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(2) 缺少自主知识产权技术
除一些小型机组以外,我国大型机组表面涂层技术几乎全是引进。在引进中常带来较大的盲目性,多数机组水平不高,一般水平、相似水平技术多,成熟性、重复性技术多。一般产品、相似产品多,高新尖产品少,自主研发技术更少。
(3) 小型机组能耗高,污染重
我国乡镇企业、私人企业兴建的百余条小型热镀锌机组,年产量数千吨至几万吨,机组技术落后,由于没有燃气设备改用电加热,造成能耗很高。为省投资,生产废液、废料、废气一般没有处理设备,往往直排造成环境污染。旺盛的市场需求,特有的经营方式,使其仍然占有一定的市场份额。
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3) 我国科研成果转化率低
表面涂镀层技术科研成果丰富,国内钢铁研究总院等许多科研单位,早在20世纪60、70年代,就开始了带钢表面涂镀层技术的研究,尤其在“七五“期间以钢铁研究总院为组长单位联合高校、科研单位、生产企业对连续热浸镀技术进行联合攻关,取得了丰富的研究成果,例如:
连续热镀zn-5%al-re镀层技术;
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热镀锌装备发展
2.1.4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最重要的因素,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。
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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,而取得高速、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。
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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。
这些先进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。
国内趋势
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2.2 国内的热镀锌板发展现状及趋势
随着中国汽车工业的快速发展,汽车用热镀锌板用量也急剧增加,虽然国内几个大型钢铁联合企业已经完成或接近于完成了从炼钢到冷轧的技术进步,引进了多条生产汽车用的高档镀锌板的生产机组,具备了生产高级汽车钢板的能力,中国发展自己的汽车用镀锌板的时机已经成熟。但是到目前为止,受生产规模和产品质量的限制国产热镀锌板还不能完全满足中国汽车工业对镀锌板的数量和质量的要求,由于机组产品的定位单一,相当一部分国外发展成熟,国外已大量应用于汽车的诸多高档镀锌板品种,当前引进的生产汽车用的镀锌板的机组仍然不能生产,中国汽车工业还在大量进口热镀锌。
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总体而言我国产汽车用的镀锌板主要有如下特点:
1)起步较晚,高速发展
我国现代连续热镀锌技术自20世纪70年代才刚起步,不过发展很快,尤其进入90年代成为高速发展期,带来我国表面涂镀层技术新发展。
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2)世界距离依然很大
(1) 产品不足,品种奇缺,质量不良
我国目前只有普遍能纯锌产品,表面只是普遍锌花,高速发展的汽车上用的单面镀锌,双面差厚镀锌、小锌花、无锌花镀锌、热镀锌合金化层、if钢高强度热镀锌等第都没有产品,有的还处于研究试制阶段。
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国产钢板热镀锌产品无论是耐蚀性、加工性还是装饰性与国外相应产品都有距离,国产产品缺乏国际竞争力。
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(7)铬酸污垢
为了提高镀锌钢板的防腐蚀能力,使带钢表面形成一层极薄的钝化层,可由铬酸处理完成,即铬化处理。但如果铬酸处理不良,有残留液,镀锌板表面会出现淡黄色带或污斑,甚至黑斑。
二、电镀锌板
与热镀锌钢板的生产工艺类似,电镀锌钢板的生产工艺也是采用连续电镀法,分为预处理(清洗段),镀后处理两个步骤。电镀锌板质量的好坏,在很大程度上取决于电镀前的洗涤质量。电镀锌后处理的主要目的是改善镀锌板的表面涂漆性能和抗腐蚀性能,以延长镀锌板的使用寿命。镀后处理主要包括磷化处理和铬化处理。除原板缺陷外,任何一个工序操作不当,都会造成质量问题。一般的表面缺陷有:
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(1)针孔
指镀层表面的与针尖凿过类似的细孔,其疏密及分布虽不相同,但在放大镜下观察时,一般其大小、形状相似。针孔通常是由电镀过程中氢气泡吸附而产生的缺陷。在电镀反应中,产生大量的气泡,这些气泡如不及时排除,就要滞留在带钢表面和阳极之间,阳极及带钢表面被气体层覆盖而影响导电,造成带钢表面局部镀不上。
我国现代连续热镀锌技术自20世纪70年代才刚起步,不过发展很快,尤其进入90年代成为高速发展期,带来我国表面涂镀层技术新发展。
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2)世界距离依然很大
(1) 产品不足,品种奇缺,质量不良
我国目前只有普遍能纯锌产品,表面只是普遍锌花,高速发展的汽车上用的单面镀锌,双面差厚镀锌、小锌花、无锌花镀锌、热镀锌合金化层、if钢高强度热镀锌等第都没有产品,有的还处于研究试制阶段。
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国产钢板热镀锌产品无论是耐蚀性、加工性还是装饰性与国外相应产品都有距离,国产产品缺乏国际竞争力。
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7) 固溶强化型钢板的热镀锌
为了提高钢的强度,通常添加si、mn和p等元素进行固溶强化,并利用马氏体和贝氏体的组织强化,对于dp双相钢,通过控制合金元素含量和采用临界冷却速度可获得马氏体组织。
作为汽车面板的要求是低的屈服强度ós〈240mpa〉)和高的¥值。在if钢中加p、mn、si等固溶强化元素,由于此钢无固溶c和n存在,基本上是非时效性钢板。但无固溶c存在时易引起二次加工脆化,故可加入微量b以防止。以p为主要强化元素时ób可达340~370mpa,而以mn、p为主加入时。其ób可达390~440mpa[5]。
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8) 烘烤硬化型(bh钢)及热处理强化型钢板
bh钢是指烘烤硬化钢。if钢属于超低碳钢,bh钢的含c量为0.016~0.020%,利用应变时效而强化的方法,在超低c钢中使残余的微量(5ppm)的固溶c,在冲压成型时产生位错,而在以后进行涂装烘烤(170℃,20min)时会析出fe-c化合物而将位错固定,从而使其强度增高。采取调整化学成分生产的bh冷轧钢板也具有较好的深冲性能,添加nb、ti等微量元素,在轧制状态下使其形成碳氮化合物。其r值为1.92~2.06。这种bh冷轧钢板在涂漆烘烤温度170`c下可使汽车零部件抗拉强度提高40~70mpa。目前已研制出340mpa级bh冷轧钢板[6]。
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9)组织强化型高强度钢板
通过改变钢的微观组织可在大范围内提高其强度(440~1470mpa),目前开发出三种高强度级别的钢板,其代表性的钢有双相(dp)钢板和贝氏体钢板。此钢的屈服强度低,加工硬化指数高,成型性好。此外,trip(变态诱发超塑型钢)及超高强度钢板等均有希望大规模应用于汽车。目前这些钢板的热镀锌及合金化合处理,除dp钢板有少量热镀锌的研究以外,其他高强度钢板尚未开展研究[7]。这些钢板的热镀锌和合金化处理技术上会有一定的难度,需要我们去探索[8]。
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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。
镀锌工艺技术发展
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。
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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,第一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;第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极高,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,即组成一线三活套的工艺布局,新增活套的储料时间一般为120s。
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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,机组速度最高可达200m/min,合金化速度达136m/min,年生产能力达60万吨。
上海巨福国际贸易有限公司
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