热轧免酸洗热镀锌的核心界面反应机理及控制技术

The galvanizing based on pickling-free hot rolled steels is to revolutionize the conventional galvnizing processes, which will improve the production efficiency by more than 20% and reduce the consumption of strong HCl by 20kg/tonne. However, because we still lack the knowledge about the core interfacical reactions during the galvanizing based on pickling-free hot rolled steels, the growth control for Zn coating has to be based upon the conventional galvnizing equipment and processing technologies, which is impeding the industrial applications and development of new Zn coatings. Therefore, in the present project, the following research works are planning to be carried out..1) Development of new hot rolling technologies for the optimized control of scale thickness and structures will be performed to produce the hot rolled products with surface scales suitable for pickling-free galvanizing. 2) The inverse phase transformation behavior will be intensively investigated to re-design the reheating process suitable for the galvanization of pickling-free steels. 3) The interfacial reactions will be studied to develop the optimized alloying compositions in order to obtain right interfacial products after galvanization. 4) The optimized galvanizing process will be developed for the pickling-free steels to obtain good surface quality and thickness. 5) New coatings including Zn-Mg-Al-RE will be developed based on pickling-free steels in order to improve the life time of coated products. .This project will work out the core fundemental problems that hinder the industrialization of pickling-free galvanization by providing new theories to instruct the developments of new galvanizing process and coating products.

免酸洗热镀锌是一项颠覆传统生产流程的新技术，将提高生产效率20%以上且吨钢减少浓盐酸消耗约20kg。然而，关于免酸洗热镀锌的界面反应机理等核心问题尚未形成明确认识，导致锌层生长控制仍停留在传统设备和工艺层面，阻碍了大规模工业化实施和新型镀层产品的开发。为此，本项目将重点开展：1）开发热轧氧化铁皮结构与厚度的优化与控制技术，获得与免酸洗热镀锌相匹配的热轧氧化铁皮；2）研究氧化铁皮的逆相变机理，开发适用于免酸洗热镀锌的退火加热工艺技术；3）研究热镀锌过程中的界面反应行为与机理，提出合理的锌液合金化成分以获得正确的界面反应产物；4）开发免酸洗热镀锌工艺技术，确保获得良好的镀层表面质量和目标厚度；5）开发基于免酸洗的Zn-Mg-Al-RE等新的镀层品种以提高涂镀产品的使用寿命。上述工作将解决免酸洗热镀锌技术在工业化实施过程中的核心基础问题，从而为新工艺和新产品的开发以及新装备的设计提供理论指导。

热镀锌板具备优良的表面质量和耐蚀性，广泛应用于建筑、家电和汽车等行业。在常规的热镀锌板生产流程中，酸洗工序污染环境、增加成本。而对于含锰、硅等元素的高强钢，由于在退火时合金元素容易发生选择性氧化，这些合金元素的氧化物降低基板的润湿性，导致镀锌板出现漏镀等缺陷，为解决这一问题，通常需要增设预氧化工序，如此既增加成本，还降低生产效率。.基于此，本项目开发了利用氢还原代替传统酸洗工艺去除氧化铁皮的免酸洗还原退火热镀锌技术。本项目从热轧氧化铁皮结构与厚度的优化与控制入手，开发出了表面预处理方法，获得与免酸洗热镀锌相匹配的厚度、结构均一的热轧氧化铁皮；在退火升温过程中，基于氧化铁皮的逆相变机理，开发出适用于免酸洗热镀锌的两阶段退火工艺。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基于免酸洗的Zn-Mg-Al等新型镀层，大大提高镀锌产品的表面质量和使用寿命。多次免酸洗还原热镀锌工业试制结果表明，由于省略酸洗和预氧化工序，将提高生产效率20%以上且吨钢减少浓盐酸消耗约20kg，同时也展现出本技术在厚规格、厚锌层产品（地下管廊用热基镀锌板）开发方面独特的优势。.在此基础上，突破了热轧氧化铁皮精细化控制、氧化铁皮高效氢还原以及免酸洗热镀锌技术中的锌液成分和锌层结构控制等诸多关键问题，取得的主要应用成果如下：.1）开发出热轧过程氧化铁皮厚度与结构演变模型，预测精度分别达到±2μm及±10%，在工业应用中实现了氧化行为的在线软测量及最优工艺智能控制。.2）开发出氧化铁皮的两阶段高效氢还原技术，与常规单阶段等温还原方法相比，分级还原方法的还原效率可提高至80%以上。.3）基于免酸洗还原退火热镀锌技术开发出了单面镀层重量在600 g•m-2以上的超厚锌层镀锌板。.本项目发表学术论文18篇（其中SCI检索7篇、EI检索6篇）；在国内外会议上发表特邀报告2次；授权发明专利1件，受理5件；培养博士后研究人员1人；培养博士研究生2人，其中已毕业1人；培养硕士研究生7人，其中已毕业5人。全面完成了任务书规定的内容。