鍍鋅槽鋼

鍍鋅槽鋼是一種有效的金屬防腐方式，主要用於各行業的金屬結構設施上。

基本介紹

• 中文名：鍍鋅槽鋼
• 功能：防腐方法
• 類別：鋅製作工藝
• 實質：鋼板圖層

概述

熱鍍鋅槽鋼，按鍍鋅工藝的不同可以分為熱浸鋅槽鋼和熱吹鍍鋅槽鋼，是將除銹後的鋼件浸入440~460℃左右融化的鋅液中，使鋼構件表面附著鋅層，從而起到防腐的目的。

現在槽鋼的表面鍍鋅主要採用的方法是熱鍍鋅。熱鍍鋅是由較古老的熱鍍方法發展而來，自從1836年法國把熱鍍鋅套用於工業以來，已經有170年的歷史了。然而近30年來，伴隨冷軋帶鋼的飛速發展，熱鍍鋅工業得到了大規模發展。

在各種保護鋼基體的塗鍍方法中，熱浸鋅是非常優良的一種。它是在鋅呈液體的狀態下，經過了相當複雜的物理、化學作用之後，在鋼鐵上不僅鍍上較厚的純鋅層，而且還生成一種鋅鐵合金層。這種鍍法，不僅具備了電鍍鋅的耐腐蝕特點，而且由於具有鋅鐵合金層。還具有電鍍鋅所無法相比擬的強耐蝕性。因此這種鍍法特別適用於各種強酸、鹼霧氣等強腐蝕環境中。

原理

熱鍍鋅層是鋅在高溫液態下，分三個步驟形成的：

1、鐵基表面被鋅液溶解形成鋅—鐵合金相層；

2、合金層中的鋅離子進一步向基體擴散形成鋅鐵互溶層；

3、合金層表面包絡著鋅層。

工藝流程

熱鍍鋅槽鋼工藝流程：原料檢驗→酸洗→清洗→助鋅→烘乾→鍍鋅→冷卻→鈍化→清洗→成品檢驗→檢驗打包等。

按照習慣往往根據鍍前處理方法的不同把熱鍍鋅工藝分為線外退火和線內退火兩大類。

1、線外退火

線外退火就是熱軋或冷軋鋼進入熱鍍鋅作業線之前，首先在抽底式退火爐或罩式退火爐中進行再結晶退火，這樣，鍍鋅線就不存在退火工序了。鋼材在熱鍍鋅之前必須保持一個無氧化物和其他髒物存在的潔淨的純鐵活性表面。這種方法是先由酸洗的方法把經退火的表面氧化鐵皮清除，然後塗上一層由氯化鋅或由氯化銨和氯化鋅混合組成的溶劑進行保護，從而防止鋼材再被氧化。

（1）濕法熱鍍鋅

鋼材表面的溶劑不經烘乾（即表面還是濕的）就進入起表面覆蓋有熔融態溶劑的鋅液進行熱鍍鋅。此方法的缺點是：

a.只能在無鉛狀態下鍍鋅，鍍層的合金層很厚且粘附性很壞；

b.生成的鋅渣都積存在鋅液和鉛液的界面處而不能沉積鍋底（因為鋅渣的比重大於鋅液而小於鉛液），這樣鋼材因穿過鋅層污染了表面。

因此，濕法熱鍍鋅已基本被淘汰。

（2）單支鋼材

這種方法一般是採用熱軋疊軋板作為原料，首先把經過退火的鋼材送入酸洗車間,用硫酸或鹽酸清除鋼材表面的氧熱鍍鋅法化鐵皮。酸洗之後的鋼材立即進入水箱中浸泡等待鍍鋅，這樣可以防止鋼材再氧化。後經過酸洗、水清洗、擠乾、烘乾、進入鋅鍋（溫度一直保持在445—465℃）熱鍍鋅，再進行塗油和鉻化處理。這種方法生產的熱鍍鋅板比濕法鍍鋅成品質量有顯著提高，只對小規模生產有一定價值。

