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目录1

第一章 绪论1

1 钢铁热镀锌工业的发展与应用3

1.1 钢铁热镀锌工业的发展3

1.2 国内钢铁热镀锌的发展4

1.3 钢铁热镀锌产品的应用5

1.3.1 国内热镀锌钢板生产与需求情况5

1.3.2 热镀锌钢管的用途和发展7

1.3.3 热镀锌钢丝的发展9

1.4 钢铁热镀锌对锌资源的消耗9

2 镀锌层对钢铁大气腐蚀的防护作用10

2.1 电极电位和金属电位序10

2.2.2 钢铁大气腐蚀的过程13

2.2.1 钢铁的大气腐蚀13

2.2 钢铁的大气腐蚀过程13

2.3 锌的大气腐蚀14

2.4 镀锌层对钢铁大气腐蚀的防护作用15

参考文献17

第二章 钢铁热镀锌及相关理论19

1 用纯锌热浸镀锌时镀层的结构与组成21

1.1 Fe-Zn合金系统的状态图21

1.2 钢铁热镀锌层的结构22

2 影响镀锌层结构的因素23

2.1 锌液温度和浸镀时间对镀层结构的影响23

2.1.1 锌液温度对镀层结构的影响23

2.1.2 浸锌时间对镀层结构的影响24

2.2 钢基结构和成分对镀层结构的影响24

2.2.1 钢铁结构和碳对镀层结构的影响24

2.2.2 钢中其他成分对镀层结构的影响25

2.3.1 锌液中铁的影响27

2.3.2 锌液中铅的影响27

2.3 锌液中不同元素对热镀锌的影响27

2.3.3 锌液中锑的影响28

2.3.4 锌液中锡的影响28

2.3.5 锌液中镉的影响28

2.3.6 锌液中镁的影响28

2.3.7 锌液中稀土元素的影响29

2.3.8 锌液中铜的影响29

2.3.9 锌液中硅的影响29

2.3.10 锌液中镍的影响29

2.3.11 锌液中钒、钛、锰、铬、铋等元素的影响29

2.4 锌液中加铝对热镀锌的影响30

3.2 锌液中加铝后热镀锌层的附着机理31

3 热镀锌理论的发展31

3.1 锌液中加铝的作用31

3.3 热镀锌初期合金层的形成32

3.4 钢中元素对加铝热镀锌的影响35

3.4.1 钢中硅的影响35

3.4.2 钢基中锰对镀锌时铁-铝金属间化合物的影响37

3.4.3 钢基中磷对镀锌时铁-铝金属间化合物的影响38

3.5 加铝镀锌对铁锌合金化反应的影响38

3.5.1 加铝镀锌时的合金化过程38

3.5.2 镀锌钢板合金化时迸裂组织的产生40

3.5.3 合金化镀锌板的粉化现象与影响因素41

3.6 新的加铝镀锌理论对生产工艺的影响42

3.7 锌渣的形成43

4.2 热轧钢材的表面状态44

4.2.1 氧化铁皮的生成44

4.1 冷轧板材的表面状态44

4 镀锌钢材的表面状态44

4.2.2 表面氧化层的致密性46

4.2.3 热轧钢材表面的氧化铁皮46

4.2.4 影响带钢表面氧化铁皮的因素48

4.2.5 氧化铁皮的性质与厚度50

4.3 大气腐蚀形成的表面锈层51

5 钢铁表面脱脂清洗52

5.1 钢基表面水剂脱脂清洗52

5.1.1 液体油污的清洗脱除53

5.1.2 固体污垢的清洗55

5.1.3 水剂清洗中表面活性剂的基本作用56

5.1.4 水剂脱脂清洗用助洗剂60

5.1.5 碱洗脱脂的机理与控制理论的发展62

5.2 电解清洗66

5.3 清洗效果的检验67

6 钢铁表面酸洗69

6.1 钢铁表面氧化物的可酸洗性69

6.1.1 热轧带钢表面氧化铁皮的可酸洗性69

6.1.2 长时间暴露在大气中产生的锈层的可酸洗性70

6.2 钢铁酸洗的基本原理70

6.3 钢铁的硫酸酸洗71

6.4 钢铁的盐酸酸洗73

