(yè)：高速公路護(hù)欄、公路隔離網(wǎng)、馬路和公路用燈桿、各種指示標(biāo)牌、橋梁用鍍鋅結(jié)構(gòu)件。
（6）冶金、化學(xué)工業(yè)：各種低壓流體輸送鍍鋅管道、結(jié)構(gòu)框架、各類容器。
（7）農(nóng)業(yè)：噴灌管道、塑料大棚用輕鋼龍骨、糧倉、儲運(yùn)容器、農(nóng)具、捆綁用鍍鋅鐵絲。
（8）漁牧業(yè)：漁業(yè)用鋼絲繩、畜牧用網(wǎng)圍欄。
我國連續(xù)熱鍍鋅鋼板的發(fā)展始于上個世紀(jì)70年代。1979年我國武鋼從國外引進(jìn)第一條現(xiàn)代連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線和彩色涂層鋼板生產(chǎn)線，標(biāo)志著我國現(xiàn)代鋼帶鍍鋅技術(shù)的開始。
鍍鋅鋼板生產(chǎn)流程圖
由于國營企業(yè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚，技術(shù)力量強(qiáng)大，設(shè)備大都從國外引進(jìn)，機(jī)組產(chǎn)量高，產(chǎn)品定位高，銷售市場主要面向汽車、高檔家電，到2015年已發(fā)展到70余條。2000年后，民營企業(yè)的興起，主要以鋼材經(jīng)銷商為中堅(jiān)力量，他們熟悉市場，經(jīng)營有方，所采用的熱鍍鋅機(jī)組設(shè)備完全國產(chǎn)化，機(jī)組單產(chǎn)低，投資低，生產(chǎn)成本低，效益高，主要面向低檔次建材市場。
到了2008年，我國鋼板熱鍍鋅的生產(chǎn)能力已達(dá)到歐美發(fā)達(dá)國家水平。根據(jù)有關(guān)部門調(diào)研，我國的鍍鋅鋼板生產(chǎn)線主要集中在我國的長江三角洲、珠江三角洲和環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)等發(fā)達(dá)地區(qū)。但是，受國家相關(guān)政策和市場形勢的影響，一方面，原有生產(chǎn)線將出現(xiàn)一定程度的集中和整合，另一方面，新建生產(chǎn)線的重心將逐步向中西部地區(qū)轉(zhuǎn)移。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑、汽車、家電等行業(yè)發(fā)展迅速，已成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱行業(yè)。建筑、汽車、家電等行業(yè)對于鍍鋅鋼板的大量需求，極大地促進(jìn)了我國連續(xù)鍍鋅鋼板的市場發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。
熱鍍鋅鋼板的應(yīng)用實(shí)例
熱鍍鋅板帶應(yīng)用于建筑、家電、汽車、輕工業(yè)等行業(yè)，其中以建筑、汽車和家電為主，目前中國不僅存在世界最大的建筑市場，同時還是世界上最大的汽車、家電制造國。
近年來，盡管我國鍍鋅板在產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量、工藝技術(shù)、裝備水平等方面有了巨大的提升，但仍存在以下四方面的問題：
1、裝備水平差異較大，低產(chǎn)能機(jī)組較多；
2、生產(chǎn)能力過剩，下游需求減弱，鍍鋅板帶企業(yè)整體開工率不足，高配置機(jī)組浪費(fèi)嚴(yán)重；
