鋼材熱鍍鋅工藝技術優化方案的研究論文

論文摘要：熱浸鍍鋅是目前國內應用最多的一種鍍鋅方式，本文提出了熱鍍鋅優化工藝及降低鋅耗途經，采用優化后的熱鍍鋅技術，能有效實現降低熱鍍鋅成本及鋅鋅耗是鍍鋅企業所面臨的重要問題。

論文關鍵詞：熱鍍鋅,鋼構件,優化工藝,降低鋅耗

1．引言

　　表面鍍鋅作為一種鋼鐵制品表面處理的最常用方式之一，自它誕生起就一直被廣泛的應用于各行各業之中。熱浸鍍鋅是目前國內應用最多的一種鍍鋅方式，它能使工件獲得較厚的鍍鋅層，一般鋅層平均厚度可達到50微米以上，并具有鍍層均勻、附著力強、使用壽命長等優點。其傳統工藝流程主要是先去除工件表面油污，再將工件酸洗除銹，水洗后放入溶劑中清洗（溶劑有氯化銨、氯化鋅或是氯化銨和氯化鋅的混合液等），然后將工件放入鍍鋅槽中鍍鋅，最后甩干整修后完成。

　　國外發展了多種熱鍍鋅技術。包括在鋅浴中添加合金元素的多元合金、鋅錳合金、鋅鎂合金和鋅鎳合金熱鍍鋅以及高溫鍍鋅。在熱鍍鋅過程中，由于一般國內熱鍍鋅廠普遍采用濃硫酸、濃鹽酸等強腐蝕性溶液作為酸洗溶劑，使得工件在經過熱鍍鋅后，工件也會發生氫脆現象，個別還會有工件表面被過度腐蝕，形成表面缺陷。另外由于加工工藝以及工件的幾何形狀，有時會產生鋅料黏結的現象。如螺栓熱鍍鋅時，螺栓的螺紋處常會產生鋅料黏結的情況，影響螺栓的正常使用。

　　針對以上情況，也相應的產生了一些新的工藝。如嘉興平湖某熱鍍鋅廠在酸洗這個環節上就采用了不同于傳統的溶液配方進行工件的除銹，其所用溶液腐蝕性大大降低，但卻仍能達到除銹的目的。

2．熱鍍鋅優化工藝

　　2．1工藝流程

　　優化后的工藝流程如下：鋼構件→復合除銹劑除銹→溫水水洗→復合助鍍劑(除鐵)→熱鍍鋅→水冷卻→低鉻鈍化→檢驗→包裝。

　　2．2熱鍍鋅優化工藝

　　熱鍍鋅優化工藝是指使工藝更加合理、趨于科學，其目的在于提高鋼構件表面質量，減少影響鋅耗的鐵及其它雜質的產生量及控制不合格產品的發生，降低鍍鋅成本。以批量熱鍍鋅生產為例，具體有以下方面優化。

　　2．2．1酸洗、水洗工序的優化

　　酸洗工序主要是除去鋼構件表面的鐵銹，鍍鋅時融熔的鋅才能與鋼基體反應生成鍍鋅層。若酸洗不干凈表面還殘留銹斑未被除掉，工件進入融熔的鋅液時銹斑阻礙鋼基體表面與鋅反應生成鋅鐵合金層，從而產生漏鍍點(塊)，導致返工重鍍；單一酸溶液在新酸或浸泡時間長會導致構件表面出現過腐蝕和析氫現象，過酸洗時產生了粘附性很強的泥渣，在鋼表面很難沖洗掉，就無法鍍上溶劑，析氫現象在鋼基體內貯存的氫氣在鋅液中受熱釋放破壞了鍍鋅層的結晶而產生灰斑，導致工件漏鍍返工重鍍甚至報廢。水洗工序主要是洗掉工件表面的鐵鹽及雜質，減少鋅灰、鋅渣的生成。

