熱鍍鋅鋼板鋅流紋的產生及消除措施分析

楊譯

摘 要：某鋼廠投產后，隨著生產規格極限化，對于薄規格產品，帶鋼表面出現大量鋅流紋缺陷，嚴重影響了帶鋼的表面質量和導致了協議品的產生。結合該鋼廠鍍鋅機組投產以來的生產實踐，對熱鍍鋅板鋅流紋缺陷的形成進行了分析，重點探討鋅流紋缺陷產生的原因，提出控制措施，消除缺陷的產生，提高鍍鋅板表面質量。

關鍵詞：熱鍍鋅 鋅流紋 缺陷

中圖分類號：TG335.22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0094-02

對于無鉛鋅鍋，在生產薄規格產品（尤其h≤0.5mm時），帶鋼表面會形成類似于波紋的缺陷。如果形成的鋅流紋較輕，則可以通過光整機來消除，如果形成的缺陷較為嚴重，則過光整后依然會有手感存在。

1 鋅流紋的形成

帶鋼出鋅鍋時會帶出大量的鋅液。在氣刀之前，鋅液是液態的，并且由于重力的作用會自上向下流動。由于氣刀噴吹出來的氣體回流，在鍍層到達氣刀主氣流之前，會對鋅液起到冷卻作用。帶鋼到達氣刀主氣流之前，由于鋅液自重而引起的流動以及氣體回流的冷卻作用，而把鋅液流動形成的浪形冷卻（冷卻到419℃）凝固，形成鋅流紋。

2 鋅流紋的影響因素

鋅在419℃時凝固，形成鋅流紋必須要使出鋅鍋的帶鋼溫度降低到419℃，并且殘余的熱量不能把凝固的鋅再次融化。所以對于薄帶鋼、薄鍍層、低鋅鍋溫度更容易形成鋅流紋。從冷卻作用和帶鋼殘余熱量來考慮，形成鋅流紋的主要影響因素有以下幾個方面。

2.1 冷卻因素

（1）氣刀的噴吹壓力。

控制氣刀的噴吹壓力可以通過調整氣刀的唇形系數來實現，由于考慮到生產因素，不能時刻或經常調整唇形，所以不建議通過調整唇形來解決鋅流紋。

（2）氣流的冷卻作用。

氣刀噴吹出來的氣流，除了氣刀刮鋅的作用之外，還對鍍層有冷卻作用。為減輕氣刀噴吹氣流的冷卻效果，要盡可能的降低氣流量。措施具體如下。

①降低氣刀距帶鋼的距離：氣刀距離帶鋼的距離越近，則在其他條件一定的情況下，需要的氣體壓力越小，則噴吹的氣流量越小，對帶鋼的冷卻作用越小。

②降低氣刀距鋅鍋液面的高度：氣刀對鍍層的冷卻作用主要體現在氣體的回流上，氣刀距離鋅鍋液面距離越近，則回流的影響區域越小，則可以減輕冷卻效果。另外，氣刀距離鋅液面距離越近則回流的作用時間越短。為追求機組穩定，對于生產0.5mm厚度規格以下產品，機組速度一般穩定在120～130m/min。此時，氣刀距離鋅鍋液面的距離一般控制在250mm。

③調整氣刀角度：氣刀的角度主要影響到刮鋅效果和鋅液飛濺效果。如果氣刀角度在一定范圍內偏負，則氣刀的刮鋅效果會隨著負角度的增大而增大，需要的氣體壓力越小，需要的氣流量越小則對帶鋼的冷卻作用越小。但是鋅液飛濺也會隨著氣刀角度的增大而增大。容易產生氣刀堵塞。所以調整氣刀的原則是不產生鋅液飛濺的情況下氣刀角度越負越好。

（3）帶鋼和空氣的接觸時間。

在機組運行狀況允許的情況下，機組速度越快越好。雖然隨著機組速度的增大，由于泵升的作用，帶鋼的帶鋅量越多，需要的氣刀噴吹壓力越大，但是可以大大縮短帶鋼和空氣的接觸時間，也就大大縮短了冷卻時間，總體效果可以降低冷卻作用。但是在要求高速的同時，一定要注意機組的穩定性，生產薄規格帶鋼的時候，為避免帶鋼發生瓢曲，應避免急劇升降速，追求機組速度恒定。另外急劇升降速也會對鋅鍋產生攪動作用，促進鋅渣的產生和增加帶鋼鋅渣缺陷的形成。所以在運行高速時，一定要以機組穩定為前提。

2.2 帶鋼（包括鍍層）所含熱量因素

（1）鍍層和帶鋼厚度：鍍層厚度越大，帶鋼厚度越大，則帶鋼帶出的熱量越多，則經過氣刀后越不容易冷卻。但無論是鍍層還是帶鋼厚度是特定的，另外增大帶鋼的鍍層厚度還會增加消耗。所以此因素不做考慮。

（2）帶鋼出鋅鍋溫度：對于一種規格帶鋼，帶鋼的出鋅鍋溫度主要和兩個因素有關，即：鋅鍋的鋅液溫度和帶鋼的入鋅鍋溫度。

鋅鍋溫度和帶鋼的入鋅鍋溫度越高，則帶鋼的出鋅鍋溫度越高，則帶鋼中所含的熱量越大，則越不容易產生鋅流紋。反則反之。但是，對于鋅鍋而言，一定要盡可能保持鋅鍋溫度的穩定。因為隨著鋅鍋溫度的升高，帶鋼進入鋅鍋后Fe的溶解速度和鐵損都會增加。如果鋅鍋溫度出現波動，則會導致鋅液中Fe的溶解度發生變化，導致Fe的溶解和析出，從而導致鋅渣的形成。產生鋅渣缺陷。

