4.0 mm熱鍍鋅鋼板生產實踐與工藝優化

趙　欣，　張洪濤

（河北鋼鐵集團邯鋼分公司冷軋廠， 河北　邯鄲　056015）

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4.0 mm熱鍍鋅鋼板生產實踐與工藝優化

趙欣，張洪濤

（河北鋼鐵集團邯鋼分公司冷軋廠， 河北邯鄲056015）

針對邯鋼連續熱鍍鋅線在開發4.0mm熱鍍鋅鋼板的過程中常出現的三種質量缺陷，分析其產生原因，提出相應的工藝優化和改進措施。改進后，可成功開發生產出質量優良的4.0mm熱鍍鋅鋼板。

熱鍍鋅缺陷解決措施

河北鋼鐵集團邯鋼公司（全文簡稱邯鋼）冷軋廠連續熱鍍鋅線為引進意大利達涅利公司技術，采用改良森吉米爾法退火工藝進行生產，是國內首條以熱軋卷板為基板的熱鍍鋅生產線，年產量達30萬t。目前，該生產線生產的產品厚度為1.45～3.0 mm、寬度為1 000～1 500 mm、鋅層厚度為80～350g/m2（雙面），產品主要應用于建筑行業。

為提高市場競爭力，邯鋼熱鍍鋅生產線將厚度為4.0mm的熱鍍鋅板的開發作為攻關項目。如果板帶過厚，會造成入口焊接困難；工藝段對產品表面質量的控制較普通規格的操作難度更大，在改良森吉米爾法的退火工藝中，溫度的控制相對困難，不僅要確保鍍層黏附性，還要杜絕脫鋅現象。另外，受在線氣刀最佳控制范圍限制，低速厚邊成為制約厚規格產品質量的缺陷。經過不斷探索和實踐，對加熱爐進行工藝改進、氣刀參數優化等措施，終于成功開發出4.0mm的極限規格熱鍍鋅板并實現穩定生產。

1　主要問題及解決措施

由于熱鍍鋅焊機采用電阻焊，對板帶厚度和碳當量相當敏感，焊接存在很大的困難，因此，在4.0 mm厚度帶鋼的生產準備期間進行了大量焊接試驗。對基板焊接后進行拉力試驗，要求焊縫位置強度超過基板強度的100%；對原料基板質量進行了深入研究并提出以下要求：

1）備料要求：酸洗備料無欠酸洗、過酸洗、嚴重的停車斑缺陷；酸洗切邊質量良好，邊部無棱角；外圈表面不存在氧化銹斑。

2）入口上卷要求：鋼卷上卷到位，要求鋼卷操作側邊緣與芯軸南側劃線處保持對正；4.0 mm規格鋼板集中上2號線；穿帶過程中要求有專人在平臺監護，防止跑偏或帶頭撞壞設備；頭、尾剪切長度不低于7m，將頭尾超厚部分切除。

3）焊接要求：生產采用4.0 mm和3.5 mm規格交替的焊接方式；交替焊接保持寬度規格一致；生產前更換新焊輪，以保證焊接質量；焊完對焊縫進行錘擊檢查；每焊完一道對焊輪表面進行修磨，徹底清除表面所粘鐵屑；為防止運行過程中斷帶，4.0 mm的焊接采用焊機自動焊接加人工補焊方式，即焊機焊接完畢后再由焊工從帶鋼寬度兩側的焊縫進行人工加固補焊，強化焊縫質量；焊縫兩邊切月牙后進行補焊，補焊長度兩邊不低于150 mm，對焊縫上、下表面均要進行補焊；徹底清除帶鋼表面人工補焊產生的焊渣；焊接參數見表1。

表1　焊接參數表

鍍層與鋼基體之間的黏附性不良會導致鋼板在彎曲試驗或后續加工過程中出現鋅層脫落的現象。就改良森吉米爾法的工藝特點來說，其退火爐的頭部為直燃段，爐溫最高為1 300℃，帶鋼表面的殘存油脂在爐內是通過明火加熱產生的高溫揮發掉的。對帶鋼表面質量和鋅層黏附性的控制，除爐溫外，對帶鋼溫度、爐內氣氛、燃氣質量、爐壓及相互協調配合的控制要求都很高。每個要素一旦出現異常，都將打破平衡，造成脫鋅。

1）直燃段爐的爐溫偏低，未達到1100℃以上。

2）爐內空燃比設定不當，造成燃氣不足、空氣過剩。

3）直燃段某個燒嘴的煤氣或空氣閥門失靈。由于空燃比是按照整區的煤氣和空氣流量計算的，若單個燒嘴的煤氣閥門關閉，會導致該燒嘴處只有空氣進入，造成局部氧化脫鋅；若單個燒嘴的空氣閥門關閉，盡管該燒嘴處只有煤氣通入，但按照整區10個燒嘴的煤氣和空氣量來測算空燃比時，如果其他燒嘴的空氣量增大，也會造成局部氧化脫鋅。

4）煤氣熱值波動或偏低。

5）爐內氣氛氧含量、露點高。

6）爐內壓力偏低。

1）為確保爐內的還原氣氛，將帶鋼溫度控制在相應鋼種的溫度范圍內，爐膛溫度達到1 100～1250℃。

2）爐內空燃比的設定保持在燃氣過剩、空氣不足的狀態，一般設定在0.9～0.95左右。

3）生產線所使用煤氣為焦爐煤氣，保證正常生產的熱值為3800～4100kcal/m3。當熱值偏低時，空燃比應相應降低，由于自動控制設定值最低為0.8，必要時需采取手動控制方式，具體方法如下：

