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短流程热轧薄板酸洗-热镀锌铝镁一体化技术开发及应用

发布时间：

2026-10-30

在“双碳”目标的推动下，“以热代冷”已成为钢铁深加工领域一条重要的发展方向。以热轧薄板为基板的热基锌铝镁产品，兼具成本低、耐蚀性好、切口自愈能力强等优势，在光伏支架、新能源构件等领域的用量增长很快，需求持续攀升。

从生产模式上看，传统镀锌铝镁产品大多依靠酸洗、热镀两套彼此独立的机组分工完成。同一卷带钢要先在酸洗机组上开卷、卷取，下线后经转运、仓储周转，再送热镀机组重新开卷、卷取。多次上下线导致成材率偏低（≤95%），生产周期被拉长，能耗居高不下；同时中间倒运环节多，板面易于出现二次污染。在这一技术方向上，国外仅少数企业布局过同类联合机组，而且多局限于纯锌镀层。热基锌铝镁的一体化成套技术，长期是一道未被跨越的壁垒。

针对上述问题，中冶南方项目团队围绕热轧薄板酸洗-热镀锌铝镁一体化技术组织攻关，按“机理突破→工艺创新→装备自主→系统集成→工程验证”的技术路线推进，先后开发出成套工艺、关键装备与智能协同控制系统，并建成国内首条示范机组，实现了热基板锌铝镁短流程、绿色、低成本的规模化生产（图1）。

核心工艺创新

“预升温+协同破鳞”高效酸洗工艺

锌铝镁涂镀对基板表面提出了超洁净、高活性的要求。研究显示，热轧带钢的酸洗过程呈“S”形动力学曲线，其中孕育期与加速期，是制约酸洗效率与表面质量的关键环节。针对这一规律，项目团队开发出三项措施协同的酸洗工艺：带钢预升温促进氧化铁皮微裂纹剥离，在酸洗窗口内以机械刷洗清除残铁，以及对酸液电化学介质进行调控。带钢预升温促使氧化铁皮产生微裂纹，为氧化铁皮的剥离创造条件；再配合酸洗后的物理刷洗，残留氧化铁皮得以高效去除。

工艺投入应用后，酸洗效率提升8%—10%，带钢表面残铁不超过1.74mg/m2，表面白度达到72，为镀层的高结合力提供了基板保障。

大功率电磁感应快速加热工艺

加热方式上，以电磁感应加热取代传统的燃气辐射加热，带钢由此获得快速升温能力：5s 内即可由常温升至 500—620℃，升温速率大于120℃/s，并通过闭环控制实现高精度控温，温度精度达 ±2℃。加热过程以电能驱动，加热段 NOx实现“零排放”。

快速升温条件下，基板只发生静态回复和烘烤硬化，没有发生再结晶，在保证基板力学性能的同时，也维持了表面的活化状态，从而满足“以热代冷”产品的性能指标。

锌铝镁镀层组织与界面结合调控工艺

针对一体化产线在高速工况下锌铝镁镀层容易出现的漏镀、镀层不均与界面结合不良等问题，项目团队揭示了连续高速生产条件下镀层的非平衡凝固行为，明确了板厚、入锅板温与冷却速率对镀层微观组织的耦合影响规律——三者并非各自独立作用，而是共同决定镀层的组织状态。

研究结果表明，入锅板温与锌液温度趋近480℃时，基板浸润性最优，镀层与基体的界面结合良好；在此条件下匹配圆孔-窄缝协同快冷工艺，对冷却速率实施精准调控，可促进富Al相与Zn-MgZn2共晶相的合理析出，同时抑制有害粗大相的生成。再结合炉鼻子露点精准调控技术，镁元素的氧化与锌灰的大量生成得到抑制，镀层表面缺陷随之减少。

上述工艺优化后，热基锌铝镁镀层可通过4000h中性盐雾试验（表1），达到C5级高腐蚀环境的服役要求，高耐蚀性与镀层附着性得以协同实现。

多工序协同匹配与高速稳定运行技术

一体化产线工序环节多，速度与张力之间的耦合关系复杂，单点参数调整往往会牵动全线。为此，项目团队建立了覆盖酸洗、加热、涂镀的全流程参数协同模型，使全线速度、张力、温度实现动态匹配；同时集成多活套协同系统与分段自适应纠偏系统，解决了高速状态下带钢跑偏、颤振的难题，保障了180m/min工艺段的稳定运行。

