熱鍍鋁鋅合金鍍層板生產(chǎn)及應用

隨著(zhù)地球環(huán)境的日趨惡劣，為節約能源，延長(cháng)材料的使用壽命，建筑、汽車(chē)等行業(yè)用戶(hù)對材料的耐蝕性及耐候性等提出了更高的要求，為滿(mǎn)足用戶(hù)的這一需求，研發(fā)了熱鍍Zn-Al系列合金鍍層板，其中具有代表性及獲得廣泛應用的品種是美國伯利恒鋼鐵公司于20世紀60年代開(kāi)發(fā)的55%Al-Zn-1.6%Si(Galvalume)和國際鉛鋅協(xié)會(huì )于20世紀80年代組織研發(fā)的Zn-5%Al-0.1%Ce、La(Galfan)。Galvalume從1972年伯利恒鋼鐵公司開(kāi)始商業(yè)性生產(chǎn)到現在，國外已有42個(gè)公司先后取得了該產(chǎn)品的生產(chǎn)許可證，目前其年生產(chǎn)能力已達到1200萬(wàn)噸左右，產(chǎn)品廣泛應用于建筑、汽車(chē)等行業(yè)。我國對熱鍍鋁鋅合金鍍層板的研究、生產(chǎn)及應用可以說(shuō)仍是一片空白，目前僅建成無(wú)錫新大中、寶鋼及攀鋼3條線(xiàn)，且攀鋼和寶鋼熱鍍鋁鋅合金鍍層板生產(chǎn)線(xiàn)剛開(kāi)始進(jìn)入試生產(chǎn)階段。因此，探討熱鍍鋁鋅合金鍍層板的生產(chǎn)工藝技術(shù)及產(chǎn)品質(zhì)量特性，對我國熱鍍鋁鋅合金鍍層板的生產(chǎn)，以及用戶(hù)的合理使用該產(chǎn)品具有十分重要的現實(shí)意義。

　　2 生產(chǎn)工藝特性

　　2.1 清洗：較普通熱鍍鋅板生產(chǎn)而言，鋁鋅合金鍍層鋼板的生產(chǎn)對基板清潔度有更加嚴格的要求。這是由于熱鍍鋁鋅合金時(shí)，鍍液鋁含量較高、鍍液溫度較高、鋁易氧化、易產(chǎn)生鋅蒸汽，從而易惡化鍍層附著(zhù)性。因此，為確保鍍層粘附性，熱鍍鋁鋅合金鍍層板生產(chǎn)一般需采用爐外清洗，即在退火爐前設置電解脫脂清洗段。

　　2.2 退火：熱鍍鋁鋅合金鍍層板的退火與普通熱鍍鋅板相比有兩個(gè)問(wèn)題需考慮：一是對LCAK鋼如何實(shí)現在線(xiàn)過(guò)時(shí)效處理，因其過(guò)時(shí)效的較佳溫度為300～350℃，而帶鋼入鋅鍋溫度要求大于550℃;二是由于其鍍液溫度比鋅的熔點(diǎn)高出200℃左右，易引起爐鼻處鋅的蒸發(fā)，這種鋅蒸汽附著(zhù)在帶鋼上，就會(huì )使產(chǎn)品產(chǎn)生漏鍍缺陷，因而需確保爐內強的還原性氣氛和嚴格控制爐鼻處的零點(diǎn)溫度。鑒于此，國外一些生產(chǎn)廠(chǎng)家將爐內H2含量提高到了40%～60%，爐鼻處的零點(diǎn)溫度控制在-50℃以下。

　　2.3 熱鍍：由于A(yíng)l-Zn合金熔點(diǎn)較高，故其鍍液溫度比普通熱鍍鋅溫度高，較佳溫度范圍為620～650℃。為獲得較好的鍍層附著(zhù)性，帶鋼入鋅鍋溫度要比鍍液溫度低約50℃。為了細化富鋁的枝晶組織，減少枝晶間富鋅的晶粒的體積分數，以提高鍍層耐蝕性(富鋁枝狀晶細小、晶間的間隙小，枝晶間富鋅的晶粒要少、且細密地分散在鍍層中)，鍍后需要快速冷卻，冷卻速度一般要求10～30℃/s。

　　2.4 鍍后處理：與普通熱鍍鋅相同，熱鍍鋁鋅合金鍍層板一般也進(jìn)行鉻酸鈍化后處理。但近年來(lái)，為提高熱鍍鋁鋅合金鍍層板的成形性及環(huán)保性，將輥涂丙稀酸工藝開(kāi)始逐漸取代傳統的鉻酸鈍化，且無(wú)鉻有機鈍化逐漸受到廣泛關(guān)注。

　　此外，就熱鍍鋁鋅合金鍍層板用作彩涂基板而言，因其表面較普通熱鍍鋅板干凈，且對預處理較敏感，預清洗過(guò)度，會(huì )導致鍍層表面變黑，降低涂層粘附性，所以其預處理要求要溫和些。

　　3 產(chǎn)品質(zhì)量特性及應用

　　熱鍍鋅鋁合金鍍層板表面平整，呈銀灰色，有金屬光澤，其表面為均勻分布的Al-Zn合金晶花(如圖1所示)。其鍍層表層為實(shí)心樹(shù)枝狀晶體，其枝晶部分為富鋁的α相固溶體，枝晶間是富鋅的偽共晶β相，內層為Al-Fe-Si-Zn金屬間化合物層。

