鍍鋅鋼板是為防止鋼板表面遭受腐蝕延長其使用壽命,在鋼板表面涂以一層金屬鋅,這種涂鋅的鋼板稱為鍍鋅板。

分類

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按生產及加工方法可分為以下幾類:
熱浸鍍鋅鋼板。將薄鋼板浸入熔解的鋅槽中 
,使其表面粘附一層鋅的薄鋼板。目前主要采用連續鍍鋅工藝生產,即把成卷的鋼板連續浸在熔解有鋅的鍍槽中制成鍍鋅鋼板;
②合金化鍍鋅鋼板。這種鋼板也是用熱浸法制造,但在出槽后,立即把它加熱到500℃左右,使其生成鋅和鐵的合金薄膜。這種鍍鋅板具有良好的涂料的密著性和焊接性;
③電鍍鋅鋼板。用電鍍法制造這種鍍鋅鋼板具有良好的加工性。但鍍層較薄,耐腐蝕性不如熱浸法鍍鋅板;
④單面鍍和雙面差鍍鋅鋼板。單面鍍鋅鋼板,即只在一面鍍鋅的產品。在焊接、涂裝、防銹處理、加工等方面,具有比雙面鍍鋅板更好的適應性。 
為克服單面未涂鋅的缺點,又有一種在另面涂以薄層鋅的鍍鋅板,即雙面差鍍鋅板;
⑤合金、復合鍍鋅鋼板。它是用鋅和其他金屬如鋁、鉛、鋅等制成合金乃至復合鍍成的鋼板。這種鋼板既具有卓越的防銹性能,又有良好的涂裝性能;
除上述五種外,還有彩色鍍鋅鋼板、印花涂裝鍍鋅鋼板、聚氯乙烯疊層鍍鋅鋼板等。但目前最常用的仍為熱浸鍍鋅板。
主要生產廠及進口生產國家:
①國內主要生產廠:武鋼鞍鋼、寶鋼黃石、中冶恒通、首鋼、攀鋼、邯鋼、馬鋼、福建凱景等;
②國外主要生產國有日本、德國、俄羅斯、法國、韓國等。

尺寸規格

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規格
鋅層
材質
0.25*1000*C
80
DX51D+Z
0.25*1000*C
80
DX51D+Z
0.3*1000*C
80
DX51D+Z
0.35*1000*C
80
DX51D+Z
0.4*1000*C
80
DX51D+Z
0.5*1000*C
80
S280GD+Z
0.5*1000*C
80
DX51D+Z
0.58*1000*C
80
S350GD+Z
0.6*1000*C
80
DX51D+Z
0.7*1000*C
80
DX51D+Z
0.75*1000*C
80
DX51D+Z
0.8*1000*C
80
DX51D+Z
0.8*1000*C
80
DX53D+Z
0.85*1000*C
80
DX51D+Z
0.9*1000*C
80
DX51D+Z
0.98*1000*C
80
DX51D+Z
0.95*1000*C
80
DX51D+Z
1.0*1000*C
80
DX51D+Z
1.1*1000*C
80
DX51D+Z
1.2*1000*C
80
DX51D+Z
1.2*1050*C
150
CSB
1.4*1000*C
80
DX51D+Z
規格
鋅層
材質
1.5*1000*C
80
DX51D+Z
1.55*1000*C
180
S280GD+Z
1.55*1000*C
180
S350GD+Z
1.6*1000*C
80
DX51D+Z
1.8*1000*C
80
DX51D+Z
1.9*1000*C
80
DX51D+Z
1.95*1000*C
180
S350GD
1.98*1000*C
80
DX51D+Z
1.95*1000*C
180
S320GD+Z
1.95*1000*C
180
S280GD+Z
1.95*1000*C
275
S350GD+Z
2.0*1000*C
80
DX51D+Z
規格
鋅層
材質
0.36*1250*C
80
0.4*1250*C
80
DX51D+Z
0.42*1250*C
80
DX51D+Z
0.45*1250*C
225
S280GD+Z
0.47*1250*C
225
S280GD+Z
0.5*1250*C
80
SGCC
0.55*1250*C
180
S280GD+Z
0.55*1250*C
225
S280GD+Z
0.6*1250*C
80
DX51D+Z
0.65*1250*C
180
DX51D+Z
0.7*1250*C
80
DX51D+Z
0.7*1250*C
80
SGCC
0.75*1250*C
80
DX51D+Z
0.8*1250*C
80
DX51D+Z
0.9*1250*C
80
DX51D+Z
0.95*1250*C
80
DX51D+Z
規格
鋅層
材質
1.0*1250*C
80
DX51D+Z
1.15*1250*C
80
DX51D+Z
1.1*1250*C
80
DX51D+Z
1.2*1250*C
80
DX51D+Z
1.35*1250*C
80
DX51D+Z
1.4*1250*C
80
DX51D+Z
1.5*1250*C
80
DX51D+Z
1.55*1250*C
80
DX51D+Z
1.6*1250*C
120
SGCC
1.6*1250*C
80
DX51D+Z
1.8*1250*C
80
DX51D+Z
1.85*1250*C
90
DX51D+Z
1.95*1250*C
80
DX51D+Z
1.75*1250*C
80
DX51D+Z
2.0*1250*C
80
DX51D+Z
2.0*1250*C
120
SGCC
2.5*1250*C
80
DX51D+Z
有關產品標準都列明鍍鋅板推薦的標準厚度、長度和寬度及其允許偏差。一般來說,鍍鋅板越厚允許誤差越大,而不是固定的0.02-0.04毫米,厚度偏差還根據屈服度、拉伸系數等不同而有不同要求,長寬偏差一般在5mm ,板材的厚度一般在0.4-3.2之間 。

