连续热镀锌锌层厚度的控制浅析
分析了连续热镀锌锌层厚度的影响因素，并结合生产实践提出了锌层厚度的控制方法。
标签： 锌层；厚度；气刀；锌液；板形
热镀锌钢板广泛用作汽车板、家电板等。在连续热镀锌产品的生产过程当中，纯锌层厚度的控制极为重要。若锌层过厚，不仅是对锌锭等原材料的浪费，导致生产成本的提高，还会对镀层的附着性、产品的抗冲压性能等使用性能造成不良影响；而镀锌层太薄或者不均匀则会影响热镀锌带钢的抗腐蚀性能，同样无法满足客户的使用要求。因此，提高带钢表面镀锌层的控制精度和均匀性，以保证热镀锌带钢的使用性能，降低热镀锌产品的生产成本，是热镀锌机组的主要课题之一。本文介绍了带钢表面热镀纯锌层厚度的影响因素，并探讨了镀层厚度精度与均匀性控制的措施。
1 镀层厚度的影响因素
在连续热镀锌生产中，带钢表面的镀层厚度是指带钢从锌锅中带出的锌液量减去气刀从带钢表面刮去的锌液量，它是以带钢表面的锌层重量计量，单位为g/m2。镀锌层厚度与均匀
性的影响因素主要有生产速率、锌液成分、气刀角度、气刀压力、气刀与带钢距离、气刀高度（即气刀喷嘴与锌液面的距离）等。
1.1生产速率
连续热镀锌机组的生产速率是由生产的带钢规格、产品用途和机组的生产条件所决定的。实际生产当中，镀锌层厚度的控制通常不会通过生产速率的调整来实现。但生产速率对带钢表面的镀锌量的影响很大，当机组的生产速率变化时，必须通过调整其它工艺参数（如气刀压力、气刀与带钢距离等）来使镀层厚度达到控制要求。在其它条件不变的情况下，生产速率越大，带钢表面的镀锌量越大，其原因[1]为：生产速率越快，泵升作用越强，带钢带出的锌液越多；同时气刀气流对锌液的相对作用时间越短，刮去的锌液量也越少，这就使得带钢表面的镀锌量急剧增加。
1.2锌液成分
Fe在锌液中的溶解度很低，过剩的Fe容易在锌液中形成锌渣。若锌渣大量存在于锌液中，会使锌液粘度增加、流动性降低，阻碍带钢提离锌液时锌的回流，令镀层厚度明显增厚，
粘附性降低，并可能在带钢表面产生凸起的锌渣颗粒而影响产品质量[2]。锌液中Fe-Al的反应活性大于Fe-Zn的反应活性，从而减少锌液中锌渣的产生，因此适量添加Al能改善锌液的流动性，获得厚度适宜粘附性良好的镀层。
1.3气刀与带钢距离
气刀与带钢距离对镀层厚度的影响的基本规律为距离越远镀层越厚，因为气刀喷嘴距带钢越远，喷出的气流压力越低，对带钢的冲量就越小，从而刮锌量越小，镀层越厚。此外，随着气刀与带钢距离的增加，带钢边部锌层有增厚的趋势[3]。
1.4气刀压力
实践证明，在气刀喷嘴间距固定的情况下，镀层厚度主要取决于气刀压力。在气刀角度、气刀与带钢距离、气刀高度不变的情况下，随着气刀压力的增加，镀层厚度越小，且气刀压力每增加0.01MPa的情况下，单面锌层减薄40～60g/m2[3]。这是因为在其它参数不变的情况下，气刀压力越大，气刀喷吹的气流对带钢的冲量就越大，刮锌量也越大，从而带钢镀层越薄。
1.5气刀高度
当带钢表面的锌在被喷吹时仍然处于液态时，气刀高度对镀层厚度是没有影响的。气刀高度的调节主要依据生产速率和气刀压力。在气刀压力大或生产速率高的情况下，要适当提高气刀高度，因为气刀高度过低容易引起锌液飞溅，导致气刀喷嘴堵塞，从而在带钢表面产生气刀条纹缺陷。若生产速率较低，镀层要求较厚，则应降低气刀高度，防止因带钢边部锌层过快凝固导致边部增厚缺陷。总之，为了节约喷吹介质，应尽可能降低气刀高度。
2 提高镀锌层厚度控制精度与均匀性的方法
2.1控制锌液成分
往锌液中加入适量的Al可降低Fe的含量。锌液中的Al与Fe反应生成Fe2Al5形成浮渣，消耗锌液中的Fe。实践表明，锌液中Al的质量分数在0.16～0.25%之間较为适宜，Fe的质量分数最好控制在0.01%以下。实际生产中，要求对锌液的化学成分进行取样分析，根据分析结果来添加不同Al含量的锌锭以达到控制锌液成分的目的。另有研究[4]表明，在锌液中添加质量分数为0.01～0.1%的稀土元素能改善锌液流动性，细化镀层晶粒，减薄镀层厚度，
