連續熱鍍鋅鋼帶鋅渣缺陷的分類及形成機理

王永

摘 要：本文根據成因不同對冷軋鋼帶熱鍍鋅時產生的鋅渣缺陷進行了分類，并分析了各類鋅渣的形貌、形成機理及酸洗后基板的形貌，最后提出了消防措施。

關鍵詞：連續熱鍍鋅；鋅渣；冷軋鋼帶

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.019

1 概述

連續熱鍍鋅是目前主要的鋼帶熱鍍鋅工藝之一。利用該工藝生產冷軋鋼帶時，鋼帶一般先進行清洗、退火，然后經爐鼻入鋅鍋浸鍍，最后利用氣刀精確控制鋅層厚度。在浸鍍環節產生的鋅渣缺陷是熱鍍鋅主要缺陷之一，其成因復雜，整改效果差，一直困擾著熱鍍鋅生產者。如能對其進行準確分類，明確各類鋅渣缺陷的形貌、形成機理及產生工序，就能做到有的放矢及時，有效控制減少缺陷量。

2 鋅渣缺陷的分類及形成機理

2.1 基板氧化物型

此類缺陷指鍍鋅基板在熱軋時板面存在較大氧化物，酸軋時氧化物溶解板面出現腐蝕性凹坑，浸鍍時因板面凹坑產生的鋅突起?；逖趸镄弯\渣缺陷表面光滑，與正常部位鋅層的顏色相近，表面無鋅花，拉矯后鋅渣缺陷邊緣圓滑。因這類鋅渣缺陷一般突起高度較小，拉矯時缺陷部位基板變形不大，拉矯后鋼帶另一面的缺陷對應處無明顯突起。如用鹽酸清洗，鋅渣快速溶解，缺陷部位鋼基出現明顯的腐蝕性凹坑（非壓入型）。

（1）形成機理。如熱軋鋼帶存在較大氧化物，冷軋酸洗時氧化物溶解，板面出現凹坑。如凹坑較深，冷軋壓下率較小，凹坑就不易被壓平，冷軋后依然存在。軋制時凹坑內聚集乳化液及軋制油，表面不與軋輥接觸，軋制后凹坑內部粗糙度較大。浸鍍時粗糙度越大，越容易在凹下部分形成致密的δ1相及薄的ζ相，突出部分形成裂開的δ1相及疏松的、體積很大的網狀ζ相。這樣生成的鐵-鋅結晶體的海綿狀組織形成了結晶的粗糙表面，它比其它部位的光滑鐵-鋅合金層帶出較多的鋅液。再者ζ相最易在棱角上形成，因為粗糙表面的棱角部位突出，所以ζ相很發達，從而生成較厚的鋅鐵合金層，最終發達的合金層和純鋅層便導致了凹坑處的鋅層厚度增加[1]。其次因為粗糙度越大，鋼帶的實際表面積就越大，根據嚙合原理，凹坑處的合金層與鋅液的結合力就越強，氣刀吹掃時，鋅液越不容易被吹薄。氣刀吹掃后，凹坑處粗糙大，形核表面大，形核率高，在其它條件不變的條件下，鋅液凝固速度就越快，這樣凝固速度較慢部位的鋅液還會向凹坑處補充，最后導致該處鋅層突起。

（2）消防措施。熱軋時通過適當降低鋼坯加熱溫度、減少加熱時間、保證除磷機優良狀態等方法減少熱軋卷氧化物殘留。對于存在氧化物的熱軋鍍鋅原料板，在冷軋軋制時可通過調整計劃，增加壓下率的方法減少乃至消除凹坑缺陷。如鋅渣清洗后發現有碳狀物殘留時可通過提高清洗段堿洗電導電率及刷洗功率來增加清洗效果，降低缺陷影響。

