本发明涉及一种热镀锌方法，尤其是一种改良森吉米尔法生产家电镀锌板的镀锌工艺。
背景技术：
近年来，随着我国家电制造业的快速发展，镀锌家电板的需求量在迅速增加，热镀锌向薄规格研究技术也有了迅猛的发展。家电镀锌板的需求一般在0.3～0.8毫米。其中，0.3～0.5毫米镀锌板，一般用于对强度要求不高的冰箱侧板和背板。0.5～0.8毫米镀锌板，一般用于强度较高的洗衣机围板、冰箱面板等部位。
镀锌产品的档次，取决于退火炉的加热方式。目前，退火炉退火工艺有两种：改良森吉米尔法（n.o.f）退火炉和美钢联法退火炉，前者投资少，明火加热+辐射管加热，热效率高，成本低；后者，投资大，全辐射管加热，热效率低，成本高。在国内外应用上，生产家电镀锌板和汽车镀锌家电板，一般采用美钢联退火炉。改良森吉米尔法（n.o.f）退火炉用来生产建材镀锌板。为了降低制造成本，如何用改良森吉米尔法（n.o.f）退火炉生产家电镀锌板是业界研究的课题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、质量好的改良森吉米尔法生产家电镀锌板的镀锌工艺。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：所述热镀锌过程中，炉鼻子内采用氮气加湿使露点控制在-18℃～-25℃，炉鼻子内实时进行排渣；
所述镀锌板为dx51d时，线内退火工艺为：明火加热段，炉温1050～1100℃、出段带温650～700℃；辐射管段的辐射管加热阶段，炉温800～820℃、出段带温710～730℃，辐射管段的辐射管均热阶段，炉温为700～720℃、出段带温680～690℃；冷却段，炉温460～480℃、出段带温440～460℃；
所述镀锌板为dx52d时，线内退火工艺为：明火加热段，炉温1200～1300℃、出段带温750～770℃；辐射管段的辐射管加热阶段，炉温820～850℃、出段带温780～800℃，辐射管段的辐射管均热阶段，炉温为660～680℃、出段带温640～650℃；冷却段，炉温450～470℃、出段带温440～460℃；
所述镀锌板为dx53d时，线内退火工艺为：明火加热段，炉温1300～1400℃、出段带温800～880℃；辐射管段的辐射管加热阶段，炉温850～880℃、出段带温810～830℃，辐射管段的辐射管均热阶段，炉温为680～700℃、出段带温660～680℃；冷却段，炉温340～350℃、出段带温450～470℃。
本发明所述热镀锌过程中，气刀刀唇间隙从中部向两边分别为0.7mm、0.85mm、0.9mm和1.0mm。
本发明所述光整过程的轧制力为2500～3000kn，光整和拉矫过程的总延伸率为1.2～1.5%。
本发明所述镀锌板的厚度为0.3～0.8mm。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明方法以冷硬卷板为基板，采用改良森基米尔法工艺直接进行热镀锌，具有投资少，加热效率高，制造成本低的特点。本发明为改良森基米尔法退火炉制定了适合的加热炉热工制度；在炉鼻子内采用氮气加湿和实时排渣，即减少锌灰的产生，提高镀锌板表面质量；通过优化气刀刀唇间隙，解决了镀锌板厚边质量缺陷；通过优化热镀锌线光整机的轧制力，来提高光整机的表面改善能力，增加产品表面致密性，整体提升产品表面质量；通过优化光整机和拉矫机延伸率控制，提高镀锌板延展性，满足家电镀锌板的深加工性能。本发明完善和发展了连续热镀锌工艺理论，探索研究出适合用改良森吉米尔法生产家电用镀锌板的热镀锌工艺技术，特别是对投资较少的改良森吉米尔法来讲意义重大，可以进行必要的装备改善和工艺优化，迈入家电板领域，可为企业创造可观的经济效益。
