楊柏松

(重慶賽迪熱工環(huán)保工程技術(shù)有限公司，重慶 401122)

鋅鋁鎂技術(shù)在近年來(lái)突飛猛進(jìn)，鋅鋁鎂產(chǎn)品的配方也多有不同，根據(jù)用途的不同出現(xiàn)了兩種極端的發(fā)展方向，包括畜牧用鋅鋁鎂和環(huán)境用鋅鋁鎂，尤其是環(huán)境用鋅鋁鎂的未來(lái)發(fā)展缺口較大，以高速路護(hù)欄為例，現(xiàn)有的高速路護(hù)欄，多采用熱軋板先成型后浸鍍的方法進(jìn)行，除鍍層在使用過(guò)程找會(huì)污染環(huán)境外，鍍層的防腐性能、抗剝落性都存在不少問(wèn)題；而熱鍍鋅鋁鎂鋼板的合金鍍層是由鋅(Zn)、鋁(Al)、鎂(Mg)高溫固化形成，其顯微結(jié)構(gòu)由Zn、Al和MgZn2的致密三元共晶組織構(gòu)成，從而使鋼板表面形成一層致密的、有效防止腐蝕因子穿透的屏障，具有良好的抗腐蝕性能。

通常在較惡劣的環(huán)境下使用，如光伏支架、太陽(yáng)能模組支架、大型變電站、配電箱、開(kāi)關(guān)柜、電氣柜、電纜橋架、蒸發(fā)式冷凝器(塔)、中央空調(diào)通風(fēng)管道、建筑領(lǐng)域、汽車(chē)領(lǐng)域等，因此環(huán)境用鋅鋁鎂兼顧了建材、海洋用鋼以及少量家電用途。

針對(duì)環(huán)境鋅鋁鎂對(duì)耐環(huán)境腐蝕性、抗剮蹭能力、成型性能、防靜電、耐高溫、涂層性能等諸多要求外，最明顯的特征就是板厚，板厚多集中在3～5 mm，這一厚度是絕大多數(shù)機(jī)組無(wú)法滿足的，因此亟待開(kāi)發(fā)這種板厚超過(guò)3 mm的鋅鋁鎂專(zhuān)用機(jī)組。

1 熱軋板生產(chǎn)鋅鋁鎂的生產(chǎn)工藝選擇

熱軋板鋅鋁鎂機(jī)組首先定義為環(huán)境用鋅鋁鎂，因此配方也是遵循5%～11%Al、3%Mg、其余為Zn的配方，需要仔細(xì)研究其鍍后冷卻的過(guò)程，其冷卻過(guò)程如圖1所示。

圖1 環(huán)境用鋅鋁鎂的鍍后冷卻過(guò)程

根據(jù)圖1所述，正是由于MgZn2的產(chǎn)生提高了傳統(tǒng)的鋅鋁鎂產(chǎn)品的抗石擊性和抗腐蝕性，同Mg2Zn11的包晶組織破壞了傳統(tǒng)的鋅花尺寸，也是防腐性能惡化的源泉，因此整個(gè)鍍后冷卻的工藝過(guò)程都是圍繞圖1進(jìn)行的。冷卻過(guò)程分為形核和出花兩個(gè)階段，需要仔細(xì)計(jì)算冷卻速度，對(duì)上述過(guò)程分別控制冷卻速度。

2 熱軋板生產(chǎn)鋅鋁鎂的機(jī)組配置選擇

熱軋板鋅鋁鎂機(jī)組的選擇，首先是熱軋板涂鍍的生產(chǎn)工藝，這一設(shè)計(jì)一開(kāi)始就存在2種不同的生產(chǎn)要求。

1)傳統(tǒng)的熱軋板鋅鋁鎂生產(chǎn)工藝

傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝是將熱軋板的酸洗和涂鍍分開(kāi)的，這樣的機(jī)組，會(huì)出現(xiàn)酸洗后的熱軋板在庫(kù)房短暫存放的可能，在上機(jī)組時(shí)，有可能需要對(duì)鋼板進(jìn)行表面還原，因此除了涂鍍要求的溫度以外，還需要達(dá)到金屬還原溫度，達(dá)到傳統(tǒng)涂鍍溫度后需要繼續(xù)提溫，以滿足鋼板表面還原的要求。也就是說(shuō)這條機(jī)組最明顯的特征就是爐子板面具有較強(qiáng)的還原能力。該涂鍍層機(jī)組設(shè)計(jì)可適應(yīng)冷軋板、熱軋板兼顧的機(jī)組。

2)專(zhuān)用的熱軋板鋅鋁鎂生產(chǎn)工藝

主要設(shè)備包括開(kāi)卷機(jī)、焊機(jī)、酸洗、平整拉矯(卷取)、加熱爐、鋅鍋、冷卻段、光整拉矯、輥涂、卷取、涂油等，這一生產(chǎn)工藝因?yàn)殇摪宀淮嬖谕７诺膯?wèn)題，對(duì)爐子的板面還原能力的要求就低多了。但涂鍍層機(jī)組設(shè)計(jì)不能適應(yīng)冷軋板，但可以成為熱軋板涂鍍的專(zhuān)用機(jī)組。

