科创中国
热轧带钢免酸洗直接还原退火热镀锌技术
发布时间: 2023-11-16
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
发明专利,实用新型专利,新技术
行业领域：
高新技术改造传统产业
成果介绍
我国钢铁工业在近二十年里高速发展，从钢铁产量到产品质量都取得了巨大的进
步，然而行业的快速发展也伴随着高能耗、重污染、低效益的问题。面临如此困境，钢铁工业亟需工艺技术创新和生产流程优化，以降低能源和资源消耗、保护生态环境，实现绿色制造。
表面镀锌是提高钢铁材料使用寿命的最常用技术，其中90%以上采用热浸镀锌。
然而，酸洗作为传统热镀锌板生产流程中的高污染环节，增本降效的同时带来一系列质量问题：一方面酸洗工序本身增加成本，同时酸液挥发和废酸排放还严重地污染环境；另一方面酸洗还会造成酸洗板的表面质量缺陷和氢脆等产品缺陷。而在含Si、Mn等合金元素的高强热镀锌板的生产工艺中，由于合金元素的选择性氧化容易出现露镀缺陷，为了解决这一问题，通常需要额外的预氧化、预镀等工序，这无疑将增加生产工序，降低生产效率，提高成本。热镀锌板工艺也面临着节能减排、降本增效的压力，需要进行短流程优化改进。如果可以利用热轧过程中产生的氧化铁皮，在还原性气氛中将氧化铁皮还原为纯铁，利用纯铁的良好润湿性进行在线连续热镀锌，即可消除酸洗的不足，也可解决由Si、Mn 等合金元素选择性氧化造成的露镀问题。
成果亮点
本技术利用氢还原代替传统酸洗工艺去除氧化铁皮，从而实现系列高品质热镀锌产品的短流程生产。首先，开发出了氧化铁皮标准化处理技术，使带钢进入热镀锌前的氧化铁皮厚度基本一致且具有均匀的横/纵向厚度分布。其次，基于氧化铁皮的逆相变机理，开发出退火过程氧化铁皮结构控制技术，可获得最易还原的氧化铁皮结构。第三，通过研究氧化铁皮相变规律和低氢浓度条件下的还原动力学，开发出多阶段还原控制技术，与传统的恒温还原工艺相比，氧化铁皮还原效率提升了20%~30%。最后，通过热镀锌过程中的界面反应行为与机理研究，提出“以Al代Zn”的锌液合金化成分设计准则并开发出均匀共晶组织的Zn-Mg-Al-Si等新型镀层，大幅提高了镀锌产品的表面质量和使用寿命。免酸洗还原热镀锌工业试制结果表明，由于省去了酸洗和预氧化工序，可提高生产效率20%以上且吨钢减少浓盐酸消耗约20 kg，同时也展现出本技术在厚规格、超厚锌层（600 g/m2以上）产品开发方面独特的优势。
团队介绍
刘振宇教授带领团队通过构建热轧氧化理论体系，开发了具有自主知识产权的成套技术，并率先实现了由经验试错向智能化控制的转型。采用了刘振宇教授团队开发的相关技术，在我国钢铁行业形成了“免酸洗钢”和“易酸洗钢”两个品牌，生产出的工程机械用钢因表面优异，成为行业专供产品，不但打破了国外垄断的现状，而且在数量和质量方面都实现了反超；
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”高端装备用特种合金制造产业科技服务团 (中国金属学会) 评价时间：2023-11-17
车彦民
中国金属学会
高级工程师
综合评价
该项工艺技术利用氢还原代替传统酸洗工艺去除氧化铁皮， 从而实现系列高品质热镀锌产品的短流程生产。 开发出了氧化铁皮标准化处理技术，使带钢进入热镀锌前的氧化铁皮厚度基本一致且具有均匀的横/纵向厚度分布， 提出“ 以 Al 代 Zn” 的锌液合金化成分设计准则并开发出均匀共晶组织的 Zn-Mg-Al-Si 等新型镀层， 大幅提高了镀锌产品的表面质量和使用寿命。可提高生产效率 20%以上且吨钢减少浓盐酸消耗约 20 kg， 同时也展现出本技术在厚规格、 超厚锌层（600 g/m2 以上） 产品开发方面独特的优势，建议推广。
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