镀锌[铝、铅]带钢车间设计(design of galvanized／aluminium plated／lead plated strip plant)

在热轧或冷轧带钢表面镀锌[铝、铅]防锈层，生产镀层带钢的镀层车间设计。镀锌分热镀锌和电镀锌两种，是一种经济而有效的防止钢材腐蚀的方]32法。镀锌板和耐候性镀铝板主要用于汽车、建筑和日用工业用品；耐热性镀铝板主要用于烘干设备和汽车排气系统；镀铅板主要用于汽车油箱、电视机和收录机底盘等。在工业发达国家，镀锌[铝、铅]带钢，占冷轧带钢总产量的16％～50％，并有增长趋势。车间设计的原则和方法见轧钢厂设计。

简史 1935年美籍波兰人森吉米尔(T．Sendzimir)提出用保护气体还原法进行带钢连续热镀锌，通称为森吉米尔法。1937年美国建成第一条森吉米尔法的带钢连续热镀锌作业线。随着生产的实践，发展到把森吉米尔法中的氧化炉改为微氧化炉，故称为改良森吉米尔法。1837年英国人格劳福德(H．w．Grawford)取得熔剂法专利。锌、铝和铅都可用此法进行热浸镀。1947年英国发表气刀控制镀层专利，逐步代替辊镀，降低了镀料消耗，提高了镀层质量，使机组速度可提高到200m．／。rain以上。中国于40年代在鞍山开始生产热镀锌板。1979年在武汉钢铁公司建成第一条改良森吉米尔型带钢连续热镀锌线。1991年在重庆钢铁公司设计建成连续热镀铅线。

1852年英国公布第一个电镀锌专利，20世纪40年代开始生产电镀锌带钢。1962年英国研究成功第一条带钢连续电泳镀铝线。1973年联邦德国建成第一条带钢连续电镀铅一锡合金生产线。1990年中国在宝山钢铁总厂建成中国第一条连续电镀锌线。

设计规模和产品方案 单机的生产能力取决于带钢的平均厚度、宽度和机组速度等综合因素。热镀能力往往受热处理炉能力的限制，电镀能力往往受镀槽总电流的限制。一个镀层车间可设置一条生产线，也可设多条镀层生产线。其经济规模根据主要设备、辅助设备和公用设施的经济性确定。设计规模和产品方案见表。

按产品的加工性能选用原板，绝大部分用冷轧带钢；若用热轧带钢为原板，则必须经过酸洗和矫直。

工艺流程 镀锌[铝]方法有热浸法(熔剂法和保护气体还原法)、电镀锌法和电泳镀铝法。镀铅有熔剂法热浸镀和电镀法等。熔剂法因生产的产品质量较差，生产过程复杂已很少采用。镀锌工艺主要是热镀锌和电镀锌两种。要求耐蚀性高的，宜采用镀层较厚的热镀锌，反之宜采用电镀锌。

热镀锌 改良森吉米尔热镀锌[铝]法是在无(微)氧化炉中对带钢进行处理消除带钢上的油脂，在还原炉中使氧化铁鳞还原为海绵状纯铁，形成适合于热浸镀的活性表面并对带钢进行退火，现有50％～60％的热镀锌机组采用此法。为了提高产品质量，近来在无氧化炉前增设脱脂设备。美国钢铁公司热镀锌[铝]法是，带钢先经化学或电化学脱脂后进入连续炉退火，对带钢质量要求高时常用此法。图1为热镀锌带钢生产工艺流程图。

电镀锌 按镀液分，有酸性和碱性两种。酸性的优点是有较高的电流密度(20～40A／dm²)；电流效率高达98％～100％；废液容易处理，故较多采用。对只有防锈要求的产品，只需铬化处理；对涂饰性要求高的产品，电镀后需进行表面调整(钛盐溶液处理)；磷化处理和封闭处理。图2为电镀锌带钢生产工艺流程图。