外觀

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(1)表面狀態:鍍鋅板由于涂鍍工藝中處理方式不同,表面狀態也不同,如普通鋅花、細鋅花、平整鋅花、無鋅花以及磷化處理的表面等。德國標準還規定有表面級別。
(2)鍍鋅板應具有良好的外觀,不得有對產品使用有害的缺陷,如無鍍、孔洞、破裂以及浮渣、超過鍍厚、擦傷、鉻酸污垢、白銹等。國外標準對具體外觀缺陷規定都不十分明確。訂貨時對一些具體缺陷應在合同上列明。 

鍍鋅量

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鍍鋅量標準值:鍍鋅量是表示鍍鋅板鋅層厚度的一個普遍采用的有效方法。鍍鋅量的單位為g/m2。日本、美國及德國標準對鍍鋅薄鋼板鍍鋅量的規定詳如下。

機械性能

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(1)抗拉試驗
鍍鋅薄鋼板指標 (單位:g/m2)
JISG3302 代 號 Z12 Z18 Z22 Z25 Z27 Z35 Z43 Z50 Z60
鍍鋅量 120 180 220 250 270 350 430 500 600
ASTMA525 代 號 A40 A60 G60 G90 G115 G140 G165 G185 G210
鍍鋅量 122 183 183 275 351 427 503 564 640
①性能指標:一般說來,只有結構用、拉伸用和深沖用鍍鋅板有抗拉性能要求。其中結構 用鍍鋅板要求有屈服點、抗拉強度和伸長率等;拉伸用只要求伸長率。具體數值見本節“8 ”中有關產品標準;
②試驗方法:與一般薄鋼板試驗方法相同,見“8”所提供的有關標準 及“普通碳素鋼薄鋼板”所列的試驗方法標準。
(2)彎曲試驗
彎曲試驗是衡量薄板工藝性能的主要項目,但各國標準對各種鍍鋅板的要求并不一致,美國標準除結構級以外,其余均不要求彎曲和抗拉試驗。而日本則除結構級、建筑波紋板及一般波紋板以外其余均要求作彎曲試驗。
要求:一般要求鍍鋅板彎曲180后,外側表面不得有鋅層脫離,板基不得有龜裂及斷裂。

化學成分

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對鍍鋅板基板的化學成分的要求,各國標準規定不同,國標一般是檢測碳、錳、磷、硫、硅的含量。

包裝

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分為切成定尺長度的鍍鋅板和帶卷鍍鋅板包裝兩種。一般鐵皮包裝,內襯防潮紙,外以鐵腰子捆扎在托架上。捆扎要牢靠,以防內裝鍍鋅板相互摩擦。

國外標準

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產品標準

JIS G3302—94鍍鋅鋼板;
JIS G3312—94涂色鍍鋅鐵皮;
JIS G3313—90(96)電鍍鋅鋼板及鋼帶;熱浸鍍鋅薄鋼板的一般要求;
ASTM A526—90商業級熱鍍鋅薄鋼板;
ASTMA 527—90(75)咬合成型級熱鍍鋅薄鋼板;
ASTMA528—90深沖級熱鍍鋅薄鋼板;屋面和壁板用 熱浸鍍鋅薄鋼板;
ASTMA444—89溝渠用熱鍍鋅薄鋼板;
ASTM A446—9 3結構級熱鍍鋅薄鋼板 ;
ASTMA599—92冷軋電鍍鋅薄鋼板;
ASTMA642—90熱鍍鋅特殊脫氧深沖級薄鋼板;
ΓOCT7118—78鍍鋅薄鋼板;
DINEN10142-91部分1低碳鋼熱鍍鋅鋼帶和鋼板;
DINEN1012-92部分2熱鍍鋅薄鋼板。

試驗標準

JIS H0401—83熱浸鍍鋅試驗方法;
DIN50952— 69熱浸鍍鋅試驗方法。

指標

鍍鋅板帶鋼產品主要應用于建筑、輕工、汽車、農牧漁業及商業等行業。其中建筑行業主要用于制造防腐蝕的工業及民用建筑屋面板、屋頂格柵等;輕工行業用其制造家電外殼、民用煙囪、廚房用具等,汽車行業主要用于制造轎車的耐腐蝕部件等;農牧漁業主要用做糧食儲運、肉類及水產品的冷凍加工用具等;商業主要用作為物資的儲運、包裝用具等。
鍍鋅板技術指標、性能、規格一覽表
熱鍍鋅鋼板(卷)表面處理
L 鉻酸鈍化
Y 涂油
LY 鉻酸鈍化加涂油
GZ 光整機光整
表面結構
表面結構 特征 用途
正常鋅花(Z) 鍍鋅后還在通常條件下鋅層冷凝而得的鋅花 一般用途
光整鋅花(GZ) 通過光整機對鍍鋅板進行光整,對鍍鋅板表面鋅花進行平整 主要用做彩涂板的基板使用
中寬鍍鋅板
加工性能 屈服強度 抗拉強度 伸長率% 180o 冷彎
普通PV — 270-500 — d=0,完好,不脫鋅 深沖SC — 270-380 ≥30 d=0,完好,不脫鋅
機械咬合JY — 270-500 — d=0,完好,不脫鋅 超深沖SC — 270-380 ≥30 d=0,完好,不脫鋅
結構JG ≥240 ≥370 ≥18 d=0,完好,不脫鋅

