通過（guò）對鍍鋁鋅機組熱鍍（dù）工（gōng）藝的研究，說明了目前（qián）影響熱（rè）鍍（dù）工藝（yì）的關鍵因素有鋅鍋的類型和尺寸規格、鋅鍋感應器類型、鋅鍋實際使用的功率大小、鋅鍋溫度波動大小、鋅鍋內沉沒輥係的布置、是否使用沉沒輥係刮刀、溫度製度是否合理、撈渣製度是否合理等方麵，實際應用（yòng）時應謹慎選擇，慎重決定各項關鍵工藝和設備條（tiáo）件，采用合理的熱鍍工藝生產出高質量（liàng）的鍍鋁鋅產品。

　　美（měi）國伯利恒鋼鐵公司對鋁含量在1%～70%以內的鋅鋁合金在不同的腐蝕環境下進行了大量試驗。結果表明，含4%～0%Al的鋅鋁合金鍍層相比純鋅鍍層而言具有更優的（de）耐蝕（shí）性（xìng）；但鋁含量處在15%-25%時，鋅鋁合金鍍層的耐蝕性能反（fǎn）而下降；進一步增大鋅鋁合金鍍層中的鋁含量，其耐（nài）蝕性（xìng）能又逐（zhú）步（bù）增大，當鋁含量達70%以上（shàng）時與純鋁鍍層接近。根據試驗結果，伯（bó）利恒鋼鐵公司1966年獲取了55%Al-Zn熱浸鍍鋼（gāng）技術的多國專利權，並於1972年實現商業化生產，並確（què）定其（qí）商業名稱為Galvalume。Galvalume確定的成分為55%Al-43.4%Zn-1.6%Si，鋅鋁合金中雖然加入一定量的（de）矽（guī）在很大程度（dù）上抑製（zhì）了鋼（gāng）基與鋁（lǚ）之間的反應（yīng）。

　　由於鋅鍋中的鋁含量（liàng）高，在生產中鋼基與鋅鋁熔池中的鋁（lǚ）發生反應仍較為劇烈（liè），同時也將（jiāng）腐蝕熱（rè）浸鍍鋅鋁鍋及沉沒輥等鋼鐵構件，Galvalume生產中非常嚴重的問題是鋁鋅（xīn）鍋中極易（yì）出（chū）現底渣，同時產生的鋁鋅矽渣的密度和熔融鋁鋅矽熔池相差不大，在生產中細微的鋁鋅矽渣將在帶鋼（gāng）的攪動下懸浮於鋅鋁熔池中（zhōng），這個將影響帶鋼鍍層質量，加劇沉沒輥係（xì）的結渣。

　　熱鍍鋁鋅工藝研究進展

　　2.1鍍鋁鋅鋅（xīn）鍋（guō）內鋁鋅矽渣產生的（de）必然性

　　鋅渣問題是連續（xù）鍍鋅生產線上一直以來普遍存在的一（yī）個問題。根據組成不同，鋅池中的鋅（xīn）渣可分為氧化物類型（鋅、鋁的氧化物）和金屬間化合物類型（鐵鋅、鐵鋁金屬間化合（hé）物）兩大類。而（ér）根據其密度（dù）大小不同，又可分（fèn）為浮渣和底渣，密度較小的將浮在鋅池（chí）表麵形成浮渣，而密度較大的將沉（chén）入鋅池底部形成底渣。一般說來，鋅池的表麵主要是氧化物（wù）組成的浮渣，但密度較（jiào）小的金屬間化合（hé）物也可能形成浮渣。而底渣主要是一（yī）些（xiē）含鐵的金屬間化（huà）合物，此外少（shǎo）量雜質也可能形成底渣。

　　熱浸鍍過程中，鋼（gāng）基和熔池之間將發生複雜而激烈的（de）反應，Galvalume鋁鋅熔池中一般加入1.6%的矽，以抑製（zhì）鋼基體與Galvalume鋅鋁熔池之間的劇烈反（fǎn）應。鋼基被溶入Galvalume鋁鋅熔池，熔池中鐵基本處於（yú）飽和狀態，當矽加入Galvalume鋁鋅熔池以後（hòu），Galvalume鋁（lǚ）鋅熔池（chí）事實上變成了Fe-Al-Zn-Si四元體係，而Galvalume鋁鋅熔池主要的反應發生在Fe-Al-Si三元體係中。從Fe-Al-Si三（sān）元相圖體係中可以看（kàn）出（chū），當Galvalume鋁鋅（xīn）熔池加入矽以後，三元化合物τ5、τ6相等存在於富鋁（lǚ）角區域，當Galvalume鋅（xīn）鋁熔池矽含量達到一定量時，τ5相與液相的平衡取代了原本FeAl3相與液相的平衡。正是由於鍍層中鐵（tiě）鋁相轉換為τ5相存（cún）在，一定程度上抑製了Fe-Al之（zhī）間的劇（jù）烈反應。但工業生產中Galvalume鋁鋅鍍層金（jīn）屬間化合物層（céng）上（shàng）形成（chéng）的τ5相不致密、不連續，容易從鍍層金屬間化合物層上脫落，成為Galvalume鋁鋅熔池中鋅鋁渣的來源之一。同時由於τ5相的不致密，鍍層中存在（zài）液相通道使得（dé）Galvalume鋁鋅液直接侵蝕鋼（gāng）基（jī）體（tǐ），鋼基體大量溶解導致Galvalume鋁鋅（xīn）液中鐵含量急劇增（zēng）加，促使了大量鋁鋅矽渣（主要為τ5相）的形成。