3)熱軋板鋅鋁鎂鍍層本身的選擇

包括配方為5%～11%Al、3%Mg、其余為Zn的配方，根據(jù)圖1的鍍后冷卻過(guò)程，首先是形核的過(guò)程及MgZn2的生成過(guò)程，然后是出花及可能形成Mg2Zn11的生成過(guò)程，同時(shí)板厚對(duì)整個(gè)上行冷卻器的設(shè)計(jì)提出來(lái)較高的要求，使其達(dá)到滿意的冷卻速度。因此冷卻分為2個(gè)階段，為盡可能早的確立形核過(guò)程，第一階段的冷卻需要盡可能地靠近液面，必要時(shí)根據(jù)板厚可以調(diào)整冷卻器的高度；同時(shí)第二階段形成包晶組織Mg2Zn11是需要時(shí)間的，這樣最大限度提高冷速就成為防止生產(chǎn)Mg2Zn11的有效手段，第二階段的冷卻應(yīng)該最大限度提高冷卻器的冷卻能力。

4)熱軋板超厚對(duì)耐指紋涂層的要求

熱軋板鋅鋁鎂專(zhuān)用耐指紋涂機(jī)如圖2所示。在無(wú)法保證板面平整度和整體強(qiáng)度的條件下，對(duì)耐指紋滾涂部分的要求和薄板線發(fā)生完全不同的變化，首先輥涂機(jī)的設(shè)計(jì)采用立式上行的設(shè)計(jì)不再合適了，單水平布置也需要涂機(jī)完全適用板性的變化，涂輥和鋼板之間的控制完全采用壓力傳感器閉環(huán)控制才能滿足要求。

圖2 熱軋板鋅鋁鎂專(zhuān)用耐指紋涂機(jī)

5)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的熱軋板鋅鋁鎂機(jī)組爐區(qū)的設(shè)計(jì)要求

傳統(tǒng)的機(jī)組混合了熱軋板和冷軋板的生產(chǎn)，最大的特征就是針對(duì)冷軋板設(shè)計(jì)清洗段，爐區(qū)功能可以將熱軋板帶加熱到670 ℃，以實(shí)現(xiàn)表面還原；同時(shí)也適應(yīng)冷軋板，可以將冷軋板帶進(jìn)入到750 ℃或者780 ℃，然后通過(guò)爐內(nèi)保護(hù)氣體冷卻器冷卻到鋅鋁鎂要求的涂鍍溫度。

6)酸洗+涂鍍的熱軋板鋅鋁鎂機(jī)組爐區(qū)的設(shè)計(jì)要求

酸洗+涂鍍的熱軋板鋅鋁鎂機(jī)組最大特征是酸洗段和爐區(qū)、涂鍍工藝區(qū)結(jié)合在一起，爐爐區(qū)功能將熱軋板帶加熱到600 ℃，不需要表面還原，因此也無(wú)法適應(yīng)冷軋板，但爐內(nèi)冷卻段的設(shè)計(jì)需要保證涂鍍層的溫度均勻性。

因此在爐區(qū)的供熱方式上就有了不同的選擇，在鋼板沒(méi)有超過(guò)居里點(diǎn)前，感應(yīng)加熱被認(rèn)為是高效的，同時(shí)根據(jù)電耗的指標(biāo)，電費(fèi)低于0.54元/度時(shí)同傳統(tǒng)的燃?xì)饧訜嵯啾染褪呛纤愕模虼撕芏酄顩r下更推薦用感應(yīng)加熱。

但感應(yīng)加熱的設(shè)計(jì)帶來(lái)了沿帶鋼寬度方向的斷面溫差，因此為消除這一弱點(diǎn)，感應(yīng)加熱采用了橫磁、縱磁等方法，但都不如加熱到略高于涂鍍溫度通過(guò)冷卻器降溫的調(diào)整方式；同時(shí)增加足夠長(zhǎng)的均衡段同樣也是解決溫度均勻性的有效手段。

7)全線輥道和水淬槽的處理

根據(jù)熱軋板的性能，6 mm理論計(jì)算最小的輥徑采用1 200 mm、塔頂輥輥徑為1 800～2 000 mm、冷卻塔后輥徑采用1 500 mm的設(shè)計(jì)；而沉沒(méi)輥輥徑因?yàn)榘切?，采? 000～1 200 mm較合適。

同時(shí)沉沒(méi)輥的質(zhì)量必須考慮鋅鍋內(nèi)鍍液容重的影響。

該機(jī)組無(wú)疑會(huì)產(chǎn)生較多鋅皮，對(duì)水淬槽的影響較大，因此在進(jìn)入水槽前的設(shè)計(jì)優(yōu)化采用轉(zhuǎn)向輥的設(shè)計(jì)，這樣下行通道躲開(kāi)了水淬槽，便于在水淬槽外部清理鋅皮；第二種設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)145°的轉(zhuǎn)向輥設(shè)計(jì)，將水淬槽出口部分敞開(kāi)，便于鋅皮的清理。

3 結(jié) 論

感應(yīng)加熱完全適用于熱軋板鍍鋅、鍍鋅鋁鎂機(jī)組的要求，前提是電費(fèi)低于0.54元/度，在節(jié)約燃料費(fèi)的基礎(chǔ)上大幅度節(jié)約機(jī)組占地。

酸洗+鋅鋁鎂涂鍍的聯(lián)合機(jī)組在生產(chǎn)工藝上不同于傳統(tǒng)的熱軋板鍍鋅、鍍鋅鋁鎂機(jī)組，但應(yīng)該重點(diǎn)解決沿帶鋼寬度方向的溫度均勻性。

熱軋板熱鍍鋅非常適合環(huán)境用鋅鋁鎂，必將取代傳統(tǒng)的浸入式鍍鋅產(chǎn)品。

最核心的是鍍后上行冷卻器，嚴(yán)格滿足鍍層形核和出花的不同階段對(duì)冷卻速度的要求。