浸熱熱浸鍍鋅工藝

熱浸鍍鋅工藝流程一般都包括預(yù)處理、熱浸鍍和鍍件后處理三個(gè)部分。而根據(jù)預(yù)處理的方法不同，熱浸鍍鋅可以分為溶劑法和保護(hù)氣體還原法。

1、溶劑法

溶劑法熱鍍鋅適用于鋼帶、鋼板、鋼絲、鋼管、型鋼以及部件熱浸鍍。這種工藝的主要特點(diǎn)在于：鋼件浸入鋅液之前表面要經(jīng)過脫脂去除鋼件表面油污、酸洗去除鋼件表面的氧化皮、清洗后向鋼件表面涂助鍍劑以保護(hù)鋼件表面不同大氣接觸而避免再氧化，隨后以烘干或者不烘干鋼件表面的方式浸入鋅液完成浸鍍工藝。表面熔劑未經(jīng)烘干就進(jìn)入表面覆蓋有熔融熔劑的鋅液進(jìn)行熱鍍鋅，這種方法稱為濕法熱鍍鋅。這種工藝由于鋅液中不加入鋁，生產(chǎn)的鍍層合金層很厚且粘附性不好，存在質(zhì)量方面的問題，因此已經(jīng)逐步被淘汰。反之，表面涂過熔劑的鋼件送入烘干爐中（烘干溫度約為250℃）將熔劑烘干，再進(jìn)入鋅液中進(jìn)行熱鍍鋅的方法就是干法熱鍍鋅?，F(xiàn)在的熔劑法熱鍍鋅工藝基本上采用的都是干法熱鍍鋅工藝。干法熱鍍鋅中的鋁含量也比較低（通常為0.1wt%），所以溶劑法熱浸鍍鋅生產(chǎn)出來的熱鍍鋅層粘附性比較差。

溶劑法鋼帶連續(xù)鍍鋅具有代表性的工藝為著名的惠林法。這種工藝需要冷軋鋼帶線外退火，隨后鋼帶進(jìn)入生產(chǎn)線進(jìn)行堿洗、酸洗、水洗、涂熔劑、烘干等多道前處理工序。這種工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本也較高，產(chǎn)品品種單一，只能生產(chǎn)薄規(guī)格鋼帶，產(chǎn)品常常出現(xiàn)因?yàn)槿蹌┡c鋅液的鋁發(fā)生反應(yīng)而引起的鍍層與基體結(jié)合力下降所導(dǎo)致的熔劑缺陷。其產(chǎn)品主要用于建筑和容器制造業(yè)等對鍍鋅板質(zhì)量要求不高的行業(yè)。由于鋼帶進(jìn)入鋅液之前溫度大約為250℃，因此鋼帶在鋅液中必然大量的吸熱，提高自身的溫度，以便與鋅液的溫度平衡，這就需要供熱量較大的感應(yīng)加熱鋅鍋為鋼帶提供足夠熱量，同時(shí)增加了浸鍍的時(shí)間（約為20s），對比還原法熱浸鍍時(shí)間（3～5s）大大延長，因此溶劑法合金層厚度高于還原法熱浸鍍層的厚度，導(dǎo)致附著性下降。此種工藝已經(jīng)問世多年，雖然投資成本低，但是環(huán)境污染較重。

2、保護(hù)氣體還原法

保護(hù)氣體還原法又稱森吉米爾法，是現(xiàn)代連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)線普遍采用的方法，代表了現(xiàn)代的熱鍍工藝。還原法熱鍍工藝就是直接以冷軋鋼帶和熱軋鋼帶作為熱鍍鋅原板，在作業(yè)線內(nèi)進(jìn)行保護(hù)氣體再結(jié)晶退火。

保護(hù)氣體還原法的特點(diǎn)是將鋼材熱處理（連續(xù)退火）和熱浸鍍鋅連接在同一條生產(chǎn)線上，取消了熔劑法中的堿洗、酸洗、水洗與熔劑處理等一系列操作步驟。在該法中，鋼材先通過用煤氣或者天然氣直接加熱的微氧化爐，此時(shí)，火焰將鋼材表面上殘余的油污、乳化液燒掉，同時(shí)鋼材表面被氧化，生成天藍(lán)色的氧化薄膜。然后鋼材進(jìn)入還原爐。還原爐是密封的，爐內(nèi)通有由氫氣和氮?dú)饣旌投傻谋Ｗo(hù)氣體。還原爐采用輻射管進(jìn)行間接加熱或電阻加熱。輻射管可以燒煤氣、天然氣或重油。還原爐的主要作用有二：a. 把鋼材表面的氧化皮還原為適合熱鍍鋅的活性海綿狀鐵；b.把經(jīng)過微氧化爐加熱到一定溫度的鋼材繼續(xù)加熱，完成再結(jié)晶退火。經(jīng)過還原爐處理的鋼材，接著在保護(hù)性氣氛中被冷卻到適當(dāng)溫度后，進(jìn)入熱浸鍍鋅鍋。

