时间：2023-12-12 02:37:04
关键词：镀锌钢板；电阻点焊；焊接质量控制；熔点焊核直径；焊点数量优化
中图分类号：TG453
文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2012）18
1 镀锌钢板电阻点焊概况
电阻点焊是一类综合了力学、热学、电磁学和冶金学等学科的较为复杂的焊接技术，尽管电阻点焊已经有较长时间的研究，但仍然存在较多的技术问题需要解决。国内在这一方面的研究相对落后，尤其在对车用镀锌钢板的电阻点焊技术方面的研究差距较为明显。车用镀锌钢板的电阻点焊质量控制也需要进一步提高技术水平。从现有的研究成果来看，对车用镀锌钢板的质量控制主要从电阻点焊工艺的设计和参数优化、电极使用寿命、新型电阻点焊设备的研发、电焊过程的数字化仿真模拟以及对点焊过程中的质量实时监控与检测等五个主要的方面来展开。本文将利用现有的研究成果结合车用镀锌钢板的电阻点焊来展开研究，重点分析影响焊接质量的因素，并探讨改进的技术措施。
2 影响镀锌钢板电阻点焊质量的因素分析
采用不同的焊接工艺会对钢板的焊接质量产生不同影响，各焊接工艺的影响因素也不尽相同。从使用的频率和实际操作中的经验总结来看，对镀锌钢板的点焊质量影响的主要因素有基本的三类：焊接母材、电极帽和工艺参数。这三类因素对焊接质量的影响方式各不相同，现分别概述如下：
2.1 焊接母板对焊接质量的影响
焊接母板对焊接质量的影响主要和母板上的镀锌层数和母板厚度有关。在选定某种厚度和镀锌层数的母板后，可通过试验方法来确定不同的焊接电流、焊接压力、焊接时间和焊接质量之间的关系。不同厚度和镀锌层数的母板焊接特性应当以试验为基础来进行确定。
2.2 电极帽对焊接质量的影响
电极帽对焊接质量的影响最主要的表现形式是点焊电极的失效问题，其原因在于电阻帽本身具有电阻而在焊接过程中发生软化而失效，因此电极帽的质量对于焊接质量的影响是不能忽视的。
2.3 工艺参数对焊接质量的影响
镀锌钢板的焊接工艺参数较多，和焊接的时间、焊接压力以及焊接的电流大小有关，这些因素和焊接质量之间是多因单果的关系，因此可以在通过试验确定合理参数范围的情况下来进行优化，以提高焊接的质量。
对于以上三个主要的影响因素，本文只针对在焊接过程中较常见的电极发热软化和磨损问题来展开讨论，以模型试验和优化参数的方式来探讨点焊的质量控制。
3 模型试验
3.1 概述
电极帽在点焊过程中的发热软化和磨损都是电阻点焊中的重要问题，容易导致焊接质量不稳定。电极帽的抗磨损程度和电极帽的材质有关，电极帽在点焊过程中的发热情况主要和焊接电流大小有关。因此在电极帽的选材和电焊过程中的电流优化控制是控制点焊质量的关键步骤之一。本节中将以具体试验的方法来确定电极帽的选材和电流控制范围的问题。
3.2 试验方法
为降低试验的难度和不确定性，焊接母板选用B型镀锌钢板，而电极帽的型号选用铬锆铜电极帽和氧化铝铜电极帽。试验用焊接电流的强度从基准电流的90%起按2%作为步长递增，当焊接电流强度达到基准电流的120%时停止递增。对上述两类电极帽分别设计两组试验，每组试验选用不同的镀锌钢板，第一组试验的钢板类型为2层0.7mm镀锌钢板，第二组试验的钢板类型为3层0.7mm镀锌钢板。两组试验中的焊点数量均为500个。在试验中的焊接参数分别为：（1）第一组 焊接时间12cycles，焊接压力2.1kN，基准焊接电流11kA；（2）第二组 焊接时间12cycles，焊接压力2.3kN，基准焊接电流12kA。
3.3 试验结果
3.3.1 第一组试验结果
第一组试验的配置为2层0.7mm镀锌钢板+铬锆铜电极帽和氧化铝铜电极帽。在铬锆铜电极帽一组的试验中，随着焊接电流的台阶式递增，在电流递增曲线的末尾段所完成的焊点质量下降明显。具体而言，当焊接电流超过基准焊接电流的110%时，焊点质量明显下降，主要表现为熔核直径不符合要求，为弱焊，但焊接电流接近基准电流的120%时，焊点质量几乎都不能满足要求，多数表现为虚焊。从电极帽的磨损情况来看，当累计焊点数量达到70个左右时，电极端面开始出现斑点，随着累计焊点数量的增加，斑点呈现出较为明显的增长趋势。在氧化铝铜电极帽一组的试验中，表现出的情况类似，在接近电流台阶末端时焊点出现弱焊、虚焊。在焊点累计数量达到100时电极帽的开始出现可辨别的斑点，随着焊点数量的累计，斑点呈现明显地增长趋势，电极压印也会逐渐增大。
3.3.2 第二组试验结果
第二组试验的配置为3层0.7mm镀锌钢板+铬锆铜电极帽和氧化铝铜电极帽。在铬锆铜电极帽一组的试验中，随着焊接电流的台阶式递增，在电流递增曲线的末尾段所完成的焊点质量下降明显。和第一组试验中2层镀锌钢板的结果相比，在相同的焊接电流递增过程中合格的焊点数量更多，在接近电流递增曲线末尾时3层镀锌钢板的焊点熔核直径要大于2层镀锌钢板，且满足要求的焊点数量要明显多于2层镀锌钢板。从电极帽的磨损情况来看，当累计焊点数量达到90个左右时，电极端面开始出现斑点，随着累计焊点数量的增加，斑点呈现出较为明显的增长趋势。在氧化铝铜电极帽一组的试验中，表现出的趋势和铬锆铜电极帽类似。
4 熔点焊核直径与焊点数量的优化
在第3节的模型试验中，采用了多种的组合方式并得到了不同的结果，其中最关心的结果是熔点焊核直径和焊点数量之间的关系。在这里采用多组数据进行熔点焊核直径与焊点数量之间的关系曲线绘制，可得到铬锆铜电极帽和氧化铝铜电极帽的试验结果曲线。通过分析曲线可得出焊点熔核直径和焊点数目之间的关系。
经过对比3层镀锌钢板和2层镀锌钢板的焊点质量，总体上3层镀锌钢板的焊点质量要优于2层镀锌钢板的焊点质量，且熔核直径更大。在3层镀锌钢板一组的试验数据中分别选取在各焊接电流条件下最优的焊点数目，并绘制相应曲线，即可得到铬锆铜电极帽和氧化铝铜电极帽在不同的焊接电流强度和最优焊点数量之间的关系曲线，通过该曲线可获得焊接电流和最优焊点数量之间的对应关系，从而可为焊接质量的控制提供定量参考。
在此基础上，再通过对比铬锆铜电极帽和氧化铝铜电极帽的磨损程度来选择最优的电极帽类型，从而可确定最后电极帽选型。从电极帽的磨损情况来看，在相同的焊接电流和焊点数量条件下，铬锆铜电极帽的磨损程度要小于氧化铝铜电极帽的磨损程度，在经过修复后可继续使用。
综合来看，选用3层镀锌钢板作为母材和铬锆铜电极帽是最优的选择。
参考文献
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关键词：热镀锌工艺流程连续退火炉工艺
1、热镀锌连续退火技术发展简析
随着世界经济的发展，工业生产水平的日益进步，市场对于钢板防腐性能的要求逐渐提高，钢板防腐已成为工业生产中重要的研究方向，采用带钢表面进行金属镀层的方法防止带钢腐蚀，其金属镀层原料来源广泛，具有较强的成本优势，广泛应用于工业生产中。当前工业生产中最为普遍的金属镀层方位有电镀法和热镀法。镀锌板用途广泛，主要应用于环境较为恶劣的户外，所以对镀层的厚度有着较高的要求。另外，金属镀层相当于带钢表面产生阳极保护，镀层厚度增加将延长钢板使用寿命，此时对镀层均匀性的要求不是很严格，热镀锌产品正好能够满足以上要求。传统的电镀锌尽管镀层较为均匀，表面没有明显缺陷，同钢板紧密结合，其厚度相当于普通热镀锌厚度的1/5至1/7，但其成本相对较高，市场使用较少。目前，常见的钢板镀金属方法仍是热镀锌。从上世纪30年代，波兰人森吉米尔发明的连续热镀锌技术被沿用至今，具有其自身较为独特的工艺方法。其特点是通过采用直火加热的方法将带钢表面油脂烧掉，并使带钢表面发生氧化，之后在还原气氛中通过此用辐射管间接加热的方式，对带钢进行加热处理，将之前的氧化膜取出，是带钢表面活化，以合适的温度进入锌锅，完成带钢表面的镀锌。
