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1.1 引言1

1.1.1 钢带连续热镀锌的概念1

1 绪论1

1.1.2 热镀锌钢板的用途和消费结构2

1.1.3 世界镀锌钢板的产量及分布情况3

1.1.4 中国热镀锌钢板的产量及分布情况4

1.2 钢带连续热镀锌的发展7

1.2.1 世界钢带连续热镀锌发展历程7

1.2.2 我国钢带连续热镀锌的发展11

1.2.3 我国热镀锌钢板生产和市场存在的问题13

1.3 钢带连续热镀锌的分类15

1.3.1 按工艺特点分类15

1.3.2 按镀锌基板分类32

1.3.3 按镀层分类35

1.4.1 钢带连续热镀锌工艺的进步38

1.4 钢带连续热镀锌技术的新进展38

1.4.2 热镀锌设备的新发展42

1.4.3 新镀层材料钢板开发的进展45

1.4.4 钢带连续热镀锌技术进步的实例47

1.4.5 目前钢带连续热镀锌技术发展的热点49

参考文献53

2 镀锌钢板耐蚀性原理56

2.1 腐蚀的基本概念56

2.2 电化学腐蚀基础57

2.2.1 电化学基本概念57

2.2.2 金属腐蚀的电极过程64

2.3 钢铁材料的大气腐蚀66

2.3.1 钢材表面电解液膜的形成66

2.3.2 钢材大气腐蚀过程特点67

2.3.3 影响钢材腐蚀的主要因素67

2.4 金属锌的大气腐蚀73

2.4.1 锌的化学氧化腐蚀74

2.4.2 锌的电化学腐蚀74

2.4.3 锌的大气腐蚀数据74

2.5 锌及其合金镀层钢板耐蚀性能77

2.5.1 镀锌钢板的耐蚀性77

2.5.2 锌合金镀层钢板耐蚀性79

参考文献86

3 钢带连续热镀锌理论87

3.1 引言87

3.2 锌液对钢基体的浸润性87

3.2.1 沸腾钢的浸润性87

3.2.2 铝镇静钢的浸润性89

3.2.3 硅镇静钢的浸润性92

3.3.3 浸镀时间的影响98

3.3.2 锌液中铝含量的影响98

3.3.1 锌液中铁含量的影响98

3.3 钢带表面铁原子的溶解98

3.3.4 钢板入锅温度的影响99

3.3.5 热镀锌操作条件下铁99

反应量的计算99

3.4 合金层的形成和生长101

3.4.1 热镀纯锌过程101

3.4.2 热镀锌－铝过程103

3.5 钢带连续热镀锌过程中锌液中铝的添加量109

3.5.1 锌渣中铝的分配109

3.5.2 锌液中铝含量对渣形成量的影响110

3.5.3 锌液中加铝量的计算111

参考文献113

4 热镀锌层厚度、结构和性能的影响因素114

4.1 镀锌层的结构和特性114

4.1.1 纯锌镀层114

4.1.2 锌－铝合金镀层115

4.2.1 锌液温度的影响116

4.2 锌液温度与浸镀时间的影响116

4.2.2 浸镀时间的影响118

4.3 钢基体中各元素对热镀锌的影响119

4.3.1 碳的影响119

4.3.2 硅的影响120

4.3.3 铜的影响125

4.3.4 锰、磷、硫的影响126

4.3.5 铝的影响126

4.3.6 镍、铬的影响126

4.3.7 钛的影响126

4.4 锌液中各种元素对热镀锌的影响127

4.4.1 铁的影响127

4.4.2 铅的影响127

4.4.3 锡的影响128

4.4.6 镉的影响129

4.4.4 锑的影响129

4.4.5 铜的影响129

4.4.7 镁的影响131

4.4.8 铋的影响132

4.4.9 稀土金属的影响132

4.4.10 镍的影响134

4.4.11 锰的影响135

4.4.12 钛的影响135

4.4.13 多种元素的复合影响135

4.5 钢带表面状态对热镀锌的影响138

4.5.1 钢带表面粗糙度的影响138

4.5.2 钢带轧制所用乳化液的影响138

4.5.3 酸洗状况的影响139

参考文献139

5.1.1 化学成分与性能141

5 热镀锌用原板141