當煤氣熱值在3700～3800kcal/m3時，直燃段各區的空煤比設定見表2。

表2　煤氣熱值在3 700～3 800 kcal/m3的直燃段各區的空煤比值

當煤氣熱值在3600～3700kcal/m3時，直燃段各區的空煤比設定見表3。

表3　煤氣熱值在3 600～3 700 kcal/m3的直燃段各區的空煤比值

當煤氣熱值持續1 h內＜3 600 kcal/m3時，將直燃段各區的空煤比設定為0.65～0.68。為保證爐膛溫度，直燃段各區空煤比設定不得低于0.65。

4）檢查爐子的密封性，將爐內氣氛氧含量（氧的質量分數）控制在＜10×10-6、露點＜-10℃。

5）正常生產中爐內直燃段壓力為30～50Pa。當生產線發生異常降速，需要操作人員手動調節空氣和煤氣流量時，應注意循序漸進，始終按照爐壓為正原則，合理控制爐壓，避免大幅波動，以保證爐內氣氛的穩定性。

厚邊是帶鋼經鍍鋅后在帶鋼兩邊上下表面邊緣出現的羽毛狀斜紋，用手觸摸有凹凸感，鋅層化學分析時鍍層重量大于其帶鋼橫向相鄰處的鍍層重量。根據《邯鋼鍍鋅鋼帶質量檢驗標準》，鋅層200 g/m2以上邊部允許有寬度不超過70 mm（輕微手感）的鋅紋或鋅花異常。厚邊不僅影響產品外觀，同時也會造成設備鈍化，產生不良影響。使擠干輥面受力不均，產生鈍化黃邊缺陷；更嚴重的是在出口卷取時，因張力作用，開卷后形成浪板缺陷。

在線使用的方登氣刀在帶鋼運行速度30～180 m/min范圍內可以得到很好的表面質量，然而對于4.0 mm這樣的極限規格來說，帶鋼的運行速度僅為22～24m/min。在如此低速的生產過程中，氣刀在刮除多余液態鋅的同時對其的冷卻作用也愈加明顯。隨著氣刀壓力的增大，冷卻作用超過刮鋅作用，液態鋅在被吹掉前已經凝固。因此在低速生產中壓力越大，冷卻作用就越顯著，鋅層也就越厚，特別是邊部的散熱尤為明顯，從而易產生厚邊。

1）優化氣刀開口度。為消除低速厚邊，重新優化調整氣刀刀唇開口度，增大刀唇兩端的寬度，從而增大邊部吹氣量。從刀唇中部到兩端，刀唇的開口度為：中間900 mm范圍內唇縫寬1.0 mm，氣刀端部逐漸過渡到1.5 mm，如圖1所示。刀唇邊部開口度的增寬，可以補充氣刀氣流在帶鋼邊部的損失，使帶鋼表面鍍層均勻。

圖1　氣刀上下刀唇縫隙的寬度分布

2）合理調整氣刀角度。過去上下氣刀均采用0角度噴吹；改進后將帶鋼兩側氣刀噴嘴角度調節為上氣刀-1°、下氣刀-3°，可避免噴吹的氣流在鋼帶的兩端相遇時產生大的渦流，消除氣流的漩渦。經實驗得之，兩側噴嘴角度一般可相差1°～2°，否則引起帶鋼兩面鍍層厚度不同[1]。為消除這種缺陷，應適當地調整帶鋼兩側氣刀的噴嘴角度，使超出帶鋼寬度的氣流部分不在A點相交，而在A′點相交，從而保證邊緣刮鋅正常，見圖2。

2　結語

在采用改良森吉米爾法工藝開發生產4.0 mm極限厚度熱鍍鋅板的過程中，上述三種質量缺陷曾是制約產品質量的主要技術難題，通過工藝攻關有效解決了此類問題。該品種的成功開發填補了熱基鍍鋅產品的一項空白，不僅為公司創造了可觀的經濟效益，而且擴大了邯鋼熱基鍍鋅產品的市場占有率，為今后的開發更新品種奠了基礎。

圖2　氣刀角度調節示意圖

[1]李九嶺.帶鋼連續熱鍍鋅：第3版[M].北京：冶金工業出版社，2010：410.

（編輯：賀焱）

Production Practice and Process Optimization of 4.0 mm Hot-dip Galvanized Steel Sheet

ZHAO Xin，ZHANG Hongtao
（Cold Rolling Mill of Handan Iron and Steel Company，Hebei Iron and Steel Group，Handan Hebei 056015）

The three kinds of quality defects of 4.0 mm hot-dip galvanized sheet steel are analyzed,which are produced in hot-dip galvanizing line of Hebei Iron and Steel Group,Handan Iron and Steel Company Cold Rolling Mill.Meanwhile,the appropriate process optimization and improvement measures are put forward.Finally,the successful development and production of excellent 4.0 mmhot-dip galvanized sheet steel is realized.

hot-dip galvanizing,defect,solution measures

TG162.83

A

1672-1152（2016）02-0078-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.30

2015-12-31

趙欣（1980—），女，河北鋼鐵集團邯鋼公司冷軋廠熱鍍鋅工藝技術主管，工程師。