3、民營企業(yè)不按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，鍍層厚度偏低，造成浪費(fèi)資源。同時存在企業(yè)環(huán)保意識薄弱，企業(yè)環(huán)保管理不規(guī)范；
4、對于高品質(zhì)汽車板、功能性家電板和高耐蝕建筑涂鍍層鋼板還依賴進(jìn)口，國內(nèi)高端品牌稀少。
鍍鋅產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域及鍍鋅要求
鋼鐵行業(yè)鋅消費(fèi)主要作為鋼材鍍鋅產(chǎn)品，包括鍍鋅板帶、鍍鋅鋼絲繩鋼絞線、鍍鋅焊管及鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)等。鍍鋅產(chǎn)品厚度以及鋅層的厚度均會對噸鋼耗鋅產(chǎn)生較大的影響，不同種類和用途的鍍鋅產(chǎn)品噸鋼耗鋅水平差異較大。隨著行業(yè)規(guī)范發(fā)展，熱鍍鋅板以薄鍍鋅層降低成本的惡性競爭現(xiàn)象將會逐步減少。
對于鍍鋅產(chǎn)品鋅需求來說，有關(guān)機(jī)構(gòu)認(rèn)為未來隨著鍍鋅行業(yè)規(guī)范化，鋼鐵行業(yè)鍍鋅對鋅的需求總量仍將小幅增加，如隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑普及加快，厚鋅層建筑用鍍鋅板用量將加大；部分中高端領(lǐng)域鍍鋅鋼材逐漸替代非鍍層鋼材，鍍鋅行業(yè)鋅消費(fèi)量仍將小幅上升。
鍍鋅產(chǎn)品主要下游消費(fèi)行業(yè)
熱鍍鋅板生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展歷程
熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展歷程如下 :
機(jī)組向高產(chǎn)能發(fā)展：20 世紀(jì) 90 年代以來建設(shè)的熱鍍鋅機(jī)組向高產(chǎn)能發(fā)展, 全球產(chǎn)能在 30 萬 t/ a 以上的熱鍍鋅機(jī)組約有 60 余套, 總生產(chǎn)能力超過2800 萬 t/ a 。
機(jī)組專業(yè)化生產(chǎn)：汽車鍍鋅板與建材鍍鋅板采用不同類型的機(jī)組生產(chǎn), 機(jī)組工藝、 單體設(shè)備配置及爐子選型更為合理, 使投資效果明顯 , 產(chǎn)品成本低。
強(qiáng)調(diào)基板表面清潔：近年來建成的汽車板鍍鋅機(jī)組基本選用堿液電解清洗及全輻射管加熱爐的美鋼聯(lián)工藝, 甚至在活套裝置前后皆設(shè)置清洗段 。為了降低投資,建材型鍍鋅機(jī)組多采用改良森吉米爾工藝, 但機(jī)組多設(shè)置了清洗段, 使基板表面更清潔 , 產(chǎn)品質(zhì)量更好。
采用塔式爐：采用塔式爐比臥式爐投資約高 25%～ 30%,過去機(jī)組生產(chǎn)能力在 30 萬 t/ a 以上時, 受爐長限制往往采用塔式爐 , 否則多選用臥式爐。
20 世紀(jì) 90 年代以后, 生產(chǎn)廠更注重塔式爐的優(yōu)點(diǎn) :爐子氣密性好;爐輥數(shù)量少、 壽命長;維護(hù)費(fèi)用低;有利于改善板形 ;縮短爐長等 。許多生產(chǎn)能力在 25 萬 t/ a 或更小的鍍鋅機(jī)組也選用了塔式爐。如法國索拉克鋼鐵公司 1990 年 12月建成的產(chǎn)能 25 萬 t/ a 的熱鍍鋅機(jī)組;盧森堡迪德朗日鋼廠 1991 年 9 月建成的產(chǎn)能 25 萬 t/ a熱鍍鋅機(jī)組;美國加州的 BHP 鍍鋁鋅機(jī)組等。我國也有數(shù)套新投產(chǎn)的熱鍍鋅機(jī)組采用了塔式爐。
