热镀锌装备的发展现状
气刀是控制镀层厚度和均匀度的关键部件,新型气刀采用可调节式整体框架式结构,可以可靠准确地调节气刀与钢带的间隙与角度,调节气刀与锌锅的距离,其刀唇间隙可以自动控制从而保证镀层的平整度和均匀性。
锌液中的锌渣是影响镀锌板表面质量的重要的因素,在现代化生产线中,已用陶瓷内衬锅取代铁锌锅,用可移动或提升更换的双锌锅来替代镀液转换,用在线测量的探头(Al sensor)和相应的锌液成分控制系统可以严格地测定锌液中的铝和对应的铁含量,可以有效地减少锌渣对镀锌板表面质量的影响。
利用电磁移动场创造的磁流体动力学封闭(NHD)而设计的垂直型锌锅可取消原始锌锅中的部件,而**高速、无锌渣、节能、提高锌层表面质量等优点[9]。本法的工作原理是:液态Zn(或Al、ZnAl)合金从锅底流出后进入MHD通道达一定深度时(此深度取决于金属液比重、液面高度、电流大小等因素),由于交流感应器产生的外部电磁移动场在锌液中产生感应电流,此电流与外部电磁场的相互作用而产生电磁力,它作用于金属流体使之向上移动。因而使锌液不能从锅底的开口出流出。当钢带从其底部通道进入锌锅时锌液在通道处始终处于一个位置,而锌锅内不需设任何钢结构件。
为了提高机组运行速度和生产效率,减少面渣和底渣的形成,国外有关研究单位相继开发了“锌垫”技术和“垂直锌锅技术”。“锌垫”技术以液态金属垫的原理工作,钢带被液态金属压力压下通过锌垫,由于不采用沉没辊,从而带来产品表面质量提高、生产效率提高、成本降低,特别适用于高速机组。
由于激光拼焊技术的出现和应用,汽车厂可以将窄幅板焊在一起后使用,这使得用量较小的宽幅板(宽度1800mm以上)的生产已不再是必须的,只是冷轧厂的产品的宽度达到1550mm,即可生产汽车用镀锌钢板。
这些**技术装备的不断开发应用,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%。由于合金化镀锌板成本和质量的优越性,日本汽车界决定到2005年汽车用板全部用合金化镀锌板,取代现有的电镀锌合金板。
镀锌板国外标准编辑
产品标准
JIS G3302—94镀锌钢板;
JIS G3312—94涂色镀锌铁皮;
JIS G3313—90(96)电镀锌钢板及钢带;热浸镀锌薄钢板的一般要求;
ASTM A526—90商业级热镀锌薄钢板;
ASTMA 527—90(75)咬合成型级热镀锌薄钢板;
ASTMA528—90深冲级热镀锌薄钢板;屋面和壁板用 热浸镀锌薄钢板;
ASTMA444—89沟渠用热镀锌薄钢板;
ASTM A446—9 3结构级热镀锌薄钢板 ;
ASTMA599—92冷轧电镀锌薄钢板;
ASTMA642—90热镀锌特殊脱氧深冲级薄钢板;
ΓOCT7118—78镀锌薄钢板;
DINEN10142-91部分1低碳钢热镀锌钢带和钢板;
DINEN1012-92部分2热镀锌薄钢板。
试验标准
JIS H0401—83热浸镀锌试验方法;
DI**0952— 69热浸镀锌试验方法。
国内在高性能汽车用热镀锌钢板生产技术与装备上目前主要依靠国外**技术的引进,当前只有宝钢在汽车板的生产开发上进行了一些有产品针对性的研究,其他引进高性能汽车用热镀锌板生产线的企业基本上只是单纯的生产使用,未能从根本上消化吸收并有效的开发使用创新。钢铁研究总院作为国内进入钢带连续热浸镀领域早科研单位,在20世纪70年代协助武钢引进消化国内条热镀锌机组。在随后的“七五”、“八五”期间,钢铁研究总院顺利完成了Galfan 及Gavalume的合金镀层开发科研工作。钢铁研究总院随后开展了钢带连续热浸镀设备国产化工作,协同国内各相关单位,相继完成了气刀、焊机、沉没辊(Galvalume使用)、气体净化装置等关键设备的国产化。钢铁研究总院近些年在这些领域始终坚持科研开发的**性与实用性相结合,成功开发了蓄热式还原退火炉,燃烧效率达到70%以上;开发推广了宽带钢连续热浸镀Gavalume的合金镀层技术,设计完成蓄热式折叠型还原退火炉。设计开发了中电流密度电解脱脂技术,紧密跟踪国外当前耐蚀性能的ZAM系列产品,完成中试实验。
