钢铁产品的十分之一消耗于腐蚀。被腐蚀报废的金属制品的制造价值往往要比金属本身的价值高很多。 焊接应力
为了解决生产中的钢材腐蚀问题，人们采用多种途径来避免和减少钢铁的腐蚀损失，主要有合金防腐法和表面包层防腐法两种。合金防腐法就是将钢制成含有镍铬的不锈钢，但是此法的工艺复杂，价格昂贵。表面包层法就是在钢材表面形成金属镀层（锌、铝、锡、铅等）、非金属涂层（漆、塑料）或非金属膜，它的制造容易成本低，得到了广泛的应用。锌作为一种既可以防止钢铁腐蚀又能受自身腐蚀产物保护使自身腐蚀速度减慢的金属，几乎是在人们认识它这一特性的同时便开始了对镀锌工艺的研究。对于钢板、钢丝、型钢、器皿和紧固件等，都用镀锌来进行防腐。目前镀锌的锌耗量占锌产量的50％左右。
在各种镀锌方法中，有热镀锌、电镀锌、热喷镀、真空蒸发镀和机械滚镀等。其中用于热镀锌的锌量占全部镀锌的耗锌量的90％以上。其主要原因就是热镀锌工艺能以低廉的成本和简单的工艺获得较厚的镀层和较强的耐蚀性，并且镀层的厚度、韧性和表面状态都可以控制。因此随着近年来钢板生产和热镀锌技术的发展，热镀锌钢板的产品品种和数量大为增加，并广泛的应用于建筑、家电和汽车等行业中。下面就热镀锌钢板的腐蚀原理、生产工艺、产品及分类和首钢热镀锌线作一简单介绍。
1.1 热镀锌钢板的腐蚀原理
1.1.1 钢铁在大气中的腐蚀
空气中含有氧气和水，在钢材的表面通过水蒸气凝结、吸附凝聚、化学凝聚、毛细凝聚而形成薄层水膜，钢铁不断遭受腐蚀，反应式如下：
O H O Fe O O H Fe 232222324⋅→++
钢铁在大气腐蚀中生成的锈层中含FeO 、Fe 2O 3、Fe 3O 4，其中FeO 、Fe 2O 3比较疏松，易溶解，而且Fe 2+还会进一步氧化。故而钢铁表面生成的锈层并不能减缓钢铁表面继续腐蚀的速度。当空气中含有SO 2气体时，将在锈层底部生成FeSO 4·4H 2O 和Fe 2(SO 4)3等白结晶并对钢的腐蚀起促进作用，还能引起点蚀。
1.1.2 镀锌层对钢铁腐蚀的作用
1.1.
2.1 锌的大气腐蚀
在干燥状态时，由于锌的性能较活泼，也能生成ZnO，在潮湿的大气中，镀锌层表面也存在水膜，也会发生有氧参与的电化学腐蚀。于是锌的表面，会生成由ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3组成的锈层。
由于ZnO的体积比金属锌的体积大0.44倍，所以锈层的初期比较致密，而且的潮湿情况下生成的Zn(OH)2、ZnCO3组成的锈层粘附性较好，所以锌比钢铁的耐大气腐蚀性能好，见表1.1。
表1.1 锌和钢在不同大气中的重量损失
大气种类锌损失量g/(m2·a) 含铜<0.05％的钢损失量g/(m2·a)损失量比较Zn/Fe 工业区 82 1300 1：15.7 城市区 43 600 1：14.0 农村 15 430 1：28.4
在空气受到污染且锌在露天的情况下，由于空气中SO2、NO2以及Cl−的存在都会加剧锌的腐蚀。所以镀锌板在不同环境中使用时，其使用寿命和耐蚀较大的差别。
1.1.
