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。

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。

基于前文中提及到的优势，免酸洗还原热基镀锌工艺能够在下列产品中进行应用：

（1）厚规格热镀锌产品：此类产品由于锌层较厚且钢板厚度较厚，生产难度大，锌层难以控制，一般厚规格（≥3.5 mm）产品利润超过500 元。目前5mm 以上，均采用单块镀锌，污染环境，而热轧镀锌免酸洗还原热镀锌生产工艺因具有较好润湿性，可以生产这些产品，市场潜力巨大。

（2）热轧薄规格产品热镀锌产品：热轧薄规格产品热镀锌，代替冷轧产品热镀锌，应用范围从家具到汽车内板，市场应用潜力更大。家电主要用于空调、冰箱、洗衣机、电脑机箱、微波炉、电热壶等。仅空调业的镀锌板年用量就超过500 万吨左右。汽车行业也是薄规格镀锌板的主要消费行业，随着我国汽车产量的飞速增长，国内汽车行业镀锌板消费量将超过400 万吨。

（3）厚锌层热镀锌产品：“海绵城市”、城市综合管廊是我国现阶段市政建设的重点，其中，涉及到地下管廊用镀锌板每年需求量超过100 万吨，而为满足地下管廊工程中地下管廊的建设中对热镀锌板长时间耐蚀的要求，其采用的是厚规格镀层，大多都在600 g/m2 以上，最大的可以到1200 g/m2，但此类厚锌层产品，由于酸洗板和冷轧板在热镀锌过程中表面湿性较差很难获得厚规格镀层，目前主要依靠韩国、日本等国家进口。而免酸洗还原热镀锌技术所采用的镀锌基板是对热轧氧化铁皮进行还原，还原产物粗糙度大具有极好的润湿性，为厚规格镀层提供控制有力条件。

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。

本技术已在无锡华精、河钢邯钢等公司的热镀锌进行了工业化试生产，具体情况

如下：

1、无锡华精公司窄带钢热镀锌生产线

东北大学在无锡华精（中宽带）等热镀锌生产线通过免酸洗还原热镀锌工艺成功实现了600 g/m2 的厚规格锌层的产品试制，产品满足厚镀层、高耐蚀热镀锌板要求。

2、河钢集团邯郸分公司1500 mm 厚板镀锌机组

基于带钢表面氧化铁皮的标准化化预处理进行了免酸洗还原热镀锌技术的工业化试生产，制备出的热镀锌板，镀层厚度32~35μm，0T 冷弯后在顶角处未出现裂纹和脱锌现象，能够满足建筑用热镀锌板的要求。由于免酸洗还原热基镀锌生产摒弃了酸洗工序，既节能环保又降低了生产成本，还原后的海绵铁具有极好的润湿性，为提高镀层厚度提供了有利条件，可满足高耐蚀性镀锌板超厚镀层的涂镀要求。本技术入选中科协科创中国先导性技术榜单。

项目组可提供成套技术转化落地合作方案，项目组开发具有自主知识产权的氧化铁皮还原退火热镀锌技术，已经在多家企业成功进行了工业化试制和工业化应用，带钢厚度规格为1.50mm~3.25mm，宽度规格为500~1250mm，锌层满足≤3a不脱落，吨钢减少浓盐酸消耗超过20kg（不考虑废酸再生），提高连退生产效率30%以上，吨钢减少酸洗成本超过150元。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。