在20世纪50~60年代,美国、日本、英国、德国、法国、加拿大等国家相继生产出镀铝钢板,随着汽车工业的发展,热镀铝钢板被大量作为汽车排气系统用材。热镀铝钢材不仅耐大气腐蚀性能优异(特别是工业大气和海洋性大气),而且还具有较好的耐热性。20世纪70年代初美国伯利恒钢铁公司发明了商品名为Galvalume的55%Al-43.4%Zn-1.6%Si的合金镀层材料,即锌铝合金镀层,其耐蚀性能优于纯锌镀层,并取得了较快的发展,其中55%Al-Zn-Si合金镀层(Galvalume)的耐蚀性能约为传统热镀锌镀层的2~6倍,被广泛用于钢带连续热镀生产中,具有很好的发展空间。20世纪80年代国际铅锌研究组织(ILZRO)资助比利时列日冶金研究中心(CMM,开发出商品名为Galfan的Zn5%AHRe合金镀层材料,其耐蚀性是传统纯锌镀层的2~3倍,被广泛用于钢带和钢丝连续热镀生产中20世纪60年代加拿大率先开展了含硅活性钢热镀锌研究;20世纪80年代,欧洲、北美和澳大利亚等国家和地区迅速推广热镀锌镍合金工艺,其工艺名称为Technigalva,在此基础上,目前又开发出热镀Zn-Ni-SnS合金工艺,这些ZnN合金工艺有效地抑制了含硅钢热镀锌时的圣德林(Sandelin)效应,为近代发展起来的连铸填静解或半镇静钢热键锌创造了广国的前景外,20世纪90年代,日本新日铁公司开发的Zm0.5%Mg键层(Dym2)和日本新钢公司开发的5%A13%Mg镀层(2AM)均具有比传统热键锌键层好得多的耐性能,特别是后者的实验室循环腐烛试验的耐烛性比传统热键锌层的耐蚀性高出15倍以上,被称为继*三代高耐蚀铵层galvalume和Gaan以后的*四代高耐蚀键层材料。2012000年日本新日铁公司开发出了z10%A112%Mg2%~4%Mg<1%Si高耐烛合全镀层钢板(SuperDyma),该合金键层的耐烛性能是普通热锌镀层钢板的15倍以上,是Galfan镀层钢板的5~8倍.DU它的切口耐蚀性能还优于Galvalume层钢板。且该热镀合金层钢板还具有优良的成型性能和耐损伤性能,可以替代不锈钢和铝板使用。fZn45%a1-0.1%Mg.zn-0.5%Mg.Zn15%a1-0.5%Sn,zr-al-pb,Zs0.1%B等合金也获得一定应用。热镀合金镀层的开发在20世纪后半期取得了**的重大进展20世纪60年代,随着汽车工业的快速发展,汽车面板冲压成型的连续化和高速化,要求提供成型稳定性高和加工性优异的钢板,因此对热镀钢板提出了为严奇的性能要求。从20世纪60年代开始,开发了具有附着性、耐蚀性、加工性优良的小锌花、无锌花热镀锌层钢板;从20世纪后期开始,开发了强度为590MPa的双相钢和高强低合全钢热镀锌材料,以及强度为780MPa、980MPa的合金化热键锌材料;从20世纪90年代开始,国外新建热镀锌生产线大量采用具有高密度电解脱脂技术的美钢联法热镀锌工艺,同时采用全辐射管加热取代明火加热并保证退火炉的无氧化气氢以保证钢带的表面质量,用新型气刀严格控制锌层厚皮和均匀度,用陶瓷内村取代铁质锌锅,有效降低锌锅中的锌渣量,从而进一步提高热镀锌表面质量进入20世纪90年代,为了遏制**交吸,减少汽车的二氧化碳排放,同时还要提高乘坐人员和行人在汽车发生碰撞时的安全性。汽车趋于轻型化,汽车钢板开始向高强度发展,在此形势下,开发高强度汽车钢板成为**钢铁工业面临的重要课题。为此,需要开发适用于此目的的高强度**深冲热镀锌合金化钢板。12目前用于高强度**深冲热镀锌合金化钢板的基板主要有以下三种强化型钢板:①固溶强化型钢板(IF钢);②烘烤强化型钢板(BH钢);③组织强化型钢板(DP、TRIP和TwIP钢)等
在20世纪70年代以后,世界上钢板的热镀锌几乎全部采用连续热镀锌工艺。湿法溶剂法是涂覆在钢材表面的水溶液溶剂不经烘干而直接浸入熔融锌锅进行热镀。湿法熔剂法热键锌工艺存在许多严重缺点:产生的锌渣较多多,形成的玻锌层较厚,且附着性差,表面质量差,成本较高,这种方法早在20世纪60年代基本上已技淘汰。与湿法熔剂法相反、千法熔剂法是钢板涂覆水溶性剂后,须经烘干,除去熔剂层中的水分再浸入锌锅中进行热议锌。干法盐锌时,可允许在锌液中添加少量A.以控制合金键层的扩大,并提高镀层的附着性镀锌生产线,其机组线速度高可达100m/min,生产率可达20~50t6.a为提高熔剂法钢板热键锌的产量,在美国惠林公司出现了熔剂法钢带连续盐惠林法熔剂烘干后板温高可达250℃。因此钢带在锌锅中必须吸收大量的热能,使钢板温度达到键锌温度460℃左右。采用计通间接加热的铁锅键锌已无法达到快速加热的目的,而采用了供热大的、加热速度快的感应加热键锌锅,这是惠林公司钢带连续热镶锌法的重要特征。惠林法实际上是将单张钢板的干法热镀锌生产线改造成为钢带连续热键锌生产线(见图2-10)。