　　鋁鋅合金鍍層板鍍層的組織結構決定了其具有如下質(zhì)量特性：

　　1)由于鋁的非動(dòng)態(tài)化保護作用和鋅的犧牲陽(yáng)極保護作用的復合，因而熱鍍鋅鋁合金鍍層板(簡(jiǎn)稱(chēng)GL)的顯著(zhù)性能特點(diǎn)是具有優(yōu)異的耐蝕性，熱鍍鋁鋅合金鍍層鋼板鍍層耐蝕性是普通熱鍍鋅板的2～6倍。此外，GL板在使用的中、后期還表現出具有優(yōu)異的耐切口腐蝕性。

　　2)由于鋁的熔點(diǎn)較高、且具有較強的耐氧化和熱反射性，因而GL板具有優(yōu)良的耐高溫腐蝕性能。GL板允許在300℃的工作環(huán)境下長(cháng)期使用，可在500～600℃高溫環(huán)境下短期使用。GI的工作環(huán)境溫度一般僅允許為室溫，極限工作溫度為230℃。

　　3)GL板表面平整，呈銀灰色，有金屬光澤，表面為均勻分布的Al-Zn合金晶花，因而具有良好的外觀(guān)裝飾性。

　　4)由于鋁鋅合金鍍層的含孔率至少為2%，因而GL板在庫存、運輸過(guò)程中容易發(fā)生腐蝕而產(chǎn)生白銹、黑斑等缺陷。

　　此外，GL板還具有良好的涂裝性、加工成型性及焊接性能，能滿(mǎn)足建筑、家電及汽車(chē)行業(yè)用戶(hù)的要求。

　　GL板的質(zhì)量特性決定了其在建筑、汽車(chē)等行業(yè)的廣泛應用：

　　1)建筑工業(yè)：代替熱鍍鋅板使用，如屋頂、墻壁、防水板等

　　2)汽車(chē)工業(yè)：代替鍍鋁板和鋁板使用，如底層板、模壓內層板、油濾管、排氣系統部件和消聲系統部件等

　　3)家用電器工業(yè)：面包烤箱、電冰箱、空調、爐灶、烘箱、熱交換器部件等

　　4)工業(yè)儀表：加熱器、自動(dòng)售貨機、燃燒部件和工業(yè)冷凍柜等

　　4 攀鋼熱鍍鋁鋅合金機組及產(chǎn)品

　　為滿(mǎn)足國內高檔建筑及家電行業(yè)用戶(hù)對熱鍍鋅及熱鍍鋁鋅合金鍍層板的需求，攀鋼投資6億元人民幣興建了2號連續熱鍍鋅機組(2#CGL)，并已于2004年5月建成投產(chǎn)。2#CGL機組采用了目前世界上一流的設備及工藝技術(shù)，具有如下特點(diǎn)：

　　1)設專(zhuān)用脫脂清洗段，采用堿液清洗、刷輥刷洗和電解脫脂等多級復合強化清洗手段，從而使得鍍層附著(zhù)力及產(chǎn)品表面質(zhì)量得到大幅度改善。

　　2)采用法國STEIN立式退火爐，全輻射管式間接加熱，因而不僅可改善產(chǎn)品鍍層附著(zhù)性及板形，而且可使產(chǎn)品力學(xué)性能更加穩定，可根據用戶(hù)的需求而提供超深沖級至全硬級不同強度級別的熱鍍鋅產(chǎn)品。退火爐出口段設熱張緊輥，可實(shí)現爐內與爐后鋅鍋段張力的分段控制，有利于改善鍍層厚度的均勻性和鍍層表面質(zhì)量。

　　3)采用雙鋅鍋系統，一套鋅鍋生產(chǎn)熱鍍鋁鋅合金鍍層產(chǎn)品，另一套鋅鍋生產(chǎn)普通熱鍍純鋅鍍層產(chǎn)品。鋅鍋為美國AJAX電感應加熱陶瓷鋅鍋，其較鐵制鋅鍋而言，有利于減少鋅渣的生成量，從而有利于鍍層表面質(zhì)量的改善。

　　4)采用無(wú)鉛熱鍍鋅及無(wú)鉻鈍化工藝，鍍層不含鉛、鉻等有毒物，有利于環(huán)保。

　　5)采用墨西哥IMSA制造的DAK氣刀，帶有動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制系統，可確保鍍層厚度的均勻性和鍍層表面質(zhì)量。

　　6)采用法國CLECIM四輥式光整機及其六輥式拉伸彎曲矯直機，以確保帶鋼板形和表面質(zhì)量，且有利于產(chǎn)品沖壓成型性能的提高。

　　7)采用法國STEIN立式輥涂機，以涂敷薄有機涂層，生產(chǎn)如耐指紋、自潤滑板等環(huán)保型產(chǎn)品。

　　因此，攀鋼2號連續熱鍍鋅機組以世界一流的裝備水平為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、環(huán)保型熱鍍鋁鋅合金鍍層產(chǎn)品奠定了堅實(shí)的基礎。