镀锌线讲义
1、镀锌线的定义：镀锌生产线是对热轧板卷、冷轧板卷进行表面处理的工艺。其生产出的成品按表面镀层状态可以分为：正常锌花镀层、小锌花镀层、无锌花镀层、锌铁合金镀层、差厚镀层、光整。
2、镀锌板是怎么生产出来的：
  1）炼铁：高炉炼铁的主要原料是铁矿石，其主要成分是铁的氧化物，如Fe2O3、Fe3O4等。同时使用焦炭作为还原剂和热源，石灰石作为熔剂，将这些材料从高炉的上部加入，并从下部吹入预热的空气，使焦炭燃烧，产生大量的热量，高颅内达到很高的温度，在高温之下铁矿石被还原成铁水和熔渣，分别从底部流出来。
  2）炼钢：高炉炼出的铁水中的碳含量较高，同时含有较多的磷、硫等有害元素，必须进行冶炼。现将高炉流出的铁水用鱼雷罐车运到炼钢工厂，倒入转炉或电炉内，再加入一定数量的废钢，同时加入造渣剂，继续加热，使废钢也熔化，并不断向炉内吹氧，使铁水中的碳氧化去除，并脱去铁水中的磷、硫等有害元素，再适当调整化学成分后得到钢水，钢水经连铸机连续铸造冷却后成为板坯。
  3）热轧：将板坯送入热轧加热炉内加热，然后进入热轧线热轧。连续热轧线一般先进行板坯的锻打除磷，然后进行往复轧制延伸，当板坯的长度达到一定的程度以后便开始进入连轧工序，经过连续数道轧制工序以后，便轧成厚度在2.0-3.5mm的热轧钢带黑皮卷。
  4）酸洗：热轧后的钢带表面覆盖着一层氧化皮，结构复杂，必须在酸洗线上去除。酸洗前一般先用弯曲拉伸破磷，去除大片的氧化皮。酸洗大多采用盐酸水溶液加温以后与氧化铁反应去除氧化膜。先经三级酸洗，后经三级水洗去除残留酸渍。在酸洗线上同时进行剪边，切去热轧板边部不良的部分，也使钢卷宽度尺寸准确地控制在规定的范围之内。
  5）冷轧：冷轧是使热轧酸洗之后较厚的钢带在冷态之下，通过压力变形的方式，将厚度进一步下降到镀锌原料所需的厚度。冷轧最常见的有单机架可逆轧机和冷连轧生产线。在单机架可逆轧机上钢带在一台轧机上来回轧制若干个道次，使钢带厚度逐渐变薄。在连续冷轧生产线上，钢带先后通过一组若干台轧机，一步步地连续地轧制到所需的厚度。
6）镀锌：镀锌是对热轧板卷、冷轧板卷进行表面处理的工艺。目前最常见的是冷轧镀锌板，其原料在热轧之后还经过酸洗和冷轧加工。所以厚度较小，而且表面较光洁，适应大部分用途使用。但是随着经济技术的发展，不少场合需要较厚的镀锌板。若对其表面要求
不高，则可以直接使用热轧板来镀锌。热轧镀锌板的厚度一般在2-4mm，宽度在1000-1600mm，和冷轧镀锌板的覆盖区域交叉并不太大，所以互换性并不太强。
    冷轧板镀锌和热轧板镀锌的优缺点：
    热轧板镀锌的最大优势是原料未经冷轧加工，所以价格较便宜，生产成本较低。
    热轧板镀锌的工艺特点是采用酸洗前处理，而不是碱洗，在加热炉内无需再结晶退火，只要达到氧化铁还原温度即可，一般为550℃。
    热轧板镀锌的产品特点是因原板粗糙度高，镀锌过程中镀层较厚，锌花较小，因而镀锌量往往较大，生产镀层较薄的产品较困难。同时，热轧板的晶粒没有经过冷轧破碎细化，力学性能较差，不能生产深冲级和超深冲级产品。
    为了克服热轧板表面较差的特点，目前有的企业采用热轧板经酸洗平整以后再投入镀锌线镀锌，由于增加了一道平整工序，表面的平整度和锌花的均匀性得到了提高，而且可以生产出厚板镀铝锌产品。
3、镀锌线的种类：
3.1、现在世界上镀锌线有两种，连续热镀锌线和连续电镀锌线。这两种镀锌线的区别如下：
  1）主要是生产工艺不同，热镀锌是在锌锅溶液中通过，电镀锌是通过电极反应得到。
  2）应用在钢结构上的电镀锌一般防锈效果都不是很好，主要是镀锌量达不到，而且镀锌不均匀，一般两三年就出现生锈现象，质量差的暴露在潮湿环境中十几天就生锈了。
