镀锌工艺说明

钢铁产品的十分之一消耗于腐蚀。被腐蚀报废的金属制品的制造价值往往要比金属本身的价值高很多。
为了解决生产中的钢材腐蚀问题，人们采用多种途径来避免和减少钢铁的腐蚀损失，主要有合金防腐法和表面包层防腐法两种。合金防腐法就是将钢制成含有镍铬的不锈钢，但是此法的工艺复杂，价格昂贵。表面包层法就是在钢材表面形成金属镀层（锌、铝、锡、铅等）、非金属涂层（漆、塑料）或非金属膜，它的制造容易成本低，得到了广泛的应用。
锌作为一种既可以防止钢铁腐蚀又能受自身腐蚀产物保护使自身腐蚀速度减慢的金属，几乎是在人们认识它这一特性的同时便开始了对镀锌工艺的研究。对于钢板、钢丝、型钢、器皿和紧固件等，都用镀锌来进行防腐。目前镀锌的锌耗量占锌产量的50％左右。
在各种镀锌方法中，有热镀锌、电镀锌、热喷镀、真空蒸发镀和机械滚镀等。其中用于热镀锌的锌量占全部镀锌的耗锌量的90％以上。其主要原因就是热镀锌工艺能以低廉的成本和简单的工艺获得较厚的镀层和较强的耐蚀性，并且镀层的厚度、韧性和表面状态都可以控制。因此随着近年来钢板生产和热镀锌技术的发展，热镀锌钢板的产品品种和数量大为增加，并广泛的应用于建筑、家电和汽车等行业中。下面就热镀锌钢板的腐蚀原理、生产工艺、产品及分类和首钢热镀锌线作一简单介绍。
1.1 热镀锌钢板的腐蚀原理
1.1.1 钢铁在大气中的腐蚀
空气中含有氧气和水，在钢材的表面通过水蒸气凝结、吸附凝聚、化学凝聚、毛细凝聚而形成薄层水膜，钢铁不断遭受腐蚀，反应式如下：
OHOFeOOHFe232222324⋅→++
钢铁在大气腐蚀中生成的锈层中含FeO、Fe2O3、Fe3O4，其中FeO、Fe2O3比较疏松，易溶解，而且Fe2+还会进一步氧化。故而钢铁表面生成的锈层并不能减缓钢铁表面继续腐蚀的速度。当空气中含有SO2气体时，将在锈层底部生成FeSO4·4H2O和Fe2(SO4)3等白色结晶并对钢的腐蚀起促进作用，还能引起点蚀。
1.1.2 镀锌层对钢铁腐蚀的作用
1.1.2.1 锌的大气腐蚀
在干燥状态时，由于锌的性能较活泼，也能生成ZnO，在潮湿的大气中，镀锌层表面也存在水膜，也会发生有氧参与的电化学腐蚀。于是锌的表面，会生成由ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3组成的锈层。
由于ZnO的体积比金属锌的体积大0.44倍，所以锈层的初期比较致密，而且的潮湿情况下生成的Zn(OH)2、ZnCO3组成的锈层粘附性较好，所以锌比钢铁的耐大气腐蚀性能好，见表1.1。
表1.1 锌和钢在不同大气中的重量损失
大气种类
锌损失量g/(m2·a)
含铜<0.05％的钢损失量g/(m2·a)
损失量比较Zn/Fe
工业区
82
1300
1：15.7
城市区
43
600
1：14.0
农 村
15
430
1：28.4
在空气受到污染且锌在露天的情况下，由于空气中SO2、NO2以及Cl−的存在都会加剧锌的腐蚀。所以镀锌板在不同环境中使用时，其使用寿命和耐蚀较大的差别。
1.1.2.2 镀锌层对钢铁腐蚀的保护作用
在大气中暴露的镀锌钢材，其表面情况或所处的阶段有6种情况，如图1.1所示。
⑴ 钢铁表面的镀层完整。锌层对钢材进行物理保护，发生的腐蚀是锌在大气中的腐蚀。
⑵ 镀层中的合金层暴露于大气中。锌层对钢材进行物理保护，由于电极电位的不同，纯锌层对合金层提供阳极保护而优先腐蚀。
⑶ 纯锌层腐蚀完毕，合金层是完整的。合金层对钢材提供物理保护，发生的腐蚀是Zn-Fe合金层在大气中的腐蚀。
⑷ 镀层部分破损使钢板局部裸露于大气中。由于Zn、Fe和Zn-Fe合金的电极电位分别为-0.762v、-0.439v和-0.59~-0.66v，所以发生的腐蚀是Zn的电化学腐蚀，锌对钢基提供阳极保护。
