熱鍍鋅產品表面質量的提升

代 博

（唐山鋼鐵集團高強汽車板有限公司，河北 唐山 063000）

1 連續熱鍍鋅工藝流程

下圖中所顯示的就是連續鍍鋅機組主要的工藝過程。在入口活套前和出口活套后它們之間的各種工作程序都是為了確保機組能夠連續穩定運行。而從清洗階段開始到耐指紋處理的過程當中，設備功能是否完好，工藝條件是否穩定對產品質量的好壞起到了決定性的因素。

圖1 連續熱鍍鋅工藝流程

2 影響帶鋼表面清洗效果的因素

2.1 堿液的濃度

適當提升堿液中的堿濃度，就會加大表面的皂化反應，從而使油污去除的效果得到增強。但是如果不注意堿濃度的提升數值變化，盲目的加大，堿溶液的表面張力就會隨之增加，使得潤濕和清洗的效果也會受到嚴重的影響，所以不建議過高的增加堿濃度。當堿溶液的濃度在2%（20g/L）的時候除脂效果就會非常明顯，能夠達到95%的脫脂率，從而使帶鋼表面殘鐵量和殘碳量低于10mg/m2，使帶鋼鍍鋅生產工藝對于所要求的板面清潔得到了一定程度的滿足。

2.2 帶鋼表面的殘油、殘鐵量

如果大量的油脂和鐵粉殘留在冷硬帶鋼表面，就會增加清洗的難度，從而就會增加堿液的使用量。通常來說，基本上唐鋼高強汽車板的連續熱鍍鋅生產線所使用的冷硬帶鋼原料來自同一出處，所以帶鋼原料的清潔程度就不會有特別大的差別，從而使得清洗段工藝參數的穩定有了一定程度的保障。

2.3 表面色差問題

帶鋼表面較光滑時產生鏡面反射，從外表看會發亮，這一現象是常見的FB 表面狀態，帶鋼表面粗糙會產生漫反射，外觀看上去發暗，這樣光滑的表面和粗糙的表面存在嚴重色差。①肉眼看上去發暗的地方表面粗糙度數值比較高，超過了控制的最合適范圍；②同樣是肉眼看上去發暗的地方鋅層厚度不均，與正常位置的鋅層厚度相比要厚于正常厚度；③觀察鋼板表面，確定鋼板兩側寬度是否符合規格，確定鍍鋅層表面質量優劣，如果鍍層表面暗淡，觸摸后有粗糙感覺，針對有缺陷問題位置進行金相組織分析，說明熱軋遺傳是導致帶鋼表面有色差的主要原因。通常情況下熱軋的組織既均勻又細小，邊部會最先冷卻下來，而且氧化鐵皮相對來說比較薄，酸洗之后表面的粗糙度小，而中間部位較邊部來說情況相反，其組織比較大，冷卻的速度就會相對較慢，出現帶狀形態，經過長時間氧化鐵皮變厚，表面經過酸洗后粗糙度增大，展現出熱軋遺傳，在高速冷卻下，超低卷曲溫度可降低熱軋過程中所帶來的不利影響。從而使熱軋組織整體的均勻性得到有效控制。④鋅鍋內夾雜物分析。鋅鍋內不僅有液態鋅，還會存有極少的鋅渣，通常情況下鋅渣有底渣、懸浮渣和浮渣3 種存在形式，一般密度較重的為底渣，包括FeZn7，Fe-Zn-Al 的三元合金化合物為懸浮渣，懸浮渣容易受鋅鍋攪動的影響而浮動在鋅鍋中，密度較輕的為浮渣，包含Fe2Al5Zn5-x或FeAl3Zn3-x金屬間化合物和ZnO、Al2O3氧化物組成。隨著鋅液成分、帶鋼的表面狀況、鋅液以及帶鋼溫度、扒渣頻率等原因的影響導致鋅渣的數量、尺寸及形態的變化會在一個極大的范圍內。暗斑缺陷產生的初步原因就是：鋅鍋中的帶鋼被吊出之后，經由氣刀的刮鋅過程，再經過氣刀的噴吹作用，使鋅液出現飛濺的情況，然后帶鋼表面被鋅渣完全覆蓋，在經過氣刀時鋅渣被氣刀的噴吹氣體吹掉，這時鍍鋅層還不能完全凝固住，不僅粘度非常大而且流動性能低下，屬于半凝固的狀態，就會留下由于相互作用而產生的痕跡在鍍層的表面上，特別是那些較大的鋅渣，刮掃的痕跡就會尤其顯眼，從而在帶鋼的鍍層表面形成一些顏色發暗的斑點。鋅液的表面共同存在著Fe-Al-Zn 渣粒與ZnO、Al2O3氧化膜，鋅渣對帶鋼鍍層表面進行刮掃的同時，鍍層表面也會被氧化膜整體覆蓋住。

3 熱鍍鋅產品表面質量的提升方法

3.1 堿液濃度的調整

通常來說，堿液濃度越高，越有利于皂化的反應進程；但是如果堿溶液濃度超出了規定的數值范圍，就會減少油脂皂化所得到的產物尤其是脂肪酸鹽在堿液的溶解度也會隨之降低，致使帶鋼表面存留大量的皂化產物，嚴重影響清洗的效果。為了保證堿液度能控制在最適合的范圍之內，因此，只有使清洗段的其它的工藝參數值保持不變，才能對不同堿液濃度對帶鋼清洗之后的清潔程度進行比對。而此時，如果堿液浸泡池中堿液的濃度維持在2%～5%（20g/L ～50g/L）之內，電解清洗槽堿液的濃度維持在3%～6%（30g/L ～60g/L）之內，使帶鋼鍍鋅生產工藝對于所要求的板面清潔得到了一定程度的滿足。