钢铁研究总院有一条100mm宽小实验机组,在此实验机组上先后开发成功GF、GL以及热镀Al-Si合金镀层。钢铁研究总院现有完备的实验室条件,可进行各项热镀锌产品的实验检测。
热镀锌基板的发展现状
汽车板热镀锌机组以生产外板为重点,生产规格板厚多在0.6~1.2mm之间,板宽多为800~1850mm,宽可达到2000mm。产品级别相当复杂,从CQ、DQ、DDQ、EDDQ(IF),到BH、DP、TRIP等汽车用高强度钢板。通过采用多种**技术,使镀层形貌、厚度精度等得到精确控制,如镀层厚度误差小于2~3g/m2。通过采用无铅镀锌可生产无锌花钢板,这种镀层不易产生晶间腐蚀,使用寿命长,适用于汽车和电器行业。日本几乎每套热镀锌机组都设置了锌铁合金化炉,锌铁合金化镀层板(Galavneal)标准镀锌层厚度为双面160~180g/m2,合金镀层含Fe8%~12% [2]。
国外在20世纪70年发了微合金钢和磷合金钢,80年代中期开发了双向DP钢和烘烤硬化钢,90年发了相变、诱导塑性TRIP钢 [3]。 目前,**合作项目“**轻型钢制车体(ULSAB)开发”正在顺利进行,其目标是要达到行车油耗34KM/3L(美国),车体减重25%。在车体结构上大量采用高强和**高强钢板是其基本出发点。**轻型钢制车体通过大ULSAB的特点是:并不以牺牲性能而达到减轻车重的目的[4]。**轻钢车以车体结构用高强度钢的比例**过90%作为设计依据,日本在1985~1995年的十年间,车身高强度刚的比例由10%增加到30%,随着表面处理性能的提高,汽车寿命从6。7年延长到9。3年,扣除高性能化钢板制造时的能源增加,一年可以节省357*104L重油,几4相当于节省国内钢铁业能源消耗量的百分之几。2000年在日本汽车制造中,高强度钢板的使用已达36.3%。
镀锌板进口分析
国内镀锌板消费量的增加主要依靠进口拉动。近几年来,镀锌板进口量逐年增长,进口的品种主要是电镀锌板,但电镀锌板进口的比例逐年降低;相应地,热镀锌板进口比例逐年提高。2003年,我国热镀锌板的进口量**过了电镀锌板的进口量。
热镀锌基板的研究必须与热镀锌工艺相结合起来,否则即使基板达到要求的性能,镀锌工艺不能满足要求也达不到目的。
2.1.3镀锌工艺技术的发展
为了获得优质的表面,90年代国外新建的镀锌生产线大量采用美钢联法,美钢联法采用高密度电解脱酯技术(HCD)可以快速有效地清除表面的油污,同时在还原退火炉中美钢联法用全辐射管替代改良森吉米尔法中的明火加热,因此可以严格的控制温度和气氛,确保火炉的无氧化气氛,从而保证镀层的优良附着性和表面质量。
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轧镀锌机组,一般在工艺布局中设置两台光整机,次光整是采用一台四辊式光整机把带钢表面轧平,消除表面凸凹不平的外貌;*二次光整是选用一台二辊式光整机给带钢一定的粗糙度。
传统热镀锌作业线均为双活套,布置在工艺段的出口和入口。由于汽车板对板面要求较高,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*三活套的工艺布局,新增活套的储料时间一般为120s。