所以，目前采取的措施是在穩定鋅鍋溫度的基礎上，改變帶鋼的入鍋溫度。正常情況下，鋅鍋溫度和帶鋼溫度均控制在460℃±2℃。但為了減輕鋅流紋，建議調節帶鋼的入鋅鍋溫度，一般控制在470～480℃（溫度越小，鐵損越小，所以在保證不產生鋅流紋缺陷的基礎上，溫度越小越好。）。

2.3 其他

（1）鋅液成分。

對于無鉛鋅鍋，主要考慮Al的影響，對于GI產品，Al是鋅鍋中不可或缺的一個重要的成分。鋅液中的Al主要有兩個作用：①生成Fe2Al5的中間層，提高鋅層粘附力，并且抑制了帶鋼表面Fe的進一步溶解。②促進鋅渣生成，將底渣轉化為浮渣。但是隨著鋅液中Al含量的增大，鋅液的粘度增大，鋅液的流動性降低。隨著鋅液流動性的變化，鋅流紋形成的抗力也會發生變化。

當鋅鍋中Al含量降低到0.135%左右時，則鋅鍋中便會有底渣生成，對于生產GI產品，為避免鋅液成分波動產生底渣，Al含量最好保持在0.16%水平以上。此外，當Al超過0.2%以后，鍍層中的含鋁量鍍鋅板帶走，而是留在鋅鍋中，很大程度上成為渣子，所以鋅鍋中的含鋁量超過0.25%以后已沒有什么意義。

所以，各大企業把鋅液中的Al含量一般控制在0.18%～0.22%。既避免了底渣的形成又避免了Al的浪費。正常生產時，維持在此范圍之內的任何一個值，都能比較好的控制鍍層質量，如果為消除鋅流紋缺陷可以把鋅液Al含量控制在高限上。但是為考慮到鋅鍋穩定性問題，不建議通過調整鋅液Al含量來控制鋅流紋。

另外，即使是無鉛鋅鍋，鋅鍋中難免存在鉛。鋅液中的鉛不僅是因為自然界中的鋅鉛總是伴生成礦作為雜質由鋅錠帶入。鋅液中的鉛含量也會影響到鋅液的粘度和表面張力。另外鉛的存在還能使鋅液的熔點降低，這延長了鋅液的凝固時間。但入鍋鉛含量過高，則會促進鋅花生成。所以鋅鍋中的鉛含量最大控制在0.03%。但一般不會主動調節鋅液中的鉛含量來控制鋅液成分。

（2）原料帶鋼粗糙度。

帶鋼的粗糙度越大，則帶鋼出鋅鍋后帶出的鋅液越多。則需要氣體的噴吹壓力越大，帶鋼的冷卻作用越大。但控制原料帶鋼的粗糙度一般不作為控制鋅流紋的因素。

（3）帶鋼振動。

帶鋼振動會引起帶鋼表面出現鋅層不均勻，表面鋅層時厚時薄，厚的地方容易引起鋅流紋。

（4）帶鋼光整表面。

光整不是消除鋅流紋的根本措施，但是可以從視覺上減輕鋅流紋。軋制力越大，帶鋼表面粗糙度越大，鋅流紋視覺越輕。

3 鋅流紋的消除辦法

經過以上分析，消除鋅流紋的一個最根本的原則，就是減輕對薄帶鋼的冷卻作用，增大薄帶鋼出鋅鍋后所含的熱量。總結以上幾個因素，給出意見，如表1。

由于考慮到鋅渣的生成也是影響鍍鋅的一個非常重要的問題。所以要盡量避免鋅渣的產生。既節省了鋅的消耗，又降低缺陷的發生。為此，盡量維持鋅鍋穩定，避免通過調整鋅鍋工藝來改善帶鋼表面。

另外，帶鋼的振動可以增加鋅流紋的形成，振動可以通過調整糾正輥的頂入量來調節，但是，會引起帶鋼經過氣刀時出現C彎，這時，需要輔助以鍍后冷卻塔張力調節，需要二者相互輔助來既消除抖動又消除C彎。根據各生產沉沒輥安裝精度的不同以及沉沒輥輥徑、粗糙度等情況的不同，各線的具體調節情況不同。另外，帶鋼出鋅鍋后的板型不同，沉沒輥的轉動狀態也會有所不同，尤其對于薄帶鋼，更為嚴重。所以要控制好原料板型，避免出現出鋅鍋后板型缺陷不能消除的現象，造成鍍層質量不好和沉沒輥組狀態難以控制。

4 結語

通過之前調試，該鋼廠鍍鋅生產線對于0.4～0.5mm的帶鋼已經基本消除鋅流紋缺陷。在正常生產時，已經杜絕了鋅流紋缺陷協議品的產生。但在機組降速時，還是無法消除鋅流紋缺陷。所以在生產時，無論是考慮到帶鋼瓢曲、鋅鍋穩定因素還是考慮到缺陷消除因素，機組穩定至關重要。

參考文獻

[1] 許秀飛.帶鋼連續涂鍍和退火疑難對策[M].北京：化學工業出版社，2010.

[2] 朱立.鋼材熱鍍鋅[M].北京：化學工業出版社，2006.