5.1 传统低碳钢141

5.1.2 原板的生产工艺144

5.2 无间隙原子（IF）钢153

5.2.1 原理153

5.2.2 化学成分性能及生产工艺155

5.2.3 高强度IF钢156

5.3 高强度钢159

5.3.1 高强度钢板的发展159

5.3.2 固溶强化型高强度钢160

5.3.3 烘烤硬化型（BH）钢及热处理强化型钢161

5.3.4 组织强化型高强度钢（先进高强度钢）162

5.4 热轧钢板168

5.5 热镀锌对原板的质量要求170

参考文献171

6.2 钢带清洗的基础理论173

6.2.1 冷轧钢带污物类型及其存在形态173

6 热镀锌基板的清洗173

6.1 概述173

6.2.2 清洗剂组成174

6.2.3 钢带清洗原理178

6.3 清洗溶液的性能181

6.3.1 皂化作用182

6.3.2 乳化作用182

6.3.3 高导电性183

6.3.4 泡沫的形成和控制184

6.3.5 浸润能力185

6.3.6 稳定性186

6.3.7 洗涤能力186

6.4 液体和固体污物的清洗187

6.4.1 液体油污的清洗187

6.4.2 固体污物的清洗190

6.5 碱洗脱脂机理和清洗过程控制191

6.6 钢带清洗的主要形式196

6.7 钢带的刷洗工艺及设备197

6.8 钢带电解清洗工艺及设备199

6.8.1 高电流密度电解清洗199

6.8.2 电解清洗设备202

6.8.3 电解清洗工艺特点203

6.9 清洗工艺对清洗质量的影响205

6.9.1 清洗液工作条件对钢带表面残留物的影响205

6.9.2 漂洗条件对钢带表面残留物的影响205

6.9.3 喷嘴的选择205

6.9.4 刷辊的选择206

6.9.5 挤干辊的选择206

6.9.6 清洗设备的在线控制206

6.10 钢带清洗缺陷及清洗清洁度的检验206

6.11.1 钢铁研究总院设计某镀锌线的清洗段210

6.11 典型热浸镀钢带生产线清洗段210

6.11.2 南方某公司引进热镀锌机组高电流密度（HCD）清洗段215

6.11.3 日本Hotani Shoji公司钢带清洗新装置217

参考文献222

7 热镀锌生产线钢带的连续退火223

7.1 概述223

7.1.1 引言223

7.1.2 钢带连续退火工艺曲线的制订224

7.1.3 热镀锌机组退火方式及炉型选择229

7.2 退火炉构造与功能238

7.2.1 预热炉（段）238

7.2.2 加热还原炉246

7.2.3 冷却炉253

7.2.4 辐射管262

7.3.1 改良森吉米尔法退火炉燃烧系统271

7.3 退火炉燃烧系统271

7.3.2 美钢联法退火炉燃烧系统276

7.4 燃气和保护气体279

7.4.1 气体燃料种类279

7.4.2 燃烧方式283

7.4.3 燃烧气体的计算285

7.4.4 气体燃料的选择290

7.4.5 保护气体的制造290

7.4.6 保护气体的成分和控制301

7.5 还原退火炉工艺参数检测与控制304

7.5.1 炉温检测与控制304

7.5.2 钢带温度检测与控制311

7.5.3 燃气系统检测及控制315

7.5.4 助燃空气系统检测及控制315

7.5.5 烟气系统检测及控制315

7.5.6 炉压控制系统316

7.5.7 炉内露点测量与控制317

7.5.8 炉内氧气和氢气的测定320

7.6 退火炉的安全与事故处理323

7.6.1 退火炉的爆炸隐患323

7.6.2 开炉时的安全措施323

7.6.3 停炉时的安全措施324

7.6.4 冷却段的安全措施324

7.7 镀锌退火炉的节能技术和热能的充分利用324

7.7.1 改良森吉米尔法退火炉的节能技术及效果324

7.7.2 美钢联法退火炉的节能技术及效果332

7.7.3 辐射管蓄热式燃烧技术在镀锌线退火炉上的应用332

7.8 现代热镀锌连续退火炉的一些特点334