具体实施方式
本改良森吉米尔法生产家电镀锌板的镀锌工艺，其包括线内退火和热镀锌、光整和拉矫过程，工艺过程如下所述：（1）线内退火：带钢速度100～120米/分钟。加热炉包括明火加热段、辐射管段和冷却段，辐射管段分为加热阶段和均热阶段；各段工艺如下所述。
所述镀锌板为dx51d时，退火工艺为：明火加热段，炉温1050～1100℃、钢带出该段的温度（出段带温）650～700℃；辐射管段的辐射管加热阶段，炉温800～820℃、出段带温710～730℃，辐射管段的辐射管均热阶段，炉温为700～720℃、出段带温680～690℃；冷却段，炉温460～480℃、出段带温440～460℃。
所述镀锌板为dx52d时，退火工艺为：明火加热段，炉温1200～1300℃、出段带温750～770℃；辐射管段的辐射管加热阶段，炉温820～850℃、出段带温780～800℃，辐射管段的辐射管均热阶段，炉温为660～680℃、出段带温640～650℃；冷却段，炉温450～470℃、出段带温440～460℃。
所述镀锌板为dx53d时，退火工艺为：明火加热段，炉温1300～1400℃、出段带温800～880℃；辐射管段的辐射管加热阶段，炉温850～880℃、出段带温810～830℃，辐射管段的辐射管均热阶段，炉温为680～700℃、出段带温660～680℃；冷却段，炉温340～350℃、出段带温450～470℃。
加热炉明火加热段分为四个区，3区是高温气体区，3区之前的1区和2区为弱氧化气氛，3区和4区为还原气氛。这种工艺状态，属于稳定的工艺状态，锌层粘附性较好。
辐射管段分为辐射管加热阶段和辐射管均热阶段，其功能主要是：利用辐射管对基板进行进一步加热、均热和还原。在该段使基板在厚度、宽度方向的温度保持均匀，并在氮氢混合气中进行表面还原。基板表面被还原成适宜于热镀锌的海绵状纯铁。
在冷却段，基板被4台冷却风机迅速冷却至上述出冷却段的带温，然后浸入到460±2℃的熔融锌液中进行热镀锌。
加热炉炉内气氛控制：明火加热段，co质量含量为4～6%；辐射管段，h2质量含量为5～7%；o2质量含量为≤10ppm；dp≤-10℃；冷却段：h2质量含量为18～20%；o2质量含量为≤10ppm；dp≤-30℃。
（2）热镀锌：热镀锌机组的加热炉与锌锅的连接处使用了炉鼻子设备，用于连接加热炉和锌锅，并起密封作用。如何抑制和治理炉鼻子内部锌灰的产生，最大限度的减少镀锌板表面锌粒、锌疤质量缺陷，是生产家电镀锌板的核心工作。
一般来讲，炉鼻子浸没在锌液里，锌液温度在460±2℃，锌液在高温下会有部分锌蒸汽产生，锌蒸汽沿着炉鼻子上升，直接粘附到带钢表面，或者会以锌灰的形式粘附在炉鼻子内壁上，锌灰累计到一定量时，会滑落至锌液液面，成为颗粒状或者块状的锌渣。在生产过程中，锌灰或者锌渣粘附到带钢上，就会产生锌粒或者锌疤质量缺陷。
上述炉鼻子内腔进行氮气加湿和除渣，就是以减少炉鼻子内腔的锌灰和锌渣为目的。从两方面入手：一是增加氮气加湿装置，通过提高氮气的湿度，抑制锌灰的挥发。含有一定湿度的氮气，会发生如下反应：h2o＋zn=zno+h2，氧化锌覆盖在锌液液面上，形成氧化锌保护膜可有效抑制锌液蒸发冷凝为锌灰，即减少锌灰的产生。二是把已产生的锌灰，通过气动排渣泵实时排出炉鼻子。从设备和工艺上，提升产品表面质量，使之达到家电板表面要求。
