淺談八鋼熱鍍薄鋅層研發

李 鋼 馬占福 陳 勇

(寶鋼集團八鋼公司制造管理部 烏魯木齊 830026)

1 前言

薄鋅層板一直是電鍍鋅的主要市場，由于電鍍鋅板生產成本高、產量低、價格昂貴、環境污染嚴重等劣勢越來越明顯，而熱鍍鋅板的生產技術越來越成熟，鋅層質量和表面光潔度越來越高。因此，為了進一步滿足市場需求，擴大產品規模，拓寬產品品種，提高市場競爭力，需研發生產成本較低的熱鍍鋅薄鍍鋅層鋼板。

2 氣刀控制鍍層厚度的基本原理

氣刀是冷軋熱鍍鋅生產線鋅層厚度控制的核心設備，氣刀由氣刀體、氣刀水平、角度、高度調整裝置及供風系統組成，其中氣刀體和供風系統對鋅層厚度控制起到關鍵作用。

氣刀是依靠壓縮后的氣體通過氣刀唇縫隙，形成像刀一樣的連續氣流，對尚未凝固的鋅液進行刮削，被刮削掉的鋅液在重力的作用下流回鋅鍋。隨著氣刀噴吹壓力的增加厚度降低，這樣，氣刀就能很好的發揮控制鍍鋅層厚度的作用。氣刀用于刮削鋅液鍍鋅量作用是十分明顯的。

3 薄鋅層控制影響因素

影響鋅層厚度控制的主要因素有兩點：一是帶鋼出鋅鍋時的自然帶鋅量，二是氣刀的刮鋅量。

3.1 自然帶鋅量

3.1.1 帶鋼運行速度的影響

帶鋼運行速度是影響自然帶鋅量的最為直接因素，隨著帶鋼運行速度的增加，帶鋼上的鍍鋅量越多。但是，帶鋼運行速度是由帶鋼厚度和其它生產條件決定的，為保持或提高生產效率，減薄鋅層只能靠調整氣刀的參數來保證帶鋼所需的鍍鋅量。

3.1.2 鋅液的流動性的影響

提高鋅液的流動性可減薄鋅層厚度。通過鋅液中加入一定量的鋁來除鐵增加鋅液流動性可減薄鍍鋅量。

3.2 氣刀刮鋅量

3.2.1 氣刀壓力的影響

提高氣刀壓力是減少鋅層厚度最方便、最有效的方法之一。隨著氣刀壓力的增加，鍍層急劇下降。

3.2.2 氣刀與帶鋼的距離的影晌

氣刀與帶鋼的距離越小，鍍鋅層的厚度越薄。但是這種減薄鋅層方法受限因素多。

4 八鋼熱鍍鋅生產現場薄鋅層控制

4.1 現狀

原有氣刀供風系統的設備能力達極限時，氣刀總管處壓力及流量分別達到為：0.50kg和56.8m3/min，機組速度僅為90m/min（Max120m/min）氣刀間距、角度、高度等參數調整至極限狀態，鋅層的實際厚度一般在40/40g/m2。為了生產20/20g/m2薄鋅層需對氣刀供風系統進行改造和生產工藝優化。

4.2 薄鋅層控制方案確定

4.2.1 氣刀供風系統利舊改造方案

⑴由一個電機驅動兩臺串聯的羅茨風機。風機串聯，流量不變，壓力值達到單級風機的1.7倍。但是由于更高速度的要求，必須加大風機流量保證速度增加的要求，該方案無法滿足既降低鋅層和保證高速度的要求。

⑵由一個電機驅動兩臺并聯的羅茨風機。兩臺羅茨鼓風機并聯可以提高風機的流量，但無法提高風機壓力。同樣無法達到降低鋅層的目的。

⑶由每臺風機各供一組氣刀體，提高吹氣壓力以增加氣刀的刮鋅能力—包鋼薄板廠鍍鋅生產線

通過氣刀供風系統管路改造風壓提高了15kPa，氣刀刮鋅能力提高。生產鋅層為41g/m2，鋼帶速度由75m/min提高至95m/min。不適合本機組改造。

綜合以上分析知：氣刀供風系統利舊改造不能從根本上解決生產超薄鋅層和釋放產能的目標要求，于是確定采用氣刀供風系統更新改造方案。

4.2.2 氣刀供風系統更新改造方案

淘汰原有的羅茨風機供風系統，采用多級離心風機更新改造以增大氣刀風量及壓力。氣刀供風系統的配置選型及分析如下：

（1）速度的影響

帶鋼離開鋅鍋時，速度越高帶鋅越多，則相應鋅層就越厚，要想獲得薄鍍層，就必須增加氣刀噴吹外力。

（2）壓力的影響

氣刀對未凝固鋅層的刮持力由沖量大小來決定，由I=P·b2得知減薄鍍層就必須增大氣刀壓力，氣刀壓力與鋅層厚度關系見表1。

表1 氣刀壓力與鋅層厚度的關系

功率220kW更新改造實施后，機組速度130m/min，由于供風系統壓力和流量提升，大幅提高氣刀刮鋅能力。通過供風系統改造，機組薄鋅層生產能力由40/40g/m2拓寬至20/20g/m2并且產能提升約12%。

圖1 氣刀供風系統更新改造后平面圖

4.3 鋅鍋區域生產工藝優化減薄鋅層措施

提高鋅液流動性，生產超薄鍍層的措施：鋅液中加入一定量的鋁來除鐵。鐵在鋅液中以鐵鋅合金狀態存在，鋁和鐵在鋅液中可發生化學反應：2FeZn7+5Al→Fe2Al5+14Zn，其中Fe2Al5上浮成為面渣而除鐵凈化鋅液，提高鋅液流動性，從而容易把鋅層吹薄。現場通過生產試制將鋅液鋁含量控制在0.75%。鋅液中鋁含量和鋅層厚度關系見表2。

表2 鋅液中鋁含量和鋅層厚度關系

5 結論

八鋼熱鍍鋅機組通過對氣刀供風系統改造和生產工藝優化使熱鍍鋅生產線具備生產薄鍍層能力，機組生產速度由90m/min提至130m/min，鍍層控制能力由40/40g/m2達到了20/20g/m2的既定目標。提高了機組產能，拓寬了產品品種，實現了40～60g/m2薄鋅層連續熱鍍鋼帶系列產品的開發。