（3）惠林法熱

該連續鍍鋅生產線包括鹼液脫脂、鹽酸酸洗、水沖洗、塗溶劑、烘乾等一系列前處理工序，而且原板進入鍍鋅線鍍鋅前還需要進行罩式爐退火。這種方法生產工藝複雜，生產成本高，更為主要的是此方法生產的產品常常帶有溶劑缺陷，影響鍍層的耐蝕性。並且鋅鍋中的AL常常和鋼材表面的溶劑發生作用生成三氯化鋁而耗掉，鍍層的粘附性變壞。因而此方法雖然已問世近三十年，但在世界熱鍍鋅行業中並未得到發展。

2、線內退火

線內退火就是由冷軋或熱軋車間直接提供帶卷作為熱鍍鋅的原板，在熱鍍鋅作業線內進行氣體保護再結晶退火。屬於這個類行業的熱鍍鋅方法包括：森吉米爾法、改良森吉米爾法、美鋼聯法（同日本川崎法）、賽拉斯法、莎倫法。

（1）森吉米爾法

它是把退火工藝和熱鍍鋅工藝聯合起來，其線內退火主要包括氧化爐，還原爐兩部份組成。帶鋼在氧化爐中煤氣火焰直接加熱到450度左右，把帶鋼表面殘存的軋制油燒掉，淨化表面。後再把帶鋼加熱到700-800度完成再結晶退火，經冷卻段控制進鋅鍋前溫度在480度左右，最後在不接觸空氣的情況下進入鋅鍋鍍鋅，因此，森吉米爾法產量高、鍍鋅質量較好，此法曾得到廣泛套用。

（2）美鋼聯法

它是森吉米爾法的一個變種，它僅僅是利用一個鹼性電解脫脂槽取代了氧化爐的脫脂作用，其餘工序與森吉米爾法基本相同。在原板進入作業線後，首先進行電解脫脂，而後水洗、烘乾，再通過有保護氣體的還原爐進行再結晶退火，最後在密封情況下進入鋅鍋熱鍍鋅。這種方法因帶鋼不經過氧化爐加熱，所以表面的氧化膜較薄，可適當降低還原爐中保護氣體的氫含量。這樣，對爐安全和降低生產成本有利。但是，由於帶鋼得不到預加熱就進入還原爐中，這樣無疑提高了還原爐的熱負荷，影響爐子的壽命。因此這種方法並未得廣泛套用。

（3）賽拉斯法

又稱火焰直接加熱法；首先帶鋼經鹼洗脫脂，而後用鹽酸清除表面的氧化皮，並經水洗、烘乾後再進入由煤氣火焰直接加熱的立式線內退火爐，通過嚴格控制爐內煤氣和空氣的焰燒比例，使之在煤氣過剩和氧氣不足的情況下進行不完全焰燒，從而使爐內造成還原氣氛。使其快速加熱達到再結晶溫度並在低氫保護氣氛下冷卻帶鋼，最後在密閉情況下浸入鋅液，進行熱鍍鋅。該法設備緊湊，投資費用低，產量高（最高可達50/小時）。但生產工藝複雜，特別是在機組停止運轉時，為了避免燒斷帶鋼，需要採用爐子橫移離開鋼帶的方法，這樣操作問題很多，所以，熱鍍鋅工業採用此法很少。

（4）莎倫法

1939年美國莎倫公司投產一台新型的熱鍍鋅機組，所以也叫莎倫法。該法是在退火爐內向帶鋼噴射氯化氫氣體並使帶鋼達到再結晶溫度，所以也稱為氣體酸洗法。採用氯化氫氣體酸洗，不但能去除帶鋼表面的氧化皮，而且同時去除了帶鋼表面的油脂，由於帶鋼表面被氧化氣體腐蝕，形成麻面，所以使用莎倫法所得到的鍍層粘附性特別好。但是由於設備腐蝕嚴重，由此造成很高的設備維修和更新費用。因而此種方法很少被採用。

（5）改良森吉米

它是一種更優越的熱鍍鋅工藝方法；它把森吉米爾法中各自獨立的氧化爐和還原爐由一個截面積較小的過道連線起來，這樣包括預熱爐、還原爐和冷卻段在內的整個退火爐構成一個有機整體。實踐證明，該法具有許多優點：優質、高產、低耗、安全等優點已逐漸被人們所認識。其發展速度非常快，1965年以來新建的作業線幾乎全部採用了這種方法，近年來老的森吉米爾機組也大都按照此方法進行了改造。

