熱浸鍍鋅板漏鍍缺陷產生的機理、原因及其防控措施的探究

郭松嶺，李山

（河鋼樂亭鋼鐵有限公司，河北 唐山 063000）

鍍鋅板是指表面鍍有一層鋅的鋼板。近幾十年來，隨著家電、汽車等行業的飛速發展，也帶動了熱浸鍍鋅板這一產品使用量急劇增高，鍍鋅板已成為各個冷軋廠最主要的產品。鍍鋅是一種普遍采用的經濟有效的防腐方法。在熱浸鍍鋅板的生產過程中，一旦發生漏鍍將嚴重影響鍍鋅板的外觀和防腐蝕性能，產品將被判定為非合格品，嚴重的直接判為廢品。為了提高產品的合格率，增加經濟效益，這里對漏鍍缺陷產生的機理、原因進行細致、充分的研究，并找到相應的防控措施[1]。

1 鍍鋅反應機理

鋅層形成過程是鐵基體在外表附著一層鋅液后與接觸的鋅液層發生反應，形成鋅鐵合金層的過程。帶鋼表面形成鋅鐵合金層，可以使得鐵基體與純鋅之間有很強的附著力，結合穩固。其原理為，當鋅液附著在鐵基體表面時，與鐵原子發生相互擴散，鋅原子融入鐵基體的晶格中替換出鐵原子，形成鋅鐵合金，從而得到很好的鋅層的黏附性。

2 漏鍍產生的一般原因

漏鍍產生的一般原因是鐵基體表面發生一定的變化，導致鐵基體局部在鋅液中的浸潤性變得很差，造成鋅液附著于鐵基體表面時不能很好地發生反應以形成鋅鐵合金層，導致這部分的鋅層黏附性很差，造成鋅層容易脫落，發生漏鍍。

3 產生漏鍍主要原因及防控措施

3.1 來料原因導致的漏鍍

（1）由于熱軋氧化鐵皮過厚，酸洗過程無法清洗干凈，導致軋制過程中將其壓入帶鋼表面，深入帶鋼表面的氧化鐵皮在退火過程中難以被還原，從而導致在鍍鋅過程中缺陷處的帶鋼浸潤性不好，從而發生漏鍍。對于壓入不深的氧化鐵皮，在經過退火爐時會被爐內的氫氣在高溫環境下還原為海綿鐵，浸入鋅鍋后會由于海綿鐵的表面的浸潤性很差且與鋅液反應形成鋅渣，在氣刀的作用下，會造成鋅層的黏附性不強，部分出現漏鍍。

防控措施：應從來料方向進行有針對性的排查，加強對熱軋來料的表面質量檢查，提前做好防范措施；并做好破鱗、酸洗等工序的控制工作。

（2）原料黏附鐵粉、乳化液等異物在清洗段沒有清洗干凈導致。

防控措施：加強對清洗段的管理和把控，確保帶鋼清洗效果。

3.2 漏水到帶鋼表面造成的漏鍍

包括清洗段到退火爐之間的地坑頂部冷凝水滴到帶鋼表面和爐內儀表（包括高溫計、攝像頭等）水冷套漏水滴到帶鋼表面等原因造成的漏鍍。其成因是水中含有鈣、鎂等離子，當有水滴到帶鋼表面時，經過退火爐的高溫作用，水迅速蒸發，形成水垢，最后經過鍍鋅、氣刀吹掃的作用形成水漬形狀的漏鍍缺陷。由于水往下滴落，這種缺陷只能形成在帶鋼的上表面[2-4]。

防控措施：定期巡查清洗段到退火爐之間的地坑，定期點檢爐內儀表的水冷套，發生漏鍍時要做有針對性的分析，及時排查漏鍍成因，并處理。

3.3 爐鼻子內部鋅灰、鋅渣造成的漏鍍

鋅液蒸發，在爐鼻子內部凝華為鋅灰，并附著在爐鼻子、熱張緊輥室內壁上，由于生產過程中爐鼻子設備會產生振動，導致附著在爐鼻子內壁的鋅灰掉落在帶鋼表面導致漏鍍；或者爐鼻子內鋅液面上的鋅灰、鋅渣不斷聚集，在生產過程中靠近帶鋼并黏附在帶鋼表面導致漏鍍。由于鋅灰一般會掉落在帶鋼的上表面，故這種原因造成的漏鍍缺陷發生在上表面的概率更大。