6.5 钢铁盐酸酸洗与硫酸酸洗的比较75

6.6 影响钢铁酸洗速度的因素77

6.6.1 氧化铁皮结构和厚度的影响77

6.6.2 酸洗液和温度的影响78

6.6.3 酸洗液中铁盐含量的影响80

6.6.4 酸洗方式的影响82

6.6.7 其他方面的影响85

6.6.6 钢铁成分的影响85

6.6.5 酸洗液搅拌的影响85

6.7 缓蚀剂与钢铁酸洗86

6.7.1 酸洗的电化学腐蚀理论基础86

6.7.2 酸洗缓蚀剂88

6.7.3 酸洗过程中添加缓蚀剂的意义89

6.7.4 酸洗缓蚀剂的使用91

7 钢铁热镀锌助镀剂92

7.1 热浸镀锌助镀剂92

7.1.1 助镀剂及其种类92

7.1.2 选择助镀剂的标准92

7.1.3 热镀锌常用的助镀剂92

7.2 热浸镀锌助镀剂的作用机理93

7.2.1 氯化锌和氯化铵水溶液的反应93

7.2.3 助镀剂对钢铁表面的净化作用94

7.2.2 氯化铵与锌液及氧化锌的反应94

7.2.4 锌液加铝时的助镀剂95

参考文献95

第三章 钢板热镀锌97

1 钢板热镀锌的发展99

1.1 单张热镀锌钢板的生产99

1.2 线外退火的钢板连续热镀锌100

1.2.1 惠林法带钢热镀锌100

1.2.2 川铁松户法钢板热镀锌100

1.3 在线退火带钢连续热镀锌生产线101

1.3.1 赛拉斯法钢板连续镀锌生产线101

1.3.2 莎伦法钢板热镀锌生产线102

1.3.3 森吉米尔法钢板热镀锌生产线102

1.3.4 美钢联法热镀锌钢板生产线103

1.3.5 改进的森吉米尔法热镀锌钢板生产线103

1.3.6 改进的森吉米尔法与传统的森吉米尔法相比较104

1.4 热轧带钢热镀锌生产105

1.3.7 美钢联法与改进森吉米尔法的比较105

1.5 钢板热镀锌技术的发展106

2 冷轧带钢连续热镀锌107

2.1 冷轧带钢连续镀锌生产线的工艺流程和设备组成107

2.1.1 令轧带钢热镀锌生产线的设备组成107

2.1.2 工艺流程及说明107

2.1.3 助镀剂法带钢连续热镀锌110

2.2 带钢表面的镀前处理111

2.2.1 钢板的表面状态111

2.2.2 带钢表面化学清洗脱脂111

2.2.3 带钢的电解清洗脱脂113

2.2.4 脱脂清洗液的组成114

2.2.5 高电流电解清洗（HCD）法115

2.3 带钢的加热与退火116

2.3.1 预热炉与还原炉的加热技术116

2.2.7 加热氧化（微氧化）法脱脂116

2.2.6 清洗脱脂效果的检验116

2.3.2 水平式加热炉与立式加热炉的比较123

2.4 保护气氛125

2.4.1 采用分解氨形成保护气氛125

2.4.2 氢气的制取128

2.4.3 氮气的制造130

2.4.4 保护气体生产装置的选择130

2.5 钢板热镀锌的设备与工艺131

2.5.1 镀锌设备131

2.5.2 气刀技术及设备132

2.5.3 锌锅的捞渣与无底渣操作151

2.5.4 镀锌锅及其加热方式153

2.6 带钢镀锌后的处理158

2.6.1 带钢镀锌后的冷却158

2.6.2 镀层锌花的处理159

2.6.3 镀锌层退火处理（合金化处理）162

2.6.4 镀锌板的机械处理162

2.6.5 镀锌板表面的防腐蚀处理165

3 钢板热镀锌的相关产品和工艺169

3.1 热镀锌合金钢板169

3.2 小锌花与无锌花镀锌钢板170

3.2.1 小锌花镀锌钢板171

3.2.2 无锌花镀锌钢板（无铅镀锌钢板）174

3.3 镀锌铝合金钢板174

3.3.1 铝含量为55％的Zn-Al合金钢板174

