第一節(jié) 鍍鋁基本生產(chǎn)技術(shù)、工藝或流程

1、熔劑法

熔劑法是以使用專門的助浸熔劑為其主要工藝特點(diǎn)。其主要設(shè)備為前處理設(shè)備和后處理設(shè)備。前處理設(shè)備包括除油爐、酸洗槽和水洗槽。后處理設(shè)備包括烘干爐、浸鋁設(shè)備和擴(kuò)散爐。

熔劑法的流程：除油-酸洗-水洗-鈍化(或助鍍)-烘干-熱浸滲鋁-擴(kuò)散-精整。

用熔劑法進(jìn)行熱浸鍍鋁，需將基材以堿、酸溶液進(jìn)行除油和除銹處理，清除表面上的污垢和銹皮，然后在其表面先浸涂助浸滲熔劑，形成一層完整無隙的熔劑薄膜，以保護(hù)基材表面不被氧化污染。當(dāng)被包覆這種熔劑薄膜的基材浸人熔融浸滲液中時(shí)，熔劑膜熔解并自行脫除，基材的清潔表面立即被浸滲液所潤(rùn)濕，便形成了鍍層。

2、森吉米爾法

森吉米爾法是鋼材的表面預(yù)處理按照順序在氧化爐和還原爐中完成。還原爐中以高溫輻射方式加熱使鋼材表面的氧化物被氫氣還原，經(jīng)過適當(dāng)降溫后，將鋼材引人浸滲液中浸滲。主要工藝過程是：1)將基材送人氧化氣氛的加熱爐中，在400～500~C下使鋼材表面的油脂和污物碳化除掉，或者變?yōu)樵诤罄m(xù)步驟中易于除掉的形態(tài)；2)將鋼材送人還原爐中，在800～850~C下將存留在鋼材表面上的氧化物還原除掉；3)經(jīng)處理的鋼材在還原氣氛的保護(hù)下，直接送人浸鍍的鋁或鋁合金的熔融的浸鍍液中鍍覆。由于這種方法是從熱浸鍍鋅所用的森吉米爾工藝方法移植過來的，故也被稱為森吉米爾熱浸鍍鋁法。

3、其它方法

1)無氧化法。鋼材首先進(jìn)人一臺(tái)燃?xì)鉅t，通過調(diào)節(jié)煤氣與空氣的比例，使?fàn)t中氣氛呈無氧化性；爐溫高到足以引起鋼材發(fā)生亞臨界再結(jié)晶退火的程度。接著，鋼材進(jìn)人另一爐中，爐膛內(nèi)由氫氣和氮?dú)庑纬奢p度還原氣氛，完成浸鍍前處理過程，適當(dāng)降溫后浸人到浸鍍液中進(jìn)行浸鍍。

2)無氧化還原法，即改良的森吉米爾法。就是采用氧化與還原過程作為清除鋼材表面污物的主要手段。其主要的生產(chǎn)設(shè)備包括開卷機(jī)、焊接機(jī)、預(yù)熱爐、冷卻塔、酸洗槽、還原爐、鍍鋁鍋、卷曲機(jī)等。在這種生產(chǎn)線上，將直接燃燒式無氧化加熱爐和高溫輻射還原爐聯(lián)合使用，完成鋼材浸鍍前的表面準(zhǔn)備。

4、工藝流程

真空噴鍍工藝流程

第二節(jié) 鍍鋁新技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用情況

1、坩堝表面耐腐蝕處理以及其制造材料的研發(fā)

液體浸鋁用坩堝多為20碳素鋼。在鍍鋁過程中，鋁液中的鋁原子向坩堝基體內(nèi)擴(kuò)散，而坩堝的鐵原子溶人鋁液，其遷移速度相當(dāng)快。壁厚10 mm 的不銹鋼坩堝僅僅20 h坩堝壁就被浸蝕穿孔，成為工藝推廣的一大障礙。曹學(xué)增等開發(fā)了較致密的鍍鋁涂料及刷涂工藝，用于普通鋼制坩堝中，效果很好。這種涂料具有好的熱穩(wěn)定性，與鋁液不反應(yīng)，對(duì)坩堝內(nèi)壁有很強(qiáng)的附著力，并能反復(fù)經(jīng)受熱沖擊，可代替價(jià)格昂貴的A12N3。為了使熱浸鍍鋁技術(shù)能夠更為廣泛地推廣，坩堝表面耐腐蝕處理以及其制造材料的研發(fā)將會(huì)是以后 研究 的重點(diǎn)

2、鍍鋁鋼產(chǎn)品應(yīng)用

經(jīng)過近20年的校廠聯(lián)合 研究 與開發(fā)，華中科技大學(xué)開發(fā)的鍍鋁鋼產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在化工、石油、電力等 行業(yè) 的近80家單位得到應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。例如，某沿海煉油廠蒸餾裝置的蒸發(fā)后冷換熱器，其殼程為海水，管程為含H2S的不凝氣和汽油，進(jìn)口溫度為20℃，出口為40℃；原來的碳鋼管，僅能用14個(gè)月，改用鍍鋁鋼后，經(jīng)43個(gè)月的使用，400根鍍鋁鋼管中只有14根開裂(由于加工質(zhì)量問題引起)，其余管子內(nèi)外表面鍍鋁層完好，使用壽命提高2倍以上。