因机组无高温退火炉,所用钢带均系经过翠式炉退火。溴大利亚里赛特公司开发了一种PbZn法钢带连续热镀锌工艺,称为里赛特法。该方法是用湿熔剂法净化钢带表面,在铅液表面覆盖一层熔融熔剂。用一种待殊的结构将铅液和锌液隔开,并在铅液和锌液中均加0.2%Al。这样就可以控制合金层不致过厚(约为0.005mm)而使所得镀锌钢带具有较好的加工性。其艺流程如下:钢卷开卷经一组两段式碱洗檀用高速喷淋的苛性钠溶液除去轧制,经热水洗和千燥后进入入口活套再经一台酸洗檀除去轻度的锈迹,并被稍微腐蚀,通过一个冷水漂洗槽进入锌锅,通过熔剂层、铅液和锌液出锅,经气刀擦拭后通过冷却塔进人水淬槽,然后烘干进入辊式矫直机和铬酸喷淋钝化槽,经热风吹干后进入出口活套,再由卷取机卷取或在线切板堆垛里赛特法镀锌线短,投资少,可生产与保护气体法相同质量的镀锌钢板熔剂法钢带连续热镀锌工艺,由于存在工序多、产品质量差、成本高、三废治理等问题,虽然投资比氢还原法少,但也未得到发展,仅在一些发展中国家仍保留少数这类生产线
美钢联法
美钢联法生产线类似于森吉米尔法,原料钢带为冷轧后直接进入镀锌机组钢带首先在线经过电解脱脂后水洗,热风吹干进入退火炉内,同样加热到再结晶退火和保护气体的还原后,在冷却段冷却到镀锌温度进入锌锅中镀锌,其后的过程与森吉米尔法生产线相同。如图2-12所示。美钢联法钢带表面未受到高温氧化,其表面的氧化铁膜薄,容易还原,通入的保护气体中H2含量可降低许多,以有利于炉子的安全操作。美钢联法生产线由于入炉钢带温度很低,需要较长还原炉才能将钢带加热到再结晶温度,或者提高退火炉温度,但这样对退火炉的寿命不利。因此在初未能被广泛接受与推广使用
1939年美国莎伦钢铁公司设计建造了莎伦法钢带连续热镀锌生产线,该工艺特点是采用潮湿氯化氢气体在炉内熔解钢带表面氧化膜实现热镀锌。1948年美国钢铁公司设计建造了另一典型钢带连续热镀锌生产线,人们称之为“美钢联法”。美钢联法的**特点是钢带加热之前采用电解脱脂和全辐射管加热工艺,因此钢表面*再经高温氧化,表面还原容易。几乎和美钢联法同时问世的还有美国赛拉斯公司创造的塞拉斯法热镀锌工艺。于1947年设计建成带钢连续热镀锌生产线。该种钢带连续热镀锌生产线的特点是首先采用煤气燃烧的直接火焰加热钢带,实现退火与还原。到20世纪60年代中期,美国阿姆斯公司对森吉米尔法进行了改进,提出了所谓的“改良森吉米尔法”钢带热镀锌工艺。阿姆斯公司将森吉米尔法工艺中的氧化加热炉改进为无氧化预热炉并提高温度将氧化炉和还原炉用狭窄通道连接成一整体,这样提高了产品产量、质量,降低了能耗和设备损耗。20世纪70年代年以后,全世界新建钢带连续热镀锌生产线几乎大都采用改良森吉米尔法进入20世纪90年代,随着市场对镀锌板需求的增长,特别是汽车工业对镀锌面板的需求日益增多,从而出现了许多大型现代化的钢带热镀锌生产线,其机组速度、产量、品种、表面质量以及板宽、板厚均有很大提高,可以说,高产、高速、高质、高精自动控制是20世纪90年代新建钢带连续热镀锌机组的**特点。其中1993年建于美国俄亥俄州汽车工业中心的PROTEC的USX/KOBE热镀锌机组是当年世界上产量较大、技术较新的热坡锌生产线之一,产品主要为汽车用小锌花镀锌合金化镀锌钢板,时隔6年,19年美国AK钢铁铁公司又建造了年产能力达80万吨的**大型钢带连续热镀锌机组由于市场对钢结构热镀锌产品的需求,在20世纪60年代中期,日本建成了**条热轧卷带连续热镀锌生产机组.随着热轧技术的进步和热轧卷带表面质量和尺寸精度的不断提高,使之接近或相当于冷轧卷带水平,在70~80年代许多热轧、冷轧钢带兼用的连续热镀锌生产线先后建成。至今,全世界热轧钢带线和热、冷轧钢带两用线共计**过30条,总生产能力每年约为800万吨。此外由于结构钢零部件热镀锌的需耍,熔剂法热镀锌也有所发展。,早期的湿法熔剂法由于其镀锌层厚、附着性差、成本较高等缺陷,早在20世纪60年代基本已被淘汰。而干法熔剂法添加少量铝,控制合金层长大,提高镀层附着性,克服了湿法存在的缺点,至今还广泛用于结构零部件的热镀锌,当采用干熔剂法零部件连续热镀锌时,大大提高了热镀锌的生产率。Cook-Norseman工程师将单张钢板的干熔剂连续热镀锌生产线改造成为卷钢带连续热镀锌生产线,于1953年创造了所谓的“惠林法”热镀锌。[熔剂法钢带连续热镀锌存在工序多,不能在线退火,产品质量较差,三废治理麻烦等问题,使得它没能得到广泛应用和发展,但由于其生产线建设所需的投资远较氢气还原法要少,在一些发展中国家仍有较好市场随着热镀锌应用范围的不断扩大,各行业对热镀锌产品性能的需求趋于多样化,近半个世纪,热镀品种得到快速发展。
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