⑸ 纯锌层腐蚀完毕，钢铁部分裸露在大气中，Zn-Fe合金层对钢铁阳极保护。
⑹ 全部镀层消耗完毕，发生钢铁腐蚀。
（2）
（4）
（3）
（1）
（6）
（5）
图1.1 镀锌层对钢铁腐蚀的保护作用
1.2 热镀锌钢板工艺简介
由于钢铁制品表面的镀锌层具有良好的抗腐蚀性和美丽的外观，所以近年来镀锌技术取得了飞速的发展。其中，热镀锌以低廉的成本、简单的工艺和较厚的镀层获得了广泛的应用。
钢板热镀锌技术从1936年就实现了工业化生产，多年来随着技术的发展，工艺和设备也经过了不断的改进和发展，但是由于技术和经济发展的不平衡，在生产技术和工艺上还是一种新老并存的局面，如图1.2所示。但是从整体上来说，钢板热镀锌生产工序可以分为如下五大部分：
原板准备 → 镀前处理 → 热镀锌 → 镀后处理 → 成品检验
热镀锌 线外退火法 线内退火法 带钢连续热镀锌（惠林法） 单张钢板热镀锌湿法 干法 赛拉斯法 莎伦法 森吉米尔法 改良森吉米尔法 美钢联法
图1.2 热镀锌方法分类
1.2.1 线外退火的钢板热镀锌
线外退火就是将热轧或冷轧钢板进入热镀锌线之前在罩式退火炉中进行再结晶退火。属于这种退火工艺的有单张钢板热镀锌的湿法和干法热镀锌以及带钢连续热镀锌的惠林法。
1.2.2 线内退火连续热镀锌
线内退火就是将热轧或冷轧带卷作为热镀锌的原板，在热镀锌作业线内进行气体保护再结晶退火。赛拉斯法、莎伦法森吉米尔法、改良森吉米尔法、美钢联法都属于这个类型。目前新建线多属改良森吉米尔法或美钢联法，只是在布置上略有区别。
1.2.2.1 塞拉斯法
这种方法可以采用未退火和退火的带卷。带钢首先碱洗脱脂，然后用盐酸清除表面的氧化铁皮，并经水洗、烘干后再进入由煤气火焰直接加热的立式退火炉。通过严格控制炉内煤气和空气的比例，使之在煤气过剩和氧气不足的情况下进行不完全燃烧，从而在炉中形成还原气氛。已退火的原板在炉中加热到510℃，未退火的带钢可根据需要提高炉温，最高可达1000～1300℃，使带钢快速加热并进行再结晶退火。然后在低氢（15％以下）保护气氛下冷却带钢，最后在密闭情况下浸入锌液，进行热镀锌。
塞拉斯法设备紧凑，投资费用低，产量较高。但是生产工艺较复杂，特别是在机组停止运转时，为了避免烧断带钢，需要将炉子横移出带钢外的方式，操作上存在很多问题，所以在热镀锌工业中应用较少。
1.2.2.2 莎伦法
此法直接采用冷轧带钢作为原板，在退火炉中连续向带钢喷射浓度较低的无
水氯化氢气体，同时加热带钢达到再结晶温度。采用氯化氢气体酸洗，可以同时去除带钢表面的氧化铁皮和油脂。它在退火过程中生成的FeCl3在300℃升华，FeCl3挥发掉之后，带钢在密封的情况下浸入锌液进行热镀锌。由于带钢表面被氯化氢气体腐蚀形成麻面，所以镀层粘附性特别好。但是设备的腐蚀严重，维修及更新费用很高。因而此种方法很少被采用。
1.2.2.3 森吉米尔法
森吉米尔法是波兰人森吉米尔1931年提出的，是线内退火中第一个把退火工艺和热镀锌工艺联合起来的方法。
线内退火炉主要包括氧化炉和还原炉。带钢在氧化炉中被煤气火焰直接加热到450℃左右，此时可把带钢表面的油脂烧掉，起到净化表面的作用。在还原炉中含H225％、N275％的保护气体把带钢表面的氧化铁皮还原成适合热镀锌的海绵状纯铁，并将带钢加热到700～800℃进行再结晶退火。在冷却段将带钢入锌锅温度控制在约480℃，并在密封条件下进入锌液进行热镀锌。