7.8.1 炉内钢带张力分布更趋合理334

7.8.2 在冷却段后、炉鼻前设立均衡段335

7.8.3 炉内钢带质量保证新技术335

7.8.4 采用轻型炉内衬结构338

7.8.5 辐射管的进步339

参考文献339

8 热镀锌锅及其加热方式341

8.1 概述341

8.2 金属锌锅342

8.2.1 铁制锌锅的材质及结构342

8.2.2 铁制锌锅的加热344

8.2.3 铁制锌锅的使用寿命346

8.3 陶瓷锌锅353

8.3.1 上加热陶瓷锌锅353

8.3.2 内加热陶瓷锌锅354

8.3.3 感应加热陶瓷锌锅359

8.4 热镀锌锅的新进展370

8.4.1 电磁移动场磁流体封闭式锌锅370

8.4.2 锌垫浮动式镀锌锅375

参考文献378

9 热镀锌装置及锌锅操作379

9.1 概述379

9.2 沉没辊和稳定辊380

9.2.1 沉没辊380

9.2.2 稳定辊382

9.2.3 沉没件腐蚀和磨损问题382

9.3 气刀384

9.3.1 概述384

9.3.2 气刀结构384

9.3.3 气刀擦拭法对镀层厚度的影响因素386

9.3.4 气刀调节参数389

9.3.5 吹气擦拭的极限特性391

9.3.6 典型气刀系统的设备结构394

9.3.7 镀锌层的边部控制396

9.3.8 在线镀层厚度的测量399

9.3.9 镀层重量的自动调节403

9.3.10 镀层控制系统数模设计408

9.3.11 气刀擦拭装置的新进展413

9.4 锌锅操作422

9.4.1 锌锅工艺参数的控制422

9.4.2 锌锅中加锌426

9.4.3 锌锅中加铝427

9.4.4 锌锅中的有效铝及测定432

9.4.5 锌渣的形成和底渣操作435

9.5 锌锅内锌液流动模拟445

参考文献447

10 汽车用涂镀层钢板及合金化镀锌理论450

10.1 汽车制造用钢板450

10.1.1 汽车制造对钢板的要求450

10.1.2 汽车用钢板的分类451

10.1.4 汽车用冷轧钢板的发展452

10.1.3 汽车用钢板牌号及规格452

10.2 汽车用涂镀层钢板454

10.2.1 汽车工业的发展对涂镀层钢板的要求454

10.2.2 汽车用电镀锌钢板455

10.2.3 汽车用热镀锌钢板457

10.2.4 汽车用优质表面热镀锌钢板459

10.2.5 汽车用高强度热镀锌钢板460

10.2.6 汽车用其他耐蚀热镀钢板461

10.3 汽车用合金化热镀锌钢板概述468

10.3.1 获得合金化热镀锌钢板的工艺装置468

10.3.2 合金化热镀锌钢板性能与镀层相结构468

10.3.3 热镀锌合金化处理相结构形成的反应机理469

10.4 合金化镀锌钢板使用性能与镀层中铁含量和相结构的关系470

10.4.1 合金化镀锌钢板冲压成形时镀层附着性与镀层中铁含量和相结构的关系470

10.4.2 合金化镀锌钢板的焊接性509

10.5 影响合金化镀锌钢板镀层相结构和铁含量的因素512

10.5.1 合金化镀锌层中各种相的形成与生长机制512

10.4.3 涂装合金化镀锌钢板的耐蚀性与镀层中铁含量的关系512

10.5.2 锌液成分对合金化镀锌层结构和性能的影响533

参考文献549

11 汽车用热镀锌钢板553

11.1 无间隙原子（IF）钢板553

11.1.1 IF钢原板简介553

11.1.2 合金元素的作用554

11.1.3 两类IF钢556

11.1.4 IF钢的冷加工脆性557

11.2 IF钢热镀锌和合金化特性557

11.2.1 超深冲IF钢板热镀锌557

11.2.2 IF钢合金化镀锌板的最佳铁含量和相结构564

11.2.3 超深冲高强度IF钢板热镀锌565

11.3.1 高强度低合金钢简介571

11.3 高强度低合金（HSLA）钢热镀锌571

11.3.2 添加元素对镀层附着性的影响572

11.3.3 添加元素对合金化速度的影响574