国外新近投产的热镀锌或改造旧的热镀锌机组的生产能力和产品质量都有进一步提高,发达国家新建的生产线可生产宽度达2100mm的热镀锌钢板,机组速度可达200m/min,合金化速度达136m/min,年生产能力达60万吨。
镀锌板镀锌量
镀锌量标准值:镀锌量是表示镀锌板锌层厚度的一个普遍采用的有效方法。镀锌量的单位为g/m2。日本、美国及德标准准对镀锌薄钢板镀锌量的规定详如下。
钢板连续热镀锌技术是连续式生产技术,机组单体设备以百计,其中一些关键的单体设备没能集中力量研制,大部分依赖进口,影响国产机组水平和产品质量。
造成以上问题的主要原因:
(1) 集中度不够
表面涂镀层技术的研究和开发,成果转化与产业化研究开发的力量,人、才、物过于分散,缺乏集科研开发、成果转化、工程化、产业化于一体的集成式的队伍和组织形式。单个研究单位在**初步研究成果以后,既缺乏进行较深入的研究的力量也无力把工作延伸到生产实践。由于这种分散性、低水平、重复工作的现象较为普遍,既难以**高水平的成果,也难以出现具有自主知识产权的成套技术与工艺。
(2) 缺乏近生产和生产条件下中试手段
现代表面涂镀层产品都是在现代大型高速连续生产机组上完成,机组设备数百件,高度自动化控制,要将实验室研究成果移植到现代大型的高速连续生产机组中,就必须经过近生产和生产条件下的中试阶段。这个中试阶段要在专门的中试实验机组上来完成,过于简陋、原始的小型试验机组所得包括实验工艺参数在内的结果与现代大型生产机组的相关性相差甚远。
总之,国内关于汽车用热镀锌板的新产品、新工艺、新设备的研发工作都远远落后于**水平。
3.我国开展高性能汽车用热镀锌板研发目的和意义
二十一世纪,钢铁产品仍将是人类社会主要的**的结构材料和产量、覆盖面广的功能材料。世界冶金工业结构调整步伐加快,生产的重心将有发达国家向发展中国家转移。目前我国正处于工业化进程中,国民经济各部门的持续、快速发展和产业升级对钢铁产品的品种、质量提出了较高的要求。加快了我国冶金工业的结构调整,将具有重要意义。
我国带钢热镀锌的发展与世界水平相比还存在一定的差距。我国现有热镀锌生产线多数存在技术落后、锌耗高、产品产量低、产品质量差、生产成本高、能量耗费大、环保措施不力,常造成严重环境污染等缺点,此类生产线难以满足我国国民经济腾飞的需要。少量国有大型钢铁企业能够生产高质量的家电、汽车用热镀锌板,我国大型钢板连续热镀锌技术多为花费巨资引进自美、日、欧,一般水平,相似水平较多,重复性、成熟性技术多。一般产品、相似产品多,高、新、尖技术少,高技术含量产品少,*的技术较少。**技术无法完全掌握,没有进行新的品种开发和生产的能力。另一方面我国自行研究的热镀锌工艺及技术转化率低,难以形成产业。成果集成低,系统成套技术不成熟、不完善是实现工程化、产业化的症结,这些问题的产生主要基于我国高性能汽车用热镀锌钢板生产技术和装备开发能力落后于世界**水平所致。因此开发高性能汽车用热镀锌钢板生产技术与装备非常必要。加强成果的系统集成,促进成果的转化和应用,逐渐增加我国高性能热镀锌汽车板产品的自给率,推动我国这一领域技术的进步和发展。我国钢板连续热镀锌大型现代化机组基本是从美国、日、欧等不同国家引进,虽然其产品较为雷同,但生产技术却都有其特色,花力气消化各机组的特色高技术,并为己用,再行创新是表面涂镀层技术领域中一项意义重大的工作,此举将加速缩短我国与外国的差距,减少重复引进,实现高性能热镀锌钢板技术及装备科研成果的系统集成,实现成果转化和应用,把我们的技术推向世界。
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