3.3.2 含5％铝的Zn-Al合金镀层钢板177

3.4 其他热镀锌合金钢板178

3.4.1 热镀Zn-Al超塑性合金镀层179

3.4.2 Zn-（4.5％～5％）Al-（0.1％～4％）Mg合金镀层钢板179

3.4.3 Zn-Ni合金镀层181

3.5 单面镀锌钢板182

3.6 彩色镀锌钢板184

3.7 耐指纹热镀锌板184

3.8 蒸发热镀锌技术185

3.9 辊涂法生产热镀锌板186

3.10 无沉没辊镀锌技术186

3.10.1 浮子技术187

3.10.2 电磁封流技术188

4 热轧带钢热镀锌190

4.1 热轧带钢的酸洗方式191

4.1.1 半连续酸洗机组191

4.1.2 连续卧式酸洗机组192

4.1.3 连续塔式酸洗机组193

4.1.4 酸洗机组的选型194

4.2.1 带钢酸洗线设备195

4.2 带钢的连续酸洗设备和工艺195

4.2.2 影响酸洗速度的因素200

4.2.3 常用PD-A型缓蚀剂201

4.2.4 酸洗引起的各种带钢缺陷202

4.3 热轧带钢镀锌工艺202

4.3.1 热轧板离线酸洗镀锌202

4.3.2 热轧板在线酸洗镀锌202

4.4 热轧钢板酸洗与镀锌钢板联合生产线204

5 热镀锌钢板生产技术的发展205

6 热镀锌钢板质量与检验206

6.1 产品的性能检验206

6.1.1 取样方法206

6.1.3 锌层附着性能试验207

6.1.4 镀锌层厚度（重量）的测定207

6.1.2 力学性能检验207

6.1.5 铬酸钝化膜的测定208

6.1.6 热镀锌层的耐腐蚀性能检验208

6.1.7 镀锌层的均匀性试验209

6.1.8 镀锌层的金相检验209

6.2 热镀锌板的常见质量缺陷及产生原因209

参考文献210

第四章 钢管热镀锌213

1 钢管热镀锌生产线的一般工艺流程和设备组成215

1.1 钢管热镀锌生产工艺流程概述215

1.2 钢管热镀锌生产线的一般设备组成216

1.2.1 生产线的设备组成实例216

1.2.2 钢管热镀锌车间的设备布置217

2 钢管镀锌前的表面处理工艺与设备218

2.1.3 钢管表面的脱脂方法219

2.1.2 表面油脂分类及化学性质219

2.1 表面脱脂清洗处理工艺219

2.1.1 预清洗及工艺条件219

2.1.4 钢管的化学脱脂220

2.1.5 脱脂液的检验及控制220

2.1.6 脱脂废液的处理220

2.1.7 脱脂后的热水清洗220

2.2 钢管表面氧化物的去除221

2.2.1 氧化铁皮的生成和性质221

2.2.2 微氧化还原法去除表面铁氧化物221

2.2.3 酸洗法去除氧化铁皮221

2.2.4 钢管酸洗的缺陷及防止方法228

2.2.5 酸洗工序降低成本的方法229

2.3 钢管酸洗的机械设备230

2.4 钢管酸洗后的清洗与贮存233

2.4.1 钢管酸洗后的水清洗233

2.5.1 助镀剂的作用234

2.4.2 清洗后钢管的贮存234

2.5 钢管的助镀剂处理234

2.5.2 助镀剂的种类235

2.5.3 干法镀锌使用的助镀剂235

2.5.4 干湿法和湿法镀锌使用的助镀剂235

2.5.5 钢管的助镀剂处理工艺236

2.5.6 助镀剂的干燥处理237

2.5.7 助镀剂处理工序降低原材料消耗的途径240

2.6 表面处理设备使用的材料240

2.6.1 结构材料及分类240

2.6.2 选用耐腐蚀材料的要求243

2.7 酸洗槽244

2.7.1 酸洗槽数量的确定244

2.7.2 酸洗槽容积的确定244