特點

（1）具有較厚的緻密的純鋅層覆蓋在鋼鐵表面上，它可以避免鋼鐵基體與任何的腐蝕溶液的接觸，保護鋼基體免受腐蝕。在一般大氣中，鋅層表面形成一層很薄而密實的氧化鋅層表面，它很難溶於水，故對鋼基體起著一定保護作用。如果氧化鋅與大氣中其它成分生成不溶性鋅鹽後，則防蝕作用更理想。

（2）具有鐵—鋅合金層，結合緻密，在海洋性鹽霧大氣及工業性大氣中表現特有抗腐蝕性；

（3）由於結合牢固，鋅—鐵互溶，具有很強的耐磨性；

（4）由於鋅具有良好的延展性，其合金層與鋼基附著牢固，因此熱鍍件可進行冷沖、軋制、拉絲、彎曲等各種成型而不損壞鍍層；

（5）鋼結構件熱鍍鋅後，相當於一次退火處理，能有效改善鋼基體的機械性能，消除鋼件成型焊接時的應力，有利於對鋼結構件進行車削加工。

（6）熱鍍鋅後的件表面光亮美觀。

（7）純鋅層是熱鍍鋅中最富有塑性的一層鍍鋅層，其性質基本接近於純鋅，具有延展性，所以它富於撓性。

判定標準

1.附著量

耐蝕性主要決定於鍍鋅層的厚度，故量測厚度常為主要判定鍍鋅質量好壞的根據，鍍鋅層受鋼材表面的成分、組織、結構不同而有不同的反應，另進出鋅溶液的角度、速度亦有很大的影響。故預得完全均一的鍍層厚度，實際上不太可能。所以量測附著量絕對不能以單一點（部位）來判定，必須要量測其單位面積（㎡）平均附著鋅重（g）才有意義。

量測附著量的方法有很多種，如破壞性的切片金相觀測法、酸洗法，非破壞性的膜厚計法、電化學法、進出貨重量差估計法等。一般常用的為膜厚計法及酸洗法。

膜厚儀（鍍層測厚儀）為一利用磁場感應來量測鋅層厚度最普遍省事的方法，其基本條件為鋼鐵表面必須平滑、完整，才可得較準確數字。故在鋼材邊角處或粗糙、有角度鋼件或鑄件等，均不太可能會的一準確的數字。普通鐵件用原鐵材當歸零基材，尚可得相當準確的數字，鑄件就絕對不準確了。

酸洗法為正式檢驗報告用，最準確的方法，惟切片時必須注意上下部位的公平取捨，才可得準確數字。但其亦有缺點，如費時甚多，複雜鋼材面積不易求得，太大件無法整個酸洗等。故充分利用膜厚計來控制現場製程，而用酸洗法來做最後檢測，就已經足夠了。

2.均一性

熱浸鍍鋅鋼鐵最易生鏽的部位，仍是鋅層最薄的地方，故必要測其最薄部位是否符合標準。

均一性的試驗法，一般都用硫酸銅試驗，但此方法對於由鋅層和合金層組成的鍍鋅層皮膜測試很有問題。此因鋅層與合金層在硫酸銅試驗液中的溶解速度不同，合金層中也因鋅/鐵的比率差異而不同。所以，以一定浸漬時間的反覆次數來判定均勻性並不是很合理。

因此，最近歐美規格及JIS中，均有廢止此試驗方法的傾向，以分布取代均一性，以目視或觸感為主，必要時才用膜厚計檢查分布狀態。

又形狀複雜的小構件因面積量測不易，不易求得平均膜厚，有時不得不用硫酸銅試驗法來做參考，但絕不能以硫酸銅試驗取代附著量測定的目的。

3.堅實性

所謂堅實性就是鍍鋅層與鋼鐵密合性，主要要求鍍鋅構件在整理、運搬、保管及使用中具有不得剝離的性質，一般檢驗法有錘打法、擠曲法、卷附法等。

錘打法是以錘打擊試片，檢查鍍層皮膜表面的狀態。把試片固定，免得因錘支持台等高且水平，錘以支持台為中心，使柄重垂直位置自然落下，以4mm間隔平行打擊5點，觀察皮膜是否剝離以為判斷。但是，距離角或端10mm以內，不得作此試驗，同一處不可打擊2次以上等。此法最普遍，適用於鋅、鋁等皮膜堅實測試。其它如擠曲法、卷附法一般很少用，故暫且不提。