2、生产工艺
2.1 工艺流程
热镀锌生产工艺流程：冷轧卷开卷机五辊矫直机测厚仪双层切头剪半自动窄搭接焊机清洗段入套连续退火炉锌锅气刀小锌花或合金化炉镀后冷却段镀层测厚仪水淬槽热风干燥光整机拉矫机化学处理热风干燥出套静电涂油卷取机。
2.2清洗工艺
热镀锌线中常用的带钢清洗方法有化学清洗法、电解清洗法、物理清洗等，为满足生产线生产的要求，达到较好的清洗效果，通常将上述方法配合使用。其组合方式为：化学清洗+电解清洗+物理清洗。这种组合方式能够使带钢快速通过清洗段，产生较好的清洗效果，满足工艺对带钢表面质量的基本要求。
热镀锌对冷轧带钢进行清洗的目的主要是将带钢表面的碳颗粒和铁粉进行清除，将带钢表面的碳颗粒和铁粉残留量作为清洗效果的依据。通常来说热镀锌机组常见的脱脂清洗工艺流程为碱清洗（化学处理方式），碱刷洗（物理处理方式），电解清洗（电化学处理方式），热水刷洗（物理处理方式），热水漂洗。
2.3连续退火炉相关设备的组成
通常情况下根据用户场地及需求等因素将连续退火炉设计为立式与卧式两种。老式的热镀锌机组以卧式连续退火炉居多。其组成部分为：预热段、加热段、均热段、快冷段以及均衡段。
(1)预热段
在整个退火炉的最前端是预热段，这部分通过炉内的废气以热交换的形式将炉内保护气体预热，而后保护气体可以对带钢进行预热，为保证带钢表面有较好的表面质量，所以，通常情况下不采用直燃的形式加热带钢表面。而且通过对废气的循环利用能够有效地节省能源消耗。
(2)加热段
通常对带钢进行加热的目的有两个：第一，通过对带钢进行加热能够把带钢表面氧化物还原成适合镀锌的纯铁层。第二，将带钢加热后完成再结晶退火程序。为保证带钢表面的清洁度，可采取辐射管间接加热的形式。辐射管被有序的安装在带钢的两侧，目的是使带钢在加热过程中保持均匀。如果生产线设计中没有预热段，这就要控制带钢在加热段的速度，以免带钢产生形变。通常在设计加热段时重点考虑辐射管的安装位置及区域控制。
(3)均热段
要保证退火曲线的完整性，要求带钢在特定的温度下保持一段时间，使带钢完全退火实现再结晶，这就是设计均热段的目的。通常采用电阻加热的形式保证带钢的退火温度，并在均热段与加热段之间设置一通道将两个区域分开，为避免电阻丝被带钢损坏应设计相应的保护措施，保护气体同样在均热段流通。
(4)快冷段
快冷段的主要作用是把经过加热的带钢冷却到人锌锅的温度，并且在保护气体的作用下，保持被还原的活性表面不再氧化。以热镀锌机组为例，快冷段将带钢从均热温度冷却至镀锌温度，在快冷段中循环风机将炉内气体抽到水冷换热器中，冷却后再进入炉内，通过连接风机的喷流装置上的小孔直接喷到带钢表面。由于气流流速高，对流速度快，使带钢能够迅速冷却，以达到控制温度的目的。
(5)均衡段
均衡段在现代热镀锌机组连续退火炉中比较常见，带钢在均衡炉中保温一段时间以保证再结晶完全，该段一般采用电加热保温，空气辐射管加热，以保证带钢表面氧化层彻底还原，而且可以使带钢具有更好的板形，以更好的均匀温度进入锌锅镀锌，提高镀锌质量。
2.4光整工艺
（1）使低碳钢的屈服平台消除或者降低屈服平台的影响，避免之后进行拉伸或深冲时产生滑移现象。
（2）将带钢表面缺陷消除，提高带钢平整度，对板型改善起到好的效果，特别是配合拉矫机的使用，其效果更好。
（3）有效增加热镀锌板表面的粗糙程度。随着用户要求镀锌板面具有一定的粗糙度，通过光整的作用能够提高带钢表面的光洁度和附着力。
2.5后处理工艺
近年来，随着产品的多元化，用户对耐指纹板产品提出了更高的要求。在耐指纹性的同时，还要求接地性，更高的耐蚀性和涂装性能。由此开发了在镀锌钢板铬酸盐膜上形成薄膜型有机复合膜的涂层板。传统型有机耐指纹处理工艺，通常称为铬酸盐系有机复合薄涂层。环保型有机系列膜是现代耐指纹处理的主流，也是目前研究重点。环保型有机系列膜处理工艺的关键技术在于无铬型钝化液的选用。现代耐指纹无铬处理已开发出多种类型，其钝化体系不再仅仅局限于传统酸性体系，在碱性体系下也可以通过化学转化形成钝化膜。
3、结论
随着我国经济的迅猛发展，工业水平的不断提高，用户对热镀锌钢板的质量要求也随之严格，这要求工艺控制更加精确，如何进一步完善热镀锌生产线的工艺控制，改进退火炉的加热水平，减少能源消耗，提高热效率，有待我们进一步研究，是我们今后努力的方向，值得思考。
参考文献：
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[关键词]热镀锌；技术设备
近年来，世界镀锌钢板需求量不断增加，产量增长也在不断加快，经过不断的生产实践改进，许多新兴先进设备在当代热镀锌生产线上得到了迅速的普及，对于连续热镀锌的生产起到了不可估量的作用。
1.我国热镀锌生产发展状况
我国热镀锌生产发展一直处于滞后状态。20世纪50年代到60年代陆续建成了l3条单张钢板熔剂法热镀锌机组，能力为10万t／a，但因产量低、成本高、质量差、污染环境、经济效益差等缺陷已先后停、转产。从20世纪70年代末，我国才开始建造大型宽带热镀锌机组。
热镀锌带钢在我国市场一直是紧缺品种。从20世纪90年代中期以来，每年都要从国外进口80－100万t左右。随着国内经济的发展，尤其是汽车、家电及建筑业的发展，对镀锌带钢的需求量也大大增加。我国近二十年来已建成了一批年产量10万t以上生产线，但从工艺流程、设备组成到产品品种上都属于低水平传统技术的热镀锌机组，在品种质量数量上也不能满足我国经济建设发展的需求，仍需建设新热镀锌线来满足市场需要。
20世纪90年代以来我国镀锌钢板生产取得了长足发展，国内已有和在建镀锌板加工能力达到近300万t。近几年国产镀锌板的市场占有率提高很快，由1996年的约27％提高到l998年的59％左右。国内主要生产厂家为宝钢、武钢、攀钢、本钢、广东南方。5家企业生产能力总和已超130万t。
我国现有的热镀锌机组与国外先进水平存在的主要差距在于绝大多数机组没有预清洗设备，对镀锌表面质量难以保证：现有光整机都是比较简单的两辊光整机（攀钢为四辊），无法更好地改善带钢的机械性能，特别是深冲性能；现有品种都是单一的镀锌板，仅有少量的合金化板，远不能满足市场需要。
2.热镀锌技术改进
随着科学技术的发展，连续热镀锌技术也有了很大的改进，不仅产量有所提高而且质量也有很大的进步。具体技术改进表现为以下几方面
2.1高温退火炉方面
立式高温退火炉的使用提高炉子的加热强度，使退火温度有所提高，改善了钢带的线速度及改善退火质量。立式高温退火炉主要由加热段、均热段和保温段构成，可以用5％H2的保护气体还原，将钢带从室温加热到退火温度全部采用煤气加热的辐射管。辐射管用厚3mm Intonel 1601板轧制并焊接成U形和W形的管子，它有很低的热惯性，可在变换产品种类时缩短热传导时间，提高热效率。