　　（1）區別工件銹蝕程度分開酸洗

　　進入熱鍍鋅生產線的工件，包括待熱鍍鋅工件和預制件，在存放期間要防止嚴重銹蝕。對于已經出現嚴重銹蝕的鋼制件和一般輕微銹蝕的鋼制件要分開進行酸洗。腐蝕程度不同，酸洗時間亦應不同，以防止輕微腐蝕的鋼制件在酸洗時出現過酸洗，避免析氫現象和鋼制件表面出現麻坑。對嚴重銹蝕的工件采取方法：①物理機械除銹法，酸洗一定時間后針對部分未脫銹層用小鐵鏟鏟除；②酸洗浸濕工件后再吊出放置10~24小時讓工件生成新銹，這樣除銹效果好；③在中等濃度酸中浸泡一定時間用抽酸電機抽酸使酸液產生波動，沖刷掉附著的銹皮。為避免工件重疊酸洗不干凈，在工件酸洗前進行裝筐，對角鋼工件隔開疊放或裝入特制的筐具中，對鋼板工件進行掛籠酸洗，這樣酸洗速度又快又好。

　　（2）使用復合除銹劑代替單一的'鹽酸或硫酸水溶液除銹

　　單一鹽酸溶液易揮發，易過酸洗，少量油污不能很好清除，本廠除銹主要采用鹽酸再加復合溶劑，復合溶劑中有烏洛托品、SLS活性劑、TX-10、添加劑，其優點在于酸洗速度快而不過酸洗，減少酸霧的逸出揮發，節約鹽酸。一般情況下1t鹽酸可清除40t以上鋼構件表面的鐵銹，較直接使用鹽酸節省33%左右。常溫復合鹽酸酸洗液配方中的鹽酸是主要成分，烏洛托品是一種緩蝕劑，TX-10具有活化滲透作用，SLS活性劑能起到潤濕和滲透復合作用，同時具有抑制酸霧的作用；添加劑是一種含羧酸的有機物，可與Fe、Fe起絡合作用，降低鹽酸酸洗液中的鐵離子含量，有利于減少鋅液中鋅鐵合金(鋅渣)的產生和提高鋼制件表面鍍鋅層的延展性。

　　（3）酸洗后采用溫水洗

　　采用溫水洗，主要是考慮能很好的沖洗、溶解掉粘附在鋼件表面的鐵鹽，減少帶入下道工序(助鍍)中的鐵鹽。因為要達到一定溫度(大于25℃)才能起到快速清除鐵鹽的效果，從節約能源角度考慮，本廠將鋼構件熱浸鍍鋅后水冷卻池中的70℃熱水不斷引進到清洗池中，起到溫水清洗和維持清洗水的潔凈作用。

　　2．2．2助鍍劑工序的優化

　　（1）助鍍劑的有效成分和最佳工件條件

　　鋼構件在熱鍍鋅前浸粘助鍍劑的目的，是為了保證鋼件在熱浸鍍鋅時，使其表面的鐵基體在短時間內與鋅液起正常的反應而生成一層鐵-鋅合金層。其作用機理為：

　　(a)清潔鋼鐵表面，去除掉酸洗后鋼件表面上的一些鐵鹽、氧化物及其它臟物。

　　(b)凈化鋼件浸入鋅液處的液相鋅，使鋼件與液態鋅快速浸潤并反應。

　　(c)在鋼件表面沉積一層鹽膜，可將鋼件表面與空氣隔絕，防止進一步微氧化。(e)涂上溶劑的鋼件在遇到鋅液時，溶劑氣化而產生的氣浪起到了清除鋅液上的氧化鋅、氫氧化鋁及碳黑顆粒等的作用。通常選用的助鍍劑為ZnCl·2NHCl，當工件在浸入鋅液時，助鍍劑鹽受熱后首先發生分解：

　　ZnCl·2NHCl→ZnCl(NH)+NH↑+2HCl↑

　　分解釋放出的氨氣和氯化氫氣體與工件表面殘留的氧化物及鋅液表面形成的氧化鋅發生反應：

　　FeO+NH+2HCl→FeCl(NH)+H0↑