森吉米尔法

．森吉米尔法波兰人森吉米尔成功地把带钢连续退火工艺和带钢热镀锌工艺联合起来进行生产,并于1931年在波兰投入生产。机组的产品由板宽0.3m发展到1.0m。机组的生产速度也由初始时的3m/min发展到90m/min。森吉米尔法的线内退火炉主要包括氧化炉、还原炉两个组成部分。在氧化炉中,带钢由煤气加热至450℃以去除带钢表面的油脂。然后带钢进入还原炉继续加热升温至700～800℃,炉中由氮和氢(氨分解)组成的75%H2、25%N2保护性气氛来防止带钢的进一步氧化,并把带钢表面在氧化炉中产生的氧化铁还原为海绵状铁粉。带钢在700～800℃完成了再结晶退火之后,经过冷却段被强制通风冷却,使带钢温度降到480℃左右。然后带钢进入锌液镀锌。镀锌后的钢经冷却后进行矫直、卷取或横剪。采用森吉米尔法热镀锌,有以下优点:(1)把钢板的连续退火和带钢的连续热镀锌缩合为一个机组,不仅简化了带钢热镀锌生产工艺而且节约了投资和能源。(2)采用氧化—还原处理,省略了化学脱脂、酸洗、溶剂处理等化学处理工序及节省了化工原料。改善了劳动环境,减少了污染。(3)带钢在自身温度高于镀锌锌液温度的状态下进入锌锅,使带钢镀锌成为一个基本不吸热的过程,这样既减轻了锌锅的热负荷,又节约了能源。(4)采用森吉米尔法镀锌,锌中的铝含量易于控制,这样有利于改善镀层的性能,降低锌渣,减少锌耗量。由于采用森吉米尔法进行带钢连续热镀锌有以上优点,所以此方法推广较快,使用厂家较多。森吉米尔法也有不足之处,例如:(1)在同一条生产线上的氧化炉与还原炉的能力存在着相互的矛盾,如果氧化炉温度稍高,能力稍强,则出现氧化过度。就必须增强后序的还原炉的还原能力来保证钢板表面氧化铁的充分还原,这就要采取相应的措施,如延长还原炉的长度,降低带钢的速度(降低产量),增加炉中氢的含量。这样又会导致设备投资的增加,降低产量,增加操作的复杂性和危险性等。如果降低氧化炉的温度,减小氧化强度,则会使还原炉的热负荷增加,这样也导致投资的增加和加热元件的损耗。(2)生产中对炉温和气氛的调节控制难度较大,在生产线建成之后,即氧化炉与还原炉的长度固定之后,只有调节生产工艺参数才能保证镀层质量和降低锌耗量以及减少备件的损耗,这样增加了调节控制的难度。4．美钢联法1948年美国钢铁公司设计并投产了一条有一定特色的热镀锌带钢生产线。这条生产线所采用的方法被称为美钢联法。美钢联法的主要特点是:(1)在线内退火的镀锌生产线上,以电化学方法进行脱脂处理。(2)退火阶段只由还原炉与冷却部分组成,加热部分全部采用辐射加热。美钢联法与森吉米尔法相比,在提高产品表面质量、减少氧化铁粉的生成、降低锌耗、降低调控难度、提高速度方面都有了进步。与森吉米尔法不同,带钢表面在预清理阶段通过电化学法清洗除去了油脂及氧化物。在退火炉的还原气氛中,带钢可以保持表面的洁净与活化状态,这样就避免了在氧化去脂时产生氧化铁,进而消除了由氧化铁粉造成的结瘤现象。采用美钢联法时,由于带钢表面没有氧化铁,在退火炉中则不需要很强的还原气氛,因此可以降低炉内氢气的含量,减少了爆炸的可能性。另外使用全辐射管加热,其控制调节也比直接用燃气烧嘴加热的控制容易得多。5．改进的森吉米尔法由于森吉米尔法镀锌本身存在的不足之处和其它相应技术的发展,美国的阿姆柯钢铁公司于1965年在赛拉斯法热镀锌的基础上发展了森吉米尔法,同时采用了无氧化加热炉和气刀与拉伸矫直技术。改进的森吉米尔法将原来的预热氧化炉、还原炉组成了一个结构整体。在原来预热氧化的炉段改为在还原气氛中加热的无氧化预热炉。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,在实际生产中不可能实现无氧化加热,炉内气氛具有微弱的氧化性。改进的森吉米尔法采用了气刀来控制镀层厚度,替代了辊镀法中使用的镀辊。另外气刀技术也不断改进,如:以压缩空气代替水蒸气,采用不均匀缝形喷嘴,用计算机系统控制空气流量等,从而改善了镀层的均匀性并大幅度地降低了锌耗。改进后的森吉米尔法采用了拉伸矫直技术代替反复弯曲矫直。这可以使钢板在纵向和横向同时产生变形,从而改善了镀锌板的性能和平直度,消除了板面的浪边、瓢曲及轻度的镰刀弯。另外还减少了钢板冲压加工时在纵向和横向性能上的差异。在变形较小的情况下能够达到消除屈服平台,阻止滑移线的形成。改进后的森吉米尔法与传统的森吉米尔法镀锌相比较,有着以下的优点:(1)预热炉的长度增加,使带钢预热的时间相对加长,这样可以降低炉温,从而可以延长炉体结构和部件的使用寿命。(2)预热炉气氛为无氧化或微氧化气氛,这样就减少了带钢的氧化,从而使还原炉的还原负荷降低,不必采用较高浓度的氢气,提高了操作安全性。另外氧化铁的减少也就减少了还原铁粉的数量。这样既可以提高镀层的粘附性、降低锌渣的生成量,又可以防止铁粉对炉辊的粘连和污染。(3)由于采用微氧化加热,去脂时生成的氧化铁极少,这样减少了还原炉的负荷,从而可以提高生产速度。(4)对带钢的加热主要集中于预热段,不必担心过度氧化,从而使热量的消耗分配比较合理。(5)由于减轻了还原能力的负荷,炉内的氢含量可以降低,既提高了安全性又降低了成本。(6)由于采用了气刀和拉伸矫直技术,在镀层均匀性和加工性能上有了提高,并降低了锌耗。经过改进的森吉米尔法有着优质、高产、低耗、安全方面的优越性,所以在它问世后得到了广泛的推广和应用。在新建的带钢热镀锌生产机组中占了多数,旧式的机组也都按此工艺进行了改造。