2.7.3 天然材料砌筑的酸洗槽245

2.7.4 人造材料制作的酸洗槽246

2.8 钢管干燥设备250

3 钢管热镀锌工艺与设备251

3.1 钢管热浸镀锌的工艺251

3.1.1 钢管湿法热镀锌252

3.1.2 钢管干法热镀锌252

3.1.3 铅锌法钢管热镀锌253

3.1.4 氧化还原法钢管热镀锌253

3.2 钢管热浸锌设备254

3.2.1 钢管镀锌机的分类255

3.2.2 早期的钢管镀锌机255

3.2.3 螺旋式钢管镀锌机255

3.2.4 锥形螺旋式钢管镀锌机257

3.2.5 凸轮螺旋式镀锌机257

3.2.7 钢管单（外）面镀锌设备258

3.2.6 链式镀锌机258

3.2.8 雷蒙法钢管镀锌设备261

3.2.9 常用的齿盘式镀锌机261

3.3 钢管的提升与磁力辊道266

3.4 镀锌层的处理及设备268

3.4.1 钢管镀后控锌处理268

3.4.2 钢管镀锌后表面喷吹处理269

3.4.3 镀锌层喷吹处理设备270

3.5 钢管浸镀工艺的控制275

3.5.1 镀锌层的控制275

3.5.2 影响镀锌层的因素276

3.5.3 降低镀锌工序原材料消耗的措施277

4 镀锌锅及操作278

4.1 镀锌锅278

4.2.1 锌锅厚度的影响280

4.2 金属锌锅寿命及影响因素280

4.2.2 锌锅用钢板的材质281

4.2.3 锌锅焊制过程的影响282

4.2.4 加热的影响282

4.3 化锌工艺287

4.3.1 锌的品级287

4.3.2 化锌操作287

4.3.3 在锌锅中加铝288

4.4 锌锅中锌液的掏出288

4.4.1 使用锌泵抽锌288

4.4.2 采用锌桶掏锌290

4.5 锌渣与锌灰的产生及捞取290

4.5.1 钢管镀锌时锌渣的产生290

4.5.2 锌渣的捞取291

5.1 锌锅加热用燃料及加热方式293

5.1.1 常用的加热燃料293

4.5.3 锌灰的捞取293

5 锌锅加热与加热炉293

5.1.2 燃料的发热量294

5.1.3 燃料的燃烧反应热及计算295

5.1.4 燃料的选择298

5.1.5 加热方式的选择298

5.1.6 热平衡的计算298

5.2 使用不同燃料的加热炉300

5.2.1 以煤为燃料的锌锅加热炉300

5.2.2 以重油为燃料的锌锅炉301

5.2.3 以煤气为燃料的锌锅炉301

5.2.4 平火焰烧嘴的锌锅加热炉302

5.3 砌筑加热炉的常用材料303

5.4.1 砖缝与砌法306

5.4.2 膨胀缝及其布置306

5.4 锌锅加热炉的砌筑306

5.4.3 砌砖的基本规则307

6 钢管的镀后处理307

6.1 浸镀锌后镀层的处理307

6.1.1 镀层的合金化处理307

6.1.2 空冷和水冷处理308

6.1.3 镀层的钝化处理308

6.1.4 锌层表面的涂层处理310

6.2 钢管镀锌后的机械处理310

6.2.1 镀锌钢管的矫直310

6.2.2 镀锌钢管的其他加工处理311

7 镀锌钢管的质量与检查311

7.1 镀锌管的外观检查311

7.2.2 钢管镀锌层的均匀性312

7.2.3 钢管镀锌层的韧性与附着性能312

7.2.1 钢管镀锌层的厚度312

7.2 镀锌层的理化和力学性能312

7.2.4 钢管镀锌层的耐碱性试验313

7.3 镀锌层的缺陷及消除方法313

7.3.1 镀层缺陷及防止方法313

7.3.2 镀层缺陷的处理314

参考文献316

第五章 钢丝热镀锌317

1 钢丝热镀锌的生产工艺和机组319