第三節(jié) 鍍鋁國(guó)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

熱浸鍍鋁鋼材在發(fā)達(dá)國(guó)家 研究 時(shí)間較長(zhǎng)，目前已有比較成熟的生產(chǎn)工藝，并進(jìn)入穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)期。在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用范圍非常廣泛，目前己逐步建立并完善了鍍鋁鋼的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)這種材料的焊接性能也進(jìn)行了一定的 研究 ，從六、七十年代開始陸續(xù)有一些 研究 成果發(fā)表。但是由于鍍鋁鋼材的擴(kuò)散層太薄，給 研究 工作造成了較大的困難，而且缺乏鐵-鋁系中各種中間相的結(jié)晶構(gòu)造和其性能的確切材料，所以到目前為止眾多學(xué)者對(duì)鍍鋁層的結(jié)構(gòu)和組成還沒有一致的看法，對(duì)焊接時(shí)由這些組織引起的問題也還有待進(jìn)一步 研究 。

1972年，美國(guó)伯利恒鋼鐵公司開發(fā)出55％A1-Zn合金鍍層板，一般情況下，熱鍍鋁鍍層為一種穩(wěn)定的金屬間化合物Fe2Al5，通常稱之為11相，F(xiàn)e l 層的厚度約為3Ixm-10Ixm，這種產(chǎn)品具有Al鍍層的耐蝕性，還兼有zn的陰極保護(hù)性，在3l5℃長(zhǎng)期使用不變色，通常作為以耐蝕為主要用途的鋼帶，投產(chǎn)后迅速擴(kuò)展到其他國(guó)家。1976年，美國(guó)內(nèi)陸鋼鐵公司開發(fā)出了Al—Ti合金鍍層鋼板，使鍍鋁鋼帶的使用溫度可提高到850℃。熱鍍純Al鍍層鋼帶，通常作為以耐蝕為主要用途的鋼帶。熱鍍Al—Si鍍層鋼帶，因含Si，耐高溫性能好，國(guó)外通常將其作為以耐熱為主要用途的鋼帶。

進(jìn)入2l世紀(jì)，美鋼聯(lián)法具有電解脫脂．刷洗等前處理和全輻射加熱退火等特點(diǎn)，因此目前熱鍍鋁的改良森吉米爾法工藝已向美鋼聯(lián)法工藝發(fā)展。目前澳大利亞BHP公司將開發(fā)新型彩色鍍鋁鋅鋼板。

第四節(jié) 鍍鋁技術(shù)開發(fā)熱點(diǎn)、難點(diǎn) 分析

70年代以來，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，鍍鋁鋼板生產(chǎn)技術(shù)迅速發(fā)展，一些新方法、新技術(shù)不斷出現(xiàn)，如電鍍法、噴鍍法和真空蒸鍍法、電泳法等等，然而熱鍍法仍是生產(chǎn)鍍鋁鋼板的主要方法，因?yàn)榇朔N方法比較經(jīng)濟(jì)。

工業(yè)生產(chǎn)鍍鋁鋼板有熱鍍法和電泳法兩種。熱鍍鋁與森吉米爾法熱鍍鋅(見鍛鋅鋼板生產(chǎn))基本相似。由于鋁的化學(xué)活性大，熔點(diǎn)(660℃)高于鋅(419.45℃)，且表面張力較大，因而使操作溫度高，技術(shù)難度大，工序更加復(fù)雜。熱鍍鋁時(shí)槽溫保持在670—710℃，在如此高溫下，鐵與鋁迅速反映生成浮渣，所以熔鋁不能用鐵鍋而應(yīng)采用鑲有陶瓷襯里的容器。液態(tài)鋁表面張力大，對(duì)鋼板的潤(rùn)濕性較差，鋼帶需經(jīng)嚴(yán)格的表面預(yù)處理才可獲得良好的鍍層。熔融鋁和鋼基接觸很快形成Fe——Al系金屬化合物，此合金硬而脆，將嚴(yán)重影響鍍鋁鋼板的塑性加工成形性(見薄板成形性)。為了控制鋁和鋼界面生成金屬化合物，一般要在鋁液中加入5%~10%的硅。

熱鍍法所生產(chǎn)鍍鋁寬板帶的難點(diǎn)在于提高產(chǎn)品的耐腐蝕性，為了進(jìn)一步提高鍍鋁鋼板的耐腐蝕性，開發(fā)鍍鋁鋅板，其具有更好的耐熱性，其使用溫度可達(dá)850℃，相當(dāng)于409型不銹鋼。

第五節(jié) 鍍鋁未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

進(jìn)入80年代，由于鍍鋁鋼帶的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)熱鍍鋁鋼帶的耐高溫、耐腐蝕性能有了更高的要求，出現(xiàn)了用合金鋼帶鍍鋁代替低碳鋼帶鍍鋁，用鉻合金鋼帶鍍鋁代替低合金鋼帶鍍鋁，用不銹鋼帶鍍鋁代替鉻合金鋼帶鍍鋁的發(fā)展趨勢(shì)，熱鍍鋁鋼帶的發(fā)展朝著用低成本鋼取代高成本耐熱鋼的方向發(fā)展，使得鍍鋁板的生產(chǎn)規(guī)模和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。目前，鍍鋁未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在：

1、復(fù)雜工件浸鋁工藝的改進(jìn)

目前的鍍鋁技術(shù)主要用于高溫、高腐蝕工作條件下的管件和一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單工件，而復(fù)雜工件材料仍以合金材料為主，如果浸鋁液的流動(dòng)性、表面附著能力以及滲入技術(shù)能進(jìn)一步提高，熱浸鍍鋁工藝將得到更為廣泛的應(yīng)用。

2、計(jì)算機(jī)模擬 研究

近年來已開始用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的方法來 研究 熱浸鍍鋁工藝，由于對(duì)熱浸鍍鋁過程進(jìn)行完整的模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試有很大困難，國(guó)內(nèi)外這方面的 研究 將會(huì)不斷涌現(xiàn)。

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