李強

摘要：傳統鍍鋅、鍍鋁鋼板生產需經酸洗、冷軋、離線鍍涂等多道工序，存在投資大、流程長、環境污染嚴重等問題。本文提出一種在熱軋成品出口處直接噴鋅粉、鋁粉，利用軋后余熱實現在線熱熔鍍鋅鋁的新型工藝。該工藝省去了鍍鋅鍍鋁廠房建設與酸洗工序，顯著降低投資與運營成本，并從根本上消除了廢酸污染。文章系統分析了工藝實施中的九大關鍵技術難題，包括熱軋表面清潔、溫度精準控制、噴涂均勻性、快速冷卻、輸送防劃傷、矯直與卷取適應性、剪切防護、端部補鍍及鍍層附著性等，并提出了相應的解決思路與技術方案。本研究為實現熱軋—鍍涂一體化高效綠色生產提供了理論依據與技術參考。

關鍵詞：熱軋成品；在線熱熔鍍鋅鋁；熱噴涂；表面處理；工藝集成

1  引言

隨著鋼鐵工業向綠色化、短流程、低成本方向轉型升級，傳統鍍鋅、鍍鋁鋼板的生產模式面臨日益嚴峻的挑戰。傳統的離線鍍涂工藝不僅需要獨立的廠房與生產線，還包含酸洗、冷軋、退火、鍍涂等多個環節，存在設備投資大、能耗高、環境污染嚴重等問題。尤其酸洗工序產生的大量廢酸及含酸廢水，已成為制約行業綠色發展的瓶頸之一。

為簡化生產流程、降低綜合成本，探索利用熱軋成品出口的余熱直接進行在線鍍涂具有重要工程價值。熱軋鋼板終軋后溫度通常在800℃以上，經過層流冷卻至一定溫度范圍，若能在此階段直接噴涂鋅粉、鋁粉，利用鋼板自身熱量使粉末熔融并形成鍍層，則可省略后續冷軋、酸洗及離線鍍涂等工序，實現熱軋—鍍涂一體化生產。

本文基于熱軋成品出口的工藝特點，系統分析在線噴鋅粉、鋁粉實現熱熔鍍鋅鋁的技術優勢，深入剖析該工藝面臨的九大關鍵技術難題，并提出相應的解決方案，為后續工業化應用提供理論支撐。

2  工藝優勢分析

2.1 節省建設與運營成本

傳統鍍鋅生產線需獨立建設廠房，配備酸洗槽、鍍鋅鍋、退火爐、冷卻塔等大型設備，投資動輒數億元。本工藝直接利用熱軋產線末端空間進行在線鍍涂，無需額外征地建設，可節省廠房建設費用、設備投資及相關配套設施費用。同時，由于工序簡化，人工成本、設備維護成本及能耗成本均顯著降低。

2.2 消除酸洗污染

傳統鍍鋅工藝中，酸洗工序使用鹽酸或硫酸去除熱軋帶鋼表面的氧化鐵皮，過程中產生大量廢酸及含酸廢水，處理難度大、成本高，且存在環境風險。本工藝省略酸洗步驟，從源頭避免了酸性污染物的產生與排放，符合鋼鐵行業超低排放與綠色制造的要求。

2.3 降低全流程綜合成本

除投資與環保優勢外，該工藝還帶來了顯著的生產成本節約。省略冷軋工序意味著減少了軋制能耗與軋輥損耗；省略離線鍍涂工序則降低了鋅、鋁原料的加熱能耗與金屬損耗。整體而言，從熱軋坯料到鍍層成品，全流程綜合成本可大幅降低，同時生產周期縮短，資金周轉效率提高。

3  關鍵技術難題與解決方案

3.1 熱軋表面氧化與清潔控制

問題描述：熱軋成品出口鋼板表面普遍存在氧化鐵皮、粉塵及軋制油污等污染物。若直接噴涂鋅粉、鋁粉，污染物將阻礙金屬粉末與基體的直接接觸，導致鍍層附著力差、局部漏鍍、鍍層起皮等質量問題。