2.2气刀方面
以前认为双侧进气是合理的，但在实际中不可避免的遇到不可控制的两侧进气的气流交汇问题，这种交汇现象会随着不同供气量得到不同的状态，从而影响了内部同一位置的气体压力，刀唇形状又是固定的，那么同一位置的喷嘴射流压力必将受到影响。为此新开发的气刀采用了单侧进气代替以往双侧进气气刀，取得了明显的效果。带钢边缘的锌层受到两侧气刀的气流汇流影响，总是或多或少出现带钢边缘锌层偏厚的现象，我们不得不把收卷设备作相应调整以适应同一带钢横截面锌层的厚度变化。生产中设计安装随动挡风板技术很好的解决了气流汇流问题。
2.3锌锅铝量探针方面
通常使用向锌锅添加铝，使铝与铁优先反应形成稳定性好的Fe2Al5阻挡锌层来抑制镀锌层脆性相Zn-Fe化合物的形成。因此准确测定锌锅中有效铝含量极为重要。铝量探针探针利用电化学原理，测量纯铝和Zn-Al合金间的电位差，根据系列热力学关系，显示出锌锅中有效铝含量，方法简单，精度较高。只可惜该探针使用寿命过短，只有40多个小时。我国湘潭大学开发了测量锌池中有效铝的探测器及在线检测系统，在使用寿命时间上有很大的提高。
2.4锌锅内的沉没辊方面
镀锌板表面质量及生产效率在很大程度上取决于沉没辊的表面质量和其耐磨性。20世纪80年代以前均用SUS316钢制造，其耐磨性差，后来降低其中镍含量，使其耐磨性提高2倍。最新开发的喷涂WC-Co合金镀层使其寿命大大延长，其表面光滑，可用于生产汽车用合金化镀锌板，但由于喷涂层有小孔隙，易产生颗粒间的边界腐蚀，故而开发了一种封孔剂，使其使用寿命提高50％以上，为高质量、高效率地生产汽车用合金化镀锌板创造了条件。
2.5湿光整和湿拉矫工艺技术方面
两辊式光整机虽然结构简单、操作方便，但也有许多局限性，将双棍光整机为四辊光整机可以改善镀锌钢带表面质量。四辊光整机优点是：它除了有一对工作辊以外，还有一对直径较大的支撑辊来增加工作辊的刚度，以减小工作辊的变形，这样工作辊直径就可以小一些，在相同轧制力时的单位压力就大一些，或者说使镀锌板产生同样变形的总轧制力可以小一些。四辊光整机还有另外一个优越性，就是可以灵活地调整板形，或者说可以根据人口不同的板形采取不同的操作工艺来使出口的板形得到改善。这是因为有了支撑辊以后，不只是对工作辊有一定的支撑作用，减小工作辊的变形，同时还，可以使工作辊产生我们所希望的变形。这一作用是通过支撑辊与工作辊、工作辊与工作辊轴承座之间不同的作用力来实现的。除此之外四辊光整机支撑辊的辊面对工作辊也有支撑作用力的作用，辊颈部位在轴承座内还有辅助油缸，使支撑辊对工作辊的辊颈之间有一定的作用力。同样，上工作辊和下工作辊之间除了辊面通过镀锌板有相互作用力以外，工作辊辊颈部位也有辅助油缸，产生相互的作用力。
2.6自动化控制方面
现代热镀锌机组全线均采用计算机控制，除了基础自动化外，电气传动系，仪表系统等均由高度自动化的计算机控制。这样对该工艺的整个环节如运行速度、炉温、锌锅温度、炉子气氛都可以有效的进行监管控制。
3.结束语
Abstract: Based on the producing experience of many years on product line, the author analyzes the principles and methods on controling steel zinc coating during the production of color coated galvanized substrates in multi angles, discusses the practical problems during the production of ultra-thin coating strip of continuous hot-dip galvanizing steel.
关键词:镀锌板;锌层;控制
Key words: galvanized substrates;zinc coating;controling
中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)14-0035-01
0引言
随着近十年钢铁行业的高速发展,钢铁产能不断扩大,行业内的市场竞争不断加大,那么在这样的市场条件下我们在严把产品质量关的同时,不断有效地降低成本才能使企业在残酷的市场竞争中处于不败之地,在镀锌线的生产中降低单位产品上锌的消耗是控制镀锌生产成本的关键。为了占领市场,我公司在众多镀锌线中选出特定专线生产供民营彩涂用无锌花薄镀层镀锌板,经过我们不断地摸索和总结,对薄镀层镀锌产品生产时锌层的控制有了一定的经验,下面就其原理和控制方法做以下具体介绍。
1影响镀层量的因素
镀锌板表面最终的镀层量是钢带由锌锅上升时带出的锌量减去气刀刮锌量而后留下的数量。那么考虑影响锌层的因素应该从两方面去讨论。①影响自然带锌量的因素。这方面的因素主要有钢带的速度,锌液的粘稠度等。②影响刮锌量的因素。这方面的因素主要有气刀吹出气体的压力,气刀与带钢的距离,气刀和锌锅液面的距离,气刀刀唇的缝隙。
2影响带锌量的因数分析
2.1 生产线速度生产线速度是由钢带的厚度和生产线其他条件来决定的。一般我们在生产时不采用调整生产线速度的方法来调整锌层量。但是生产线速度对于锌层量的影响是很大的,所以必须随着生产线的速度的变化调整其他工艺参数来适应这种变化。在无气刀作用下带钢速度与镀层厚度关系如图1所示。从图中可以看出,钢带速度越快镀层量越大。这是因为生产线速度越快,泵升作用越强烈,带出的锌液也就越多,同时气刀气流对锌液的作用时间越短,刮去的锌量也就越少,这两方面都使得锌层量急剧的增加。因此我们在实际生产薄规格产品控制镀层的操作中,随着生产速度的增加,通常都是调整气刀的压力、距离等参数来抵消速度对钢带镀层的影响。同时在生产薄镀层产品时,在对气刀控制加大刮锌量达到极限时,有时也通过降低生产线速度来减薄镀层,寻求产量与成本的最优控制点。
2.2锌液的粘稠度(流动性)锌液中的各种微量元素在带钢热镀锌过程中发挥着重要作用,影响着镀层的形成与状态。其中对锌液的粘稠度影响最大的为锌液中的铝含量。通常锌液中铝含量为0.14%～0.18% ,但在实际生产中为了提高锌液的流动性,可将铝含量提高到0.20%～0.24%,在降低镀层上取得了较好的实际效果。同时研究表明,在锌液中添加稀土元素能与锌液中多数合金元素作用,相互增加溶解度,降低锌液表面张力,进一步改善锌液的流动性。
3影响刮锌量的气刀控制方法
3.1 气刀吹气压力气刀的刮锌量取决于冲击钢带的气流速度与气体流量的乘积。如果气刀刀唇的缝隙固定,气刀内气体压力越大,气流的速度也就越快,喷到带钢表面的气体质量就越大,刮锌量也就越强,镀锌量则越小。在生产实践中我们发现,虽然调整气刀压力是控制镀锌量最方便,最有效的方法,但在生产线速度较高时,随着气刀内气体压力的增加,镀锌量的下降幅度会越来越小,若要生产薄镀层产品,先要把气刀吹气压力加到最大之外,同时还要调整气刀其他参数。