由于带钢在氧化炉中形成的氧化层较厚，不易还原，所以影响了镀层的粘附性。如果要使氧化层充分还原，必须提高保护气体中氢气含量或降低带钢速度，这样就增加了高氢气操作的危险性，降低了机组产量。为了降低氧化层厚度，就要减少带钢在氧化炉中的停留时间，所以带钢进入还原炉时的温度较低，这就增大了还原炉的负载。而还原炉采用辐射管加热，效率较氧化炉低得多。要想满足工艺要求，必须增加还原炉长度或极大提高辐射管的加热温度，其结果是增大了建设和设备投资。
1.2.2.4 改良森吉米尔法
改良森吉米尔法将原来的氧化炉、还原炉组成了一个结构整体，把原来的氧化炉改为无氧化预热炉。其基本原理是控制炉内的空气过剩系数小于1，使燃气不完全燃烧而保持无氧化状态。在生产中，根据机组的具体情况，适当地控制加热时间、炉温、燃烧气氛，充分利用CO和H2的还原能力。这样在去除带钢表面的油脂的同时，可以极度地降低带钢表面的氧化。但是在实际生产中，当温度在500～1000℃的范围内，再加上燃烧时产生相当数量的H2O，所以预热炉炉内气氛具有微弱的氧化性。
改良森吉米尔法与森吉米尔法相比较有着以下优点：
(1)预热炉的长度增加，使带钢的预热时间加长，可以降低炉温，延长炉子的使用寿命。
(2)预热炉为微氧化气氛，减少了带钢的氧化，从而可以提高生产速度。
(3)由于去脂时生成的氧化铁极少，这样减少了还原炉的负荷，这样既可以提高镀层的粘附性、降低锌渣的生成量，又可以防止还原铁粉对炉辊的粘连和污染。
(4)对带钢的加热主要集中于预热段，从而使热量的消耗分配比较合理。
(5)由于减轻了还原炉的负荷，炉内的氢含量可以降低，既提高了安全性又降低了成本。
(6)采用了气刀和拉伸矫直技术，在镀层均匀性和加工性能上有了提高，并降低了锌耗。
另外，现在新建的改良森吉米尔法生产线在退火炉前大多增加了清洗段，以生产汽车用镀锌板。
1.2.2.5 美钢联法
1948年美国钢铁公司设计并投产了一条有一定特色的热镀锌带钢生产线。这条生产线所采用的方法被称为美钢联法。美钢联法的主要特点是：
(1) 在线内退火的热镀锌生产线上，以电解清洗方法进行脱脂处理；
(2) 退火阶段只由还原炉与冷却部分组成，全部采用辐射加热。
带钢表面在清洗段通过电化学法清洗除去了油脂及氧化物。在退火炉的还原气氛中，带钢可以保持表面的洁净与活化状态，这样就避免了在氧化去脂时产生氧化铁，进而消除了由氧化铁粉造成的结瘤现象，提高了带钢的表面质量。
采用美钢联法时，由于带钢表面没有氧化铁，可以降低炉内氢气的含量，减少了爆炸的可能性。另外使用全辐射管加热，其控制调节也比直接用燃气烧嘴加热的控制容易得多。
所以采用美钢联法的生产线可以生产高质量的汽车外板。
1.2.2.6 美钢联法与改良森吉米尔法的比较
近几十年来发展比较快的带钢热镀锌方法是改良森吉米尔法和美钢联法。两者的主要区别在于镀锌前的钢板表面预处理方法不同而导致的技术及装备方面的不同。
美钢联法是靠化学方法或电化学方法来清除钢板表面的油脂和氧化膜，在之后的加热退火过程中只需防止钢板表面氧化即可。改良森吉米尔法的带钢表面预处理是通过高温下的氧化和还原反应来焚烧和裂解表面的油脂，靠保护气氛中的 H2 和CO的还原作用来消除表面的氧化铁。由于工艺的不同而产生了以下区别：
⑴ 美钢联法炉子只有加热段、退火段、冷却段和均衡段，改良森吉米尔法炉子有微氧化段、加热段、退火段、冷却段和均衡段来构成。
⑵ 美钢联法的炉内保护气氛中氢含量只需要达到保护表面的要求，所以氢含量较低 (一般5%左右)。而改良森吉米尔法炉内的氢含量需达到还原钢板表面氧化铁的要求，所以氢含量较高 (一般在≥15%左右 )。这样其操作安全性和成本上就有差别。
⑶ 美钢联法机组生产速度受表面化学或电化学处理速度控制，受退火炉和冷却炉长度控制。改良森吉米尔法生产线速度受炉长及加热能力的双重控制。
