鋅鍋區域控制鋅灰鋅渣

劉志恒， 苗 鋒

（河鋼樂亭鋼鐵有限公司， 河北 唐山 063000）

隨著汽車行業和家電行業持續迅速發展，鍍鋅汽車板、家電板市場也迎來了更大的發展。而能夠持續、批量地生產外板，是鋼鐵企業對產線控制能力的一個重要體現。因為汽車行業和家電行業的特殊性，對帶鋼表面質量的控制尤為重要，所以鍍鋅鋅灰鋅渣的產生對企業利潤的影響是巨大的。目前產線形式下，鋅灰鋅渣的形成是無法避免的，所以熱鍍鋅行業研究的方向都是通過制度、設備、技術，最大限度減少其生成，最大限度避免吸附到帶鋼表面[1]。

1 鋅灰鋅渣的成分和成因

1.1 鋅灰

鋅灰的主要成分是氧化鋅，在爐鼻子封閉高溫的微正壓空間內，通過鋅的氣態和液態兩種形式，與水蒸氣發生氧化還原反應，生成氫氣和氧化鋅：Zn+H2O=ZnO+H2[2]。

1.2 鋅渣

鋅渣主要成分包括Fe-Zn系、Fe-Al系和Fe-Zn-Al系金屬間化合物等。形成過程是鐵元素在鋅鍋內溶解，擴散，與鋁和鋅形成金屬間化合物[3]。

因為上述兩種物質所涉及到的元素都是生產必須的，所以進行有效控制就尤為困難。

2 工藝制度控制

在爐鼻子內，鋅液面上方，不斷有氣態的鋅上升與氣氛中的水蒸氣反應生成鋅灰，這個過程發生的重要因素是鋅液與氣氛的溫差，溫差越大，生成的鋅灰越多，所以近年各大鋼廠都取消了用帶鋼把鋅鍋溫度帶高的做法，此方法雖節約能源，但是生成的大量鋅灰是企業無法接受的。

產線的做法是工藝方面控制帶鋼進入鋅鍋的溫度，常規帶鋼牌號的范圍是控制在鋅鍋溫度的+5℃至+10℃范圍以內，略高于鋅液溫度，減小爐鼻子隔板與鋅液面區域的溫度波動[4]。

控制帶鋼入鋅鍋溫度還不夠，需要控制鋅鍋的溫度，在工藝上體現在添加鋅錠的標準化操作上，沒有自動加鋅裝置的生產線，要制訂有效的制度，并保證制度規定的時間、時機、添加量被切實執行。

排產方面，執行嚴格的厚度、溫度過渡制度，給工藝段充足的條件調整爐鼻子露點、鋅液溫度、帶鋼溫度、鋅液泵功率，以及震動爐鼻子震落鋅灰、撈渣拔渣、提前打磨表面等作業，人工敲擊震動爐鼻子的時機，應在過渡帶階段進行，在爐鼻子內設計接鋅灰的托盤，然后在托盤上方兩側適合操作的地方開孔，定期人工清理托盤內累積的鋅灰。

3 露點控制

爐鼻子內露點的控制，是目前為止減少鋅灰生成最有效的手段。原理是用保護氣經過加熱的脫鹽水罐，變成帶有壓力且含有水蒸氣的熱氣，填充到爐鼻子內，因為添加的加濕氣壓力大于腔室壓力，所以在高溫環境下直接與鋅液面反應，在鋅液面持續生成氧化鋅膜，避免了鋅蒸汽上升發生反應生成鋅灰的過程，有效減少鋅灰生成量。下頁圖1為加濕氣的流線圖，可以直觀表達加濕氣在爐鼻子內的狀態[10]。

下頁圖2為加濕系統簡圖，露點分析儀調節干濕氣的比例，保持露點的恒定。

需要注意：不同廠家的設備不同，檢測位置、流量、水蒸汽含量、注入點等也不同，而且各鋼種對露點的要求也不同，加濕氣對露點的調試工作也應隨之變化，才能得到最佳的經濟效益。

4 強制排渣

加濕氣的投入，控制了鋅灰的生成，但增加了鋅液面的氧化鋅生成速率，被帶鋼帶出鋅鍋，造成表面缺陷，用鋅液泵強制把鋅灰鋅渣抽走的技術應運而生，主要原理是在爐鼻子液面區域，增加環形或L形的容鋅槽，通過鋅液泵強制抽走鋅液，泵的布置形式主要有抽取式和抽取注入式，鋅液被抽走后，重力作用使液面下方的潔凈鋅液不斷翻涌補充，形成槽中液位持續低于鋅鍋液位的循環，在這個環境下，帶鋼進入鋅鍋的部分是不斷與純凈的鋅液接觸的。在實際生產中，高低表面質量要求的訂單是交替的，在生產結構鋼、普鋼等低表面要求的訂單時，產線會將泵的功率降低，甚至通過帶鋼帶走部分鋅灰來降低成本，當然此操作會在符合表面質量判定的基礎上進行[5-8]。圖3為示意圖。

強制排渣使用期間，鋅鍋的液位應穩定保持在鋅液泵要求的高度范圍內，目前最新的排渣設備已對鋅液槽做了大幅度改進，有效減少了因鋅鍋液位低造成的鋅液泵損壞事故[9]。

圖1 流線圖

圖2 加濕系統

圖3 排渣系統

5 結語

企業將上述環節都根據現場妥善調整后，固化到工藝規程和操作規范中，結合有效的設備管理工作，可大幅降低因鋅灰鋅渣造成的經濟損失，還可以減少鋅耗，節約大量的成本。