3.2 气刀与带钢表面的距离在钢带离气刀的距离为刀唇缝隙的5倍以内时,气流的速度或动压头基本不变。但是超过了这个数值,气流的速度就会急剧的下降。反映在镀锌量的关系上,带钢距气刀的距离为刀唇缝隙的7倍以内时,镀锌量随与气刀的距离的变化较小,但在此范围以外时,镀锌量随距离的增加而迅速增加。不过在生产实际中气刀与钢带的距离一般为10~25mm,超过了气刀刀唇缝隙的7倍,所以在生产实际当中得出的数据都是随着气刀与钢带的距离的增加,镀锌量不断增加。在薄镀层产品生产实际中,不能使带钢的浪形在振动时擦到气刀,那样会引起气刀的刮伤或气刀条纹,在此前提下尽量使气刀接近带钢,以增大刮锌量,减少锌层厚度。因此,在生产中必须要适当加大带钢的张力,减小带钢的振动,使钢带的轨迹在最小范围内波动。在现代的连续热镀锌生产线上,为保证镀锌量的均匀性和准确性,对气刀与带钢的距离都采取了闭环自动控制。
3.3 气刀距离锌液面的高度在带钢的表面锌液未凝固之前,气刀距锌液的高度越大,则钢带表面锌液在重力作用下流回锌锅的数量越多,在其他条件相同时,镀锌量就会越低。气刀的高度主要由最大限度地的减少锌液的飞溅来决定。如果距离较高,会使钢带表面锌液四处飞溅,如果距离太低,又会使锌锅表面的锌液吹溅出来,导致气刀堵塞。气刀与锌液的距离一般在70~100mm范围内。为了防止上述两种现象发生,气刀高度必须根据生产线速度和镀锌量来决定,在薄镀层的镀锌生产中,一般气刀的吹气压力较高,此时须适当提高气刀高度,以免锌锅内的锌液飞溅。而在生产中如果锌锅温度较低,镀层凝固较快,必须尽可能降低气刀高度,保证气刀作用点低于边部开始结晶的高度,才能防止边部过厚的产生。
3.4 气刀刀唇缝隙气刀间隙与镀层厚度是密切相关,一般要求刀唇中间间隙较小,延伸至两侧间隙逐渐加大,以生产薄镀层的产品为例,一般调整中间开口为0.8mm,延伸至两边逐渐加大至1.5mm这样在加大气刀吹气压力同时,设置较大刀唇间隙可加大吹气质量,增加刮锌量;而在厚镀层产品生产时要重新设置调小刀唇间隙。
当今我国各大冷轧厂对于钢带连续热镀锌技术都在不断的摸索和研究,其中带钢锌层厚度的控制是其关键所在,这就需要我们所有人员的不断努力,结合生产认真总结,最终将我国连续热镀锌技术日益更新,取得更大的发展。
参考文献:
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关键词：光整机 热镀锌 设备 结构特点
0、引言
由于热镀锌带钢使用范围在不断扩大，镀锌后的带钢表面涂漆和涂塑料的工艺得到广阔的应用，尤其是家电和汽车工业突飞猛进的发展，对高质量镀锌板的要求量大幅度增加，甚至到了供不应求的地步，因此新投入镀锌生产线都增加了光整机。热镀锌机组通过光整机后对涂漆和涂塑料等后续工序带来的好处如下：
（1）提高了带材的平面度和平坦度，同时也可以把表面的锌粒压平，使带钢表面光滑，这对于以后的深冲加工和其他使用精度较高的场合都特别有利。
（2）使用的光整辊，经过电火花或激光毛化处理，因而经过光整机的镀锌表面具有一定的粗糙度。它能提高涂层粘附力，还能储存一定量的油脂，在深冲加工时，对冲模的有益。
（3）对于以后作涂漆处理的镀锌板，尽管把表面控制成小锌花，但小锌花仍然能够透过漆层而显露出来，所以对于某些要求更高的镀锌板，小锌花表面经光整处理。这样，可使镀锌板获得更加均匀一致的银白色的外观。
（4）通过光整，可使屈服平台消失或不太明显，能够防止在以后作拉伸或深冲加工时出现滑移现象。
1、四辊光整机的设备组成
图1是某型四辊式光整机的结构布局示意图，包括入口 （ 辊装置、入口测张装置、入口防皱辊装置、喷淋装置、光整机、高压清辊装置、出口防皱辊装置、出口测张装置、挤干装置、热风吹扫装置、出口S辊装置等。光整机主要由光整机本体、主传动装置、换辊装置等组成 。光整机本体由机架、上下工作辊、上下支撑辊、压头装置、弯辊油缸、平衡油缸、压上油缸等组成。
2、 四辊光整机的结构特点
2.1测张装置
张力是光整机的最基本的工艺参数，影响到光整机的正常运行，也影响到光整后的产品质量。为了使光整机在生产线出现张力波动、速度波动的情况下也能正常运行，希望张力尽可能大一些，而轧制力小一些。光整机理想的张力值为单位张力达80-100N/mm2左右，其中出口侧的后张力比入口侧的前张力高约10%-20%。
要使光整机稳定工作，首要条件是要保证光整机入口和出口的张力稳定。这是靠张力控制系统来实现的。在光整机的入口及出口各设有一套测张装置。测张装置由两个固定辊及一个中间辊组成三辊式结构。称重传感器安装在中间辊两端轴承座的下方。随时测量光整机入出口的张力，并将测量值反馈给相应侧的张力调节器，经过与预先设定的张力比较运算后将信号送到速度调节器。通过调节光整机工作辊的速度来保证出口侧张力的稳定；通过调节入口侧张力辊的转速来保证入口侧张力的稳定。
2.2喷淋装置
喷淋装置由喷嘴、水泵、管路等组成。其作用是在工作辊的入口侧喷射脱盐水或特制的光整液来清洗轧辊和带钢表面，以减少轧辊平整后的辊印和其他表面缺陷，生产出高质量的镀锌板，并且延长工作辊的生产时间，减缓磨辊次数。
2.3防皱装置
光整时镀锌板是在高压下通过两个工作辊，因而要求镀锌板在大张力作用下绷得很紧，使镀锌板均匀地通过工作辊，均匀伸长。但生产线速度波动和板形等原因，时常会造成镀锌板抖动、起皱，甚至入口张力瞬时消失的现象，光整后的镀锌板表面会出现金属滑移线，严重时镀锌板以折叠状态进入工作辊，在高压下轧破，在大张力下拉断，造成断带事故。
为了克服这些现象，光整机的入口和出口均设有防皱装置，其主要目的就是通过液压缸的作用，用升降辊将光整机入口和出口的镀锌板绷紧。当出现抖动、起皱或失张时，液压缸驱动升降辊上升，又使镀锌板恢复绷紧状态；反之如果瞬时张力增加，则大的张力使升降辊下降，使张力减小，防止断带。
该型光整机的入口及出口各设有一套防皱辊，由液压操作其升降。当光整机不运行时，带材在前后防皱辊之间形成“一”字形，带材不接触光整机的上下辊系，当光整机运行时，弯辊缸伸出，使上工作辊向上运行，与上支撑辊接触，然后抬起防皱辊，（入口、出口防皱辊同步动作），带材在防皱辊和光整机的工作辊之间形成“一”字形，通过带钢带动上工作辊和上支撑辊转动。
2.4换辊装置
由于光整机不投入时，带钢不接触上下工作辊辊面，可以进行不停机换辊，不影响生产线正常生产。采用工作辊快速换辊装置布置在传动侧，装置上的上下导轨分别与光整机机架内的工作辊移动导轨相对应。换辊操作前，先将新的光整辊放在换辊装置合适的位置上，并与机架内旧的光整辊用连接板相连，换辊时用装在传动侧的光整辊推出油缸将新的光整辊沿导轨推入机架内，同时旧的光整辊从机架内推出机外，到操作侧的换辊小车上。支撑辊换辊采用油缸直接推出的方式。在支撑辊换辊时，操作侧工作辊快速换辊小车可整体吊离，以腾出换辊空间。
2.5光整辊高压清辊装置
在光整机出口设有高压水光整辊清辊装置，用于将上下工作辊辊面上粘附的锌粒清理干净。以延长光整辊的使用寿命。
3、结束语