解決方案：需在噴涂前開發高效的在線表面處理技術?？刹捎酶邏核淞髋c刷洗組合方式去除松散的氧化鐵皮，輔以激光清洗或等離子清洗技術去除微觀油污與殘留氧化物。同時，應在保護氣氛或惰性氣體屏蔽下進行噴涂，防止二次氧化。最終實現表面潔凈度達到Sa2.5級以上，確保鋅鋁鍍層與基體的冶金結合。

3.2 溫度精準控制

問題描述：鋅的熔點為419.5℃~420℃，鋁的熔點為660℃。為實現粉末噴到鋼板表面瞬間熔融，鋼板表面溫度需高于粉末熔點。然而溫度過高會導致鍍層過厚、流淌，或基體晶粒粗化；溫度過低則粉末無法完全熔融，形成松散堆積層。熱軋出口溫度通常在800℃以上，需經冷卻段降溫至目標溫度區間，控制精度要求高。

解決方案：需在熱軋層流冷卻段后增設精密溫度調控區，采用氣霧冷卻或水冷+回溫組合方式，將鋼板溫度精確控制在420℃~680℃之間，具體目標溫度根據鍍層成分（純鋅、純鋁或鋅鋁混合比例）動態設定。同時，沿寬度方向需保證溫度均勻性，溫差控制在±10℃以內，避免橫向鍍層不均。

3.3 熔融后快速冷卻

問題描述：鋅鋁粉末熔融后需在液態狀態下完成鋪展，隨后快速凝固形成致密鍍層。若冷卻速度過慢，鍍層易發生氧化、合金層過度生長或晶粒粗化，降低耐腐蝕性能與表面質量。

解決方案：在噴涂工位后設置快速冷卻區，可采用氣霧冷卻、高壓水幕冷卻或超音速氣冷等方式，實現冷卻速率可控。對于薄規格帶鋼，需控制冷卻強度避免板形惡化。冷卻后鍍層溫度應降至200℃以下，確保后續輸送與卷取過程中鍍層不被損傷。

3.4 噴粉設備與均勻性控制

問題描述：噴粉系統需滿足全斷面覆蓋、厚度可調、均勻一致的要求。傳統噴槍易出現中心厚、邊緣薄的問題，且粉末流量難以穩定控制。

解決方案：開發專用多噴嘴陣列式噴粉裝置，沿帶鋼寬度方向布置多組獨立控制的噴頭，每組噴頭可調節粉末流量與噴射角度。采用閉環反饋控制系統，實時檢測鍍層厚度與寬度方向分布，動態調整各噴嘴的噴粉量。同時，噴粉系統應具備粉末回收與循環利用功能，提高原料利用率。

3.5 輸送與防劃傷機構

問題描述：鍍后鋼板在輸送過程中需避免機械接觸損傷鍍層。傳統輥道輸送方式中，鋼帶與輥面存在相對滑動，易造成鍍層劃傷與磨損。

解決方案：在鍍后輸送段采用非接觸式氣浮輸送技術，通過高壓氣流將鋼帶懸浮于輥道上方，避免物理接觸。對于必須接觸的部位，應采用軟質耐高溫襯墊輥道，如陶瓷纖維包裹輥或耐高溫橡膠輥，減小接觸壓力與摩擦系數。

3.6 矯直與卷取適應性改造

問題描述：傳統矯直機采用多輥彎曲矯直方式，對鍍層表面易造成壓痕與折裂；傳統卷取機在卷取過程中，層間相對滑動可能導致鍍層摩擦脫落。

解決方案：矯直方面，可開發低應力拉伸矯直工藝，采用較小的彎曲曲率與張力組合，避免鍍層因過大變形而開裂。卷取方面，卷取機芯軸增設柔性襯層，如聚氨酯襯套或氣墊式卷筒，減少內層與芯軸的相對滑動；同時優化卷取張力設定，在保證卷形穩定的前提下盡量降低層間壓力。