熱浸鍍起源于古羅馬時(shí)代，其最初是從鐵板熱浸鍍錫開始的，英國和法國是最早運(yùn)用該法生產(chǎn)鍍錫板的國家。1742 年法國化學(xué)家Melouin 首先將熔融鋅鍍在鋼鐵制品上。1836 年法國人Sorel將熱浸鍍應(yīng)用于生產(chǎn)。1837 年英國人Grawford 發(fā)明了目前廣泛使用的溶劑法熱浸鍍工藝。1931 年Sendzimir 獲得用保護(hù)氣體還原法生產(chǎn)連續(xù)鍍鋅鋼板的“森吉米爾”法的專利，并于1937 年在美國建成第一條連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線，為現(xiàn)代鍍鋅鋼材的生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)60 年代，熱鍍鋅工藝得到了迅速的發(fā)展，其標(biāo)志為：鍍前處理由氧化爐改為無氧化加熱爐，鍍層厚度由輥鍍法改為氣刀法，鍍后處理由彎曲拉伸矯直機(jī)代替了多輥反復(fù)彎曲矯直機(jī)。80 年代，一系列的改革讓熱浸鍍鋅再次快速發(fā)展。

目前熱浸鍍主要有熱浸鍍鋅、熱浸鍍錫、熱浸鍍鋁、熱浸鍍鉛等幾種。熱浸鍍錫鍍層屬于陰極保護(hù)，所以一般產(chǎn)品都限于室內(nèi)，現(xiàn)在主要用于制罐工業(yè)。熱浸鍍鋁具有良好的耐熱、耐候和熱反射性，但是焊接性能比較差，而且工藝也比較難掌握。它的應(yīng)用也相當(dāng)?shù)膹V泛，主要用于是由化工、冶金、機(jī)械和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。熱浸鍍鉛由于其良好的耐蝕性能、釬焊性能、涂著性能、加工性能和焊接性能，應(yīng)用很廣，但是隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高，熱浸鍍鉛鋼板已經(jīng)逐漸被熱浸鍍鋅鋼板代替了。熱浸鍍鋅中由于鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位負(fù)于鐵，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，從而延長了鋼材的使用壽命。因此，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，同時(shí)鍍鋅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。

目前常用的鍍鋅方法有熱浸鍍鋅、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%，在我國約占鋅產(chǎn)量的30%左右。熱鍍鋅按照生產(chǎn)的產(chǎn)品不同又可以分為連續(xù)鍍鋅和一般鍍鋅。連續(xù)鍍鋅是鋼材經(jīng)清洗、除油、酸洗和助鍍處理后快速通過鋅池，在表面鍍上一層純鋅的工藝，這種工藝適用于線材、板材和帶鋼。連續(xù)鍍鋅鋼板可分為鍍純鋅鋼板——GI鋼板和鍍后退火處理鋼板——GA鋼板，后者由于具有很好的表面質(zhì)量和優(yōu)異的抗腐蝕性能，且成本較低，在工業(yè)生產(chǎn)特別是汽車工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。一般鍍鋅是鋼結(jié)構(gòu)件經(jīng)清洗、酸洗和助鍍處理后，在445～455℃的鋅液中浸鍍3～8分鐘，鋼件表面形成Fe-Zn 合金層的工藝，它一般適用于小批量產(chǎn)品的鍍鋅，在建筑、通信、家電等方面應(yīng)用較多。

熱浸滲工藝可分為連續(xù)式熱浸和批量式熱浸，連續(xù)式熱浸適合于線材、板材的大批量生產(chǎn)，是一個(gè)高技術(shù)、連續(xù)自動(dòng)化的生產(chǎn)過程。批量式熱浸一般在大的容器中進(jìn)行，用手工或機(jī)械手進(jìn)行工件的搬運(yùn)和轉(zhuǎn)移，可直接熱浸滲大型構(gòu)件和小型零部件。總的說來，熱浸滲技術(shù)具有生產(chǎn)成本低、效率高、操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用廣泛。

防銹脂的涂覆方法主要是熱浸法，即在涂覆前將防銹脂加熱熔化至流動(dòng)狀態(tài)，將經(jīng)清洗、除銹、干燥的金屬制品浸入片刻，取出后冷卻使油膜凝同。熱浸涂時(shí)，同種油類因浸涂溫度不同，金屬表面所形成油膜厚度也不同。溫度越低，油膜厚度越大，其防銹能力也越強(qiáng)。大型制件可采用熱刷涂法，即將加熱熔化的防銹脂用軟毛刷刷涂在金屬制品的表面，金屬制品涂油后，要及時(shí)用石蠟紙或塑料袋封套，以防油層干涸失效和污染包裝。

熱浸法是一種最古老的、但迄今在工業(yè)中仍被廣泛采用的方法。此方法的實(shí)質(zhì)在于將事先準(zhǔn)備好的黑色金屬制件浸在盛有熔融鋅的槽中，井保持一極短的時(shí)間。所用的槽子應(yīng)用特殊的鐵或低碳鋼制成。槽內(nèi)熔融鋅的溫度應(yīng)保持在450℃左右。制件在除掉油污及氧化物之后及浸入熔融的鋅內(nèi)之前，要承受一種所謂熔劑化的特殊處理。熔劑化在熱浸的過程中起著重要的作用，它的主要功用在于除掉制件表面上的水分、剩余的氧化物、不溶于酸的Fe₃C態(tài)的斂雜賃及礦物夾雜等。除此之外，熔劑還能防止制件在浸人熔融鋅時(shí)表面遭受氧化。