本文所介绍的四辊光整机运行情况都十分良好，镀锌板表面质量很高。尤其对带钢的材料为普通碳素钢、带钢的厚度为0.2-1.2mm、宽度为600-1250mm、光整速度为120m/min的生产线十分适合，光整速度最大能达到140m/min。该型四辊光整机由于独特的结构特点和简单可靠的防皱装置，很好地解决了断带、带材表面划伤以及带材起皱等问题。该型四辊光整机的开发，为我国众多的热镀锌板生产线提供了经济实用、性能可靠的表面光整设备。
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关键词：钢丝网笼 护岸工程 施工技术
1.工程概况
某护坡工程为长江某河段航道整治一期工程I标段的一个分部工程。该标段工程长约26km，为弯曲分汊河型。河段内分汇流口门、放宽段及弯道中多有洲滩分布，护坡工程范围土层均由河流冲积物组成，为自然河流冲积岸坡。岸坡河流冲积物成分主要为粉质粘土、粉土、粉细砂或细砂，部分岸坡底部分布有砂卵石层。
2.工程特点、难点分析及应对措施
2.1护滩带存在坍塌
根据现场实际踏勘，设计护岸位置有两处明显崩塌区。工程区内岸坡地质结构类型均不利于岸坡的稳定，左岸局部岸坡分布的粉质粘土和粉细砂层易产生崩岸，对岸线稳定有不利影响。岸坡土体结构不稳定则容易出现流沙、夹层、渗水等严重的不良地质现象，施工中容易出现崩岸、坍塌等危及施工质量和安全的隐患。
处理措施：针对施工中容易出现崩岸、坍塌等危及施工质量和安全的隐患，将采取以下措施处理好不良地质现象，保证本工程岸坡的稳定。
（1）合理安排工期。水位条件符合时，立即组织进行护岸段的水下抛石护脚施工，确保水下岸坡稳定。
（2）加强坡面临时排水。在施工区周围设置临时截水沟及临时排水沟，保证坡面干燥稳定。
（3）减少岸坡上部堆载。对岸坡开挖弃土，要增加转运距离，减少弃土对岸坡的压载造成岸坡失稳崩塌。
（4）坡面开挖时采取分段间隔开挖的方法，并及时进行护面施工，不能大面积扰动土壤。
（5）在渗水、淤泥严重、挖机不便上坡的地方，采用长臂挖机进行分层土方开挖。
2.2材料进场困难
本护坡工程施工过程中，需要块石、砂、碎石、卵石、水泥等材料，若通过自卸装载车运送施工材料，则需走堤坝，这样会对堤身造成破坏，所以材料运输只能通过船舶运送。船舶运送材料，水深是关键。通过水深测量发现，从苦水平台向外20m范围内最低高程为34m，本工程范围枯水期间水位在36m左右，水深平均只有2m，不满足运输船舶吃水要求。
处理措施：采用船舶运送施工材料到现场，在施工现场将施工后方面积大，岸坡定，承载力强的地方规划为材料堆放区域，同时考虑到减少二次搬运的距离。施工前按时关注三峡出库流量及水位变化情况，一旦水位条件满足施工要求时，立即安排施工材料进场。
3.镀锌钢丝网石笼施工方案
本工程陆上护岸包括土方开挖、削整边坡、黄砂反滤层、铺土工织物垫层、铺石、浆砌块石、钢丝网格石笼护坡、现浇混凝土挡墙等工序。本文重点针对工程中的钢丝网石笼的运用进行介绍。
本工程护坡工程采用钢丝网护坡，工程量为22.22万m2，钢丝网尺寸设计为6m×2m×0.23m（长×宽×高）。钢丝网格护面采用镀锌钢丝材质的矩形截面钢丝笼，由双绞合六边钢丝网格构成，钢丝及其镀锌的品质满足国际标准。钢丝网格护面所用的钢丝通过镀锌处理，有极强的抗锈蚀能力，其纵横向抗拉强度不得小于350N/mm2。充填石料应选取新鲜且质地坚硬，无风化剥落和裂纹，抗风化性能好，无裂缝，在水中或受冰冻后不崩解，冻融损失率小于1%的块石，充填石料尺寸应大于网孔，根据相应规范和标准的要求，采用的填充石料的抗压强度应达到50Mpa以上，软化系数达到0.7以上，密度应大于2.67t/m3。然后将组装好的各个钢丝网单元体铺设在无纺布上，并用与钢丝网同等材料的钢丝将各单元体的侧板相互连接而形成整体。充填石料后将护垫盖板绞接在各侧板上。
3.1镀锌钢丝网石笼的组装
在镀锌钢丝笼施工时，可以将护垫单元平整展开放置于地面或破面，踩住或其他方法固定好隔板两侧，拉起隔板。注意由于护垫折叠可能导致弯曲，因此需注意整平底板，对于没有机械折痕的隔板，可以利用脚往两边踩，然后将隔板立起，同时需要注意防止单边踩或者踩的位置不准确而造成两侧边板不平整、或者隔板不够高，这样可能会影响钢丝网石笼的使用效果。利用木板将两侧边板的底部固定，然后折起，同时注意保证底板在同一直线上，以及应当保证两侧的边板达到一定高度。图2中展示了某一特征尺寸的镀锌钢丝网石笼单元的组装方法。
3.2镀锌钢丝网石笼的安装
在镀锌钢丝网石笼单元组装完成后，将钢丝石笼护垫前后左右整齐连接地排放在平整的地面或者坡面上，注意隔板方向应与坡面保持90度左右夹角。在安装的过程中，可以使用木桩对坡顶的护垫进行固定，以保证镀锌钢丝网石笼的整体稳定和位置固定，防止其下滑移位不利于装填和后续作业。
3.3镀锌钢丝网石笼的装填
镀锌钢丝网石笼的装填过程与安装方向不同，装填应当从坡底往坡顶方向进行，采用分层装填的方法，如图3所示。在第一阶段，可以先从坡底开始装填，装填完最底层的空格后，逐层向上装填，由下往上进行装填，应当保持下格装填满之后再装填满所在的上格，否则可能导致隔板的弯曲变形，从而影响镀锌钢丝网石笼的整体效果。在装填的过程中，还应该注意一点，就是对于边板的装填应尽可能同时进行，这样可以避免单边装填过满，从而可能导致顺坡方向的侧板发生弯曲变形，这同样会影响镀锌钢丝网石笼的整体使用效果。
3.4钢丝网笼盖的绞合
镀锌钢丝网石笼在装填好之后，由于装填过程中可能导致隔板、底板或者侧板的弯曲变形，因此在装填完后、顶盖绞合前，应当对已经装填好的石块进行平整，对隔板、底板和侧板进行校正，保持镀锌钢丝网石笼的整体性。在这些工作完成后，就可以开始盖子的绞合，将顶盖板覆盖在钢丝网石笼上，利用事先准备好的钢丝将各顶盖的边缘与侧板、盖板和隔板的边缘进行绞合，注意实际绞合长度与钢丝长度的比例在1：1.3至1：1.5的范围内比较合理，小于1：1.3容易导致绞合不拢，可能存在质量隐患，大于1：1.5则会造成钢丝的浪费。
3.5注意事项
（1）装填石料时，可以采用机械装填，石料的空隙率应满足设计标准；
（2）应根据相关规范要求对石料进行装填，每个镀锌钢丝网石笼单元的石料填充应当饱满，应当特别注意难以填充的部位，如矩形石笼的上下棱角及角点位置，且填充高度应当符合设计标高的要求；
（3）装填完成后，应人工对石料表面进行整平，保证钢丝笼各个棱角及角点都装填饱满，对隔板、底板和侧板进行校正，保持镀锌钢丝网石笼的整体性；
（4）石料装填应符合规范和设计要求，达到相应的标高，且应预留可能的沉降；
（5）钢丝网笼盖绞合前须对已装填的护垫进行检查，确保石料装填足够饱满且所有隔板、边板的上端边缘都整齐地暴露在外面。
4.镀锌钢丝网石笼的优缺点分析
镀锌钢丝网石笼作为一种河段护岸工程的新材料和新技术，相对抛石护岸而言，由于钢丝网石笼具有较好的整体稳定性，因此抗冲能力较强，且耐腐蚀性好，使用寿命长，维护费用比抛石要低，同时具备一定的柔性，可以适应不同的河床地形及岸坡，相对混凝土护岸而言，镀锌钢丝网石笼护岸的生态性能较好，具有较好的经济效益和社会效益，一般适用于水深流急的重点险工段。
参考文献：
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关键词： 接地； 接地网； 耐蚀性金属； 土壤腐蚀； 截面选择； 技术经济性