市場概況

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近幾年,我國鍍鋅板的生產量逐年增加,而進口量也在逐年增長,增長幅度甚至高于生產量的增幅;扣除生產重復統計后,鍍鋅板消費量約為527萬噸。1999年以后,鍍鋅板進口量首次超過了生產量,國內產品的自給率不足50%,并且有逐年降低的趨勢。
(1)鍍鋅板消費現狀
近幾年,國內鍍鋅板生產量的增加主要是熱鍍鋅板產量的增加,1998-2002年,熱鍍鋅板生產量由97萬噸增加到220萬噸;而進口量增長更快,由98年的37萬噸增加到02年的156萬噸;表觀消費量由132萬噸增加到367萬噸。2002年,熱鍍鋅板國內產品自給率約為60%,當年熱鍍鋅板的國內生產量和進口量均比上一年有所增長,尤其是進口量增長幅度更大,主要是由于供彩涂板生產用薄規格熱鍍鋅板的需求增加,導致國內產品自給率有所下降。
(2)電鍍鋅板消費現狀
近年來,隨著家用轎車市場的快速發展,家用電器、個人電腦的基本普及,電子產品的大量出口,防盜門市場的發展,使電鍍鋅板的需求增長過快。目前,我國電鍍鋅板的生產規模,無論是從數量上還是從品種、質量上來說,均不能滿足國內市場的需求。1998-2002年,國內電鍍鋅板生產量增長緩慢,由17萬噸增加到40萬噸;而進口量增長很快,由73萬噸增加到178萬噸;表觀消費量由87萬噸增加到216萬噸。國內產品自給率不足20%。

發展情況

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國內鍍鋅板消費量的增加主要依靠進口拉動。近幾年來,鍍鋅板進口量逐年增長,進口的品種主要是電鍍鋅板,但電鍍鋅板進口的比例逐年降低;相應地,熱鍍鋅板進口比例逐年提高。2003年,我國熱鍍鋅板的進口量首次超過了電鍍鋅板的進口量。

國內發展

國內外高性能熱鍍鋅板發展概況
1、概述
  目前我國鋼鐵工業在品種、質量、成本、服務和勞動生產率方面與世界先進水平仍存在一定差距,面對日趨激烈的的國際國內市場競爭,必須加快結構調整步伐,這不僅是我國冶金工業生存與發展的需要,也是當今世界冶金工業的發展趨勢。熱鍍鋅(Hot Dip Galavnizing)發明于18世紀中葉,它是由熱鍍鋅工藝發展而來。鋼帶連續熱鍍鋅工藝歷經五十年的發展,已經成為一種工藝成熟的、技術先進的工業技術,至今為止,熱鍍鋅仍是鋼材防蝕方法中應用最普遍的、最有效的工藝措施。在建筑工業中,用于各類工業及民用建筑的輕鋼龍骨、建筑層面板、瓦楞板、卷簾門等;在家電和輕工業方面,用于各類家用電器的外殼和底板;鍍鋅鋼板廣泛用于輕工、家電、汽車和建筑工業。在汽車工業中,用于汽車車體的、外殼、內板、底板等。我國大力發展電力、交通、通訊、能源和城市基礎建設,隨著建筑、家電、汽車工業的強勁發展,我國鍍鋅行業面臨前所未有的機遇和巨大的市場。
  近二十年來鋼帶連續熱鍍鋅技術、裝備以及相應的控制手段均有巨大的發展,使鍍鋅板得以滿足汽車面板和家電用板的苛刻要求,并從而以其比電鍍鋅合金鋼帶廉價、耐蝕性優異而大有取代之勢。本課題擬借鑒國外先進的 高性能汽車用熱鍍鋅生產技術與裝備開發技術及經驗,通過技術創新、優化設計、精密制造以及國外技術合作,突破制約我國高性能汽車用熱鍍鋅鋼板生產技術與裝備發展瓶頸。同時探討熱鍍鋅技術發展在國民經濟可持續發展、節約能源、礦產方面的重要意義和前景。
  2、汽車用高檔熱鍍鋅板國內外的發展形勢
  汽車工業產品具有高效、高可靠、高集成的要求,汽車用熱鍍鋅鋼板是鍍鋅鋼板中的精品和極品。自1975年美國首次把熱鍍鋅板應用于汽車工業的20多年間,世界各汽車生產大國都在努力開發和研制以防腐蝕為目標,并綜合考慮焊接性、涂敷性和成型性的高質量熱鍍鋅板,并取得了一系列的 技術進步,其中包括鋼基體的化學成分,鋼板表面的軋制質量,熱鍍鋅鍍層厚度的均勻性,合金化的最佳結構及工藝控制等一系列技術問題。經過20年的研究,上述的技術問題及完成此項技術要求的工藝裝備已基本得到解決而開始大量應用于汽車上,這些技術的成功應用可極大地改善汽車工作狀態、延長壽命并節省能源。
  高表面質量、高強度和高深沖性是汽車面板所必需具備的基礎條件,鍍層表面質量與薄板表面質量粗糙度、清潔度、帶鋼 化學成分及其沖壓成型性有直接的關系,同時熱鍍工藝、鋅液成分、熱鍍設備也是影響鍍層表面質量的重要因素。高強度和高沖壓性與熱鍍鋅基板化學成分、物理性能、熱處理工藝以及熱鍍性能都有密切關系,下面將重點論述國外與國內汽車用高擋熱鍍鋅板鍍層品種、基板、工藝及設備等方面的發展現狀及趨勢。