不斷提高加熱爐的效能
利用加熱廢氣預(yù)熱帶鋼以節(jié)約能源 , 并可避免帶鋼變形;連續(xù)爐根據(jù)產(chǎn)品性能要求設(shè)置形式各異的冷卻段 ;設(shè)置熱張力調(diào)整輥 , 優(yōu)化帶鋼的爐內(nèi)張力 ;加熱段設(shè)置高精度的防熱翹曲輥 , 加熱段增加感應(yīng)加熱器 ;采用鼓 -抽式脈沖控制燒嘴、 多級燃燒輻射管等加熱技術(shù), 提高了燒嘴的調(diào)節(jié)范圍和輻射管壽命, 有利于加熱的均勻性,并可降低 NOx 含量, 利于環(huán)保 ;改進(jìn)爐輥輥型設(shè)計(jì)及爐輥表面噴涂技術(shù) 。
不斷改進(jìn)鍍鋅設(shè)備
鍍鋅設(shè)備包括氣刀, 沉沒輥、 穩(wěn)定輥及附屬設(shè)備 , 鋅鍋及加鋅設(shè)備等 。多年來氣刀制造商不斷致力于改進(jìn)氣刀, 方登 、 奧鋼聯(lián) 、 杜瑪、 柯勒等幾家著名專業(yè)廠商生產(chǎn)的氣刀各有特色, 總的方向是使氣刀能自動跟蹤帶鋼 , 并與帶鋼保持穩(wěn)定距離;使氣刀能整體組裝調(diào)整, 有準(zhǔn)確的定位機(jī)構(gòu);能實(shí)現(xiàn)對噴嘴區(qū)域壓力穩(wěn)定的動態(tài)控制;采用雙唇回轉(zhuǎn)氣刀和更佳的刀唇間隙曲線, 設(shè)置快速刀唇清理裝置;設(shè)置氣刀水平方向快、 慢速打開及準(zhǔn)確復(fù)位系統(tǒng)等, 使氣刀有了很大改進(jìn)。沉沒輥輥面流鋅槽的形狀 、 間距及軸承也都有所改進(jìn) , 提高了穩(wěn)定性及壽命。鋅鍋多采用熔溝式陶瓷鋅鍋 , 鋅鍋容積趨向加大 , 以利于鋅液穩(wěn)定 , 現(xiàn)代大型機(jī)組通常沉沒輥的下緣距鍋底至少 800mm , 而生產(chǎn)汽車板的熱鍍鋅機(jī)組鋅鍋容積應(yīng)更大些 。無芯鋅鍋的發(fā)展也較為成熟, SMS還開發(fā)了無沉沒輥鋅鍋, 根據(jù)電磁移動場形成磁流體動力學(xué)封閉原理設(shè)計(jì)出垂直型鋅鍋 , 帶鋼垂直從鋅鍋內(nèi)的鋅液中穿過 , 鋅鍋內(nèi)無任何易腐蝕件。這種技術(shù)已完成工業(yè)試驗(yàn)階段 , 并已獲得韓國東部制鋼的訂單, 引起業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。
性能更佳的平整效果
采用四輥光整機(jī), 設(shè)有干、 濕2種平整工藝、大、小2種直徑工作輥;并且工作輥輥面采用噴丸或電子束毛化處理，以滿足對延伸與表面光潔度的不同要求。對于不同品種的產(chǎn)品,采用光整機(jī)與拉矯機(jī)不同的配合方式, 可獲得良好的效果 。
完善的后處理工藝