防控措施：若想有效控制這種漏鍍的產生，必須控制爐鼻子內部鋅灰和鋅渣的量。高濕氣氛可以有效防止鋅液蒸發，其原理是水蒸氣與鋅液反應生成氧化鋅，在鋅液表面形成一層均勻的氧化鋅薄膜，可以減少鋅液蒸發。故一般有高表面質量要求的鍍鋅產線的爐鼻子都配置有加濕器以及用以實現閉環控制的單獨的露點分析儀。通過控制爐鼻子露點為-20℃～-10℃來減少鋅灰的形成。并且在產線定修時可以輔以敲擊爐鼻子外壁和氮氣吹掃內壁等方法去除爐鼻子內壁聚集的鋅灰；在清爐時也要安排專人對爐鼻子及與其相連的熱張緊輥室的鋅灰進行徹底清理。現在有些單位研發出一種可以循環過濾爐鼻子內部氣氛中的鋅灰的設備，可以進一步減少爐鼻子內鋅灰的量，更加有效地提高帶鋼表面質量。由于鋅渣主要來自于帶鋼表面的鐵粉與鋅液反應，所以沒有有效的方法來防止鋅渣形成，目前普遍采用的是使用鋅灰泵將爐鼻子內部的鋅渣抽出的方法。

3.4 直燃爐的直燃段局部氧含量過高造成的漏鍍

在直燃爐的生產過程中，由于燒嘴輸出功率造成波動或其他控制原因等造成燃燒不穩定而出現局部氧含量過高導致帶鋼部分被氧化嚴重，這些被嚴重氧化的帶鋼在后面的還原段很難被還原回來，導致帶鋼的浸潤性變差，造成漏鍍。

防控措施：針對這種漏鍍，須嚴密監控直燃段的燃燒系統，確保整個燃燒過程是欠氧燃燒，不能出現氧氣過量的現象。

在不同品種、規格過渡時，應緩慢過渡，不能跳躍尺度過大，造成控制波動過大。同時應保證還原段的氫氣含量在規定范圍內，實現還原的效果，如發生漏鍍，適當增高還原段氫氣含量。

3.5 爐內氣氛變化造成的帶鋼漏鍍

爐內氧含量過高、露點過高都可造成帶鋼被氧化，如在進入鋅鍋前不能將其還原，則會導致漏鍍的現象發生。輻射管、換熱器、管道、爐殼、循環風機等部位的泄漏都會導致爐內氧含量和露點升高，但由于整個爐膛是正壓狀態，輕微泄漏不會造成太大的影響，循環風機進風口的機械部位和管道處是負壓狀態，一旦發生泄漏，對爐內氣氛影響巨大，所以，對這部分的維護應格外注意。

防控措施：應定期查漏，針對重點部位，增大查漏的頻率。

3.6 爐內耐火材料脫落造成的漏鍍

爐頂和爐壁的耐材一般采用陶瓷纖維毯。生產過程中，爐內氣氛的流動、設備運行造成的振動以及停爐啟爐時的熱脹冷縮等原因會使陶瓷纖維毯碎屑局部脫落。這些脫落的碎屑可能會落到帶鋼上，造成漏鍍。

防控措施：主要在退火爐安裝過程中進行把控，一是應選用渣球含量較低的陶瓷纖維毯，避免渣球過多地脫落；二是安裝時避免陶瓷纖維毯過于松散，應壓緊壓實；三是最外層的內襯板安裝應從上往下安裝，確保下層內襯板壓住上層的內襯板，這樣碎纖維即便脫落也會聚集在內襯板內部，而不會飛進爐膛內和帶鋼上；四是進行清爐作業時應重點對爐壁進行清理和檢查，發現有破損的內襯板，應及時合理地修復，避免裸露陶瓷纖維毯。

3.7 高錳鋼等高強鋼由于錳、硅元素析出造成的漏鍍

生產雙相鋼等高強度鋼種時，多采用高錳鋼作為原料。在800℃左右的溫度下，錳和硅元素容易析出帶鋼表面，生成比較穩定的氧化物，使帶鋼的浸潤性下降，造成漏鍍。

防控措施：針對高錳鋼的生產，現在退火爐的加熱段中多配置預氧化段，用來在帶鋼加熱到550℃左右時預先對帶鋼進行氧化，在帶鋼表面形成一層鐵的氧化膜，以防止硅、錳等元素析出。帶鋼表面的氧化膜在進入鋅鍋前被爐內的還原性氣氛進行還原，大大提高了帶鋼的浸潤性，提高表面質量，防止漏鍍的發生。另外，目前有些公司開發出了氧化膜測厚儀，可以參與到預氧化的控制當中，可以很好地控制氧化膜的厚度，以防止在預氧化段帶鋼發生過氧化而不能在后面被很好地還原，造成漏鍍問題發生。

4 結語

通過對熱鍍鋅反應機理、漏鍍發生的一般原因分析探究，并對以上各種漏鍍原因所做的系統的總結、歸納，希望為以后的鍍鋅板生產過程提供借鑒和指導[5]。