國外發展

2.1國外的熱鍍鋅板的發展趨勢
  2.1.1熱鍍鋅鍍層品種的發展現狀

  1)無鉛熱鍍鋅鍍層
  美麗的鋅花是傳統的熱鍍鋅板的典型特征,由此獲得用戶的青睞,具有一定的商業價值。但是研究表明鋅花表面的不平整性,鍍層中的鉛含量會影響鍍層板在后序加工中的加工性能、涂裝性能和使用中的耐蝕性,因此自60年代起國外一直在研究無鋅花和小鋅花的生產技術。通過水霧冷卻,Heurfey噴鋅粉等工藝,可以增加晶體結晶成核數量和控制晶體生長,達到生產小鋅花板的目的。80年代起國外開始研究無鉛熱浸鋅技術,目前歐洲、南美新建鍍鋅生產線均采用無鉛鍍鋅工藝,無鉛鍍鋅已成為當前熱鍍鋅發展的趨勢。
  2) 熱鍍鋅板合金化鍍層
  在熱鍍鋅品種中,通過鍍后熱擴散處理,開發了合金化鍍鋅板,耐蝕性較普通熱鍍鋅板提高了一倍以上,通過這種合金化處理可以消除鍍層表面鋅花;同時減少了點焊時鋅的蒸發量,降低了點焊機銅電極受鋅蒸汽污染的程度,從而提高了電極的壽命。為確保合金化鍍鋅板鍍層的良好附著性,對于汽車用外板的較厚的合金化鍍鋅板采用了高效的加熱和冷卻措施(高效燒咀、或感應加熱器),并配備各種類型的合金化傳感器,通過儀器分析和電腦指令及時調整鍍層中相應的結構,以生產適于高沖壓變形的要求。
  由于汽車用在沖壓成型時的條件,除要求鋼板基體具有必要的優異的機械性能外,對鍍層(合金化層)附著性的要求也十分苛刻。
  近20年,對合金化鍍鋅板沖壓成型性與鍍層微觀結構之間的關系進行大量的研究,結果表明,取得了良好的鍍層附著性的關鍵是鍍層相結構及鐵含量。為獲得最佳的鍍層相結構和合適的鐵含量,而開發出鍍層的均勻化技術和合金化控制技術。為了嚴格控制鍍層的相結構,必須對合金化過程中的加熱和其后的冷卻過程進行精確的控制。其措施如下:
  (1) 在合金化的加熱區和保溫區之間設置鍍層反射因素測定素,以測定鍍層表面的合金化,控制鋼帶溫度保持在δ1相穩定形成的溫度區間內(激光束法);
  (2) 在保溫和噴霧冷卻區之間設置高溫度計和發射率測定器,以便同時測量鋼帶溫度和發射率;
  (3) 經冷卻后的鋼帶在適當的位置合金化相結構傳感器以測量鍍層中鐵含量及層中δ1、Γ和ζ各相層的厚度(熒光法或X-射線衍射法);
  (4) 鋼帶經過氣刀后進合金化爐前以及在相結構傳感器之后均設置鍍層厚度(重量)測定儀(熒光X-光法)
  3)二層合金化熱鍍鋅鋼板
  合金化鍍鋅板在涂漆時易發生氣泡等涂膜缺陷,新日鐵研制出二層合金化熱鍍鋅鋼板。該二層合金化熱鍍鋅鋼板鍍鋅層的構成,在鋼板底層進行熱鍍10%FeZn合金層,其鋅附著量5年防銹蝕用30g/m2,10年防銹蝕用60g/m2,其上層則采用電鍍鋅富鐵80%FeZn層,其附著量為3g/m*2。實驗結果表明,新研制二層合金化熱鍍鋅鋼板,底層10%FeZn,附著量30~60g/m2,完全可以滿足汽車耐蝕性要求。其上層富鐵80%FeZn層附著量3g/m2,上層硬度得到提高,既解決了弧坑狀缺陷,也降低了沖壓力。例如,80%FeZn層附著量為1g/m2時,其硬度為300HV,沖壓力為1960Mpa,此時仍有弧坑狀缺陷;當附著量3g/m2時,其硬度為350HV,沖壓力為1770MPA,此時無弧坑狀缺陷,它說明了新研制的二層合金化熱鍍鋅鋼板具有良好的加工成型性能。
  4) 差厚鋅層
  用控制氣刀壓力的方法,常常使兩面鍍鋅層厚度差比為1:3。這樣鋅層厚的一面耐蝕性好,薄的一面焊接性好,這個品種常用于汽車制造。
  5)單面鍍層
  單面鋅層即一面鍍一定的鋅層厚度,而另一面不鍍鋅的熱鍍鋅板。單面熱鍍鋅板的生產方法有疏鋅法、直接法、間接法和雙層分離法。單面熱鍍鋅板主要用于汽車制造,有鋅層的面防腐,無鋅層的面有利于點焊。由于合金化板(鋅-鐵合金)具備良好的焊接性,所以單面鍍鋅板已逐步被淘汰。