关键自主装备研发

围绕一体化产线工况，自主研制了多项专用装备：

1）极薄边界层紊流酸洗装备：该装备从酸槽流场结构入手加以优化，使带钢表面形成持续更新的极薄紊流边界层，酸洗的均匀性由此得到提升；同时配套分级冷凝酸雾净化系统，酸雾排放不超过 5mg/Nm3，优于国标限值 15mg/Nm3，单面 Cl-残留不超过 3.0mg/m2。

2）高密封电磁感应加热炉：该炉采用 IGBT 多模块电源供电，并开发出梯度隔热气密复合炉衬，炉体热损失降低 15% 以上，能够满足高速带钢快速、均匀加热的需求。

3）圆孔/窄缝协同式镀后冷却系统：复合喷嘴布局在冷却均匀性与带钢运行稳定性之间取得兼顾，最高冷却速率达 27℃/s，横向温差控制在 ±3℃以内，可适配锌铝镁镀层的窄工艺窗口，抑制镀层缺陷的产生。

4）快速联动湿式拉矫机：采用模块化辊系与快开结构，过焊缝时的抬辊时间缩短至 3.9s，矫直辊寿命由7天延长至15天；在完成在线板形矫正的同时清除带钢表面锌粉，辊印与表面色差随之减少。

5）炉鼻子露点智能加湿+在线抽锌灰装备：露点控制精度达±1℃，配合可拆卸叶轮泵在线清除锌灰，锌灰缺陷不超过3条/100m，镀层表面质量得到改善。

全流程智能协同控制系统

首次搭建起“酸洗-加热-涂镀”一体化智能控制系统，实现工序内闭环与跨工序之间的协同。

1）智能酸洗模型：以神经网络为基础，融合钢种、厚度与酸液参数，对最优酸洗时间进行预测，预测误差小于 3%；同时实现酸温、浓度的自动寻优闭环，吨钢盐酸消耗降低 7.5%。

2）双层闭环感应加热温控模型：采用“速度、功率粗调＋红外测温闭环修正”的双层控制策略，带钢纵向控温精度达±2℃，横向温差不超过 3℃。

3）镀层厚度自适应预测控制模型：融合气刀参数、速度、板厚等多个变量，模型预测精度达97%，镀层厚度偏差控制在5%以内，并降低了锌锭消耗。

整套系统把传统的经验操作升级为数据驱动的自适应闭环生产，工艺波动明显减小，产线的一致性得到提升。

工程应用与效益

该成套技术在河北太行钢铁落地，建成国内首条酸洗-热镀锌铝镁示范机组，2024 年完成工程验收，设计产能 70万吨/年，工艺段最高速度180m/min。2025年，示范线实现总产量59.7万吨，其中锌铝镁产品40.1万吨，一级品率99.67%。

与传统分步式产线相比，该技术在建设投资、生产成本、排放水平和产品性能四个方面的指标对比如下：

1）建设投资降低约30%，省去了中间库以及重复配置的开卷、卷取设备。

2）吨钢生产成本降低约100元，成材率提升0.3%—0.5%。

3）提高了机组绿色化水平，实现了NOx“零排放”，酸雾浓度排放小于5mg/Nm3。

4）产品性能达到S450GD级别，可替代部分冷轧涂镀产品，用于光伏与新能源汽车构件。

结语

热轧薄板酸洗-热镀锌铝镁一体化技术打通了由热轧板直接到高耐蚀锌铝镁成品的短流程路径，工艺、装备与控制实现全套自主可控。该技术投资少、成本低、绿色低碳，契合“以热代冷”的发展方向与国家“双碳”战略，对推动光伏、新能源等下游产业的材料升级具有重要价值。从应用条件看，该技术既适用于国内钢铁企业的新建与改造项目，也具备向海外工程输出的推广潜力。

来源：世界金属导报，2026年10月29日。

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