中图分类号： U264.7 文献标识码： A
0 引言
电力系统接地的目的是提供故障电流及雷电流的泄流通道， 稳定电位， 提供零电位参考点及降低绝缘水平。接地系统是确保电力系统、 电气设备的安全运行， 确保运行人员及其他人员的人身安全的重要措施[1]。
由于铜材的短缺， 我国主要以镀锌钢作为接地装置材料。在很多地区， 接地网腐蚀已构成影响电力系统安全运行的重要因素。在我国， 因接地网腐蚀而引起的电力系统事故时有发生， 每次事故都会产生较大的经济损失。为了抑制接地网的腐蚀， 国际上通常使用铜材为接地材料， 但是铜材的价格昂贵， 为此， 在国内外市场上， 出现了一些新型接地材料， 如铜镀钢、 不锈钢、 锌包钢等材料。铜镀钢已在国外获得较多的使用， 而其他材料尚无可以依据的使用标准或经验， 因此在生产及使用中存在一定的盲目性。针对上述问题， 本文通过调研相关文献、 标准， 收集数据， 对部分接地金属材料从耐腐蚀性、 金属截面积选择、 技术经济比较3方面进行综合分析， 以供工程参考。
1 国内外各种新型接地材料调研
目前国内各种接地材料众多， 本文首先对国内外已使用和可能使用的材料进行汇总。铜镀钢在国外获得了较多的应用， 美国、 英国等
国家都制订了相关标准[2-4]。该种材料还有铜铸钢、 铜包钢等不同生产工艺[5]； 市场上另有一种热浸锡铜镀钢， 即在铜镀钢的外边镀1层锡， 其防腐性能更好。近些年， 锌包钢、 不锈钢接地棒逐渐出现在市场上。锌包钢是用挤压包覆的工艺[6]将较厚的锌层包覆在钢表面， 克服了热浸镀锌钢镀层太薄的弊端， 从而起到防腐的目的， 这种材料在实际工程中应用不多， 也没有相关标准可以依据。不锈钢的防腐性能是显而易见的， 但目前在接地工程中很少采用。有人提出过不锈钢包钢的想法， 但是目前尚无成型产品。在下面的分析中， 本文将针对镀锌钢、 铜、 铜镀钢、 不锈钢、 锌包钢等材料进行详细的比较。
2 金属的耐腐蚀性
金属的耐腐蚀性很大程度上决定了其在接地工程中的应用前景， 在国内外曾进行过大量的相关实验。
2.1 国外开展的相关实验
美国和波兰针对接地材料腐蚀特性进行了深入研究。美国国家标准局在1910―1955年开展了为期45年的 “地下腐蚀” 研究项目[7]； 美国加利福尼亚国家海军土木工程试验室在20世纪60年代早期与美国国家腐蚀工程师协会合作开展了为期7年的 “接地棒现场测试” 研究项目[8]； 美国国家接地研究计划从1992年开始在国际电气监察协会的南内华达州分部研究不同接地极材料的长期性能， 该项目现在由防火研究基金会继续进行试验[9]。波兰华沙技术大学材料科学工程系实验室也进行了电镀铜与镀锌钢的腐蚀实验[10]研究。
2.2 国外实验结果
美国国家标准局 “地下腐蚀” 研究项目的主要研究成果如下：
（1） 铜和铜镀钢。包括管状和板状样品， 其中铜镀钢的铜层厚度为0.254 mm。在14个不同场地埋入地中13年， 根据重量测量， 得到平均腐蚀深度为12.7×10-6mm。埋置在另外29个不同试验场地8年的样品的平均腐蚀深度为22.86×10-6mm。
（2） 镀锌钢。测试了208个镀锌钢管， 镀层厚度约为0.121 mm， 样品埋入地中10年。10年后镀锌层的平均腐蚀厚度达0.063 5 mm。镀锌层下的钢出现了点蚀。
（3） 对轧制锌材和镀锌钢 （平均镀层厚度0.13 mm）在美国不同地点的50种土壤中进行了腐蚀性能的评定。数据显示， 镀锌钢件的平均腐蚀速率与锌基本一致， 但是点蚀穿透率明显低于锌； 而且当大部分镀层被腐蚀后， 腐蚀速率降低[11]。
美国加利福尼亚国家海军土木工程试验室对9种不同材料的垂直接地棒 （长2.4 m， 直径16 mm）， 埋入地下7年， 分别在1年后、 3年后、 7年后从土壤中挖出测量， 得到的实验结果如下：
（1） 7年后， 大多数试品的镀锌钢镀层腐蚀掉了，钢芯出现了点蚀。
（2） 包不锈钢的钢接地棒基本没有腐蚀， 但是钢芯出现了约25.4 mm深的点蚀。
（3） 铜镀钢接地棒没有腐蚀， 只是在端部钢芯出现了约50.8 mm深的点蚀。美国海军在其公布的接地体现场测试报告中提供了一些现场测试结果[8,12]， 腐蚀数据如表1所示。
美国国家接地研究计划的试验材料包括了镀锌钢和电镀铜材料。5个试验场地中的4个分别在试验9年、 11年、 12年进行了开挖。结果表明， 镀锌钢出现了中等到严重的腐蚀， 电镀铜导体只有轻微的腐蚀。波兰华沙技术大学材料科学工程系实验室的研究表明， 在相同腐蚀环境及波兰土壤条件下， 腐蚀速率是均匀的， 并且和暴露的时间成比例。热镀锌棒的平均腐蚀速率为1.1 mm/a， 电镀铜棒的腐蚀速度是它的1/25。另外， 文献[13]给出了国外某些在接地装置中可能出现的金属埋在数十种土壤中进行腐蚀评估试验的平均结果， 见表2。从表2中可见， 从平均腐蚀率来看， 钢铁和锌的腐蚀速度最快， 铜和铅的腐蚀速度要慢很多， 仅约为钢铁和锌的1/8； 从点蚀速度来看， 钢铁的最大点蚀速度达到了1.4 mm/a， 而铜的最大点蚀速度不到0.2 mm/a， 为钢铁的1/7。
表2 金属材料在土壤中的腐蚀速率
2.3 国内研究成果
在金属材料的土壤腐蚀方面， 国内尚无针对上述几种金属材料的全面试验比较， 但也做了大量的相关研究。中国科学院金属腐蚀与防护研究所用原位测试方法对碳钢、 不锈钢、 H62黄铜及金属铝在土壤中的腐蚀进行了研究[14-15]， 认为1年内， 铝、 碳钢、 不锈钢、H62黄铜的平均腐蚀率之比为1： 22： 0.5： 4。该所还研究了1Cr13、 1Cr18Ni9Ti两种不锈钢在酸性、 中性及碱性土壤中经过1年、 3年、 5年3个试验周期后的腐蚀特征[16]， 结果表明， 1Cr18Ni9Ti 耐蚀性优于1Cr13， 2种不锈钢在酸性及中性土壤中腐蚀轻微， 在高盐碱性土壤中腐蚀严重， 以点蚀为主。电信科学技术第五研究所采用自然埋藏的研究方法， 对线缆金属材料铜、 铝、 铅在我国各种土壤中的腐蚀进行研究[17-18]， 结果表明： 铜、 铝、 铅平均腐蚀率随时间变化规律基本遵循方程式V=AtB（式中： V为腐蚀速率， g/dm2・a； A、 B为常数； t为时间， a）； 铜在内陆盐
土， 铝在碱性土壤， 铅在酸性土及潮湿草甸土、 紫色土中呈局部斑点腐蚀； 局部腐蚀产物不具保护性。北京科技大学利用汽车镀锌板， 研究了完整镀锌板、 基板和镀锌层不同程度破损试样在泥浆和NaC1水溶液中的腐蚀规律[19]。结果表明： 完整镀锌层的腐蚀速率高于基板； 镀锌层破损试样的腐蚀失重随镀锌层破损面积的增加而增大。
2.4 综合讨论
依据美国海军的试验结果， 该实验室的专家认为， 只有电镀铜厚度为0.25 mm的钢棒以及不锈钢棒的抗腐蚀速度可以被接受[6]。另外， 从8~13年在43种不同土壤中铜试品的测试结果中的41种计算得到30年的平均点蚀深度为0.17 mm， 因此一些国际标准都将电镀铜钢棒的铜镀层的要求确定为至少0.25 mm，包括英国BS7430和美国的UL467[3-4]。但是值得注意的是， 在文献[20]中提到， 在透气性较差的土壤中， 不锈钢的耐腐蚀性会减弱， 而且不同材质的不锈钢具有不同的耐腐蚀性， 因此该文献建议将不锈钢接地从有关标准中移除。以上大量实验数据表明：