熱鍍鋅基板發展

2.1.2 熱鍍鋅基板的發展現狀
  汽車板熱鍍鋅機組以生產外板為重點,生產規格板厚多在0.6~1.2mm之間,板寬多為800~1850mm,最寬可達到2000mm。產品級別相當復雜,從CQ、DQ、DDQ、EDDQ(IF),到BH、DP、TRIP等汽車用高強度鋼板。通過采用多種先進技術,使鍍層形貌、厚度精度等得到精確控制,如鍍層厚度誤差小于2~3g/m2。通過采用無鉛鍍鋅可生產無鋅花鋼板,這種鍍層不易產生晶間腐蝕,使用壽命長,適用于汽車和電器行業。日本幾乎每套熱鍍鋅機組都設置了鋅鐵合金化爐,鋅鐵合金化鍍層板(Galavneal)標準鍍鋅層厚度為雙面160~180g/m2,合金鍍層含Fe8%~12% [2]。
  國外在20世紀70年代開發了微合金鋼和磷合金鋼,80年代中期開發了雙向DP鋼和烘烤硬化鋼,90年代開發了相變、誘導塑性TRIP鋼 [3]。 目前,國際合作項目“超輕型鋼制車體(ULSAB)開發”正在順利進行,其目標是要達到行車油耗34KM/3L(美國),車體減重25%。在車體結構上大量采用高強和超高強鋼板是其基本出發點。超輕型鋼制車體通過大ULSAB的最大特點是:并不以犧牲性能而達到減輕車重的目的[4]。超輕鋼車以車體結構用高強度鋼的比例超過90%作為設計依據,日本在1985~1995年的十年間,車身高強度剛的比例由10%增加到30%,隨著表面處理性能的提高,汽車壽命從6。7年延長到9。3年,扣除高性能化鋼板制造時的能源增加,一年可以節省357*104L重油,幾4相當于節省國內鋼鐵業能源消耗量的百分之幾。2000年在日本汽車制造中,高強度鋼板的使用已達36.3%。
  現將目前開發出的熱鍍鋅基板的種類和性能分述于下。
  6) IF鋼合金化鍍鋅板
  采用優質的沸騰鋼和鎮靜鋼難以生產適合汽車沖壓成型要求苛刻的鍍鋅板。為此上世紀70年代出現了IF鋼(無間隙原子鋼),它具有極好的沖壓成型性,它從而適應于汽車的內、外面板。IF鋼具有優異的深沖性能,可滿足大部分難沖壓件的沖壓要求,因而正在逐漸取代08AL系列的汽車用鋼,目前國外已經在DDQ極鋼板上大量應用了IF鋼。各高強度鋼也是在IF鋼的基礎上,通過添加Mo、Cu、P等元素來生產的。
  IF鋼的出現對鋼鐵企業的技術水平和管理水平提出了更高的要求。在技術方面,必須采用鐵水預處理技術,保證用低磷、硫、硅的鐵水作為煉鋼原料;必須采用爐后精練技術和在線的碳、氧分析技術,保證鋼水高的成分準確性和純凈度;必須采用RH(中超低碳鋼高速脫碳工藝),保證鋼水極低的碳和氣體含量,必須采用低碳的覆蓋劑、保護渣和耐材,保證鋼水不回碳,對于汽車外板,必須清理板胚表面;必須采用從加熱到精軋和卷取間的板帶溫度控制技術,保證熱軋帶鋼均勻的機械性能;必須采用高精度熱軋、冷軋技術,保證極佳的板形和高精度的尺寸以及防止產生輥印和卷取缺陷的技術等等。一貫制生產過程質量保證體系十分必要,也就是說,在煉鋼、連鑄、熱軋和冷軋的每一道工序,都必須嚴格按照產品的最終用途來組織生產,特別是在頻繁改變鋼材品種時候,必須采用相應的措施來保證最終產品的質量。另外一個重大的課題是,如何通過綜合的整體生產系統,將鍍鋅生產線與其他生產工序連接起來,以最大程度降低成本。總之,生產汽車用鍍鋅板對于每個鋼鐵企業,特別是國內的鋼鐵企業,都是一個非常大的挑戰。
  7) 固溶強化型鋼板的熱鍍鋅
  為了提高鋼的強度,通常添加Si、Mn和P等元素進行固溶強化,并利用馬氏體和貝氏體的組織強化,對于DP雙相鋼,通過控制合金元素含量和采用臨界冷卻速度可獲得馬氏體組織。
  作為汽車面板的要求是低的屈服強度ós〈240Mpa〉)和高的¥值。在IF鋼中加P、Mn、Si等固溶強化元素,由于此鋼無固溶C和N存在,基本上是非時效性鋼板。但無固溶C存在時易引起二次加工脆化,故可加入微量B以防止。以P為主要強化元素時ób可達340~370Mpa,而以Mn、P為主加入時。其ób可達390~440Mpa[5]。
  8) 烘烤硬化型(BH鋼)及熱處理強化型鋼板
  BH鋼是指烘烤硬化鋼。IF鋼屬于超低碳鋼,BH鋼的含C量為0.016~0.020%,利用應變時效而強化的方法,在超低C鋼中使殘余的微量(5ppm)的固溶C,在沖壓成型時產生位錯,而在以后進行涂裝烘烤(170℃,20min)時會析出Fe-C化合物而將位錯固定,從而使其強度增高。采取調整化學成分生產的BH冷軋鋼板也具有較好的深沖性能,添加Nb、Ti等微量元素,在軋制狀態下使其形成碳氮化合物。其R值為1.92~2.06。這種BH冷軋鋼板在涂漆烘烤溫度170`C下可使汽車零部件抗拉強度提高40~70MPA。目前已研制出340Mpa級BH冷軋鋼板[6]。
  9)組織強化型高強度鋼板
  通過改變鋼的微觀組織可在大范圍內提高其強度(440~1470Mpa),目前開發出三種高強度級別的鋼板,其代表性的鋼有雙相(DP)鋼板和貝氏體鋼板。此鋼的屈服強度低,加工硬化指數高,成型性好。此外,TRIP(變態誘發超塑型鋼)及超高強度鋼板等均有希望大規模應用于汽車。目前這些鋼板的熱鍍鋅及合金化合處理,除DP鋼板有少量熱鍍鋅的研究以外,其他高強度鋼板尚未開展研究[7]。這些鋼板的熱鍍鋅和合金化處理技術上會有一定的難度,需要我們去探索[8]。
  熱鍍鋅基板的研究必須與熱鍍鋅工藝相結合起來,否則即使基板達到要求的性能,鍍鋅工藝不能滿足要求也達不到目的。