⑷ 采用美钢联法生产镀锌板时，在镀锌前带钢表面无还原氧化铁所产生的铁粉；而采用改良森吉米尔法生产镀锌板时，带钢表面不可避免的带有氧化铁被还原而生成的铁粉(或海绵状还原铁)。铁粉的存在将会使镀层附着力降低，炉底辊结瘤(采用卧式时)，以及锌渣增加(年产20万t生产线每天可增加1 t锌渣)。
⑸ 改良森吉米尔法加热炉温高(1300℃)，在出现非计划安排停车时，容易造成断带。对加热用燃气的热值的稳定性要求较高，对炉内无 (微)氧化气氛较难控制，容易出现在氧化气氛下运行的情况。而美钢联法是用辐射管加热，不会出现此类问题。
⑹ 改良森吉米尔法中无氧化炉采用的是燃气直接加热，产生的废气温度较高(一般在950℃)，能源浪费较大，需建立热交换系统对余热加以利用。
1.2.3 钢板热镀锌的发展
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年来伴随着热轧和冷轧宽带钢的飞速发展而得到大规模发展的。
1.2.3.1 工艺的发展
㈠ 由线外退火到线内退火法
㈡ 由森吉米尔法到改良森吉米尔法
㈢ 由改良森吉米尔法到美钢联法
生产实践证明，改良森吉米尔法退火炉中理想的无氧化气氛很难达到，常常会因为明火直接烧带钢而出现氧化气氛，影响锌层粘附力，所以难以生产出高质量热镀锌带钢。
㈣ 由炉外张紧辊到炉内张紧辊
现代化宽带钢热镀锌线均在连续退火炉尾部的炉内安装一套张紧辊，通常称作热张紧辊。炉内安装热张紧辊之后，可把炉内张力和冷却塔段的张力断开，彻底实现炉内小张力，出锌锅后大张力的理想控制原则。使带钢在炉中拉窄量可由 3～6mm减小到 1.5～2.0mm。带钢通过热张紧辊之后其张力可增大2～3倍，这对减小带钢摆幅，改善锌层厚度均匀性十分有利。另外，如果工艺要求炉内冷却速度快，在炉内冷却段可设立热张紧辊，可更有效的精确控制带钢在冷却段前后的张力。
㈤ 由一次光整到两次光整
传统热镀锌线的工艺布局均是设置一台光整机。现代化生产汽车板的宽带钢热镀锌机组，一般在工艺布局中设置两台光整机，第一次光整是采用一台四辊式光整机把带钢表面轧平，消除表面凹凸不平的外貌；第二次光整是选用一台二辊式光整机给带钢一定的粗糙度。
㈥ 由双活套到三活套
传统热镀锌作业线均为双活套，布置在工艺段的入口和出口。由于汽车板对板面要求极高，所以光整汽车板时，有时 5～10卷就要更换光整辊，为了实现工艺段不停机换辊，提高作业率，所以有些机组在光整机前增加一个活套，即组成一线三活套的工艺布局。
1.2.3.2 设备的发展
㈠ 由窄搭接焊机到激光焊机
焊机是热镀锌机组的咽喉，老式机组一般采用窄搭接电阻焊，焊缝处常常超过母材厚度的10％～20％。采用激光焊技术之后，焊缝厚度和母材厚度一致，并且很平滑，通过光整机和拉矫机时不用抬辊。同时激光对焊的焊缝强度比搭接电阻焊要高，也可降低焊缝断带率。
㈡ 由卧式炉到立式炉
传统的老式热镀锌线均采用卧式炉，随着对机组产量和质量要求的提高，发
展了立式退火炉。热镀锌线选择炉型时一般应遵循如下原则：
(1) 机组年产量超过35×104 t选择立式炉；
(2) 生产高水平汽车板时，选择立式炉；
因为卧式炉的造价一般要比立式炉低20％左右，同时操作维护又方便，所以对只要求生产一般建筑材并产量较低的机组，选择卧式炉比较合适。所以在今后炉型发展中，卧式炉和立式炉必然是长期共存互补，以满足不同用户的需求。
㈢ 由铁锌锅到陶瓷锌锅
铁制锌锅寿命短、锌耗高、带钢表面质量差，所以逐步由陶瓷锌锅取代了铁锌锅。所谓陶瓷锌锅即采用耐火砖砌制锌锅本体，由工频感应加热作为热源的新型锌锅。耐火砖锅体的寿命在30年以上，感应器的寿命超过5年。采用这种锌锅可做到无底渣、锌耗低、带钢表面光滑。
