影響鍍層附著力的因素分析及相應措施

程懿麒 雷黨萍

（1、本鋼板材有限責任公司不銹鋼廠，遼寧 本溪 117000 2、遼寧冶金職業技術學院，遼寧 本溪 117000）

引言

鍍鋅板能抗銹主要是因為覆蓋在鋼板表面的鋅層可以在腐蝕環境中形成耐蝕層，使鋼板本身免受腐蝕，延長其使用壽命。如果鋼板和鍍層結合不牢，鋅層脫落，裸露的鋼板失去鍍層的保護，也就失去了鍍鋅板的使用價值，所以鍍層的粘附性是影響鍍鋅產品質量的關鍵問題，也是導致鋅層出現裂紋、脫落的直接原因，本鋼冷軋廠鍍鋅機組在生產厚規格產品時。會出現鋅層脫落的現象，我們經過長期實踐摸索，對影響鍍層附著力的因素進行了分析，采用了提出了相應的有效措施取得了較好的效果。

1 鋅層粘附機理及其影響因素

1.1 鋅層粘附機理

首先形成的是含鐵最少的ζ相（FeZn13）,在溫度較低時ζ相結晶的形成速度大于長大速度，所以結晶細小致密而連續。由于ζ相的形成增加了鐵分子向外擴散的阻力，使ζ相下邊鐵分子濃度迅速增加，達到7%時從量變到質變，晶格發生變化，形成δ1相，（FeZn7）。δ1相是六方體晶格，組織細密，對分子擴散阻力更大，當鐵分子濃度升高到20.5%時，γ相（Fe5Zn10或 Fe5Zn21）開始形成。γ相結晶是體心立方晶格，組織特別細密，對鐵的擴散阻力更大，所以γ相形成后，鐵鋅反應十分緩慢，鍍鋅層最外層幾乎是有純鋅組織的含有微量鐵的固溶體η相，因此熱鍍鋅時所產生的相層為由鐵開始后γ相、δ1相、ζ相和 η 相，其中 η、δ1相塑性較好，γ、ζ相脆性較大。

由于鋁對鐵比鋅對鐵有較大的熱力學親和力，所以在加鋁法帶鋼熱鍍鋅中，在溫度和時間的影響下，總是優先在鋼基表面形成鐵－鋁化合物，這個薄而均質的中 間層能夠牢固地附著在鋼基表面，實際上它是黏附鍍層的媒介質作用。

1.2 鋅層附著力的影響因素

影響鋅層附著性的因素很多，但對本鋼鍍鋅機組而言，對鋅層粘附性主要的影響因素可歸結為：

（1）原料表面清潔度與放置時間影響

鍍鋅原板表面殘留物主要有軋制油、設備漏液壓油、潤滑脂以及鐵粉等，本鋼冷軋廠鍍鋅線采用的是改良森吉米爾法，采用了適當提高NOF爐溫度，以便加大蒸發量支掉臟物。部分低分子油脂化合物在高溫下分解，發生炭化現象，形成去不掉黑斑并與鐵粉混合而殘留在帶鋼表面。

正是這種黑斑浸入鋅鍋后使鋼基與鋅液分開，破壞Fe2Al5中間層形成并使Fe-Zn合金層增厚，降低鋅層附著性，另外有時在帶鋼兩側邊緣有麻點，也是造成邊部脫鋅的原因。

軋制后鋼卷在中間庫存放時間長，或軋制過程乳化液吹掃不凈，都有可能使帶鋼表面形成氧化物，雖然前者可通過爐內H2進行還原，但后者較困難，只能降低機組速度以延長在爐內的停留時間。

（2）退火爐爐內氣氛和爐溫影響

鍍鋅機組的爐內氣氛可分為兩段，一段是NOF爐內的弱氧化氣氛，另一段是RTF、SF和JCF爐內的還原氣氛，這兩部分氣氛被NOF爐后的通道隔開，并靠壓差保證爐氣平衡，帶鋼在RTF爐內將帶鋼表面氧化鐵皮還原成適合于鍍鋅的海棉狀純鐵層，并產生水，生產中當P H2＞P H2O時發生還原反應，當P H2＜P H2O為氧化反應，因此必須將爐內露點控制在一定范圍內，當破壞爐內平衡狀態（爐壓波動），造成RTF爐露點升高，帶鋼表面氧化鐵皮還原不充分，使鋅層附著力下降。