a、氮气加湿装置：所述氮气加湿装置是把氮气通入45℃左右的水箱中，使氮气具有一定的湿度和温度，然后经不锈钢管通入炉鼻子内腔，分散吹入炉鼻子内部，不锈钢管的管口距锌液液面400毫米。氮气加湿装置的氮气流量和水箱温度可调节。
原则上，加湿氮气的流量和温度越高，抑制锌灰产生的效果越好。但是，炉鼻子内氮气湿度过大，其露点会升高，会影响镀层的粘附性。经过反复实践，通入合适流量和温度的氮气，使露点控制在-18℃～-25℃范围内，既不影响镀层的粘附性，也达到了抑制锌灰的产生。
b、气动排渣泵：泵体固定在炉鼻子侧部，吸入管路伸入炉鼻子内部锌灰聚集之处，吸进炉鼻子腔内的锌灰锌渣；排出管路置于锌锅后部，把吸入的锌灰锌渣排放至炉鼻子外部；这样即可实现实时排渣。
控制镀锌工序中气刀刀唇间隙，气刀的刀唇结构是两边间隙大、中间间隙小，上刀唇呈月牙形弯，下刀唇呈直线形，调整是靠上下两个刀唇的进出来调节刀唇间隙的。为实现热轧基板表面镀层均匀，本工艺调整气刀刀唇的吹气形状，增大边部吹气量；从刀唇中部向两边均匀取点，各点缝隙开口度距离依次为0.7mm、0.85mm、0.9mm和1.0mm，即刀唇最中间0.7mm、离中间1/3处0.85mm、离中间2/3处0.9mm、最边部为1.0mm。刀唇边部开口度的增宽，可以充足的补充气刀气流在基板边部的损失。
（3）光整和拉矫：通过优化热镀锌线光整机的轧制力，来提高光整机的表面改善能力，增加产品表面致密性，整体提升产品表面质量，轧制力控制在2500～3000kn。光整机和拉矫机的总延伸率控制在1.2～1.5%，提高镀锌板延展性，满足家电镀锌板的深加工性能。
实施例1：本改良森吉米尔法生产家电镀锌板的镀锌工艺具体如下所述。
家电镀锌板dx51d，宽度1350mm，厚度0.4mm，一般应用于冰箱侧板。明火加热段1070℃，出段带温680℃；辐射管段的辐射管加热阶段炉温820℃，出段带温720℃；辐射管均热阶段炉温720℃，出段带温690℃；冷却段炉温460℃，出段带温440℃；带钢速度120米/分钟，炉鼻子内露点控制在-18℃～-20℃；气刀刀唇间隙从中部向两边分别为0.7mm、0.85mm、0.9mm和1.0mm。光整机轧制力2600kn，光整延伸率0.8%，拉矫机延伸率0.5%。
本实施例所得镀锌板表面光滑、平整，无厚边质量缺陷；具有良好的表面致密性和延展性；表面质量合格率97%；机械性能：屈服强度250-270兆帕，抗拉强度330-350兆帕，伸长率30～33%；完全满足家电镀锌板需求。
实施例2：本改良森吉米尔法生产家电镀锌板的镀锌工艺具体如下所述。
一般用家电镀锌板dx51d，宽度1200mm，厚度0.3mm，一般应用于冰箱背板。明火加热段1050℃，出段带温650℃；辐射管段的辐射管加热阶段炉温800℃，出段带温710℃；辐射管均热阶段炉温710℃，出段带温685℃；冷却段炉温480℃，带出段带温460℃；带钢速度100米/分钟；炉鼻子内露点控制在-22℃～-25℃；气刀刀唇间隙从中部向两边分别为0.7mm、0.85mm、0.9mm和1.0mm。光整机轧制力2500kn，延伸率0.8%，拉矫机延伸率0.4%。
本实施例所得镀锌板表面光滑、平整，无厚边质量缺陷；具有良好的表面致密性和延展性；表面质量合格率96.5%；机械性能：屈服强度280～310兆帕，抗拉强度360～370兆帕，伸长率25～28%；完全满足家电镀锌板需求。