1.1 钢丝热镀锌生产工艺的分类319

1.2 钢丝热镀锌工艺流程320

1.3 钢丝热镀锌生产机组320

2 钢丝的镀前表面预处理321

2.1 钢丝的表面脱脂处理321

2.1.1 钢丝表面的化学清洗脱脂321

2.1.2 钢丝镀锌前的电解脱脂324

2.1.3 钢丝的灼烧脱脂325

2.1.4 钢丝的超声波清洗脱脂325

2.1.5 钢丝脱脂效果的检验326

2.2 钢丝表面氧化层的处理326

2.2.1 钢丝的化学酸洗327

2.2.2 钢丝的电化学酸洗327

2.2.3 钢丝高锰酸钾处理去除氧化皮327

2.3 钢丝的助镀剂处理328

2.4 森吉米尔法钢丝镀锌的镀前处理329

3 钢丝热浸镀锌工艺330

3.1 钢丝热浸镀锌工艺330

3.2 钢丝的引出方式和锌层抹拭方法332

3.2.1 垂直引出法332

3.2.3 石棉簧抹拭法333

3.2.2 斜向引出法333

3.2.4 油木炭抹拭法334

3.2.5 悬浮石墨抹拭法334

3.2.6 其他抹拭方法335

3.3 镀锌层的冷却335

3.4 影响钢丝热镀锌的因素336

3.4.1 钢丝热镀锌的温度336

3.4.2 镀锌速度的影响336

3.4.3 钢丝浸锌时间的影响337

3.5 影响镀锌钢丝质量性能的因素338

3.5.1 钢丝表面状态的影响338

3.5.2 抹拭方法的影响338

3.5.3 钢丝线径的影响338

3.5.4 钢丝引出后冷却速度的影响339

3.5.5 锌液中Al的影响339

3.6 锌锅的加锌341

3.5.6 钢丝中所含元素的影响341

3.7.1 锌渣的捞取342

3.7.2 锌灰和助镀剂残渣的清理342

3.7 锌渣和锌灰的捞取342

4 钢丝镀锌锅及其加热设备343

4.1 铁锌锅及其加热343

4.1.1 铁锌锅的材质及焊接要求343

4.1.2 锌锅容量344

4.1.3 锌锅的结构尺寸344

4.1.4 锌锅的热平衡及供热要求344

4.2 耐火材料锌锅及其加热346

4.3 内加热锌锅347

4.3.1 工频加热锌锅347

4.3.2 电热坩埚348

4.3.3 射氮加热锌锅348

4.3.5 浸入式电加热锌锅349

4.3.4 浸入式陶瓷燃气加热锌锅349

4.4 锌锅漏锌及处理351

4.4.1 锌锅漏锌的预防与发现351

4.4.2 处理漏锌使用工具的预置352

4.4.3 漏锌的处理353

5 不同镀锌钢丝的生产机组355

5.1 钢丝拉拔与热镀锌连续作业机组355

5.1.1 中、高碳钢丝厚镀锌机组355

5.1.2 低碳钢丝厚镀锌机组358

5.2 森吉米尔法钢丝热镀锌生产线359

5.3 镀Zn-5％Al合金钢丝的生产361

5.3.1 生产镀Zn-5％Al合金镀层钢丝的方法361

5.3.2 生产镀Zn-5％Al钢丝用的合金362

5.3.3 双镀法生产镀Zn-5％Al-RE合金钢丝363

5.3.4 生产镀Zn-5％Al合金镀层钢丝时易出现的问题364

5.4 生产镀Zn-55％Al合金镀层钢丝368

5.5 合金化镀锌钢丝的生产368

6 镀锌钢丝生产管理与产品质量检验369

6.1 热镀锌工艺对钢丝性能的影响369

6.2 降低钢丝镀锌原材料消耗的途径370

6.2.1 锌的利用系数370

6.2.2 提高锌的利用系数降低材料消耗的方法370

6.3 钢丝热镀锌的质量管理372

6.4 镀锌层缺陷的修补373

6.5 钢丝镀锌层的性能质量检验374

6.5.1 锌层重量的试验方法374

6.5.2 镀锌层的均匀性试验方法376