一般人常有一種錯誤觀念，往往為了方便量測堅實性，拿兩個鍍鋅鋼材，以邊角互相敲擊，觀察邊角剝落情形以為判斷。若邊角處剛好有幾處較厚的鋅粒。在作業中沒處理好，則一用力敲擊，厚的鋅粒一定會剝落。故此法不能用來判定正常鍍鋅皮膜與鐵基的密合性。

附著量、均一性及堅實性，即為一般規格定義熱浸鍍鋅質量檢驗的項目。亦是一般正式檢驗報告的標準

套用範圍

熱鍍鋅槽鋼的套用隨著工農業的發展也相應擴大。因此，熱鍍鋅製品在建築（如：玻璃幕牆、電力鐵塔、通信電網、水及煤氣輸送、電線套管、腳手架、房屋等）、橋樑、運輸；工業（如化工設備、石油加工、海洋勘探、金屬結構、電力輸送、造船等）；農業（如：噴灌、曖房）、等方面，近幾年已大量地被採用。由於熱鍍鋅製品具有外表美觀、耐腐蝕性能好等特點，其套用範圍越來越廣泛。

規格理算

槽鋼理論重量表：

品名	規格	高度	腿寬	腰厚	理重
熱鍍鋅槽鋼	5#	50	37	4.5	5.438
熱鍍鋅槽鋼	6.3#	63	40	4.8	6.634
熱鍍鋅槽鋼	8#	80	43	5	8.045
熱鍍鋅槽鋼	10#	100	48	5.3	10.007
熱鍍鋅槽鋼	12#	120	53	5.5	12.059
熱鍍鋅槽鋼	12.6#	126	53	5.5	12.318
熱鍍鋅槽鋼	14#a	140	58	6	14.535
熱鍍鋅槽鋼	14#b	140	60	8	16.733
熱鍍鋅槽鋼	16#a	160	63	6.5	17.24
熱鍍鋅槽鋼	16#b	160	65	8.5	19.752
熱鍍鋅槽鋼	18#a	180	68	7	20.174
熱鍍鋅槽鋼	18#b	180	70	9	23
熱鍍鋅槽鋼	20#a	200	73	7	22.637
熱鍍鋅槽鋼	20#b	200	75	9	25.777
熱鍍鋅槽鋼	22#a	220	77	7	24.999
熱鍍鋅槽鋼	22#b	220	79	9	28.453
熱鍍鋅槽鋼	25#a	250	78	7	27.41
熱鍍鋅槽鋼	25#b	250	80	9	31.335
熱鍍鋅槽鋼	25#c	250	82	11	35.26
熱鍍鋅槽鋼	28#a	280	82	7.5	31.427
熱鍍鋅槽鋼	28#b	280	84	9.5	35.832
熱鍍鋅槽鋼	28#c	280	86	11	40.219
熱鍍鋅槽鋼	32#a	320	88	8	38.083
熱鍍鋅槽鋼	32#b	320	90	10	43.107
熱鍍鋅槽鋼	32#c	320	92	12	48.131
熱鍍鋅槽鋼	36#a	360	96	9	47.814
熱鍍鋅槽鋼	36#b	360	98	11	53.466
熱鍍鋅槽鋼	36#c	360	100	13	59.118
熱鍍鋅槽鋼	40#a	400	100	10	58.928
熱鍍鋅槽鋼	40#b	400	102	12.5	65.208
熱鍍鋅槽鋼	40#c	400	104	14.5	71.488

重量計算

槽鋼計算公式（kg/m） W=0.00785 ×[hd+2t （b - d ）+0.349 （R2 - r 2 ）] h= 高

b= 腿長

d= 腰厚

t= 平均腿厚

R= 內弧半徑

r= 端弧半徑 比如 求80 mm ×43mm ×5mm 的槽鋼的每m 重量。

從冶金產品目錄中查出該槽鋼t 為8 ，R 為8 ，r 為4 ，

則每m 重量=0.00785 ×[80 ×5+2 ×8 ×（43 - 5 ）+0.349 ×（82-4 2 ）]=8.04kg