实施例3：本改良森吉米尔法生产家电镀锌板的镀锌工艺具体如下所述。
一般用家电镀锌板dx51d，宽度1200mm，厚度0.4mm，一般应用于冰箱背板。明火加热段1100℃，出段带温700℃；辐射管段的辐射管加热阶段炉温810℃，出段带温730℃；辐射管均热阶段炉温700℃，出段带温680℃；冷却段炉温470℃，带出段带温450℃；带钢速度110米/分钟；炉鼻子内露点控制在-20℃～-23℃；气刀刀唇间隙从中部向两边分别为0.7mm、0.85mm、0.9mm和1.0mm。光整机轧制力3000kn，延伸率0.9%，拉矫机延伸率0.6%。
本实施例所得镀锌板表面光滑、平整，无厚边质量缺陷；具有良好的表面致密性和延展性；表面质量合格率96.8%；机械性能：屈服强度270～300兆帕，抗拉强度330～350兆帕，伸长率28～32%；完全满足家电镀锌板需求。
实施例4：本改良森吉米尔法生产家电镀锌板的镀锌工艺具体如下所述。
一般用深冲用家电镀锌板dx52d，宽度1550mm，厚度0.6mm，应用于洗衣机围板。明火加热段1200℃，出段带温750℃；辐射管段的辐射管加热阶段炉温850℃，出段带温780℃；辐射管均热阶段炉温680℃，出段带温650℃；冷却段炉温470℃，出段带温440℃；带钢速度120米/分钟；炉鼻子内露点控制在-22℃～-25℃；气刀刀唇间隙从中部向两边分别为0.7mm、0.85mm、0.9mm和1.0mm。光整机轧制力2700kn，光整延伸率0.8%，拉矫机延伸率0.5%。
本实施例所得镀锌板表面光滑、平整，无厚边质量缺陷；具有良好的表面致密性和延展性；表面质量合格率96.5%；机械性能：屈服强度250～280兆帕，抗拉强度320～340兆帕，伸长率33～36%；完全满足家电镀锌板需求。
实施例5：本改良森吉米尔法生产家电镀锌板的镀锌工艺具体如下所述。
一般用深冲用家电镀锌板dx52d，宽度1200mm，厚度0.7mm，应用于洗衣机围板。明火加热段1300℃，出段带温770℃；辐射管段的辐射管加热阶段炉温840℃，出段带温800℃；辐射管均热阶段炉温660℃，出段带温645℃；冷却段炉温460℃，出段带温460℃；带钢速度110米/分钟；炉鼻子内露点控制在-20℃～-22℃；气刀刀唇间隙从中部向两边分别为0.7mm、0.85mm、0.9mm和1.0mm。光整机轧制力2500kn，光整延伸率0.7%，拉矫机延伸率0.5%。
本实施例所得镀锌板表面光滑、平整，无厚边质量缺陷；具有良好的表面致密性和延展性；表面质量合格率98%，机械性能：屈服强度240～280兆帕，抗拉强度330～350兆帕，伸长率35～38%；完全满足家电镀锌板需求。
实施例6：本改良森吉米尔法生产家电镀锌板的镀锌工艺具体如下所述。
一般用深冲用家电镀锌板dx52d，宽度800mm，厚度0.8mm，应用于洗衣机围板。明火加热段1250℃，出段带温760℃；辐射管段的辐射管加热阶段炉温820℃，出段带温790℃；辐射管均热阶段炉温670℃，出段带温640℃；冷却段炉温450℃，出段带温445℃；带钢速度100米/分钟；炉鼻子内露点控制在-18℃～-20℃；气刀刀唇间隙从中部向两边分别为0.7mm、0.85mm、0.9mm和1.0mm。光整机轧制力3000kn，光整延伸率0.9%，拉矫机延伸率0.6%。
