宝钢热镀锌产品技术的发展及分析

宝钢的第一条热镀锌线投产于1990年，其产品为热镀纯锌(GI)，以建筑行业为主，随后在这条生产线上开发了热镀锌IF钢和高强度低合金钢系列产品，主要应用于汽车的内部件。2000年，以汽车板为主的热镀锌线投产，其产品为热镀纯锌(GI)和热镀锌铁合金(GA)，采用一个锌锅。在这条线上，先后开发出了(GI/GA)轿车用外板、(DP590/DP780)高强钢产品，标志着宝钢具备了批量、稳定提供热镀锌汽车板产品的能力。

2004年，宝钢投产了一条以建筑为主的热镀铝锌生产线，主要生产55Al-Zn产品，为高端建筑彩板提供了高质量的原板。2005年，宝钢和新日铁合资的冷轧厂进一步强化了在GA钢板方面的供货能力;如果说2008年宝钢五冷轧的投产进一步夯实了宝钢热镀锌汽车板的市场份额，那么2009年超高强度钢专用生产线的投产，则使宝钢的热镀锌钢板强度级别由之前的800MPa直接提高到1200MPa，正式进入到世界热镀锌先进高强度钢制造技术的领先行列。在这条生产线上集成了一系列先进技术(如快速冷却技术、明火加热技术、第三代钢退火工艺等)。2015年宝钢完成了第一条热镀锌线的全面升级改造，产品拓展到热冲压用热镀铝硅和厚规格的热镀锌，最高强度达1200MPa，2016年宝钢又试制成功了热镀锌铝镁镀层产品，至此，宝钢已经形成了热镀锌、热镀锌铁合金、热镀铝锌、热镀铝硅、热镀锌铝镁和以此为基的各种表面处理产品系列，热镀产品家族系列趋于齐全。截至2016年，宝钢的连续热镀锌生产线累计达到16条，总产能超过500万t。

近年来，汽车用热镀锌钢板的开发主要围绕着先进高强度钢进行。与第一代先进高强钢相比，在相同抗拉强度下，第二代先进高强钢(TWIP钢)具有更加优异的延伸率，而第三代先进高强钢的延伸率处于二者之间。热镀锌先进高强度钢主要应用于汽车白车身的结构安全件，因其具有高的强度和韧性可以提高车身的被动安全性。Si常作为先进高强度钢如TＲIP和QP钢的必加元素，在贝氏体转变和配分过程中起到抑制碳化物析出的作用，提高了残余奥氏体的稳定性进而通过TＲIP效应提高了钢板的延伸率。研究发现含Si的钢经由退火工艺处理后，Si会向带钢表面扩散，因而会导致表面的选择氧化而形成氧化层。这种表面氧化层会导致较差的磷化效果或带钢表面由于与熔融锌的润湿性较差而漏镀或者脱锌。因此，在早期研发阶段，含Si的钢板表面常见有各种表面缺陷，极大地限制了这类钢在汽车业的商业应用。为解决这些问题，需要控制带钢表面的选择氧化。目前，宝钢已经开发出相应的有效技术来控制退火炉中的氧含量，以抑制表面氧化。通过调节退火炉中气氛的露点温度，带钢表面的氧化程度得到控制，并由外氧化转变为内氧化，且内氧化层的厚度也可以被优化调控至合适水平。

为了提高热镀锌钢板表面的润滑性能，减少热镀锌钢板冲压时的脱锌等缺陷，宝钢开发了在GI和GA表面通过表面无机润滑处理的产品(GIT、GA-L)，摩擦因数降低了20%以上，特别适合冲压复杂零件如门内板等，冲裂率大大降低。

为了避免无镀层热成形钢在加热时形成氧化铁，铝硅镀层热成形钢被广泛应用于制造热成形零件。宝钢在2015年完成第一条镀锌机组升级改造后，具备了铝硅镀层生产能力。在热成形前，铝硅镀层主要由以Al7Fe2Si为主的合金层及以初生α-Al相和Si相组成的镀层母层组成;在热成形奥氏体化加热和保温的过程中，Fe、Al发生了充分的扩散，形成了Al、Si饱和的α-Fe相、Fe2Al5/FeAl2相以及Fe2SiAl2相。除此之外，近年来还兴起了锌基镀层热成形钢的研究，但由于存在液态金属脆(LME)引起基板微裂纹的问题，目前锌基镀层热成形钢的应用远不及铝硅镀层，锌基镀层热成形钢直接热成形工艺有待突破。

锌铝镁镀层具有优良的平面耐蚀性和切口耐蚀性的特点，最早主要应用于建筑领域，但近年来在汽车上的应用正在逐渐拓展。为了兼顾耐蚀性、焊接性和成形性，适合汽车用的锌铝镁镀层的Al含量通常为1%～3%，Mg含量通常为1%～2%，其余为Zn。宝钢于2016年在国内率先进行了首次锌铝镁镀层汽车板工业试制，镀层表面质量已达到汽车内板要求。由于Al、Mg含量增加后镀层硬度提高，因此与热镀锌相比，锌铝镁镀层钢板在冲压过程中的镀层磨损会减少，从而能减少停机擦模次数，特别是对拉毛缺陷敏感的零件，可进一步降低加工成本。

锌铝镁镀层具有优良的平面耐蚀性和切口耐蚀性的特点，最早主要应用于建筑领域，但近年来在汽车上的应用正在逐渐拓展。为了兼顾耐蚀性、焊接性和成形性，适合汽车用的锌铝镁镀层的Al含量通常为1%～3%，Mg含量通常为1%～2%，其余为Zn。宝钢于2016年在国内率先进行了首次锌铝镁镀层汽车板工业试制，镀层表面质量已达到汽车内板要求。由于Al、Mg含量增加后镀层硬度提高，因此与热镀锌相比，锌铝镁镀层钢板在冲压过程中的镀层磨损会减少，从而能减少停机擦模次数，特别是对拉毛缺陷敏感的零件，可进一步降低加工成本。

宝钢的热镀锌经过20多年的发展，已经形成了GI、GA、55Al-Zn、铝硅、锌铝镁和以此为基的表面处理系列，最高可供货强度达1200MPa，连续热镀锌生产线累计达16条，总产能超过500万t，成为国内品种最全、强度最高和产量最大的厂家。

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