㈣ 由单稳定辊到双稳定辊
稳定辊处在沉没辊上方的锌液中，通过稳定辊向带钢方向推进，可崩紧带钢，增加张力稳定带钢，有利于气刀控制锌层的均匀度。但是单稳定辊向前推进崩紧带钢的同时，也改变了带钢出锌锅后的位置，这时必须同时调整气刀位置，以便使带钢处于两气刀之间。
采用双稳定辊之后，上稳定辊位置固定，实际是个定位辊，起带钢定位作用。当下稳定辊前进或后退时，带钢出锌锅后位置不会发生变化，有利于锌层控制。
㈤ 由镀辊到气刀
20世纪60年代之前，在带钢热镀锌时，是由一对镀锌辊来控制锌层厚度的。采用这种控制设备带钢运行速度最高不可超过80m/min，而且锌层控制既不均匀也不准确。随着高速机组的出现，由吹气法取代了辊镀法。吹气法是由一对气刀完成的，通过调节气刀的压力、距离、高度、角度等参数，可准确控制锌层厚度。
㈥ 由建筑型合金化炉到深冲型合金化炉
带钢离开锌锅之后，经锌层扩散退火把纯锌层全部转化为合金层 (δ1相 )，常称之为合金化处理，也叫做锌层退火处理。 20世纪80年代之前建设的合金化炉较短，仅有4～8ｍ长，扩散退火时间只有3～5s，所以炉温控制较高，可达1100～1300℃，故在短时间内可使带钢表层温度达到550～600℃。由于快速加热，使生产不稳定，扩散不均匀，易造成合金层粉化，只适合质量要求不太高的
建材使用，这种炉型一般称为建筑型合金化炉。
80年代末到90年代，随着热镀锌带钢广泛应用于汽车制造业，出现了深冲型合金化炉，用高频感应加热，长度为35～40m，分为三个控制段，带钢在炉中停留时间可达10～20s，带钢温度仅为480～530℃，合金层中的铁含量为8％～12％，具有良好的深冲性能，宜于汽车制造。
㈦ 由同位素测厚仪到Ｘ射线测厚仪
早期建设的宽带钢热镀锌线，均采用同位素测厚仪来测锌层厚度。同位素测厚仪的放射源常采用镅241(Am241 )、锶90 (Sr90 )、铊204(Tl204)，它们发射的放射线分别为γ、β。这种放射源不管使用与否，一直在发放射线，污染环境，同时测量精度较低。Ｘ射线测厚仪不用时即关闭电源，则射线就停止发射，有利于环境保护。同时Ｘ射线的放射强度较高，可为同位素放射强度的 100倍，因放射强度越高，其测量精度越高，所以目前新建设的热镀锌线，均由Ｘ射线测厚仪取代了同位素测厚仪。
㈧ 由二辊式光整机到四辊式光整机
生产建材的热镀锌机组一般配置二辊式光整机。二辊光整机辊径较大，常为760～840mm，轧制力较小，最大400t。所以采用二辊式光整机时，只能改变热镀锌带钢的表面状态。随着热镀锌带钢应用于汽车制造业，便引入了四辊式光整机。
四辊式光整机工作辊直径较小，350～620mm，但轧制力较大，一般为700～800t。在高轧制力作用下，四辊光整机不仅可以改善带钢板形、平坦度，给定粗糙度，还可以改变钢板内部结构，消除屈服平台并使屈服极限 (σｓ)下降20～30ＭＰａ，使深冲性能得到改善。
㈨ 由辊式涂油机到静电涂油机
在老式热镀锌机组中，常常采用辊式涂油机。这种涂油方法油层厚而不均匀，浪费油，油层耐腐蚀性又差。故新建机组均由静电涂油取代了辊式涂油。
静电涂油机是在(5～10)×104Ｖ的静电高压下，使喷嘴喷出的雾化油，在静电作用下吸附在带钢表面。静电涂油机的送油马达和机组速度同步，所以可以保证在任何机组速度下，都能实现油量自动控制在所需范围内。
㈩ 由模拟控制系统到计算机数字化控制系统
老式机组的电气装备均是采用模拟量控制，不仅控制精度低，而且故障率高，查找事故非常困难，大大影响着机组作业率的提高。