本实施例所得镀锌板表面光滑、平整，无厚边质量缺陷；具有良好的表面致密性和延展性；表面质量合格率98%，机械性能：屈服强度200～260兆帕，抗拉强度310～330兆帕，伸长率35～40%；完全满足家电镀锌板需求。
实施例7：本改良森吉米尔法生产家电镀锌板的镀锌工艺具体如下所述。
深冲用家电镀锌板dx53d，宽度1410mm，厚度0.45mm，应用于冰箱面板。明火加热段1350℃，出段带温850℃；辐射管段的辐射管加热阶段炉温880℃，出段带温820℃；辐射管均热阶段炉温700℃，出段带温680℃；冷却段炉温340℃，出段带温450℃；带钢速度100米/分钟；炉鼻子内露点控制在-22℃～-25℃；气刀刀唇间隙从中部向两边分别为0.7mm、0.85mm、0.9mm和1.0mm。光整机轧制力2800kn，延伸率0.9%，拉矫机延伸率0.5%。
本实施例所得镀锌板表面光滑、平整，无厚边质量缺陷；具有良好的表面致密性和延展性；表面质量合格率95%，机械性能：屈服强度170～200兆帕，抗拉强度280～300兆帕，伸长率43～47%；完全满足家电镀锌板需求。
实施例8：本改良森吉米尔法生产家电镀锌板的镀锌工艺具体如下所述。
深冲用家电镀锌板dx53d，宽度1410mm，厚度0.45mm，应用于洗衣机面板。明火加热段1400℃，出段带温880℃；辐射管段的辐射管加热阶段炉温870℃，出段带温830℃；辐射管均热阶段炉温690℃，出段带温670℃；冷却段炉温350℃，出段带温470℃；带钢速度110米/分钟；炉鼻子内露点控制在-18℃～-20℃；气刀刀唇间隙从中部向两边分别为0.7mm、0.85mm、0.9mm和1.0mm。光整机轧制力2500kn，延伸率0.7%，拉矫机延伸率0.5%。
本实施例所得镀锌板表面光滑、平整，无厚边质量缺陷；具有良好的表面致密性和延展性；表面质量合格率96%，机械性能：屈服强度170～200兆帕，抗拉强度280～300兆帕，伸长率43～47%；完全满足家电镀锌板需求。
实施例9：本改良森吉米尔法生产家电镀锌板的镀锌工艺具体如下所述。
深冲用家电镀锌板dx53d，宽度1410mm，厚度0.5mm，应用于洗衣机面板。明火加热段1300℃，出段带温800℃；辐射管段的辐射管加热阶段炉温850℃，出段带温810℃；辐射管均热阶段炉温680℃，出段带温660℃；冷却段炉温345℃，出段带温460℃；带钢速度120米/分钟；炉鼻子内露点控制在-20℃～-23℃；气刀刀唇间隙从中部向两边分别为0.7mm、0.85mm、0.9mm和1.0mm。光整机轧制力3000kn，延伸率0.9%，拉矫机延伸率0.6%。
本实施例所得镀锌板表面光滑、平整，无厚边质量缺陷；具有良好的表面致密性和延展性；表面质量合格率96%，机械性能：屈服强度170～200兆帕，抗拉强度280～300兆帕，伸长率43～47%；完全满足家电镀锌板需求。
统计案例：2018年，采用本方法生产家电镀锌板共计13.2万吨。其中，一般用家电镀锌板dx51d，产量9.2万吨，合格率96%；深冲用家电镀锌板dx52d，产量2.8万吨，合格率95.2%；深冲用家电镀锌板dx53d，产量,1.2万吨，合格率95%。
2019年，采用本方法生产家电镀锌板共计8.3万吨。其中，一般用家电镀锌板dx51d，产量5.2万吨，合格率96.5%；深冲用家电镀锌板dx52d，产量1.8万吨，合格率96.1%；深冲用家电镀锌板dx53d，产量,1.3万吨，合格率95.8%。
综述，采用本工艺可在改良森吉米尔法镀锌线上生产出家电用镀锌板，且产品合格率可达到95%以上。