爐溫控制好壞直接影響退火質量，其波動還對爐壓和氣氛產生影響。由于某些焦爐煤氣雜質多，熱值波動大，對點火槍影響較大，導致爐溫控制不穩定，有時要靠NOF爐帶鋼高溫加熱來彌補RTF加熱能力，其后果是NOF爐后燃燒室溫度過高，稀釋空氣大量進入爐內氧化帶鋼，同時爐壓產生波動，從而嚴重影響鋅層附著性。

（3）帶鋼入鋅鍋溫度的影響

實踐證明，在鋅液溫度為455~465℃時，帶鋼入鋅鍋的溫度維持在480～520℃的范圍內，對形具有良好黏附性的鍍層最為有利。帶鋼入鋅鍋溫度增加，鋅層附著力增加，因為熱鍍鋅在反應界面上大量供熱可加速Fe2Al5中間層形成，但溫度過高將引起鋅液超溫和鋅粒缺陷產生，同時帶鋼出鍋后，鐵鋅繼續向含鋁的中間層擴散，形成富鋅固溶體，粘附介質被破壞。同時由于合金層的增厚，鋅層表變為暗灰色。

2 采取的相應措施

2.1 清潔原板表面

對軋鋼生產中的潤滑冷卻系統進行改進，合理地配制濃度，并對吹掃系統進行調整，使軋制過程保證良好的潤滑條件，降低軋制中鐵粉的產生量。同時定期對軋機機架進行清洗，防止各類機油對鋼板表面的污染。

在鍍鋅退火爐前增設清洗段是生產高質量鍍鋅板所必須具備的條件，本鋼鍍鋅線增設清洗段設備組成為堿洗、刷洗、電解清洗、刷洗、漂洗、清洗、烘干，通過堿洗和刷洗可處理掉部分帶鋼表面油脂和鐵粉，而電解清洗和刷洗則可將凹坑內殘留物進行清理，因此通過清洗段和退火爐雙重處理則為提高產品質量奠定良好的基礎。

2.2 調整NOF爐工藝

適當增加NOF爐各區空燃比，使NOF爐溫升高，這是生產厚規格帶鋼常用的方法。其主要目的是為了機組生產能力使帶鋼盡快進退火溫度區。但在實際生產中增加空燃比使得爐內的氧化性氣氛濃度升高，厚帶鋼在爐內停留時間比薄帶鋼在爐內停留時間要長得很多，這樣極易造成帶鋼表面二次氧化層增厚，不易被還原，使得鋅層附著力降低，另外由于加熱速度過快，帶鋼退火后由于機組速度的增加使得在浸鋅后核心熱的作用帶鋼表面的鋅鐵繼續擴散形成較厚的合金相，降低了鋅層的附著性和表面光澤度。通過對實際生產中的分析，NOF爐前19米的無燒嘴區實際上是一個完全氧化區，由于稀釋空氣的通入量與該區的溫度有關，即當該區溫度高于730℃時，隨著溫度的升高，空氣量同時加大，勢必造成厚帶鋼氧化程度比薄帶鋼增大。在本鋼實際生產中，通過合理調整NOF四個區的熱需求來控制無燒嘴區的溫度，以便降低厚帶鋼在該區的氧化程度。如果降低NOF各區空燃比，就會使爐內的CO含量增加，爐內的氧化擋墻前移，使得還原時間增加，縮短了帶鋼被氧化的機率，同時配合較低爐壓和較低帶鋼出NOF溫度的控制，這樣既可以控制好帶鋼二次氧化層的厚度又提高了爐子的還原能力，由于在NOF爐內被加熱的溫度較低，帶鋼進入RTF后需要提高RTF輻射加熱能力才能滿足帶鋼再結晶退火的要求。

2.3 用280℃回火改善鍍鋅層的黏附性

通過反復實踐已經證實，把鍍層黏附力不合格的產品成卷放入罩式爐內，采用下列加火工藝條件，即可使鍍層的黏附力得到改善：回火溫度為280℃（在底板上方400mm處測量），回火時間為24小時，揭罩溫度為200℃。

3 結論

綜上所述，為獲得良好的鋅層附著性和表面光澤度，首先必須具備良好的原板條件，使其經過合理的退火爐工藝的調整，同時控制好鋅液和鋼基的化學成份，得到適合鍍鋅的海棉狀純鐵層同時又不會產生帶鋼入鋅鍋溫度過高的影響，以保證中間粘附層的充分形成，并抑制脆性合金層的生長，從而獲得良好附著性、延展性和光澤度高的鍍層。

【1】模擬拉延筋的鍍鋅薄鋼板鋅層粘附性試驗方法的研究【J】.理化檢驗，物理手冊，2004（11）.