大型现代化宽带钢热镀锌机组，已经全部实现了计算机数字控制。一般由一台过程计算机控制全线速度、张力、对中，并控制炉子燃烧温度，带钢各段温度、锌锅中锌液温度，并由一台专用计算机控制锌层厚度。过程计算机还可以完成下列控制任务：生产预设定、带钢跟踪、数据传输、平整度和延伸率预设定、质量控制、能耗控制。并且有对生产计划、合同、原料及成品、各种日常报表和生产记录的管理职能。
此外，基础自动化级也均采用了PLC控制。
1.3 热镀锌产品及分类
随着钢板生产和热镀锌工艺的发展，热镀锌钢板产品也大为增加。它们因基板材质、生产工艺、表面状态、镀层成分、表面结构的不同而在性能和用途上存在明显差别，如表1.2所示。
表1.2 热镀锌钢板产品分类
分类
依据
分 类
产品名称
主要特点
主要用途
基板材
质性能
热轧板
普通冷轧板
IF钢板
热轧热镀锌板
冷轧热镀锌板
IF热镀锌板
单张
普通冷轧板镀锌带卷或切板
深冲好、强度高
工业、民用建筑
工业、民用建筑
汽车工业
表面
外观
大锌花
小锌花
无锌花
大锌花镀锌板
小锌花镀锌板
无花镀锌板
锌花大而美观
锌花小或隐而不见
无锌花
工业、民用建筑
汽车工业、轻工业
汽车工业、轻工业
镀层
成分
含少量Pb、Al
不含Pb
Fe-Zn合金
Zn-5%Al
Zn-55%Al
有锌花镀锌板
无铅镀锌钢板
合金化镀锌板
Galfan钢板
Galvalum钢板
有锌花
无锌花、耐蚀好
表面无光、焊接涂装性好
耐大气腐蚀
耐大气腐蚀，400℃以下抗氧化性能好
工业、民用建筑
家电、汽车工业
汽车、轻工业
工业、民用建筑
工业、民用建筑及轻工、食品业
表面
结构
单面镀锌
双面镀锌
差厚镀锌
单面镀锌钢板
镀锌钢板
单面镀锌
双面镀锌、因基板镀层而有不同品种
两面镀层厚度不同
汽车工业
工业、民用建筑及轻工
汽车工业
1.3.1表面外观
（1）常规锌花
镀锌后在通常条件下锌层冷凝而得的锌花，一般直径大于4mm。民用、建
筑等普通商用板，均要求常规锌花供货。
（2）小锌花
在锌层的冷凝过程中通过对锌层的喷液冷却而形成的细小锌花，通常直径为1～4mm。小锌花常常作为彩色涂层板基材使用，或者作为需要进一步涂漆的各种容器、家电、电气设备外壳等。
（3）光整锌花
小锌花经光整处理后称为光整锌花。对表面的平坦度和均一色泽有更高的要求时，小锌花必须经过光整后再使用。经光整后，其表面呈现出均匀一致银灰色外观，又可控制一定的粗糙度，并使其机械性能有所改善，具有更高级用途。
（4） 无锌花
锌花直径小于1mm时称为无锌花板，其主要用途是汽车制造业或彩涂基板。
1.3.2 镀层成分
1.3.2.1 有锌花镀锌板
目前市场上流通的商用有锌花热镀锌板均为锌-铝-铅镀层板。热镀锌作业时，锌锅中含铝量为0.10～0.20％，可获得良好的锌层粘附性；锌锅中含铅量0.05～0.22％可获得锌花。
1.3.2.2 无锌花镀锌板
当锌锅中锌液的化学成分控制为含铝量0.16～0.20％，含铅量0.005％时，此时生产出的热镀锌板无锌花，在市场上称为无铅热镀锌板，此品种主要用于汽车制造业。
1.3.2.3 合金化镀锌板
通常所说的合金化镀锌板（GA），是指表面镀层为Zn-Fe合金的钢板。锌锅中锌液化学成分为铝含量0.12～0.13％；铅含量为0.005～0.22％。其生产过程是通过对热浸镀锌后的钢板进行退火加热，使表面的镀层在510～560℃继续进行Zn-Fe扩散反应，直至镀层表面的纯锌层消失，完全转化为δ1相的Zn-Fe合金层。有关的工艺和设备，将在3.5.3节进行阐述。这种产品具有良好的焊接性、涂着性、耐蚀性、深冲性，已广泛应用于汽车制造业。
1.3.2.4 Zn-5％Al合金钢板
Zn-5％Al合金钢板（Glfan）生产时锌锅中锌液化学成分为：铝5％，铈镧
