2026冶金科学技术奖二等奖丨基于含镁镀层氧化抑制和组织调控的热浸镀带钢成套技术与装备|三元|冶金科学技术奖|合金|氧化|浸镀|钢材|镀层

来源：市场资讯

（来源：中国冶金报社）

项目名称：基于含镁镀层氧化抑制和组织调控的热浸镀带钢成套技术与装备

完成单位：重庆赛迪热工环保工程技术有限公司等

完成人：杨柏松等

PART 01

项目背景

随着国民经济的高速发展，在光伏、5G基站、高速路护栏、机场高铁屋面等领域对钢材提出了更高的防腐蚀性能要求。钢材需要更加坚韧的镀层保护，锌铝镁镀层以其优异的平面防腐能力和独一无二的断口保护和修复功能，很好的满足了市场需求，具有广阔的应用场景。

2019年以前，国内锌铝镁机组长期以进口为主，国外企业实行严格的技术封锁，阻碍了锌铝镁技术提升和国产装备发展，限制了我国锌铝镁材料的广泛应用。钢铁企业侧重于锌铝镁镀层配方和生产工艺研究，基于工艺机理的核心装备开发能力不足，缺少通过核心装备实现产品质量提升的控制技术。

PART 02

技术路线

本项目针对热浸镀机理不明、关键工艺设备缺失、集约控制系统技术落后等难题，以冶金机理与工艺研究为基础，系统突破了核心设备、智能控制等关键技术，生产的锌铝镁产品性能实现了大厚度、高强度、厚镀层目标，成套技术与装备整体达到国际领先水平。

PART 03

创新点与关键技术

创新点 1

首次提出了含镁三元合金镀层“氧化抑制”和“组织调控”原理，揭示了液态时“氧化的选择性和持续性”和分段控温凝固时“组织的多样性和可调性”的机理和规律，据此设计了热浸镀工艺和镀后冷却工艺，开发了成套工艺装备和智能控制系统。

针对含镁三元合金镀层因为镁的活性带来的液态合金极易氧化，提出了含镁三元合金热浸镀过程中 “氧化抑制”的新原理，通过研究揭示了含镁镀层合金液态时“氧化的选择性和持续性”的机理和规律，提出了通过合理的镀层成分选择和惰性气体保护方法，抑制了热浸镀过程中液态合金和镀层氧化倾向，确保了含镁镀层合金的可镀性。

针对含镁三元合金镀层成分复杂、组织多样的新课题，不同组织对产品性能影响甚大的特点，发现了含镁三元镀层合金凝固时“组织调控”原理，通过研究揭示了含镁镀层合金凝固时“组织的多样性和可调性”的机理和规律，提出了镀层组织不但取决于镀层成分，更取决于凝固路线的新观点，确定了凝固路线与镀层组织之间的关系，从而创造性设计了三类含镁三元合金镀层科学合理的冷却凝固工艺流程。

创新点2

开发了面向含镁三元合金镀层氧化抑制与组织调控原理要求和大厚度、高强度、厚镀层产品特征，基于“三流”（射流-对流-溢流）协调原则设计的炉内高氢冷却器和镀后移动冷却器、基于气刀间隙控制厚镀层均匀性的氮气加热气刀、非加湿型锌渣及锌灰处理系统等含镁镀层专用成套装备。

（1）炉内高氢冷却器的开发

针对产品规格厚，炉内冷却困难的难题，创造了“溢流—射流—对流” 三流协调的设计原则，采用无负压区的吸气结构。全氢循环风机的设计，采用较高的氢气浓度，提高了还原度，降低了设备投运功率的同时温控精度提升到±3.4℃以内。

图2 新型炉内高氢冷却器

（2）镀后冷却器的开发

采用专利技术的密集喷缝实现了高冷却强度、喷嘴的角度和回气设计确保带钢运行的稳定性、精确的分区冷却严控镀层组织的稳定性，克服了“黑点”顽固、边部斜纹等缺陷，其中反向排气是该装备的核心科技；在解决了高冷却强度的同时、带来了带钢运行的稳定性、控温的准确性，有效抑制氧化和偏析的发生，成为控制锌铝镁涂层凝固过程的利器。

图3 含镁镀层专用镀后冷却器

（3）含镁镀层专用气刀的开发

针对镀层易氧化、流动性差、镀层厚，易出现“边部斜纹”等问题；首次发现气刀间隙与厚镀层均匀性之间的关系，采用在线调整气刀间隙、低纯度氮气供应系统等新结构，其中粗氮降压、风机升压、氮气加热是完全不同于其他厂家的创新装备，是有效提升锌铝镁抗氧化性、增加流动性、以及实现边部吹渣的利器。采用该设备后的含镁三元合金镀层，控制精度在275g/㎡±4.1g/㎡以内。