（1） 铜、 不锈钢的耐腐蚀性远远好于镀锌钢， 但是他们在特殊土壤中的腐蚀也是不能忽略的， 而且不同材质不锈钢的耐腐蚀性不同。
（2） 铜镀钢30年的平均腐蚀深度一般不大于0.17 mm。依据不锈钢包钢棒与其他金属材料的一些试验结果， 可以认为不锈钢包钢也具有与铜镀钢类似的耐腐蚀性。
（3） 锌材的腐蚀速率与镀锌钢的腐蚀速度相当，因此锌包钢从包覆层的腐蚀速度上来说没有明显优势， 主要是利用其阴极保护能力牺牲自己来实现保护其他金属构件的目的。
（4） 镀层破坏会减弱镀锌钢的抗腐蚀能力。因此可以认为， 在保证产品质量的前提下， 铜、 不锈钢、 铜镀钢的耐腐蚀性要好于镀锌钢， 锌包钢也能起到一定的阴极保护作用。虽然国内外开展了土壤中金属材料的腐蚀研究， 但很多试验对应的环境条件并不明确。鉴于多种金属材料仍缺乏足够的土壤腐蚀试验数据， 很难确定其在不同土壤中的腐蚀速率，因此建议多开展此类试验， 积累数据， 为工程中金属截面的选取提供参考。
3 金属截面积选择
对于接地材料截面积的选取， 除了要考虑其耐腐蚀性能外， 还要考虑其足够的通流能力。美国IEEEstd.80―2000中推荐式 （1） 的简化计算公式：
式中： Akcmil为接地材料截面积， 单位为kcmil， 1 kcmil＝0.507 mm2； Ig为流过接地线的短路电流稳定值， A； te为短路的等效持续时间， s； Kf为接地导体材料的材料系数， 可从表3中取值[21]
， 不同材料的Kf是根据材料最高容许温度取值的 （周围环境温度取40 ℃时）。该标准还提出， 当采用硬拉铜线时， 由于机械强度的原因， 应谨防导体温度超过250 ℃， 以防止导体淬火， 韧
性降低。据此标准， 按照250 ℃计算， 硬铜导体的最小截面积分别要在原热稳定计算的截面基础上， 扩大1.67倍。
表3 部分金属的材料系数
我国电力行业标准DL/T 621―1997 《交流电气装置的接地》 推荐式 （2） 的简化公式：
式 （2） 与式 （1） 类似， 不同之处在于： Ag的单位为mm2
； c为热稳定系数， 该标准中只对钢、 铝、 铜的热稳定系数给出推荐值， 钢、 铜的热稳定系数分别取值70和210， 而对于表3中所列其他金属， 没有给出推荐值[22]。该标准还规定了按机械强度要求的接地钢导体的最小尺寸， 其中圆钢的最小直径为8 mm或10 mm，这里取保守值10 mm， 因此铜镀钢、 不锈钢、 不锈钢包钢、 锌包钢接地棒按机械强度要求的最小直径为10 mm， 即实际使用的最小截面积为78.54 mm2。假设短路时间为0.5 s， 入地故障电流Ig为10 kA，按IEEE标准、 我国电力行业标准计算， 再考虑机械强
度要求得到不同接地线的截面和半径如表4所示。表4中， 铜、 铜镀钢、 不锈钢、 不锈钢包钢均认为没有腐蚀， 只需进行热稳定条件校核， 故其截面积比考虑腐蚀的镀锌钢要小的多； 表4中镀锌钢接地体截面选择包含4种情况： 不考虑腐蚀、 轻度腐蚀 （0.05 mm/a）、强腐蚀 （0.1 mm/a）、 严重腐蚀 （0.2 mm/a）， 同时考虑
50年的腐蚀量， 以及1.2的不均匀腐蚀程度。对于锌包钢 （包覆层厚3 mm）， 由于其耐腐蚀性没有准确的数据， 而且其部分防腐性能体现在作为牺牲阳极上，所以这里没有对其截面选择作计算。
表4 不同金属接地线的截面选择
由表4可见， 2种标准计算的钢接地线的尺寸相差很小， 对于铜接地线的尺寸， IEEE标准更显保守一些。考虑腐蚀后各种接地材料的金属截面积选择差异很大， 采用纯铜、 铜镀钢、 不锈钢、 不锈钢包钢的截面积远远小于镀锌钢和锌包钢， 尤其是镀锌钢在腐蚀较为严重时截面会大大增加。
4 不同金属接地材料的技术经济比较
由于IEEE标准全面给出了各种金属的热稳定系数， 因此下面的分析中选择IEEE标准进行不同金属的技术经济比较。在考虑了材料的耐腐蚀特性、 保证材料足够的通流能力后， 最终材料的选取还要看其综合的技术经济比较结果， 包括材料用量、 价格、 施工难度、 维护成本等。这里主要针对铜、 铜镀钢、 不锈钢、 锌包钢4种耐蚀性金属， 与镀锌钢进行比较。各金属材料的价格见表5， 调查于2009年12月中旬， 铜包钢依据的是部分市场调查， 其余金属参考全国市场的报价。由于锌包钢是新出现的产品， 其市面价格尚不稳定， 因此在表5中以及后面的技术经济比较中并未列出。
考虑不同腐蚀情况下50年的耐用年限， 同时根据机械强度要求， 根据不同短路电流情况 （其幅值分别取值10、 15、 20、 30、 50 kA， 持续时间分别取值0.25、0.5、 1、 2、 3 s） 计算各耐蚀金属与镀锌钢的材料费用比，再进行汇总后如表6所示。其中， 铜的材料费用按照软铜考虑， 如果是硬拉铜， 则费用需乘1.67倍。可见，随着土壤腐蚀性的增强， 使用铜、 铜镀钢、 不锈钢会显现出更好的经济性； 在产品质量有保证的前提下， 相对纯铜而言， 使用铜镀钢、 不锈钢大大节约了材料费用。
表6 考虑不同腐蚀情况下的材料费用比
值得注意的是， 表6的计算是理想的情况， 即不考虑不锈钢和铜的腐蚀等附加因素[22]。在实际应用中考虑到上述问题， 采取的截面会略大， 其材料费用也会增加。对铜、 铜镀钢、 不锈钢构成的接地网的性能综合总结如表7所示。从表7中可以看出， 由于这3种金属的价格要高于钢材的价格， 在一般情况下， 一次性投资比建设钢接地网时大； 但这3种金属的接地网一般不需要改造， 省去了大量的人力、 物力和财力进行大规模开挖检查。因此， 总体来说， 耐蚀性金属接地网虽然一次性投资大， 但是省去了接地网改造的费用， 更重要的是它使得系统更加可靠， 更加稳定， 消除了产生事故的隐患[24]。
表7 几种金属构成的接地系统综合比较
5 结论
铜、 铜镀钢、 锌包钢、 不锈钢等是可以选择的潜在耐蚀性金属接地材料。调研数据表明， 铜、 镀铜材料、不锈钢材料的防腐性能比镀锌钢好得多， 锌包钢能起到牺牲自己来实现保护其他金属构件的防腐效果。可认为， 铜、 性能较高的不锈钢、 镀层厚度0.25 mm以上的铜镀钢、 厚度足够且包覆较好的锌包钢都能维持远超过镀锌钢的使用寿命。在强腐蚀土壤中采用耐蚀性金属导体， 比采用钢导体的费用低。从长远效益看， 采用耐腐蚀性金属材料减少了接地网的腐蚀， 减少了维护费用， 提高了运行的安全性和可靠性。对于
耐蚀性金属， 我国基本没有相关标准可依据， 其使用也存在着一些盲目性和争议， 生产工艺水平也有待提高， 应该多开展这方面的研究和试验， 编制国家标准，将耐蚀性金属纳入接地材料中， 使发变电站接地系统工程的实际施工更具可操作性和规范性。由于目前
的施工工艺下， 深长垂直接地极通常仍然使用钢材，其与以上耐蚀性金属的连接和防腐也是需要深入研究的课题。
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[4] UL467 Standard for Grounding and Bonding Equipment[S].