  3）冷镀锌的工艺过程：将钢材表面化学清洗处理后放进电镀液中，电镀液含氧化锌。直流电一极接钢材，一极接放在电镀液中的锌板。通电后锌以分子状态置换到钢材表面。如果加光亮剂钝化，则体现彩云状光亮镀层。
  4）热镀锌的工艺过程：将钢件或铸件浸入熔融的锌液中在其表面形成锌 — 铁合金或锌和锌—铁合金覆盖层的工艺过程和方法。
3.2、热镀锌线按照工艺流程不同，可以分为四种方法：森吉米尔法（改良森吉米尔法）、美钢联法、柯克-诺尔特法（又称惠林法）、塞拉斯法
1）柯克-诺尔特法（又称惠林法）：早期的热浸镀锌都是采用经过退火处理后的冷轧板作为原料进行热镀锌的方法，因而叫做线外退火法。典型的有柯克-诺尔特法（又称惠林法），先将钢带浸涂助镀剂，以防加热过程中氧化，然后经过烘烤到250℃左右，再进入锌锅镀锌，这种工艺过程复杂，而且产品质量较差。
2）塞拉斯法：该方法有两种使用方法，一种是将在线外退火的带钢进行脱脂和酸洗后热浸镀锌；另一种是生产全硬产品时，带钢不经脱脂、酸洗而直接进入直火炉烧去油脂进行热浸镀锌。这种工艺方法很少采用。
  3）森吉米尔法：1931年，波兰人森吉米尔成功地将带钢的连续退火工艺和连续热浸镀锌工艺联合起来，在同一条生产线上进行两种工序的生产，不但节省了工序，而且生产出了品质更好的镀锌板，这是一种线内退火法，命名为森吉米尔法。森吉米尔线加热炉有两个相互独立的组成部分，钢带先经氧化性质的煤气加热炉中加热至450℃，以去除钢带表面的油脂，钢带表面也会被氧化。然后钢带进入还原炉内继续加热至700-800℃，完成再结晶退火，还原炉内充氨分解气来还原钢带表面的氧化膜并防止钢带进一步氧化。最后钢带被冷却到480℃，进入锌锅镀锌。森吉米尔法热镀锌工艺的出现时钢带热镀锌技术的飞跃，
它形成了现代热镀锌技术的基础，使产品的宽度达到了1m，生产线速度达到了90m/min。钢带表面不再使用助剂，而且温度与锌液一致，就使锌锅的温度、含铝量易于控制，产品质量大幅度提高。
    森吉米尔法热镀锌工艺经过一段时间的运用也发现了一些不足之处。主要表现为：氧化炉内钢带加热的温度太低则会增加还原炉的热负荷，还原炉必须很长，如果氧化炉内钢带加热的温度太高则钢带氧化严重，增加还原炉还原难度，因而此工艺又得到进一步改进，成为改良森吉米尔法热浸镀锌。改良森吉米尔法将原来的氧化炉通过调整使空气过剩系数小于1，炉内的氧化性气氛变成了弱氧化性气氛，甚至无氧化性气氛，因而叫无氧炉。并将无氧化炉与还原炉之间用一个狭窄的通道连为一体，形成了整体的加热炉。这一改造就使无氧炉的炉温提高到1200℃以上，钢带温度达到650℃以上，基本上接近于再结晶退火温度，而且在能基本去除钢带表面油污的基础上，钢带表面的氧化现象很少，减小了还原炉还原的难度，炉内保护气体中氢气的浓度可以下降到20%以下，既提高了安全性能，又降低了成本。
4）美钢联法：改良森吉米尔法在20世纪末得到了广泛的应用，但随着现代工业的发展，
对镀锌板的质量要求越来越高，改良森吉米尔法也暴露出一些不足。如只靠炉内高温下燃烧和裂解来去除钢带表面的油污并不十分干净彻底；虽然控制了过剩空气系数，但无氧炉仍然会或多或少地使钢带氧化。这两个方面的因素就使镀层的附着力和表面质量受到影响。另外加热炉控制较复杂，停开机时的废品损失较多。为了适应现代工业特别是汽车工业对镀锌板的要求，美钢联法应运而生。
