冷軋熱鍍鋅帶鋼表面鋅灰缺陷形成原因分析及控制

翟立剛

摘 要：冷軋熱鍍鋅產線主要由入口段、入口活套、清洗段、爐區、工藝段、出口活套和出口段構成。帶鋼以460℃經爐鼻子出來進入鋅鍋約3s經沉沒輥從鋅鍋出來，經過氣刀將多余的鋅液吹掉（控制鋅層厚度）。鋅鍋內鋅液需要保持460℃，這樣鋅液會逐漸蒸發，蒸發的鋅灰集聚在一起，然后掉落在帶鋼上形成鋅灰缺陷。冷軋鍍鋅鋅灰是冷軋廠熱鍍鋅生產過程中帶鋼表面的常見缺陷。對熱鍍鋅產線鋅灰形成機理進行分析和研究，探討熱鍍鋅帶鋼表面鋅灰缺陷形成原因，從而提出優化工藝、規范操作等方面措施控制鋅灰缺陷產生，提高熱鍍鋅帶鋼表面質量。

關鍵詞：熱鍍鋅 鋅灰 常見缺陷 優化工藝

中圖分類號：TG174.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0099-01

熱鍍鋅帶鋼是冷軋廠主要產品，它可以用作家電板，汽車板等。隨著工藝技術的不斷改進，目前下游企業對帶鋼表面質量要求越來越高。首鋼京唐冷軋共有4條熱鍍鋅產線分別生產GI和GA產品。其中一冷熱鍍鋅產線的主要生產家電板，二冷熱鍍鋅主要生產汽車板。帶鋼表面鋅灰缺陷是熱鍍鋅產品的常見缺陷之一，它制約著高端產品的生產。為了解決這一問題，該文就從鋅灰缺陷形成的機理出發，結合工藝和操作提出了減少鋅灰缺陷的措施。

1 鋅灰產生的原因

冷軋熱鍍鋅產線主要由入口段、入口活套、清洗段、爐區、工藝段、出口活套和出口段構成。帶鋼以460℃經爐鼻子出來進入鋅鍋約3s經沉沒輥從鋅鍋出來，經過氣刀將多余的鋅液吹掉（控制鋅層厚度）。鋅鍋內鋅液需要保持460℃，這樣鋅液會逐漸蒸發，蒸發的鋅灰集聚在一起，然后掉落在帶鋼上形成鋅灰缺陷。鋅灰則是有以下幾方面原因。

1.1 浮渣的產生

當帶鋼進入鋅液中則產生FeZn7，而鋅液中的鋁離子逐步將鋅替換形成Fe2Al6鐵鋁化合物[1]。它和鋅的氧化物在一起形成浮渣。

1.2 鋅液蒸汽冷凝

鋅液液面不斷產生鋅蒸汽，鋅蒸汽遇冷凝結在爐鼻子內壁等處形成固態粉末。隨著爐鼻子震動它們墜落到鋅鍋中和帶鋼表面。

1.3 爐內耐火材料墜落

在長期生產過程中，爐內耐火材料受到冷爐和加熱的溫差變化影響發生墜落，它們常在爐鼻子處于鋅渣和鋅灰摻雜在一起（圖1）。

2 減少鋅灰主要措施

通過與國內各先進企業學習，在2012年和2013年對爐鼻子等處進行改造增加了攝像頭，沉沒輥刮刀，鋅灰泵和爐內加濕等。操作人員通過爐鼻子攝像頭監控爐內鋅灰粉末生成情況，防止爐鼻子內鋅灰和鋅渣形成過多。

2.1 浮渣清理

操作人員利用專用扒渣勺，每班扒渣4次；利用鋅灰泵定期對浮渣進行清理；利用檢修或更換沉沒輥的時間將鋅鍋降低，爐鼻子處鋅渣暴露出來后進行人工扒渣。

2.2 防止鋅液蒸汽冷凝

為了有效防止鋅蒸汽冷凝形成固態鋅粉末，各熱鍍鋅產線增加了爐鼻子氮氣加濕系統。這樣優化了爐鼻子處露點。

2.3 嚴格控制帶鋼和鋅鍋溫度

（1）帶鋼入鋅鍋前溫度高于鋅液15℃以內[2]，如果帶鋼溫度過高會影響鋅鍋內鋅液溫度導致鋅渣量增加。

（2）嚴格控制鋅鍋溫度減少鋅蒸汽。將鋅液溫度控制在（460±2）℃范圍內，避免溫度波動過大導致鋅渣量增加[3]。為了嚴格保證鋅液溫度在操作人員添加數量和鋅液液位嚴格控制，避免導致溫度和液位的波動過大引起浮渣在爐鼻子內壁積聚。

2.4 優化鋅液成分

鋁含量與鋅渣產生有著密切關系。當鋁含量較高時，一方面導致鐵溶解度降低，另一方面鋁被氧化導致浮渣升高；當鋁含量較低時，鐵的溶解度升高導致底渣升高。因此在生產GI產品是鋁含量控制在（0.2±0.02）%之間[4]，當生產GA產品時鋁含量控制在（0.12±0.02）%之間。

2.5 在生產高端表面產品時有以下兩方面的注意事項

一是排產時做好厚度過渡和溫度過渡并調整好鋅液成分。二是將鋅渣清理干凈，提前加入鋅錠[5]。

3 結語

以上措施實施后首鋼京唐冷軋熱鍍鋅鋅粉末和浮渣大幅降低，上述產線生產的家電板和汽車板無鋅灰缺陷。熱鍍鋅鋅灰控制是一個復雜課題，需要從爐鼻子露點控制，帶鋼和鋅液溫度，定期扒渣以及成分控制幾個方面入手。

參考文獻

[1] A.jersch F.Particle size and com position of dross particles from galvanize and galvanneal operation[C].44th Mechanical Working and Steel Processing Conference Proceedings，2002：778-779.

[2] Tang NY，Liu YH.Minizing dross Generation Galvanizing[A]. GALVATECH[C].Osaka，Japan：Iron and Steel Institute of Japan，2007：141-146

[3] 譚運剛，文偉.熱鍍鋅板表面鋅灰缺陷的控制[J].武鋼技術，2010，48（3）：31-33.

[4] 楊再廣.淺談熱鍍鋅過程中鋅渣的形成及其控制[J].化學工程與裝備，2008（9）：78-79.

[5] 楊滿秀.合金元素對熱浸鍍鋅界面反應影響及相關相平衡研究[D].湘潭：湘潭大學，2012.