根據(jù)用戶不同的需求 ,可采用鈍化處理 、 磷化處理、合金化處理或涂敷有機(jī)涂層。目前正不斷開發(fā)研制更好的鈍化劑配方 。目前鈍化處理主要采用鉻酸鹽 , 但添加了氟化物、 磷酸等活化劑, 從而可獲得較厚的鉻酸鹽膜;當(dāng)鈍化液中有氟化物時，可加速鈍化膜的形成, 并使鈍化膜細(xì)致光亮;在無毒或低毒的無機(jī)緩蝕劑作為鈍化劑的研究中，無毒的水溶性丙 烯酸樹酯中加入了少量鉬酸鹽和磷酸鹽得到了一 種鈍化液(即ACM), 用來代替有毒的鉻酸鹽進(jìn)行鈍化處理,可推遲鍍鋅層產(chǎn)生白銹的時間 , 其抗蝕性已接近鉻酸鹽鈍化水平，雖然目前該技術(shù)還未十分成熟, 但出于環(huán)?？紤]，無鉻鈍化取代鉻酸鹽鈍化已是大勢所趨。采用經(jīng)過磷化處理的熱鍍鋅鋼板可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電鍍鋅鋼板用在家電外板上, 其既可延長產(chǎn)品壽命，又能降低材料成本。熱鍍鋅機(jī)組在線磷化處理很具有發(fā)展?jié)摿ΑＤ椭讣y處理及無機(jī)潤滑膜、 有機(jī)潤滑膜的應(yīng)用均為研究熱點(diǎn)。
發(fā)展鋅合金鍍層
鋅合金鍍層鋼板比鍍鋅鋼板具有更優(yōu)越的性能, 因此其生產(chǎn)比例逐年提高 , 其中發(fā)展較快的有鋁鋅合金鍍層 (Galvalume)、 鋅鋁合金鍍層(Galfan)及鋅鐵合金鍍層 (Galvanneal)。最近日新制鋼又開發(fā)了鍍鋅鋁鎂合金鍍層 (ZAM ),其耐蝕性為傳統(tǒng)鍍鋅板的 10 倍。
鋁鋅合金、 鋅鋁合金鍍層鋼板比一般熱鍍鋅板具有更好的耐蝕性 、 涂裝性、成型性等, 適用于建材、輕工等行業(yè) 。鋅鐵合金鍍層鋼板比鋅鋁合金 、 鋁鋅合金鍍層鋼板具有更好的涂裝性、涂后耐蝕性及焊接性, 因而廣泛用于汽車制造業(yè)。為適應(yīng)鋅合金鍍層鋼板生產(chǎn), 鍍鋅機(jī)組多采用升降移動式雙鍍鍋 , 以便能快速更換鍍層種類。1998 年美國應(yīng)達(dá)公司研制的無芯鋅鍋投產(chǎn),這種鋅鍋能耗低、投資少，很適于合金鍍層生產(chǎn)。鋅鐵合金擴(kuò)散爐趨向于加熱段采用高頻感應(yīng)加熱 , 均熱段采用電阻加熱, 從而實(shí)現(xiàn)了按優(yōu)化曲線退火 ,可更精確地控制鍍鋅層中的鐵含量。
發(fā)展無鋅花鋼板
用無鉛鍍鋅可生產(chǎn)無鋅花鋼板，這種鍍層可減少晶間腐蝕 , 因而其使用壽命長, 有利于環(huán)保, 適用于汽車制造業(yè)并適于作為彩涂基板 。幾年前歐洲就已停止生產(chǎn)普通鋅花鋼板, 所以無鋅花鋼板生產(chǎn)具有明顯的發(fā)展趨勢。
發(fā)展超深沖、 高強(qiáng)度鋼鍍鋅板
生產(chǎn)汽車用重深沖、 超深沖級熱鍍鋅板 , 皆采用 IF 鋼 , 連續(xù)爐不設(shè)過時效段 , 簡化了爐體結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)控制;生產(chǎn)企業(yè)著重開發(fā)高強(qiáng)度鋼熱鍍鋅板 , 通常高強(qiáng)度鋼中 Si 、 M n 含量較高, 不利于鋅層粘著 , 通過化學(xué)成分的調(diào)整, 特別是添加 Mo 元素實(shí)現(xiàn)了低 Si 含量雙相鋼鍍鋅板及雙相鋼鍍鋅合金化板的成功生產(chǎn) ;用 Al 替代 Si 得到的 TRIP 熱鍍鋅鋼板 , 與傳統(tǒng)的 CM nSi 型TRIP 鋼相當(dāng), 但Al 元素的添加給煉鋼與熱軋工序帶來一些問題, 而該問題正在解決。
生產(chǎn)超薄鍍層板
近年來氣刀等設(shè)備經(jīng)不斷改進(jìn) , 可生產(chǎn)出鍍層為 25 ～ 30g/m²雙面熱鍍鋅板, 該板多用于電器行業(yè), 可取代部分電鍍鋅或部分電鍍錫鋼板。
單面熱鍍鋅板日趨減少
單面熱鍍鋅工藝較煩瑣, 且生產(chǎn)成本高, 因而趨向以單面電鍍鋅板或雙面差厚熱鍍鋅板取代。