2.2 鋅渣粘附型

此類鋅渣缺陷是指底渣、浮渣、自由渣粘到鋼帶上形成的鋅渣缺陷。粘附型鋅渣缺陷表面可分為粗糙型和光滑型兩種。粗糙型鋅渣缺陷表面呈灰白色，無金屬光澤，經拉矯輥擠壓后、鋅渣缺陷處鋼基下凹，鋅渣缺陷表面被壓平，四周棱角分明。光滑型鋅渣缺陷形態與氧化物型相同。缺陷部位經鹽酸清洗時，小鋅渣部位的基板與正常部位無區別，大鋅渣，特別是表面粗糙型鋅渣的缺陷部位板面出現壓入型凹坑（非腐蝕性）。

（1）形成機理。粗糙型鋅渣缺陷一般由上浮的底渣粘附在鋼基上形成。由于底渣熔點高，在鋅液中呈固體形式存在，且呈多孔疏松狀，因此在鋅渣表面形成粗糙表面。光滑型鋅渣一般由浮渣及自由渣粘附在基板表面形成的。由于鋅渣的流動性差，經氣刀吹掃后未均勻覆蓋在基板表面，形成了突起的鋅渣缺陷。

（2）消防措施。要減少此類鋅渣缺陷的產生，一方面通過調節鋅鍋及鋼帶入鋅鍋溫度、降低清洗鋼帶的鐵殘余量及調節鋅液的中的鋁含量等措施來減少鋅鍋中產生量；另一方面通過及時清理鋅渣、減少鋅液擾動、提高沉沒輥的排渣能力來降低鋅渣粘在鋼板上的幾率。

2.3 氣刀噴吹型

此類缺陷是指被氣刀噴吹飛散出來小的鋅顆粒飄浮到未凝固的鋼帶上形成的缺陷。這類鋅渣缺陷一般尺寸特別小，手感輕微，大面積分布，有時甚至會布滿整個板面。

（1）形成機理。氣刀控制參數不合適時，鋼帶表面的部分鋅液會部分從鋼帶表面分離，凝固后形成了細小的塵狀鋅渣，飄散到出氣刀后，鋅液未凝固的鋼帶上形成的缺陷。此類缺陷的鋼板用鹽酸洗去鋅層時，基板表面無任何異常。此類一般出現在生產速度較快、鋅層較薄、氣刀噴吹壓力較大、刀唇間距較大、氣刀高度較高的情況下。鋅液飛濺的原因主要有：氣刀離液面過近、噴吹壓力過大、氣刀發生對吹。

（2）消防措施。出現此類缺陷時，先適當提升氣刀高度，觀察效果，如改善不明顯可適當減少刀唇間距，從而降低氣刀噴吹壓力，如還未消除可利用降低生產速度的方法降低噴吹壓力。

調整氣刀噴吹角度使刀唇微向下傾斜對減少洗液飛濺的效果也是很明顯的。

2.4 乳化液殘留型

這類缺陷指因鍍鋅基板冷軋時，軋機出口的乳化液未吹掃干凈，鍍鋅后乳化也殘留部位出現的鋅渣缺陷。此類鋅渣缺陷一般分布在一個延軋制方向的帶狀區域內，鋅渣呈點狀或片狀。

（1）形成機理。冷軋軋機出口吹掃不良時，鋼帶表面就會存在乳化液殘留，如這些殘留物未清洗干凈，缺陷部位鋅層就會才出現異常鋅渣帶。點狀鋅渣經鹽酸清洗基體暴露后鋅渣處有深色的黑斑。黑斑沒有厚度，表面粗糙度與周圍基板相當。

（2）消防措施。出現此類缺陷時，可通過增加清洗段的清洗能力來緩解，但效果不太明顯，最根本的方法還是改善冷軋軋機出口的吹掃裝置，減少乳化液殘留。

3 結論

（1）熱鍍鋅鋅渣缺陷根據成因不同可分為：基板氧化物型、鋅渣粘附型、氣刀噴吹型、乳化液殘留型。

（2）鋅渣分類分析法是快速查找缺陷原因，及時消除或減少缺陷的有效途徑。

參考文獻：

[1]程浩等.新編連續熱鍍鋅鋼板、鋼帶生產新工藝、新技術與其性能檢驗及缺陷分析實用手冊[S].北方工業出版社，2007.

[2]李九嶺.帶鋼連續熱鍍鋅[M].冶金工業出版社.