2.2 镀锌层对钢铁腐蚀的保护作用
在大气中暴露的镀锌钢材，其表面情况或所处的阶段有6种情况，如图1.1所示。
⑴钢铁表面的镀层完整。锌层对钢材进行物理保护，发生的腐蚀是锌在大气中的腐蚀。
⑵镀层中的合金层暴露于大气中。锌层对钢材进行物理保护，由于电极电位的不同，纯锌层对合金层提供阳极保护而优先腐蚀。交换目录
⑶纯锌层腐蚀完毕，合金层是完整的。合金层对钢材提供物理保护，发生的腐蚀是Zn-Fe合金层在大气中的腐蚀。
⑷镀层部分破损使钢板局部裸露于大气中。由于Zn、Fe和Zn-Fe合金的电极电位分别为-0.762v、-0.439v和-0.59~-0.66v，所以发生的腐蚀是Zn的电化学腐蚀，锌对钢基提供阳极保护。
⑸纯锌层腐蚀完毕，钢铁部分裸露在大气中，Zn-Fe合金层对钢铁阳极保护。
⑹ 全部镀层消耗完毕，发生钢铁腐蚀。
pvc再生颗粒（2）
（4） （3） （1）
（6）
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（5） 图1.1 镀锌层对钢铁腐蚀的保护作用
1.2 热镀锌钢板工艺简介
由于钢铁制品表面的镀锌层具有良好的抗腐蚀性和美丽的外观，所以近年来镀锌技术取得了飞速的发展。其中，热镀锌以低廉的成本、简单的工艺和较厚的镀层获得了广泛的应用。
钢板热镀锌技术从1936年就实现了工业化生产，多年来随着技术的发展，工艺和设备也经过了不断的改进和发展，但是由于技术和经济发展的不平衡，在生产技术和工艺上还是一种新老并存的局面，如图1.2所示。但是从整体上来说，钢板热镀锌生产工序可以分为如下五大部分：
原板准备 → 镀前处理 → 热镀锌 → 镀后处理 → 成品检验
热镀锌
线外退火法
湿法
微安表干法
赛拉斯法
莎伦法
森吉米尔法
空心钢管改良森吉米尔法
美钢联法
图1.2 热镀锌方法分类
1.2.1 线外退火的钢板热镀锌
线外退火就是将热轧或冷轧钢板进入热镀锌线之前在罩式退火炉中进行再结晶退火。属于这种退火工艺的有单张钢板热镀锌的湿法和干法热镀锌以及带钢连续热镀锌的惠林法。
1.2.2 线内退火连续热镀锌
线内退火就是将热轧或冷轧带卷作为热镀锌的原板，在热镀锌作业线内进行气体保护再结晶退火。赛拉斯法、莎伦法森吉米尔法、改良森吉米尔法、美钢联法都属于这个类型。目前新建线多属改良森吉米尔法或美钢联法，只是在布置上略有区别。
1.2.2.1 塞拉斯法
这种方法可以采用未退火和退火的带卷。带钢首先碱洗脱脂，然后用盐酸清除表面的氧化铁皮，并经水洗、烘干后再进入由煤气火焰直接加热的立式退火炉。通过严格控制炉内煤气和空气的比例，使之在煤气过剩和氧气不足的情况下进行不完全燃烧，从而在炉中形成还原气氛。已退火的原板在炉中加热到510℃，未退火的带钢可根据需要提高炉温，最高可达1000～1300℃，使带钢快速加热并进行再结晶退火。然后在低氢（15％以下）保护气氛下冷却带钢，最后在密闭情况下浸入锌液，进行热镀锌。
塞拉斯法设备紧凑，投资费用低，产量较高。但是生产工艺较复杂，特别是在机组停止运转时，为了
避免烧断带钢，需要将炉子横移出带钢外的方式，操作上存在很多问题，所以在热镀锌工业中应用较少。
1.2.2.2 莎伦法
此法直接采用冷轧带钢作为原板，在退火炉中连续向带钢喷射浓度较低的无
水氯化氢气体，同时加热带钢达到再结晶温度。采用氯化氢气体酸洗，可以同时去除带钢表面的氧化铁皮和油脂。它在退火过程中生成的FeCl3在300℃升华，FeCl3挥发掉之后，带钢在密封的情况下浸入锌液进行热镀锌。由于带钢表面被氯化氢气体腐蚀形成麻面，所以镀层粘附性特别好。但是设备的腐蚀严重，维修及更新费用很高。因而此种方法很少被采用。
1.2.2.3 森吉米尔法
森吉米尔法是波兰人森吉米尔1931年提出的，是线内退火中第一个把退火工艺和热镀锌工艺联合起来的方法。
线内退火炉主要包括氧化炉和还原炉。带钢在氧化炉中被煤气火焰直接加热到450℃左右，此时可把带钢表面的油脂烧掉，起到净化表面的作用。在还原炉中含H225％、N275％的保护气体把带钢表面的氧化铁皮还原成适合热镀锌的海绵状纯铁，并将带钢加热到700～800℃进行再结晶退火。在冷却段
将带钢入锌锅温度控制在约480℃，并在密封条件下进入锌液进行热镀锌。
由于带钢在氧化炉中形成的氧化层较厚，不易还原，所以影响了镀层的粘附性。如果要使氧化层充分还原，必须提高保护气体中氢气含量或降低带钢速度，这样就增加了高氢气操作的危险性，降低了机组产量。为了降低氧化层厚度，就要减少带钢在氧化炉中的停留时间，所以带钢进入还原炉时的温度较低，这就增大了还原炉的负载。而还原炉采用辐射管加热，效率较氧化炉低得多。要想满足工艺要求，必须增加还原炉长度或极大提高辐射管的加热温度，其结果是增大了建设和设备投资。
1.2.2.4 改良森吉米尔法
改良森吉米尔法将原来的氧化炉、还原炉组成了一个结构整体，把原来的氧化炉改为无氧化预热炉。其基本原理是控制炉内的空气过剩系数小于1，使燃气不完全燃烧而保持无氧化状态。在生产中，根据机组的具体情况，适当地控制加热时间、炉温、燃烧气氛，充分利用CO和H2的还原能力。这样在去除带钢表面的油脂的同时，可以极度地降低带钢表面的氧化。但是在实际生产中，当温度在500～1000℃的范围内，再加上燃烧时产生相当数量的H2O，所以预热炉炉内气氛具有微弱的氧化性。
改良森吉米尔法与森吉米尔法相比较有着以下优点：
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