熱鍍鋁鋅板鍍層表面溝槽印及相應條狀鋅花不均的對策研究

張強，黃曉明

（云南機電職業技術學院，云南 昆明 650203）

鋼鐵氧化生銹會影響其外觀和使用壽命，抗氧化性差是其自身的致命弱點。因此，防止鋼鐵在使用過程中氧化生銹一直是人們需要解決的難題。熱鍍鋁鋅板是采用熱浸鍍的方法在鋼鐵表面鍍上一層鋁鋅合金防護層，它結合了熱鍍鋅板和熱鍍鋁板的特性，既具有純鋅鍍層的犧牲性保護及切邊電化學保護作用，又具有純鋁鍍層良好的抗高溫氧化性能和耐大氣腐蝕性能。此外，熱鍍鋁鋅板還具有高裝飾性的鋅花花紋，可以改善產品外觀，能夠進一步滿足不同客戶的使用需求，熱鍍鋁鋅板產品近年來越來越受到國內外的關注。在熱鍍鋁鋅板生產過程中鍍層表面存在鋅花不均和溝槽印一直是影響該產品表面質量的主要原因之一，同時也成為了該產品表面質量控制的技術難點。本論文是對熱鍍鋁鋅板表面鋅花不均和沉沒輥溝槽印的形成原因進行分析和研究，根據研究結果提出了生產工藝改進措施，為治理該產品表面溝槽印及條狀鋅花不均缺陷問題提供了理論指導依據，對進一步提高產品表面質量具有重要意義。

1 熱鍍鋁鋅板產品的基材及合金鍍層成分

由于生產熱鍍鋁鋅板生產線的生產設備及生產工藝是在熱鍍鋅板生產線的基礎上研發成功的，所以二者的生產設備及工藝流程有很多地方是相似的，其工藝流程是以優質冷軋板作為基材，經開卷、焊接、清洗、退火、熱浸鍍鋁鋅合金層、氣刀、冷卻、平整、鍍后處理、卷取等工藝后生產出熱鍍鋁鋅板產品。用于生產熱鍍鋁鋅板產品的常用基材有DX51D+AZ和DX52D+AZ 兩種，其化學主要成分是C、Mn、P、S。熱鍍鋁鋅板基材的兩側外表面是Al-Zn 合金鍍層，合金鍍層主要化 學 成 分 是Al55%±1.5、Zn43.5%±1.5、Si1.5%±0.2，雜質成分Fe ＜0.45%、Cd ＜0.001%、Cu ＜0.001%、Pb ＜0.005%。

2 鍍層表面缺陷特征分析

2.1 溝槽印

在實際生產中跟蹤記錄發現，成品表面出現溝槽印缺陷與沉沒輥使用時間密切相關，剛開始生產時，鍍層表面出現溝槽印現象不明顯，而在生產中、后期沉沒輥使用較長時間后產品開始出現嚴重溝槽印。此外，在生產中，跟蹤觀察發現沉沒輥出鍋時輥面狀態被腐蝕破壞的，而且表面黏附著結瘤（如圖1），聚集到沉沒輥溝槽處的結瘤會給帶鋼造成劃傷、沉沒輥溝槽印，甚至出現沉沒輥與帶鋼之間相對滑動而造成沉沒輥故障。

圖1 號沉沒輥出鋅鍋時表面形貌

圖2 產品條狀鋅花不均形貌

2.2 鋅花不均

在實際生產中，常見鋅花不均缺陷主要形貌有沉沒輥溝槽印造成的條狀鋅花不均、氣刀氣流造成的鋅花不均、冷卻速度不均造成的鋅花大小不均和鍍液成分不均造成的鋅花不均。對成品表面的鋅花不均進行觀察分析后發現，鍍層表面的鋅花不均缺陷主要是以條狀鋅花不均為主（如圖2），而且其條狀鋅花形貌的間距與沉沒輥溝槽間距具有良好的對應性。因此，可推斷在熱鍍鋁鋅板生產的中、后期沉沒輥的表面產生了結瘤，結瘤影響了鍍層的正常結晶，從而使鍍層表面出現了條狀的鋅花紋路。

2.3 結瘤成因分析

將沉沒輥上的結瘤取樣后，用掃描電子顯微鏡和能譜分析儀進行檢驗分析。分析結果表明，結瘤是由Fe 在達到飽和濃度時與Zn、Al 發生反應而形成的鋅-鐵合金化合物（FeZn7、FeAl13）及鋁-鐵合金化合物（Fe2Al5）。合金鍍液中的Fe 主要來源有三個，一是鐵粉殘留于帶鋼表面沒有被清洗干凈，二是熱浸鍍時帶鋼表面的鐵與合金鍍液反應而相互擴散，三是來源于鍍液中的沉沒件。Fe 在鍍液中的飽和濃度是0.45%，當鍍液中Fe 濃度超過飽和濃度就會與Zn、Al 發生反應結晶析出附著在沉沒輥上生成結瘤或形成渣子下沉到鋁鋅鍋底。因此，熱浸鍍工藝環節必須控制好鍍液中Fe的含量，避免Fe 在鍍液中的含量達到飽和狀態時與Zn、Al發生反應形成結瘤。

3 預防及改進措施

3.1 沉沒輥改進

一是對制作沉沒輥的材質進行耐腐蝕性研究，提高輥面的耐腐蝕性能，防止輥面受到腐蝕后在腐蝕面上形成結瘤。二是設計改善沉沒輥溝槽的形狀及尺寸，保證鍍液在沉沒輥溝槽中有良好的流動性，避免鍍液聚集在溝槽出形成結瘤。三是可以用不帶溝槽的平整輥代替有溝槽的沉沒輥進行生產實驗。

3.2 結瘤的控制

一是控制好帶鋼入鋁鋅鍋時的溫度，盡量將帶鋼入鍋時的溫度控制在580±10℃范圍內，避免帶鋼入鍋溫度過低或過高而對鍍液溫度造成波動。鍍液溫度過低會使Fe 合金化合物析出，溫度過高會使鐵與鍍液反應速度加快而導致鍍液中Fe 含量過高。二是在熱浸鍍工藝環節增加預熱裝置，在添加鍍液成分時先將合金錠加入預熱裝置加溫融化到一定溫度再倒入鋁鋅鍋。三是制定合理的刮輥作業和撈渣作業操作規范和監管制度。四是加強對鋁鋅鍋內的鍍液進行攪拌，確保鋁鋅鍋內各區域鍍液成分的均勻性及溫度的均衡性。

4 結語

本論文對熱鍍鋁鋅板產品鍍層表面出現溝槽印及相應條狀鋅花不均的缺陷問題進行了研究，研究分析表明，鍍層表面出現溝槽印及條狀鋅花不均是由沉沒輥結瘤所致。通過對實際生產工藝及結瘤成因的綜合研究分析，提出了通過改進沉沒輥耐腐蝕性、改進沉沒輥的結構設計、控制鍍液中Fe含量及鍍液溫度等手段，可以有效地治理溝槽印及相應條狀鋅花不均的缺陷問題。