1、前言


    隨著地球環(huán)境的日趨惡劣，為節(jié)約能源，延長(zhǎng)材料的使用壽命，建筑、汽車(chē)等行業(yè)用戶對(duì)材料的耐蝕性及耐候性等提出了更高的要求，為滿足用戶的這一需求，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(yīng)用的品種是美國(guó)伯利恒鋼鐵公司于20世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)的55%Al-Zn-1.6%Si(Galvalume)和國(guó)際鉛鋅協(xié)會(huì)于20世紀(jì)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(xiàn)在，國(guó)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(dá)到1200萬(wàn)噸左右，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于建筑、汽車(chē)等行業(yè)。我國(guó)對(duì)熱鍍鋁鋅合金鍍層板的研究、生產(chǎn)及應(yīng)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，且攀鋼和寶鋼熱鍍鋁鋅合金鍍層板生產(chǎn)線剛開(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(duì)我國(guó)熱鍍鋁鋅合金鍍層板的生產(chǎn)，以及用戶的合理使用該產(chǎn)品具有十分重要的現(xiàn)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(duì)基板清潔度有更加嚴(yán)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(shè)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(duì)LCAK鋼如何實(shí)現(xiàn)在線過(guò)時(shí)效處理，因其過(guò)時(shí)效的最佳溫度為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)，這種鋅蒸汽附著在帶鋼上，就會(huì)使產(chǎn)品產(chǎn)生漏鍍?nèi)毕荩�因而需確保爐內(nèi)強(qiáng)的還原性氣氛和嚴(yán)格控制爐鼻處的零點(diǎn)溫度。鑒于此，國(guó)外一些生產(chǎn)廠家將爐內(nèi)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Al-Zn合金熔點(diǎn)較高，故其鍍液溫度比普通熱鍍鋅溫度高，最佳溫度范圍為620～650℃。為獲得較好的鍍層附著性，帶鋼入鋅鍋溫度要比鍍液溫度低約50℃。為了細(xì)化富鋁的枝晶組織，減少枝晶間富鋅的晶粒的體積分?jǐn)?shù)，以提高鍍層耐蝕性(富鋁枝狀晶細(xì)小、晶間的間隙小，枝晶間富鋅的晶粒要少、且細(xì)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(tǒng)的鉻酸鈍化，且無(wú)鉻有機(jī)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(duì)預(yù)處理較敏感，預(yù)清洗過(guò)度，會(huì)導(dǎo)致鍍層表面變黑，降低涂層粘附性，所以其預(yù)處理要求要溫和些。


    3、產(chǎn)品質(zhì)量特性及應(yīng)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。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(nèi)層為Al-Fe-Si-Zn金屬間化合物層(如圖2及表1所示)。


    鋁鋅合金鍍層板鍍層的組織結(jié)構(gòu)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(hù)作用和鋅的犧牲陽(yáng)極保護(hù)作用的復(fù)合，因而熱鍍鋅鋁合金鍍層板(簡(jiǎn)稱GL)的顯著性能特點(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(xiàn)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(qiáng)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(zhǎng)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(kù)存、運(yùn)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，能滿足建筑、家電及汽車(chē)行業(yè)用戶的要求。


　　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(yīng)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(nèi)層板、油濾管、排氣系統(tǒng)部件和消聲系統(tǒng)部件等


    3)家用電器工業(yè)：面包烤箱、電冰箱、空調(diào)、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(jī)、燃燒部件和工業(yè)冷凍柜等


    4、攀鋼熱鍍鋁鋅合金機(jī)組及產(chǎn)品


    為滿足國(guó)內(nèi)高檔建筑及家電行業(yè)用戶對(duì)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(hào)連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組(2#CGL)，并已于2004年5月建成投產(chǎn)。2#CGL機(jī)組采用了目前世界上一流的設(shè)備及工藝技術(shù)，具有如下特點(diǎn)：


    1)設(shè)專用脫脂清洗段，采用堿液清洗、刷輥刷洗和電解脫脂等多級(jí)復(fù)合強(qiáng)化清洗手段，從而使得鍍層附著力及產(chǎn)品表面質(zhì)量得到大幅度改善。


    2)采用法國(guó)STEIN立式退火爐，全輻射管式間接加熱，因而不僅可改善產(chǎn)品鍍層附著性及板形，而且可使產(chǎn)品力學(xué)性能更加穩(wěn)定，可根據(jù)用戶的需求而提供超深沖級(jí)至全硬級(jí)不同強(qiáng)度級(jí)別的熱鍍鋅產(chǎn)品。退火爐出口段設(shè)熱張緊輥，可實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)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(tǒng)，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(guó)AJAX電感應(yīng)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(tǒng)，可確保鍍層厚度的均勻性和鍍層表面質(zhì)量。


    6)采用法國(guó)CLECIM四輥式光整機(jī)及其六輥式拉伸彎曲矯直機(jī)，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(guó)STEIN立式輥涂機(jī)，以涂敷薄有機(jī)涂層，生產(chǎn)如耐指紋、自潤(rùn)滑板等環(huán)保型產(chǎn)品。因此，攀鋼2號(hào)連續(xù)熱鍍鋅機(jī)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(如表2所示)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。


    5、結(jié)束語(yǔ)


    熱鍍鋁鋅合金鍍層板質(zhì)量性能綜合了熱鍍鋅板和熱鍍鋁板各自的優(yōu)點(diǎn)，備受高檔建筑業(yè)、家電及汽車(chē)行業(yè)用戶的歡迎。但其在國(guó)內(nèi)尚屬于新技術(shù)、新型材料，用戶對(duì)其認(rèn)識(shí)和認(rèn)知還有一個(gè)過(guò)程，因而各生產(chǎn)廠家要在開(kāi)展熱鍍鋁鋅合金鍍層板生產(chǎn)工藝技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，加大宣傳力度，加強(qiáng)相互之間的交流，共同推進(jìn)熱鍍鋁鋅合金鍍層板生產(chǎn)工藝技術(shù)的進(jìn)步及其產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用。攀鋼連續(xù)熱鍍鋁鋅機(jī)組裝備達(dá)到了世界一流水平，其主導(dǎo)產(chǎn)品是鋁鋅合金、無(wú)鉛小鋅花、耐指紋、自潤(rùn)滑、無(wú)鉻鈍化等環(huán)保型產(chǎn)品，以滿足高檔建筑及汽車(chē)、家電行業(yè)用戶的需求。