混合稀土元素0.1％，其余为锌。合金熔点为385℃，所以在浸镀时温度可以比镀锌板低20℃以上。本产品具备热镀锌板的一切性能，而耐腐蚀性为热镀锌板的2～3倍。
1.3.2.5 Zn-55％Al合金钢板
Zn-55％Al合金钢板（Galvalume）生产时锅中化学成分为铝55％，硅1.5％，其余为锌。将由于铝含量较高，热镀锌的温度一般为590～600℃。本产品基本具备热镀铝板的性能，特别耐酸性介质腐蚀。
1.4 首钢热镀锌线简介
1.4.1 工艺流程
首钢热镀锌线是从比利时的CMI公司引进的，主要是为首钢彩涂板生产线提供基板。机组总长288m，采用美钢联法生产热镀锌钢板。
首钢热镀锌生产线的工艺流程如图1.3所示，采用双开卷方式，带钢经五辊矫直机后进入双切剪切除超差部分，然后进入窄搭接焊机；焊接后带钢进行高压热水清洗除去一部分油脂，经烘干后进入入口水平活套（有效储量294m），出活套后再进行化学清洗，化学清洗段的布置为1＃碱洗/刷洗槽+2＃碱洗槽+1＃漂洗/刷洗槽+2～4＃漂洗槽，在清洗段出口烘干后进入卧式退火炉；连续退火炉为全辐射管式，分为加热段、均热段、喷气冷却段和均衡段，并在出口处设有炉内纠偏辊和两个热张紧辊；带钢退火后达到所需的入锌锅温度进入锌锅镀锌，在锌锅中带钢经沉没辊转向经纠正辊、稳定辊后出锌锅，在锌锅上方采用气刀控制带钢表面的锌层厚度，使多余的锌液流回锌锅，然后带钢继续上行在冷却塔中风冷至260℃到第一转向辊，然后过第二个转向辊后继续风冷到170℃，然后水冷到45℃进入光整机；光整机为四辊式，具有液压压下、倾斜和弯辊等功能，可有效控制带钢板形和表面粗糙度，消除吕德斯带；光整后带钢进入拉伸弯曲矫直机控制带钢平直度，拉矫机为2套6H×2盒式矫直辊组+1套6H防横弯辊组，矫直辊组上盒可快速打开，下盒可调节弯曲重叠量；拉矫后可以对镀锌板进行钝化处理（彩涂基板不用钝化处理），烘干后进入立式出口活套（有效储量240m），经立式、水平检查台后经横切剪分卷后卷取。考虑将来的发展，首钢热镀锌线预留了第二个锌锅、小锌花控制器、涂油机和第二个卷取机的位置。
锌锅 2＃ 碱洗槽 五辊矫直机 双切剪搭接焊机 高压热水清洗段 入口水平活套清洗段 卧式退火炉 气刀 冷却塔冷却风箱 水冷槽光整机拉矫机钝化段出口立式活套立式检查台水平检查台出口剪 卷取机热风烘干机 1＃碱洗/刷洗槽 1＃漂洗/刷洗槽2～4＃ 漂洗槽 热风烘干机辐射管 加热段 均热段 喷冷段 均衡段
图1.3 首钢热镀锌线工艺流程图
1.4.2 主要技术参数
1.4.2.1 原料
规格：带钢厚度 0.2 ～ 1.5（1.25）mm
带钢宽度 700 ～ 1530 mm
带钢截面 140 - 2295 mm² (1912,5 )
头尾超差 4 mm max
带卷：内 径 508 mm或610 mm
外 径 900 ～ 2050 mm
最大卷重 35,000 kg
单位卷重 22,8 kg / mm
材质：未经退火和脱脂的低碳冷轧带钢
屈服强度 80 daN/mm² max
抗拉强度 90 daN/mm² max
表面残留物
轧制油 max. 400 mg/m²，双面
铁 粉 max. 200 mg/m²，双面
进口卷 1500 mg/m²，双面
1.4.2.2 成品
材质：普通板（CQ）、深冲板（DQ）
带卷：内径 508 mm
外径 900 ～ 1900 mm
卷重 20,000 kg
镀层：重量 90～400g/m2，双面
等厚镀层、差厚镀层（max1:2）
表面：常规锌花、无锌花
钝化处理
1.4.2.3 机组速度
入口段：170 m/min. max.