11.4 烘烤硬化（BH）高强度钢热镀锌575

11.4.1 烘烤硬化高强度钢575

11.4.2 烘烤硬化高强度钢热镀锌578

11.5 双相（DP）高强度钢热镀锌可镀性及其性能580

11.5.1 概述580

11.5.2 双相钢热镀锌及合金化实例582

11.6 相变诱导塑性（TRIP）钢热镀锌性及其性能587

11.6.1 CMnAl-TRIP钢板热镀锌及合金化588

11.6.2 CMnSi-TRIP钢板热镀锌及合金化592

11.7 高强度钢镀锌工艺的其他596

进展596

11.7.1 改善DP钢板热镀性的退火工艺596

11.7.2 改善TRIP钢板热镀性的预氧化－熟化－还原的预热工艺597

11.7.3 改善超低碳高强度钢板热镀性的热轧钢热处理工艺598

11.8 热镀锌钢板在汽车制造中的应用599

11.8.1 汽车用热镀锌钢板的性能要求599

11.8.2 镀锌钢板用于汽车制造中的比例599

11.8.3 用于汽车制造中的涂镀层钢板品种实例601

11.8.4 镀锌钢板制作的汽车零件实例602

参考文献605

12 热镀锌－铝合金镀层钢板608

12.1 概述608

12.2 锌－铝合金镀层组成及镀层结构609

12.2.1 锌－铝二元系状态图609

12.2.2 镀层组成第三组分609

12.2.3 Zn-Al镀层的显微结构610

12.3 55％Al-Zn合金镀层钢板611

12.3.1 55％Al-Zn合金镀层钢板的生产611

12.3.2 55％Al-Zn合金镀层钢板的耐蚀性612

12.3.3 耐热性及对光和热的反射性618

12.3.4 涂装性619

12.3.5 力学性能和焊接性620

12.3.6 55％Al-Zn合金镀层钢板的用途620

12.4 Zn-5％Al合金镀层钢板620

12.4.1 Zn-5％Al-RE镀层钢板的生产621

12.4.2 Zn-5％Al合金镀层钢板的耐蚀性622

12.4.3 Zn-5％Al合金镀层钢板的用途626

12.5 高耐蚀锌－铝－镁合金镀层钢板626

12.5.1 Zn-6％Al-3％Mg合金镀层钢板626

12.5.2 Zn-11％Al-3％Mg-0.2％Si合金镀层钢板636

12.5.3 Zn-0.5％Mg镀层钢板640

12.5.4 Zn-6％Al-3％Mg-RE合金镀层钢板644

参考文献647

13.2 合金化处理装备649

13.2.1 加热炉和保温炉649

13.1 引言649

13 合金化处理装备及镀层合金化控制649

13.2.2 冷却方式及冷却器652

13.3 高频感应加热原理及合金化加热炉设计原则652

13.3.1 高频感应加热的各项参数653

13.3.2 高频与中频感应加热的比较654

13.3.3 钢带加热的计算656

13.3.4 合金化计算657

13.4 合金化过程的在线控制658

13.4.1 合金化镀层相结构659

13.4.2 合金化过程控制660

13.5 合金化度的在线测量667

13.5.1 概述667

13.5.2 X射线衍射法测量667

13.5.3 X射线荧光法测量672

参考文献679

14 热轧钢带和单面钢带连续热镀锌681

14.1 热轧钢带连续热镀锌概述681

14.2 热轧钢带镀锌生产现状681

14.2.1 世界热轧钢带镀锌生产厂分布681

14.2.2 热轧钢带镀锌产品的应用684

14.3 热轧钢带连续热镀锌的工艺及主要装备特点685

14.3.1 热轧钢带连续热镀锌工艺685

14.3.2 热轧钢带连续热镀锌生产线主要装备685

14.3.3 产品性能686

14.3.4 热轧钢带连续热镀锌生产的特点686

14.4 热轧钢带的酸洗687

14.4.1 钢带氧化铁皮687

14.4.2 钢带氧化铁皮的影响因素687

14.4.3 酸洗的化学与电化学原理688

14.4.4 钢带的硫酸酸洗690