    美钢联法设计了专门用于脱脂的碱洗前处理，而且工艺过程越来越复杂，要求越来越高。目前已普遍采用电解脱脂技术，能去除钢带缝隙中的细微油污和铁屑，对产品质量大有好处。美钢联法  取消了无氧炉，全部采用辐射管加热的还原炉，因而还原效果很好，加上钢带表面不再有无氧炉造成的氧化膜，所以保护气体中氢气的浓度可以降低，安全性能又得到了提高。美钢联法生产工艺炉温较低，加上钢带表面铁屑已被洗掉，炉辊结瘤减少，避免了一系列不利因素。炉内断带的概率减少，停机开机的废品减少。进入锌锅的铁屑也很少，锌液中底渣较少，可以实现无底渣操作。特别是美钢联法工艺生产地产品镀层结合力强，表面质量好，所以能满足各种高质量要求的场合。另外，有的产品如镀铝锌硅最好采用美钢联法生产。当然，与森吉米尔法相比，美钢联法设备结构较复杂，生产线长度增加。这些不足自从立式炉技术问世以后便得到了弥补，立式炉加上立式脱脂、立式活
套可使生产线占地面积大幅度减小。所以，目前国外高品质、高产量、多品种的生产线大多采用立式炉的美钢联法工艺。而一些企业采用卧式炉的美钢联法设备的建设、操作也很方便。美钢联法已成为当今热镀锌的主流技术。
4、热镀锌线的命名
  热镀锌线可根据带厚和生产线年产量来命名。例如，一条镀锌线设计可生产的最大钢带宽度为1250mm，年产量为28万吨，这条生产线可以命名为1250mm连续热镀锌线或者1250mm 28万吨连续热镀锌线或者28万吨连续热镀锌线。
5、具体工艺流程和设备组成（以我司为土耳其一客户所设计并制造的1250mm 28万吨连续热镀锌线为例）
1）本生产线采用美钢联法工艺。依次包括清洗、无氧化退火、热浸镀锌、镀后冷却、光整、拉矫、铬化（钝化）、涂油等工艺步骤。
2）本生产线将卷板原材料展开，经清洗、退火、镀锌、铬化、涂油工艺后卷取成产品。按工艺要求，全线分成七个张力段，构成三个作业工作区（开卷作业区、工艺作业区、卷取作业区）。依据生产线板材的运动方向，主体设备按工艺流程依次组成为：人工上料开卷机组Ⅰ、Ⅱ五辊矫直机Ⅰ剪切机1五辊矫直机Ⅱ剪切机2二辊夹送机Ⅰ焊机二辊夹送机Ⅱ张力辊Ⅰ电解脱脂段蒸汽烘干装置Ⅰ张力辊Ⅱ纠偏辊（1#CPC） 立式储料活套Ⅰ纠偏辊（2#CPC）张力辊Ⅲ测张辊加热炉均热炉炉喉冷却炉均恒炉热张力辊炉鼻锌锅沉没辊气刀冷却塔1#、2#、3#垂直风冷器转向纠偏辊（3#CPC）水平风冷机组转向辊4#、5#、6#垂直风冷机组淬水槽热风吹干双辊纠偏辊（4#CPC）张力辊Ⅳ湿光整机拉矫机组张力辊Ⅴ喷淋钝化蒸汽烘干装置Ⅱ纠偏辊（5#CPC）储料活套Ⅱ纠偏辊（6#CPC）张力辊Ⅵ检查台静电涂油机二辊夹送机Ⅲ剪切机二辊夹送机Ⅳ收卷机组人工下料。
  组成生产线主体设备的还包括生产线控制系统、液压系统、气动系统等。为便于人工上、下料，在生产线的开卷、收卷环节提供有移动小车作为上下钢卷的辅助设备。
3）其中这些设备可以分为入口段、工艺段和出口段。
  a.入口段：用桥式吊车或移动拖车把带卷装到位于1号和2号开卷机前的1号或2号入口带卷贮存鞍座上，入口带卷车把带卷从贮存鞍座上托起输送，并定位于作业线和开卷机头的中心线上。开卷机头液压张开贴紧卷内壁。带卷车下降并返回到带卷贮存位置，准备接运下一个带卷。
有一个可调节的缓冲辊压在带卷外圈上以防止在剪断和去除捆带时带卷突然松开。缓冲辊也帮助把带卷前端送入矫直装置。
为了便于把带钢穿入矫直机装置，装有一个可倾斜的伸缩式开卷器和喂送台，但只用于上开卷。装料和作业线运行期间开卷机支撑并转动带卷。装有自动对中导向装置，在作业线运行期间保持带钢在作业线的中心线上。入口内径和宽度定中装置用来将带卷定位在开卷机卷筒上。矫直机用来矫直带卷头，以便在焊接前穿带和处理。切头剪把无用的或超规格的头部切除。切头被送到作业线一侧的废料箱中。

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