净化锌液，减少锌瘤、锌灰的产生和锌的无效损耗，同时提高镀锌层的耐蚀性和表面光泽度。
2.2控制气刀参数
气刀参数的调整往往和合同锌层厚度、机组的生产速率等有关。气刀角度和气刀刀唇的开口度因为调整难度大，精度要求高，需专业人员进行调整，一般在安装前即已调好，正常生产时不再进行调整。在实际生产中主要调整气刀高度、气刀与带钢距离和气刀压力三个参数。气刀高度的调整视机组生产速率和气刀压力的大小进行调整。当生产速率高，气刀压力大时，气刀高度应调高些以防止锌液飞溅堵塞气刀刀唇；反之则调低些，以避免镀层边部增厚。在生产镀层较薄的产品时，为避免气刀压力过大造成锌液飞溅，一般首先将气刀与带钢距离调小，但应注意不能调得过小（一般不能小于8mm），否则也容易发生气刀刀唇堵塞。生产每一组镀层厚度要求的产品，都对应有一组最佳气刀参数，可存入气刀设备的数据库系统，以便今后生产相同镀层要求的产品时调出使用。
3 镀锌板生产简单回顾
热镀锌是应用最广泛的金属防锈方法，自从1836年法国把热镀锌应用于工业生产以来，已经有160多年的历史了。然而，在热镀锌漫长的发展中，单张钢板热镀锌却占据了重要位置，直到1931年波兰人森吉米尔把退火工序和热镀锌工序连成一个整体，发明了举世闻名的森吉米尔法，才真正开辟了带钢连续热镀锌的新纪元。带钢热镀锌是以窄带钢起步，逐渐走向宽带钢，它的真正发展是近30年来伴随着热轧冷轧宽带钢的飞速发展而得到大规模发展的。
热镀锌板的生产工序主要包括：原板准备→镀前处理→热浸镀→镀后处理→成品检验等。按照习惯往往根据镀前处理方法的不同把热镀锌工艺分为线外退火和线内退火两大类。
线外退火：干法、湿法。干法：退火-酸洗-涂氯化锌、氯化铵和氯化锌的混合物。连续-惠林法。线内退火：森吉米尔法、改良森吉米尔法、美钢联法。在美国、日本等钢铁大国中，热镀锌带钢在粗钢总量中所占的比例已经高达13%～15%。尤其是欧洲，热镀锌带钢的市场更加广阔，各大公司将其所产冷轧板的一半投入热镀锌，预计到2000年热镀锌带钢占冷轧板的比例将会上升到60%以上。在过去20年间，欧洲对镀层产品的需求量每年递增16%，特别是德国、法国、荷兰、比利时、卢森堡等国则高达18%。其主要原因是高质量
热镀锌带钢大量用于汽车制造业。据统计，日本汽车用热镀锌板占其总产量的33%而欧洲则高达42%。
随着世界各国经济水平的增长，汽车工业已越来越显示出其支柱产业的地位，而代表汽车行业发展水平的轿车工业的发展更是日新月异到1996年全球汽车产量已高达53.398×106辆。自1975年美国首次把热镀锌板应用于汽车制造业的20多年间，世界各汽车生产大国都在努力开发和研制以防腐蚀为目标，并综合考虑焊接性、涂敷性和成型性的高质量热镀锌板。使热镀锌板在汽车制造所用钢材的比例不断上升。例如日本已高达81%、加拿大76%、意大利71%、法国70%、德国60%、美国45%。
4 结语
连续热镀锌纯锌镀层厚度受到工艺、设备等多种因素的影响，在生产当中要保证锌液成分符合要求，关注沉没辊、锌层测厚仪的工作状态，同时要加强气刀参数和带钢板形的控制，这样才能获得镀层均匀一致、厚度符合合同要求，让客户满意的产品。
参考文献：
[1]郑永春，岑耀东，田荣彬.带钢连续热镀锌层厚度控制技术的研究[J].电镀与环保，2012，32（6）：18～20
[2]孔纲，卢锦堂，陈锦虹等.锌浴中元素对钢结构件热镀锌的影响[J].表面技术，2003，32（4）：7～11
[3]朱立.钢材热镀锌[M].北京：化学工业出版社，2006
[4]王少龙，康立伟，田惟惟等.稀土元素在热镀锌中的应用及研究进展[J].新技术新工艺，2010，（6）：69～72

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