鍍鋅工藝技術發展

2.1.3鍍鋅工藝技術的發展
  為了獲得優質的表面,90年代國外新建的鍍鋅生產線大量采用美鋼聯法,美鋼聯法采用高密度電解脫酯技術(HCD)可以快速有效地清除表面的油污,同時在還原退火爐中美鋼聯法用全輻射管替代改良森吉米爾法中的明火加熱,因此可以嚴格的控制溫度和氣氛,確保火爐的無氧化氣氛,從而保證鍍層的優良附著性和表面質量。
  傳統熱鍍鋅線的工藝布局均是設置一臺光整機。現代化生產汽車板的寬帶鋼熱軋鍍鋅機組,一般在工藝布局中設置兩臺光整機,第一次光整是采用一臺四輥式光整機把帶鋼表面軋平,消除表面凸凹不平的外貌;第二次光整是選用一臺二輥式光整機給帶鋼一定的粗糙度。
  傳統熱鍍鋅作業線均為雙活套,布置在工藝段的出口和入口。由于汽車板對板面要求極高,所以光整汽車板時,有時5~10卷就要更換光整輥,為了實現工藝段不停機換輥,提高作業率,所以有些機組在光整機前增加一個活套,即組成一線三活套的工藝布局,新增活套的儲料時間一般為120s。
  國外新近投產的熱鍍鋅或改造舊的熱鍍鋅機組的生產能力和產品質量都有進一步提高,發達國家新建的生產線可生產寬度達2100mm的熱鍍鋅鋼板,機組速度最高可達200m/min,合金化速度達136m/min,年生產能力達60萬噸。

熱鍍鋅裝備發展

2.1.4熱鍍鋅裝備的發展現狀
  氣刀是控制鍍層厚度和均勻度的關鍵部件,新型氣刀采用可調節式整體框架式結構,可以可靠準確地調節氣刀與鋼帶的間隙與角度,調節氣刀與鋅鍋的距離,其刀唇間隙可以自動控制從而保證鍍層的平整度和均勻性。
  鋅液中的鋅渣是影響鍍鋅板表面質量的最重要的因素,在現代化生產線中,已用陶瓷內襯鍋取代鐵鋅鍋,用可移動或提升更換的雙鋅鍋來替代鍍液轉換,用在線測量的探頭(Al sensor)和相應的鋅液成分控制系統可以嚴格地測定鋅液中的鋁和對應的鐵含量,可以有效地減少鋅渣對鍍鋅板表面質量的影響。
  利用電磁移動場創造的磁流體動力學封閉(NHD)而設計的垂直型鋅鍋可取消原始鋅鍋中的部件,而取得高速、無鋅渣、節能、提高鋅層表面質量等優點[9]。本法的工作原理是:液態Zn(或Al、ZnAl)合金從鍋底流出后進入MHD通道達一定深度時(此深度取決于金屬液比重、液面高度、電流大小等因素),由于交流感應器產生的外部電磁移動場在鋅液中產生感應電流,此電流與外部電磁場的相互作用而產生電磁力,它作用于金屬流體使之向上移動。因而使鋅液不能從鍋底的開口出流出。當鋼帶從其底部通道進入鋅鍋時鋅液在通道處始終處于一個位置,而鋅鍋內不需設任何鋼結構件。
  為了提高機組運行速度和生產效率,減少面渣和底渣的形成,國外有關研究單位相繼開發了“鋅墊”技術和“垂直鋅鍋技術”。“鋅墊”技術以液態金屬墊的原理工作,鋼帶被液態金屬壓力壓下通過鋅墊,由于不采用沉沒輥,從而帶來產品表面質量提高、生產效率提高、成本降低,特別適用于高速機組。
  由于激光拼焊技術的出現和應用,汽車廠可以將窄幅板焊在一起后使用,這使得用量較小的寬幅板(寬度1800mm以上)的生產已不再是必須的,只是冷軋廠的產品的寬度達到1550mm,即可生產汽車用鍍鋅鋼板。
  這些先進技術裝備的不斷開發應用,使熱鍍鋅板在汽車制造所用鋼材的比例不斷上升。例如日本已高達81%、加拿大76%、意大利71、法國70%、德國60%、美國45%。由于合金化鍍鋅板成本和質量的優越性,日本汽車界決定到2005年汽車用板全部用合金化鍍鋅板,取代現有的電鍍鋅合金板。