14.4.5 钢带的盐酸酸洗691

14.4.6 钢带盐酸酸洗与硫酸酸洗的比较692

14.4.7 酸洗引起的各种钢带缺陷695

14.4.8 热轧钢带酸洗生产线695

14.5 热轧钢带连续热镀锌生产线699

14.5.1 酸洗热镀锌联合生产线699

14.5.2 窄钢带热镀锌生产线702

14.5.3 邯钢热轧薄板镀锌线机组特点703

14.5.4 热轧钢带无酸清洗（AFC）工艺镀锌技术706

14.6 热轧钢带热镀锌层存在的主要缺陷和解决途径708

14.6.1 存在的主要缺陷和形成原因708

14.6.2 热轧钢带镀锌层缺陷的解决途径713

14.7 热轧钢带镀锌层的腐蚀行为714

14.8 单面钢带连续热镀锌717

14.8.1 单面钢带连续热镀锌概述717

14.8.2 单面钢带连续热镀锌生产方法718

14.8.3 3种单面镀锌方法的比较723

参考文献724

15 钢带连续热镀锌后处理726

15.1 引言726

15.2 钢带镀锌后的冷却726

15.2.1 概述726

15.2.2 风冷与水冷727

15.2.3 冷却塔第一转向辊728

15.2.4 过锌锅冷却钢带稳定的气浮技术729

15.3 热镀锌层的锌花处理731

15.3.1 镀锌层凝固的结晶形貌731

15.3.2 锌花的分类731

15.3.3 锌花表面Pb、Al的分布733

15.3.4 镀锌板表面锌花控制方法733

15.3.5 锌花尺寸对镀锌板使用性能的影响738

15.4 镀锌钢带的光整740

15.4.1 光整目的741

15.4.3 光整机的形式743

15.4.2 光整机典型结构布局743

15.4.4 光整辊的传动744

15.4.5 光整机的平整方式744

15.4.6 国内几套典型的热镀锌光整机组745

15.4.7 光整机的控制系统746

15.4.8 光整机的生产操作750

15.4.9 光整操作注意事项751

15.5 拉伸弯曲矫直752

15.5.1 拉伸弯曲目的752

15.5.2 拉伸弯曲矫直原理753

15.5.3 拉伸弯曲矫直机结构757

15.5.4 拉伸弯曲矫直对热镀锌钢带性能的影响761

15.6 镀锌钢带涂油763

15.6.1 概述763

15.6.2 静电涂油技术的发展764

15.6.3 静电涂油的原理和特点765

15.6.4 静电涂油机的结构766

15.6.5 国产静电涂油机769

15.7 铬酸盐钝化处理772

15.7.1 铬酸盐钝化处理的基本原理772

15.7.2 铬酸盐钝化处理工艺773

15.7.3 添加物铬酸盐处理780

15.8 无铬钝化处理795

15.8.1 概述795

15.8.2 无铬钝化的早期研究796

15.8.3 无铬钝化膜设计原则799

15.8.4 无铬有机树脂膜层与铬酸盐膜层性能比较803

15.8.5 无铬薄有机树脂膜层产品及发展动向806

15.8.6 其他无机盐钝化809

15.8.7 有机物涂层814

15.9.1 概述816

15.9 磷酸盐处理816

15.9.2 磷酸盐处理基本原理817

15.9.3 磷酸盐处理工艺822

15.9.4 合金化镀锌板的预磷化层的性能824

15.10 镀锌钢带钝化、磷化、耐指纹涂层工艺及设备831

15.11 涂装钢板（彩涂钢板）834

15.11.1 概述834

15.11.2 涂装钢板生产工艺835

15.12 镀锌彩涂联合机组838

参考文献840

16 钢带连续热镀锌机组的主要机械设备844

16.1 开卷段主要机械设备844

16.1.1 原料钢卷运输设备844

16.1.2 钢卷小车844

16.1.3 开卷机846

16.1.4 夹送矫直机849

16.1.5 剪切机851

16.1.6 焊机854

16.2 镀锌机组的张力控制及张力辊864

16.2.1 镀锌机组的张力864

16.2.2 张力辊866