3.7 剪切過程防護

問題描述：剪切時鋼板邊緣與剪刃、輸送臺面接觸，易造成鍍層劃傷與邊緣剝落。

解決方案：在剪刃處增設導向保護裝置，采用非金屬耐磨材料制作導向板。對于高端產品，可考慮采用激光切割或水射流切割等非接觸切割方式，完全消除機械接觸損傷風險。剪切后應對切口邊緣進行檢查，必要時進行局部補涂。

3.8 端部補鍍

問題描述：剪切后鋼板端部無鍍層覆蓋，裸露的基體金屬在大氣環境中易發生銹蝕，影響產品整體防腐性能。

解決方案：在剪切工位后增設端部補鍍裝置。可采用局部噴涂方式，對上下表面端部區域進行二次噴涂；或采用電刷鍍技術在端部快速沉積鋅鋁鍍層。補鍍區域寬度建議為10~20mm，確保端部完全覆蓋。

3.9 鍍層附著性與浸入性

問題描述：鋅鋁鍍層與熱軋基體的結合強度取決于界面反應與潤濕性。若界面未能形成有效的金屬間化合物層，鍍層易在后續加工中剝落。

解決方案：通過優化噴涂時的鋼板溫度、粉末粒度、噴涂距離及保護氣氛，促進鋅鋁熔體與基體的潤濕與擴散。適當提高基體溫度可增強界面擴散反應，形成Fe-Al或Fe-Zn金屬間化合物層，提高結合強度。同時，可對粉末進行合金化改性，如添加微量稀土元素，改善熔體流動性及界面結合性能。

4  工藝集成與產線布局建議

為實現上述工藝的工業化應用，需對現有熱軋產線末端進行針對性改造。建議產線布局如下：

1. 熱軋出口段：保持原有軋制與層流冷卻系統，增加精密溫度調控段。

2. 表面處理段：設置高壓水射流+刷洗+激光清洗組合裝置，實現表面潔凈。

3. 噴涂段：布置多噴嘴陣列噴粉系統，配備閉環厚度控制系統與惰性氣體保護罩。

4. 快速冷卻段：采用氣霧冷卻+水幕冷卻組合，實現可控快速凝固。

5. 輸送段：采用氣浮輸送與軟質輥道相結合方式。

6. 矯直段：低應力拉伸矯直機。

7. 剪切段：增設導向保護裝置或激光切割設備。

8. 端部補鍍段：局部噴涂或電刷鍍裝置。

9. 卷取段：柔性襯層卷取機。

五、結論

（1）熱軋成品出口在線噴鋅粉、鋁粉實現熱熔鍍鋅鋁的工藝，省去了鍍鋅鍍鋁廠房建設與酸洗工序，可大幅節省投資與運營成本，并從根本上消除廢酸污染，具有顯著的經濟效益與環境效益。

（2）該工藝面臨表面清潔、溫度控制、噴涂均勻性、快速冷卻、輸送防劃傷、矯直與卷取適應性、剪切防護、端部補鍍及鍍層附著性等九大關鍵技術難題，需逐一突破方可實現穩定工業化生產。

（3）通過開發在線表面清潔技術、精密溫度控制技術、多噴嘴陣列噴粉系統、非接觸式輸送機構、低應力矯直與柔性卷取設備，并優化噴涂工藝參數以增強鍍層附著性，有望實現熱軋—鍍涂一體化高效生產。

（4）本研究為鋼鐵企業利用現有熱軋產線開發高附加值鍍層產品提供了新的技術路徑，對推動行業綠色化、短流程轉型具有積極意義。

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作者簡介：李強，主要從事軋鋼生產和軋鋼工藝與表面處理技術研究工作。