重視發(fā)展熱軋熱鍍鋅板
隨著人們對節(jié)能經(jīng)濟(jì)材的重視及薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)的發(fā)展, 可生產(chǎn)出更多薄規(guī)格的熱軋帶卷, 熱軋熱鍍鋅板生產(chǎn)得到重視和發(fā)展 , 其產(chǎn)品主要應(yīng)用于建筑領(lǐng)域 , 作為鋼結(jié)構(gòu)件、 電纜架、通風(fēng)管道 、 糧倉等。目前全世界熱軋熱鍍鋅板約占鍍鋅板總產(chǎn)量的 8 %～ 9 %, 我國邯鋼、 唐鋼等企業(yè)均已建成熱軋熱鍍鋅機(jī)組。
自動化控制水平愈來愈高
全線采用計(jì)算機(jī)控制 , 可實(shí)現(xiàn)對機(jī)組全線速度、 張力 、 軋件對中, 爐子各段溫度、 爐內(nèi)氣氛, 鋅鍋溫度最佳化及鍍層厚度閉環(huán)控制等 。
熱鍍鋅鋼板存在的表面外觀缺陷
綜合考慮熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)工藝過程及成品包裝等因素，熱鍍鋅鋼板可能會存在如下的一些表面外觀缺陷：
（1）原板缺陷
鍍鋅原板表面缺陷，如折痕、凹坑、波浪邊等均延續(xù)影響到鍍鋅板，成為其表面缺陷。因此，生產(chǎn)前，生產(chǎn)者都須對原板進(jìn)行檢驗(yàn)。
（2）黑斑
a. 鍍鋅層純度不夠，金屬雜質(zhì)在鋅表面構(gòu)成原電池，對析氫有利時,容易使鋅層表面產(chǎn)生黑色的斑點(diǎn)。
b. 鍍鋅層中銅、鐵、砷等雜質(zhì)含量較高時，經(jīng)鈍化處理后，這些雜質(zhì)呈現(xiàn)黑色。
c. 原板表面污蝕物處理不充分，形成殘?jiān)?，使某些部位鍍不上鋅，導(dǎo)致鍍鋅層出現(xiàn)毛病而容易脫落，從而造成黑斑。
d. 鍍鋅時出現(xiàn)漏鍍，在后處理時容易形成黑斑。
e. 鍍鋅液中夾雜殘?jiān)蛐『诨遥ㄌ蓟蛱蓟衔铮?，粘附于鋅層表面或居于鋅層內(nèi)，與鋅層結(jié)合得很牢固。在成品鍍鋅板上可見到黑斑。
f. 磨蝕黑斑。由運(yùn)輸、堆放過程中粗野作業(yè)所致。
（3）白銹
鍍鋅鋼板表面受潮或雨水浸入，在一定溫度下，鋅被氧化，產(chǎn)生白色粉末。產(chǎn)生白銹的表面其防腐能力大為降低，影響其使用。
（4）鍍鋅層不均勻
鍍鋅板表面鋅層高低不平，厚薄不均，甚至出現(xiàn)表面小顆粒。從鍍鋅鍋中出來的帶鋼表面上有多余的鋅液，這些多余的鋅液用氣刀（噴射高壓氣體）吹掉，從而控制鋅層厚度。氣刀的氣體壓力、氣刀與帶鋼的間距、帶鋼的速度等都會直接影響鋅層的厚度。如果氣刀供氣不穩(wěn)定或氣刀壓力不足會造成鍍鋅層堆積，即鋅疤。
（5）夾渣
鍍鋅液中存在殘?jiān)蚋≡ń饘倩蚍墙饘賷A雜物），有時這些夾渣夾雜在鍍鋅層中，上海模型 船舶模型 機(jī)械模型 工業(yè)模型使其表面出現(xiàn)小圓斑點(diǎn)，甚至使原板沾不上鋅，很容易引起露鐵點(diǎn)。
（6）劃傷和擦傷等
鍍鋅卷板經(jīng)過張力矯直機(jī)時，矯直機(jī)有異物引起表面劃傷、擦傷等。
（7）鉻酸污垢
為了提高鍍鋅鋼板的防腐蝕能力，使帶鋼表面形成一層極薄的鈍化層，可由鉻酸處理完成，即鉻化處理。但如果鉻酸處理不良，有殘留液，鍍鋅板表面會出現(xiàn)淡黃色帶或污斑，甚至黑斑。
參考資料：冶金工業(yè)規(guī)劃研究院《中國鍍鋅行業(yè)變化和鋅需求分析》
張啟富《我國鍍鋅行業(yè)的現(xiàn)狀及技術(shù)進(jìn)展》