16.2.3 镀锌机组各段张力辊的作用及张力分布868

16.2.4 跳动辊装置875

16.3 镀锌机组的活套及控制876

16.3.1 活套的功能876

16.3.2 活套的形式及控制原理877

16.3.3 活套组成和结构878

16.4 钢带运行的纠偏控制系统880

16.4.1 纠偏控制系统组成及控制原理880

16.4.2 纠偏装置881

16.4.3 纠偏辊形式及纠偏检测器位置的正确选择884

16.5.1 出口剪891

16.5 卷取段主要机械设备891

16.4.4 一个双辊纠偏装置的设计实例891

16.5.2 卷取机894

16.5.3 皮带助卷器895

参考文献899

17 钢带连续热镀锌的“三废”处理900

17.1 钢带连续热镀锌过程产生的“三废”900

17.1.1 废液900

17.1.2 废渣900

17.1.3 废气901

17.2 钢带连续热镀锌过程的“三废”治理901

17.2.1 废液的治理901

17.2.2 废气的治理919

17.2.3 废渣的治理924

参考文献925

18.1.1 取样方法与数据处理926

18.1 产品性能检验926

18 热镀锌钢板的性能检验、缺陷分析及工艺模拟装置926

18.1.2 镀层重量、厚度测定927

18.1.3 镀锌层附着性检测929

18.1.4 热镀锌钢板（带）力学性能检测934

18.1.5 镀锌层均匀性检测937

18.1.6 表面粗糙度检测938

18.1.7 铬酸盐钝化膜的测定940

18.1.8 时效试验941

18.1.9 镀锌层的显微结构检测942

18.1.10 热镀锌钢板耐蚀性的检测944

18.1.11 合金化镀锌板几个特殊性能的检测945

18.2 热镀锌板常见的质量缺陷及产生原因947

18.2.1 钢基体引起的缺陷947

18.2.2 热镀锌过程引起的缺陷952

18.2.3 后处理过程中形成的缺陷963

18.3.1 引言967

18.3 钢带热镀锌模拟试验装置967

18.3.2 水平式钢带热镀锌模拟试验机组968

18.3.3 立式热镀锌工艺模拟试验装置969

参考文献971

附录973

附录1 中国标准973

1.1 GB/T 2518—2004 连续热镀锌钢板及钢带973

1.2 GB/T 14978—94 连续热浸镀铝锌硅合金镀层钢带和钢板980

1.3 YB/T 167—2000 连续热镀铝硅合金钢板和钢带983

1.4 YB/T 052—93 连续热浸镀锌铝稀土合金镀层钢带和钢板988

附录2 国外标准993

2.1 ISO 3575:2005（E）商品级和冲压级连续热镀锌碳素钢薄板，2005993

2.2 ISO 14788:2005（E）连续热浸镀锌－5％铝合金镀层钢板1003

2.3 ASTM A 792/A792M—03热浸55％铝锌合金镀层钢板钢带的技术条件1014

2.4 ASTM A 653/A 653M—04a热浸镀锌（GI）及锌铁合金（GA）钢板带的技术条件1019

2.5 BS EN 10326:2004 连续热浸镀结构钢板和钢带—交货技术条件，20041032

2.6 BS EN 10327:2004（E）冷成形用低碳钢连续热浸镀钢板和钢带产品——交货技术条件1046

2.7 JIS G 3302:1998 热浸镀锌钢板及钢带，19981061

附录3 国内主要钢铁企业钢带连续热镀锌机组情况1075

3.1 宝山钢铁股份有限公司1075

3.2 鞍山钢铁集团公司1086

3.3 武汉钢铁集团公司1088

3.4 本溪钢铁集团有限责任公司1100

3.5 马鞍山钢铁股份有限公司1108

3.6 湖南华菱集团1113

3.7 攀枝花钢铁股份有限责任公司1117

3.8 包头钢铁（集团）有限责任公司1125

3.9 唐山钢铁股份有限公司1127

3.10 邯郸钢铁股份有限公司1130

3.11 济南钢铁集团总公司1133

3.12 通化钢铁集团公司1135