工艺设备选型 主要选择热镀锌用的退火炉和热浸镀设备，以及电镀锌用的电镀槽。

退火炉 热镀锌机组的主要设备。有立式炉和卧式炉两种。立式炉比卧式炉长度短，能改善板型，过时效处理的时间长，更宜生产深冲板。产量在20万t／a以上宜采用立式炉，产量在10万t／a以下宜采用卧式炉，产量为10～20万t／a两者均可。

热浸镀设备 主要是锌锅。锌锅有铁锅(材料为低碳钢或工业纯铁)和感应锅两种。感应锅寿命长，供热能力强，渣量少，已被普遍采用。镀层厚度采用气刀控制。已经镀上锌的带钢，经镀层退火炉处理，使镀层合金化，以提高热镀锌带的耐蚀性、涂饰性和焊接性。

电镀锌[铝]槽 有卧式槽和立式槽两种。近代在此基础上进行了改进，出现了三种代表类型，即径流型、鲁特纳尔(Andritz Ruthner)重力自流型(立式)和液垫型(卧式)。(1)径流型(图3)，每个镀槽内设一个直径约2400mm的导电辊，两排弧形可溶性阳极沿径向包绕，间隙可自动控制，镀液从槽底喷入，沿导电辊和弧形阳极中间流动，带钢运行稳定，与阳极间距离小，能耗较低，适于单面镀层；(2)鲁特纳尔重力自流型(图4)，采用不溶性阳极，每个槽内设两个阳极盒，镀液由盒底上升，从盒顶的“V”形溢流坝溢出，依靠重力下流形成水幕，充满带钢和阳极间空隙，水幕的宽度由频率步进泵控制。它既具有立式槽的优点，又较好解决了单面镀和双面镀的转换问题，适合厚度较薄的产品；(3)液垫型(图5)，在卧式镀槽基础上采用不溶性阳极，在阳极中部设静压喷嘴，前后两端设动压喷嘴，利用控制压力差支托带钢，使具有自动对中作用，可控制带钢在通过线上下±1．0mm内波动，与普通卧式槽相比，带钢与阳极间距离减少了1/4～1/8，从而达到节能、冲走阳极产生的气泡、提高电流密度等效果。以上类型各有利弊，要结合产品方案确定。

    图3径流型电镀锌槽

1一导电辊}2一阳极I 3一喷头；4一镀槽}5一转向辊

    6一挤干辊，7一挤压辊；8一带钢

    图4  鲁特纳尔重力自流型镀槽

    l一导电辊；2一母线f 3一阳极盒；4～阳极-

5  转向辊；6一缓冲辊；7一挤干辊；8一镀槽；9一带钢

车间组成和平面布置  镀层车间一般由原料库跨间、镀层机组跨问和成品库跨间三部分组成。为了缩短原料运输距离和减少包装费用，避免原料在运输中破损，镀层带钢车间一般与冷轧带钢车间布置在一起，按生产流程综合考虑。单独的镀层车间有单跨式和双跨平行式。单跨式即原料库设在跨问端头，主生产线设在中部，成品库设在尾部；双跨平行式，即主生产线布置在一个跨间，原料和成品库设在另一跨间。仓库面积要根据原料供应、产品销售、运输和设备检修等因素确定。在厂房设计中要注意：在连续退火炉区、化学处理区、电镀区的主厂房应设置气楼；电镀化学溶液循环系统地下室设置通风系统；主生产线跨间的厂房起重机轨面标高视退火炉是采用立式还是卧式，活套装置是采用塔式还是卧式而定。热浸镀锌[铝、铅]的镀层塔使镀后的带钢在无接触状态冷却到凝点以下，塔顶转向辊中心标高约为16～52m，故镀层塔区中部突起，把主厂房分割开来。

消耗指标 按较高速度的连续镀层机组估计，每吨连续热镀锌[铝、铅]板的主要消耗指标为：基板约1．06～1．09t；锌40～60kg；铝25～50kg，铅锡合金30～55kg；燃料1．06～1．6GJ(铝1．4GJ，铅1．6～1．7GJ)；电力56～88kW•h(铝110kW•h，铅120kW．h)。每吨连续电镀锌板的主要消耗为：基板约1．05～1．09t，电力约113kw•h。