　　綜上所述，在工業生產熱鍍鋁鋅矽（guī）過（guò）程中，鐵與Galvalume鋁鋅熔池反應生成鋁鋅（xīn）矽渣的化學反應（yīng）過程是不（bú）可逆（nì）轉的，其反應產物（wù）僅有一部分進入鍍層，還有很大（dà）一部分進入鋅（xīn）鍋中，形成渣相。工業生產條件下帶鋼表麵必然含（hán）有鐵粉，這些鐵粉與鋁鋅熔（róng）池反應形成的鋁鋅矽渣會直接進入鋅鍋，成為鋅鍋內鋅渣的一部分。

　　2.2鋅鍋流動（dòng）場對底渣（zhā）的影響

　　通過物理（lǐ）模型模（mó）擬和數值模擬方法可直觀地研究鋅鍋中熔體及鋅（xīn）渣的運動,從而有助於認識（shí）鋅鍋內質量、動量和能量的傳遞行為。目前這方麵的（de）研究成果較多,特別是（shì）用於傳統GI、GA生產線鋅鍋的研究，因為鋅鍋形狀的（de）不同，鋅鍋流動場會有較大差異（yì）。應（yīng）用於鍍鋁鋅生產的鋅鍋可以分為（wéi）方鍋和圓鍋（guō），方鍋又可根據（jù）感應器類型的不同分為傳統方（fāng）鍋和噴流式方鍋。

　　2.2.1有芯方鍋

　　BlueScope鋼廠對Galvalume鋁鋅鋅鍋進行了數值模擬，模擬鍋中流體和（hé）溫度分布，比較有（yǒu）底渣（MCL4）和無底渣（MCL1）的鋅鍋中液（yè）體的流動，並研究了兩個鍋（MCL4和MCL1）中鋅渣顆粒的運動狀態。模擬（nǐ）結果表明，高（gāo）功率（lǜ）條件下，不同的（de）鋅鍋設計，流速大於50mm/s的區域占（zhàn）比會有明顯差異；在運行的帶鋼附近、轉動的沉沒輥和穩定輥表麵以及感應器（qì）的入出口處是高速流動區域。

　　BlueScope的模（mó）擬結果表明，方鍋的形狀、感應器類型（xíng）、高低功率等因素對鋅鍋流動場有非常重要的影響（xiǎng），鋅鍋溫度（dù）分布（bù）均勻，攪拌作用強烈；從（cóng）感應器流出的液體更直接地衝擊帶鋼等條件對鋅渣是否會沉入鍋底有（yǒu）明（míng）顯作用。

　　2.2.2無芯圓鍋

　　通過水模擬和數值模擬，結果表明圓鍋的流動場與（yǔ）方（fāng）鍋存在明顯差異。圓鍋內鋅液的流動受到圓形外壁的限製，存在著許多漩渦。流體運動的主要動力（lì）來源於鋼帶的運動，因此，靠近鋼帶的流體運動最劇烈，靠（kào）近鍋壁的流體運動最滯（zhì）後，而各層流體之間的運動又（yòu）會互相影響，產（chǎn）生漩渦。鋅液在電磁力（lì）的作用（yòng）下，改變了原有的流動形態，鋅鍋內中心的電磁力較大，對鋅鍋內流（liú）動的攪拌呈現四個（gè）循環區的攪拌特征（zhēng），由於向心的電磁力增強了溫度分布的均勻性。

　　圓鍋的流動場非常活躍，造（zào）成渣相處於不停（tíng）的移動中，隻有達到一定尺寸的懸浮渣才會沉積到鍋底，對鍍鋁（lǚ）鋅鋅渣的控製產生了（le）較大影響，特別是低速生（shēng）產時對生產影響更大。

　　2.3鋅鍋溫度對（duì）鋅渣的影響

　　在鋅鍋中溫度的微小波動，可能是產生底渣的原因之一（yī），鋅液中鐵的析出和熔解存在不（bú）對稱現象，這種不對稱現象的產生可能是由於鐵進入飽和的熔液（yè）而產生（shēng）的。在任何溫度下，飽和熔液都有一個平衡狀態，帶鋼表麵的鐵屑或氧（yǎng）化鐵皮不可能溶解於飽和熔液中，但可與55%Al-Zn合金（jīn）熔液之間發生激（jī）烈的合金化反應，形成穩定的中間合金層。例如，按照均衡（héng）的（de）原（yuán）理，在鋅鍋溫度600℃時，鐵的溶解度為0.463%。如果鋅鍋中的鐵含（hán）量為（wéi）0.5%，這就意味著，有0.037?的（de）懸浮顆粒飄浮在熔液中，如果熔液的（de）溫度增加到608℃，鐵的溶（róng）解度增加到0.5%，當（dāng）熔液的溫（wēn）度（dù）再（zài）降低為591℃，鐵會從熔（róng）液中析出，鐵（tiě）的溶解度減少為0.426%，這時熔液（yè）中鐵的懸浮顆粒量成倍增加到0.074%。這（zhè）就是伴隨溫度（dù）的波動，鐵的（de）析出和溶解（jiě）的不對（duì）稱現象而導致的鋅渣生成的原因（yīn）。