6.5.3 镀锌层结合力的试验方法376

6.5.4 不同用途钢丝的性能要求377

参考文献378

第六章 钢材热镀锌生产的环境保护及三废处理379

1 钢材热镀锌生产过程中产生的三废及其主要成分381

1.1 钢材热镀锌生产过程中产生的废气及其成分381

1.1.1 酸洗产生的酸雾381

1.1.2 热镀锌产生的废气381

1.1.3 铅污染及其危害381

1.2 热镀锌生产过程中产生的废液和污水382

1.2.1 钢材预处理时产生的废液和污水382

1.2.2 含铬废液和污水及铬的毒性382

1.2.3 含氟污水及其毒性383

1.3 热镀锌生产过程中产生的固体废料383

2 热镀锌生产车间环境及废气的处理383

2.2.3 局部排气通风384

2.2.2 换气通风384

2.2.1 生产车间自然通风384

2.1 热镀锌生产车间通风的必要性384

2.2 车间通风的方法384

2.3 酸洗间的通风386

2.3.1 主要参数的计算386

2.3.2 酸气排放前的处理386

3 热镀锌生产中产生的污水和废液的处理387

3.1 脱脂废液的处理387

3.2 含铬的钝化废液及污水处理387

3.3 磷化液的处理390

3.4 废助镀剂的处理与再生利用390

3.5 污水的处理391

3.5.1 污水的综合处理391

3.5.2 酸性污水的中和处理排放392

3.5.3 离子交换处理方法392

4.1 锌灰与锌尘的回收处理393

4 固体废物的处理393

4.1.1 锌灰的处理394

4.1.2 喷吹粉尘处理394

4.2 锌渣的处理395

4.2.1 锌渣的处理方法395

4.2.2 锌渣回收利用的器具397

5 酸洗污水的处理与废酸液的回收利用398

5.1 酸洗污水与废酸的中和处理排放398

5.1.1 废盐酸的中和处理398

5.1.2 废硫酸的直接中和法处理399

5.2 硫酸酸洗废液的处理与回收利用400

5.2.1 硫酸废液的形成与性质400

5.2.2 硫酸酸洗废液的处理方法401

5.3 盐酸酸洗废液的处理与回收利用406

5.3.1 盐酸酸洗废液的处理方法407

5.3.2 鲁兹纳（Ruthner）法回收盐酸408

5.3.3 真空蒸馏法回收盐酸415

5.3.4 热分解法回收盐酸417

5.3.5 化学纯铁法（克米来特法）处理盐酸废液421

5.3.6 氧化中和回收法处理盐酸废液421

5.3.7 用电解沉积的方法由废盐酸酸洗液回收铁425

5.3.8 用H2SO4的处理方法来回收盐酸废液425

5.3.9 一种适用于钢丝镀锌厂的废盐酸液的处理系统425

参考文献425

附录 化学分析方法举例427

1 锌锭和锌液中的元素分析429

1.1 锌中含铝量的测定（铬天青S比色法）429

1.2 铅的测定（沉淀分离法）430

1.3 锌锭中全铁的测定430

2.1 硫酸槽中硫酸的测定（酸碱中和法）431

2 酸洗液成分的测定431

2.2 硫酸槽中硫酸亚铁的测定（高锰酸钾法）432

2.3 酸液中（助镀剂同此）盐酸的测定（酸碱中和容量法）432

3 助镀剂成分的测定433

3.1 助镀剂槽中二氯化铁的测定（高锰酸钾法）433

3.2 助镀剂中氯化铵的测定433

3.3 助镀剂中氯化锌的测定434

3.4 助镀剂中盐酸含量的测定434

4 镀锌钝化液的分析434

5 锌渣中的元素分析435

5.1 铅的分析（沉淀分离法）435

5.2 全铁成分的分析（重铬酸钾溶量法）436

6 锌铝合金中元素的分析436

6.1 铝成分的分析436

6.2 硫氰酸盐光度法全铁的分析437