工艺段：120 m/min. max.
出口段：170 m/min. max.
入口段带头穿带速度：20 m/min
入口段带尾速度：30 ～ 60 m/min
入口段精密送料速度：20 m/min
出口段带尾卷取速度：60 m/min
出口段带头穿带速度：60 m/min
出口段精密送料速度：20 m/min
入口活套充套时入口段与工艺段速度差：100 m/min. max.
出口活套清空时出口段与工艺段速度差：100 m/min
入/出口段加/减速度：20 m/min/sec，8.5 s（正常）
30 m/min/sec（快速）
34 m/min/sec，5 s（紧急停车）
工艺段加/减速度：6 m/min/sec，20 s（正常）
30 m/min/sec，4 s（在控制下的快速停车）
1.4.2.4 带钢张力
热镀锌生产线中各段的张力（单位张力与最大张力）如表1.3所示。
表1.3 带钢张力
入口张力
出口张力
设 备
daN/mm²
daN (max)
daN/mm²
daN (max)
开卷机
0,4
918
N° 1 张紧辊
0,4
918
1
2295
入口活套
1
2295
1,11(弯曲段)
2550(弯曲段)
N° 2 张紧辊
1,16(弯曲段)
2663(弯曲段)
0,4
918
退火炉
0,4-0,8
918-1836
0,4-0,8
918-1836
热张紧辊
0,4-0,8
918-1836
0,8-1,6
1836-3672
光整机入口张紧辊
0,8-1,6
1836-3672
3,49
8.000
光整拉矫间张紧辊
3,49
8.000
6,27
14.400
拉矫机出口张紧辊
6,27
14.400
1
2295
出口活套
1
2295(弯曲段)
1,1(弯曲段)
2505(弯曲段)
出口张紧辊
1,1(弯曲段)
2547(弯曲段)
1,8
4130
卷取机
1,8
4130
1.4.2.5 生产能力和产量分配
首钢热镀锌线年生产能力为20,000 t，产量分配见表1.3和表1.4。
表1.3 产量表Ⅰ
厚度 (mm)
总重
0.2/0.4
0.4/0.6
0.6/0.8
0.8/1.0
1.0/1.25
1.25/1.60
宽度 (mm)
0.30
0.50
0.70
0.90
1.10
1.35
700/800
750
0.850
2.550
1.700
0
0
0
5.10
800/1000
950
2.550
4.250
3.400
1.700
0
0
11.90
1000/1300
1125
5.950
110.500
32.300
3.400
0.850
0
153.00
1300/1500
1400
0
0
0
10.000
10.000
10.000
30.00
总 计
9.350
117.300
37.400
15.100
10.850
10.000
200.00
注意：生产DQ时生产线降速。
表1.4 产量表Ⅱ
厚度 (mm)
总计 %
0.2/0.4
0.4/0.6
0.6/0.8
0.8/1.0
1.0/1.25
宽度 (mm)
0.30
0.50
0.70
0.90
1.10
700/800
750
0.50
1.50
1.00
0
0
3.00 %
800/1000
950
1.50
2.50
2.00
1.00
0
7.00 %
1000/1300
1125
3.50
65.00
19.00
2.00
0.50
90.00 %
总 计
5.50 %
69.00 %
22.00 %
3.00 %
0.50 %
100 %