　　鋅鍋內熔液的溫度在5℃的範圍內波（bō）動是經常可見的。如果80噸鋅鍋的（de）溫度（dù）在600℃時，每6h溫度降（jiàng）低5℃，這樣將析出17.2kg的鐵（tiě）或54kg的中間合（hé）金（jīn）。當溫度升高時，這些鐵不能重新溶解到熔液中，那麽隨著溫度在這個範圍內的反複波動，將產生大量的鋅渣。

　　2.4沉沒輥係（xì）結渣的必然性

　　目（mù）前，鍍鋁鋅沉沒輥係使用的材質以316L不鏽鋼為主，根據試驗（yàn）研究表明，316L不鏽鋼在鋁鋅液中浸泡到一定時間後，表麵會逐漸和鋁鋅液（yè）反應（yīng）形成渣層，富集到一定程度後將難以去除。試驗表明：

　　1）20min後，樣品和鋅液之間會形（xíng）成均勻的富Si相保護層；

　　2）40min後，富（fù）Si相保護層（céng）開始有裂紋，同時有渣粒形成；

　　3）60min後（hòu），樣（yàng）品富Si相保護層外形成均（jun1）勻的鋅渣層。

　　鍍鋁鋅熱鍍工藝的選擇

　　3.1鋅鍋類型

　　如果鋅鍋選擇為方鍋（guō），則需要選擇噴（pēn）射流式感應器，熱鍍工藝（yì）的選（xuǎn）擇上充分考慮鋅鍋功率對鋅（xīn）鍋流場的影（yǐng）響，方鍋（guō）尺寸的選擇上也需仔細研究，慎重（chóng）決定。另（lìng）一個影響方鍋選（xuǎn）型的關鍵（jiàn）因素是感應器壽命（mìng），鍍鋁鋅用的方鍋壽命大部分不超過3年，對工藝、生產和維護的要求極高。

　　如果鋅鍋（guō）選擇為圓鍋，則需要關注（zhù）電氣係統、水冷係統（tǒng）故障，防止跳電和漏水問題。一般來（lái）說，圓鍋的壽命（mìng）明顯大於方鍋，當然對工（gōng）藝和設備維護也有極高的要求。

　　3.2溫度製度

　　使用（yòng）方鍋（guō）的鍍鋁鋅機組通常隻能選擇低入鋅（xīn）鍋溫度（dù）的工藝製度，為了保證（zhèng）鋅鍋溫度的均勻性（xìng），不能采用低（dī）鋅液溫度的工藝。使用圓鍋的鍍鋁鋅機組（zǔ）在溫度製度上（shàng）的選擇則較為靈活，根據產品質量的要求可以采用不同的工藝製度。

　　3.3撈（lāo）渣

　　無論是方鍋還是圓鍋，都要防止底渣的積塊問題，因此日常要用特殊的撈渣工具進行撈渣，每次撈渣後要跟蹤記錄撈渣量，統計（jì）防止因為某（mǒu）些工藝（yì）的變化造成短期內產生了大量鋅渣而不知道，耽擱處置時間。一旦產生了塊狀底渣，必須及時進行底（dǐ）渣的清除（chú）。底渣清除（chú）是一項非常艱難的工作（zuò），尤其是堅硬的底渣，需（xū）要采用一係列清渣技（jì）術，如：鑽（zuàn）孔、氮氣切割、電鏟、氧槍和加鋅等方法（fǎ）。

　　3.4沉沒輥係結渣的處理

　　針對（duì）沉沒輥（gǔn）係的結渣，通過增設鋅鍋沉沒輥刮輥裝置，對沉沒輥和穩定輥上的結（jié）渣進（jìn）行（háng）清理，保證輥麵良好的工作狀態。另（lìng）外可以采用特（tè）殊的噴塗材料，防止沉沒（méi）輥係的結渣。

　　結語

　　通過對鍍鋁鋅機組熱鍍工藝的研究，在現有技術條件下，鋅鍋的類型（xíng）和尺寸規格、鋅鍋感應器（qì）類型、鋅鍋實際使用（yòng）的功率（lǜ）大小、鋅鍋溫度波（bō）動大小（xiǎo）、鋅鍋內沉沒輥係的布置、是否使用沉沒（méi）輥（gǔn）係刮刀、溫度製度（dù）是（shì）否合理、撈渣製度是否合理等因素共同組成熱鍍工藝的關鍵點，對鍍鋁（lǚ）鋅產品的生產和質量有至關重要的（de）影響，實際應用時應謹慎選擇，慎重決定（dìng）各項關鍵工藝和設（shè）備條件。