[关键词]冷轧；镀锌段结构及设备；安装重点工艺技术
中图分类号：TG335.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0015-01
1、前言
镀锌段是冷轧热镀锌机组的关键部位，工艺结构及设备复杂，主要包含：锌锅、自动加锌装置、气刀、镀后冷却塔结构及设备、锌层测厚仪和中间活套塔。DMS公司总承包建设并提供机械设备， Stein Heurtey提供冷却设备，AjaxTOCCO提供锌锅设备，FOEN提供气刀设备，工艺完全自主。镀锌时，带钢进入锌锅镀锌，镀层厚度通过气刀控制系统控制；镀锌后的带钢直接进入镀后冷却装置冷却；冷却后的带钢经热风干燥器干燥后进入中间活套。
镀锌段结构及设备安装工艺技术重点集中表现在锌锅、镀后冷却塔结构及设备安装上。
2、镀锌段结构及设备安装重点工艺技术
2.1 锌锅的安装
2.1.1 锌锅的概况
锌锅设置在标高-4.125m的坑内，直接固定在基础面上，整个锌锅壳体是一个方型的焊接结构件，由一块底板和四块侧板组成，在锌锅上有3个感应器。
2.1.2 锌锅底板的吊装
为了便于运输及吊装，锌锅一般分为五片进场，其中最重的一片（即为锌锅底板）约27吨。在锌锅安装时因其顶部只有一台16吨的行车，无法对重达27吨的锌锅底板进行安装。因此使用吊装工艺钢结构的汽车吊进行吊装。
2.1.3 锌锅的组装
采用就地组装法进行，即在锌锅底座及底板安装就位后，锌锅侧板可以直接采用锌锅上方的16吨行车进行吊装，需要注意的是在侧板吊装之前一定要保证底板找正完毕并且已经固定好，然后直接在底板上拼装侧墙板，拼装完成后再进行焊接。
2.1.4 锌锅焊接
现场焊接的焊缝主要是角接焊缝，有4条平焊焊缝，4条立焊焊缝，板厚为25mm，材质为Q235B。
2.1.4.1 焊接程序
先焊接锌锅侧板的四条角接立焊焊缝，由四名电焊工进行焊接，然后焊接锌锅底板与侧板连接的四条平角焊缝。焊接顺序：焊前准备外侧面预热外侧面焊接（焊2/3坡口，）内侧面AG（按规定检验）内侧面预热内侧面焊接（一次完成，）外侧面预热外侧面焊接（焊余下的1/3坡口）全面检查。
2.1.4.2 焊接要点
分区分段，多人施焊；对称焊接，多层多道； 焊接检验，按技术要求进行。
2.1.4.3 防变形措施
锌锅的顶上部是自由端，其它部位的刚性都较大，由于焊接的收缩变形对自由端影响最大，所以应在锌锅的顶上部加撑“井”字支撑，支撑采用I=20的工字钢。
2.1.4.4 具体焊接步骤
角接立焊缝的焊接：锌锅侧板的厚度为25mm，每条立焊缝分成内侧和外侧焊缝，所以每侧焊缝的焊角高度为12mm，先焊内侧的焊缝，由4名电焊工进行焊接，每名焊工焊一条立焊缝，焊接时每个焊工应采用基本相同的焊接电流，电弧电压和焊接速度，由于立焊缝的长度为2700mm左右，所以分成两段进行焊接，打底焊采用φ3.2mm的电焊条，其余层采用φ4.0mm的电焊条，内侧立焊缝焊到焊角高度8mm左右时停下来，进行外侧的焊接，焊接顺序相同于内侧，焊到盖面层时可以不用分段，外侧全部焊完后，再进行内侧剩余焊缝的焊接。
角接平焊缝的焊接：锅底与侧板连接的四条平角焊缝，同样分内侧和外侧焊接，每侧焊缝的焊角高度也为12mm，同样由四名电焊工进行焊接，保持基本相同的焊接规范和焊接速度，先进行内侧焊缝的焊接，焊接采用φ4.0mm的电焊条，内侧焊缝焊到焊角高度8mm左右时停下来，进行外侧的焊接，焊接顺序相同于内侧，焊到盖面层时可以不用分段，外侧全部焊完后，再进行内侧剩余焊缝的焊接。
2.1.4.5 焊接材料的管理
1、所使用的电焊条必须要有产品合格证。
2、焊条使用前进行烘烤，烘烤温度为3500C，保温一小时。
3、焊工领取电焊条应放置在保温筒内，并应在4小时内用完，如果4小时内没用完，应送回干燥箱内重新烘烤
2.2 冷却塔工艺钢结构及设备的安装
2.2.1 概述
冷却塔工艺钢结构共有6层主框架柱。
冷却塔设备：有塔顶辊、稳定辊、水淬系统、挤干辊、热风干燥器、纠偏辊、冷却风箱、冷却风机及冷却风管等：
2.2.2 安装要点
2.2.2.1 由于冷却塔钢结构属于工艺钢结构，并且柱梁系统全部是螺栓连接（梁的两头均为角铁连接板），如果制作尺寸超差将会导致结构柱梁安装不到位，因此一定要严格控制柱梁系统的制作尺寸，一旦发现制作偏差过大，要及时向上层反应，和制作厂沟通，以便保证安装尺寸。在实际安装过程中，为了确保柱子垂直度，部分柱子连接处连接面无法完全吻合，甚至造成许量间隙。而仅用螺栓连接无法紧固到位，也满足不了安装要求，因此采用围焊的方式，将柱子连接有缝隙处围焊，以满足安装精度和要求。
2.2.2.2 在冷却塔的每层平台上均布置有大量的设备，设备直接布置在平台梁上（梁上有大量的设备安装螺栓孔），而且设备的安装精度要求较高，特别是纠偏辊、塔顶辊等，因此在安装柱梁系统时必须严格控制其安装精度，否则结构安装完成后再安装设备时可能会遇到很大的麻烦。
2.2.2.3 冷却塔的安装属于立体交叉作业，在每层平台安装时必须作好相应的隔离措施，在安装完每层平台后要及时将平台板、栏杆等构件安装完毕后才能进行下一层平台结构的安装，同时在安装每层平台梁之前要设置足够的安全网。
2.2.2.4 为最大限度的减少高空作业，能在地面上将结构预拼装的在地面上拼装，然后吊装就位。
2.2.2.5 设备安装要和工艺钢结构同步进行，每安装完一节平台，就把对应平台上的设备同步安装到位，但需要注意的是，由于冷轧生产线上的设备均为精密设备，一般的辊子表面均有镀层，安装时一定要考虑成品保护的问题。
2.2.3 找正要点
2.2.3.1 用经纬仪将钢结构平台立柱及设备使用的纵横向中心轴线投点到相应的平台上，在相应的立柱、横梁部位打好冲眼，便于在相应高度的平台位置进行中心轴线的挂线测量和使用水准仪进行标高测量。
2.2.3.2 工艺钢结构安装精度：柱子垂直度为0.5/1000；柱间距为±2；标高为±2；立柱对角线为5。
2.2.3.3 工艺钢结构找正时，先一层层找正，安装完一节框架柱和平台，就找正好一节，然后再进行下一层的安装找正，最后再整体找正。
2.2.3.4 设备找正前，一定要做好充分准备，把安装尺寸、安准精度、带钢走向及工作状态掌握清楚，尤其应该注意稳定辊和挤干辊。稳定辊用于稳定带钢，防止带钢碰擦滑伤，挤干辊用于去除带钢表面水分，非工作情况下均处于打开状态，工作情况下，均处于闭合状态。一组稳定辊共包含两根辊子，一根是工作辊，一根是导向辊，工作时，工作辊把带钢推进25mm，故找正时应以工作情况下的状态为准。
2.2.3.5 设备找正时，要采用先个体初步找正，然后再整体找正，保证安装精度和关键尺寸。首先，要从冷却塔塔顶辊放出两条钢丝线，位于塔顶辊两侧，一端和气刀沉没辊相切，另一端经由冷却塔下行段、稳定辊、转向辊、水淬辊、挤干辊、热风干燥器、纠偏辊引向中间活套底辊转向辊，找正过程中，应保证钢丝线横平竖直，不得倾斜。
3、结束语