國內趨勢

2.2 國內的熱鍍鋅板發展現狀及趨勢
  隨著中國汽車工業的快速發展,汽車用熱鍍鋅板用量也急劇增加,雖然國內幾個大型鋼鐵聯合企業已經完成或接近于完成了從煉鋼到冷軋的技術進步,引進了多條生產汽車用的高檔鍍鋅板的生產機組,具備了生產高級汽車鋼板的能力,中國發展自己的汽車用鍍鋅板的時機已經成熟。但是到目前為止,受生產規模和產品質量的限制國產熱鍍鋅板還不能完全滿足中國汽車工業對鍍鋅板的數量和質量的要求,由于機組產品的定位單一,相當一部分國外發展成熟,國外已大量應用于汽車的諸多高檔鍍鋅板品種,當前引進的生產汽車用的鍍鋅板的機組仍然不能生產,中國汽車工業還在大量進口熱鍍鋅。
  總體而言我國產汽車用的鍍鋅板主要有如下特點:
  1)起步較晚,高速發展
  我國現代連續熱鍍鋅技術自20世紀70年代才剛起步,不過發展很快,尤其進入90年代成為高速發展期,帶來我國表面涂鍍層技術新發展。
  2)世界距離依然很大
  (1) 產品不足,品種奇缺,質量不良
  我國目前只有普遍能純鋅產品,表面只是普遍鋅花,高速發展的汽車上用的單面鍍鋅,雙面差厚鍍鋅、小鋅花、無鋅花鍍鋅、熱鍍鋅合金化層、IF鋼高強度熱鍍鋅等第都沒有產品,有的還處于研究試制階段。
  國產鋼板熱鍍鋅產品無論是耐蝕性、加工性還是裝飾性與國外相應產品都有距離,國產產品缺乏國際競爭力。
  (2) 缺少自主知識產權技術
  除一些小型機組以外,我國大型機組表面涂層技術幾乎全是引進。在引進中常帶來較大的盲目性,多數機組水平不高,一般水平、相似水平技術多,成熟性、重復性技術多。一般產品、相似產品多,高新尖產品少,自主研發技術更少。
  (3) 小型機組能耗高,污染重
  我國鄉鎮企業、私人企業興建的百余條小型熱鍍鋅機組,年產量數千噸至幾萬噸,機組技術落后,由于沒有燃氣設備改用電加熱,造成能耗很高。為省投資,生產廢液、廢料、廢氣一般沒有處理設備,往往直排造成環境污染。旺盛的市場需求,特有的經營方式,使其仍然占有一定的市場份額。
  3) 我國科研成果轉化率低
  表面涂鍍層技術科研成果豐富,國內鋼鐵研究總院等許多科研單位,早在20世紀60、70年代,就開始了帶鋼表面涂鍍層技術的研究,尤其在“七五“期間以鋼鐵研究總院為組長單位聯合高校、科研單位、生產企業對連續熱浸鍍技術進行聯合攻關,取得了豐富的研究成果,例如:
連續熱鍍Zn-5%Al-Re鍍層技術;
連續熱鍍55%Al-Zn-Si鍍層技術;
連續熱鍍Zn鍍層技術;
連續熱鍍Al-Si鍍層技術。
  4)新產品得不到認同,推廣應用緩慢
  小機組生產的涂鍍層實驗新產品得不到用戶認同,推廣應用緩慢。
  5) 關鍵單體設備自給率低,影響國產機組水平
  鋼板連續熱鍍鋅技術是連續式生產技術,機組單體設備以百計,其中一些關鍵的單體設備沒能集中力量研制,大部分依賴進口,影響國產機組水平和產品質量。
造成以上問題的主要原因:
  (1) 集中度不夠
  表面涂鍍層技術的研究和開發,成果轉化與產業化研究開發的力量,人、才、物過于分散,缺乏集科研開發、成果轉化、工程化、產業化于一體的集成式的隊伍和組織形式。單個研究單位在取得初步研究成果以后,既缺乏進行更深入的研究的力量也無力把工作延伸到生產實踐。由于這種分散性、低水平、重復工作的現象較為普遍,既難以取得高水平的成果,也難以出現具有自主知識產權的成套技術與工藝。
  (2) 缺乏近生產和生產條件下中試手段
  現代表面涂鍍層產品都是在現代大型高速連續生產機組上完成,機組設備數百件,高度自動化控制,要將實驗室研究成果移植到現代大型的高速連續生產機組中,就必須經過近生產和生產條件下的中試階段。這個中試階段要在專門的中試實驗機組上來完成,過于簡陋、原始的小型試驗機組所得包括實驗工藝參數在內的結果與現代大型生產機組的相關性相差甚遠。
  總之,國內關于汽車用熱鍍鋅板的新產品、新工藝、新設備的研發工作都遠遠落后于國際水平。
  3.我國開展高性能汽車用熱鍍鋅板研發目的和意義
  二十一世紀,鋼鐵產品仍將是人類社會最主要的不可替代的結構材料和產量最大、覆蓋面最廣的功能材料。世界冶金工業結構調整步伐加快,生產的重心將有發達國家向發展中國家轉移。目前我國正處于工業化進程中,國民經濟各部門的持續、快速發展和產業升級對鋼鐵產品的品種、質量提出了更高的要求。加快了我國冶金工業的結構調整,將具有重要意義。
  我國帶鋼熱鍍鋅的發展與世界水平相比還存在一定的差距。我國現有熱鍍鋅生產線多數存在技術落后、鋅耗高、產品產量低、產品質量差、生產成本高、能量耗費大、環保措施不力,常造成嚴重環境污染等缺點,此類生產線難以滿足我國國民經濟騰飛的需要。少量國有大型鋼鐵企業能夠生產高質量的家電、汽車用熱鍍鋅板,我國大型鋼板連續熱鍍鋅技術多為花費巨資引進自美、日、歐,一般水平,相似水平較多,重復性、成熟性技術多。一般產品、相似產品多,高、新、尖技術少,高技術含量產品少,自主研發的技術更少。核心技術無法完全掌握,沒有進行新的品種開發和生產的能力。另一方面我國自行研究的熱鍍鋅工藝及技術轉化率低,難以形成產業。成果集成低,系統成套技術不成熟、不完善是實現工程化、產業化的癥結,這些問題的產生主要基于我國高性能汽車用熱鍍鋅鋼板生產技術和裝備開發能力落后于世界先進水平所致。因此開發高性能汽車用熱鍍鋅鋼板生產技術與裝備非常必要。加強成果的系統集成,促進成果的轉化和應用,逐漸增加我國高性能熱鍍鋅汽車板產品的自給率,推動我國這一領域技術的進步和發展。我國鋼板連續熱鍍鋅大型現代化機組基本是從美國、日、歐等不同國家引進,雖然其產品較為雷同,但生產技術卻都有其特色,花力氣消化各機組的特色高技術,并為己用,再行創新是表面涂鍍層技術領域中一項意義重大的工作,此舉將加速縮短我國與外國的差距,減少重復引進,實現高性能熱鍍鋅鋼板技術及裝備科研成果的系統集成,實現成果轉化和應用,把我們的技術推向世界。
  國內在高性能汽車用熱鍍鋅鋼板生產技術與裝備上目前主要依靠國外先進技術的引進,當前只有寶鋼在汽車板的生產開發上進行了一些有產品針對性的研究,其他引進高性能汽車用熱鍍鋅板生產線的企業基本上只是單純的生產使用,未能從根本上消化吸收并有效的開發使用創新。鋼鐵研究總院作為國內進入鋼帶連續熱浸鍍領域最早科研單位,在20世紀70年代協助武鋼引進消化國內第一條熱鍍鋅機組。在隨后的“七五”、“八五”期間,鋼鐵研究總院順利完成了Galfan 及Gavalume的合金鍍層開發科研工作。鋼鐵研究總院隨后開展了鋼帶連續熱浸鍍設備國產化工作,協同國內各相關單位,相繼完成了氣刀、焊機、沉沒輥(Galvalume使用)、氣體凈化裝置等關鍵設備的國產化。鋼鐵研究總院近些年在這些領域始終堅持科研開發的先進性與實用性相結合,成功開發了蓄熱式還原退火爐,燃燒效率達到70%以上;開發推廣了寬帶鋼連續熱浸鍍Gavalume的合金鍍層技術,設計完成蓄熱式折疊型還原退火爐。設計開發了中電流密度電解脫脂技術,緊密跟蹤國外當前耐蝕性能最高的ZAM系列產品,完成中試實驗。
  鋼鐵研究總院有一條100mm寬小實驗機組,在此實驗機組上先后開發成功GF、GL以及熱鍍Al-Si合金鍍層。鋼鐵研究總院現有完備的實驗室條件,可進行各項熱鍍鋅產品的實驗檢測。
  國內當前在高性能汽車用熱鍍鋅板技術和裝備的開發上仍處于相對薄弱的狀態,國內主要涉足此領域的單位主要有大的鋼鐵企業技術中心及一些大學也進行部分探討性或檢測性的科研活動。

計算公式

編輯
鍍鋅板計算公式:M=7.85*長*寬*高+鋅層計算重量(查表)
(鋼的密度=7.85 g/cm3)
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