3.2 槽液液位高度的調整

循環槽中會有大量泡沫產生，并且會慢慢的破裂。如果循環槽內液位位置超出了一定的高度，循環槽的溢流口處就會有大部分沒有破裂的泡沫流出，從而造成不必要的浪費。所以，使液位不超出合理的范圍，維持在一定的高度，為了降低損失的發生而給泡沫的破裂留有一定的空間是非常有必要的，經過多次進行試驗并比較，如果堿洗循環槽能夠有保持在9m3 ～12m3 的槽液時，不僅不會對生產節奏產生影響，還會使泡沫溢流得到有效控制，從而在一定程度上降低損失。

3.3 鈍化系統的工藝優化

為了使鋅的化學活性減少，通常會使用鉻酸鹽溶液對其進行鈍化處理，從而會有一層鉻酸鹽轉化膜層覆蓋在鋅的表面。我們把這種成膜工藝稱作“鍍鋅鈍化”。鍍鋅鈍化以前大多使用噴淋擠干進行鈍化，但是極易在帶鋼表面兩側產生鈍化黃斑缺陷，即使采用熱風干燥，干燥的溫度也是有限的，無鉻環保鈍化液也無法使用（要求烘干板溫80℃以上）。由于現代對于環保的要求越來越高，許多歐洲國家對6 價鈍化液已經明確禁止使用，冷軋廠為了保證出口的訂單從而對鈍化擠干設備進行升級改造。

3.4 光整機、拉矯機設備和程序的優化

在生產鍍鋅板過程中，改善板帶表面質量的一個重要環節就在于光整機。光整機原有濕輥系統在生產進程中，由于不能充分沖洗干凈，經常出現工作輥黏附鋅渣的現象，在鋼帶表面就會形成硌窩，不僅對產品質量產生嚴重的影響，而且還會使工作輥輥耗增加，因此提議高強板鍍鋅線光整機可以增加一套高壓水噴淋處理系統，這樣既可以使光整機黏鋅的嚴重問題得到解決，又能使輥耗降低，同時使帶鋼表面質量得到提升。優化光整機過焊縫打開程序，對光整機液壓站備壓系統進行有效調整，使得光整機過焊縫時能夠快速打開閉合，這樣就會使光整機過焊縫的打開時間降低，帶鋼頭尾未光整的長度也會減小，切除長度降低，產品成材率則提高了，使產品質量在一定程度上得到了保障。在連續熱鍍鋅生產線中，經過焊接、清洗、退火爐、鋅鍋和鍍后冷卻等過程的冷軋板帶，則容易使波浪灣、漂曲等缺陷得產生，當前社會，不論是家電還是建筑行業對鍍鋅板的平直度和機械性能要求越來越高，拉矯機已經成為鍍后處理的重要設備。所以，我們在實際生產的過程中要對拉矯區域輥系精度進行標定，從而使嚙合量及延伸率得到精確控制。

3.5 暗斑缺陷改進措施

①減少鋅渣的生成。一方面，存在于熱鍍鋅基板表面上的鐵粉和油污要進行清洗，并使清洗質量得到提升。進入鋅鍋的帶鋼表面殘留物的多少，直接決定著鋅渣的生成量；另一方面，把鋅鍋中鋁含量把控在0.16%～0.19%之間，鋁含量越少，相對浮渣的生成量也會越少，他們之間成正比例。這兩種辦法的實施從根本上使鋅渣的生成量控制到了最低。②按時清除表面浮渣。制定一定的規范來確保撈渣、扒渣的方法和頻次有一定的規律性，對鋅鍋尤其是驅動側表面的浮渣進行及時的清洗，防止驅動測表面聚積大量的浮渣，影響使用。③調整氣刀高度。提升氣刀的高度，至少高于400mm，同時對吹氣壓力進行一定的調整，避免由于鋅液的四處飛濺而使鋅渣對鍍層的表面進行刮掃。經過工業試驗數據說明，通過對以上三種方法的使用，使得暗斑缺陷得到了有效的控制，瑕斑的各項數據包括尺寸、數量和色差都會有一定程度的下降，從而大大提升了鍍鋅帶鋼板面的質量和產品合格率。

3.6 爐內氣氛

所謂爐內氣氛主要包含露點、氫含量和氧含量三個主要的因素。對于含有一定量水汽的空氣，在氣壓不變的情況下降低溫度，使飽和水汽壓降至當時實際的水汽壓溫度，稱之為露點。爐內氣氛的露點對于保護爐內氣體的含水量是非常重要的，帶鋼表面氧化鐵皮的還原受到露點高低的影響，因此要對退火爐內露點的測試工作引起必要的重視。通過爐內露點的測量與分析可以間接的推斷爐內保護氣體的成分變化和鋼帶表面被氫氣還原的狀態。經過大量事實證明，這種推斷不會由于人們的其他想法而進行改變，它是客觀存在的，對于熱鍍鋅的生產是非常重要的。爐內氣氛想要保持良好的狀態要依靠以上三個重要的技術指標來權衡，使指標產生波動有各種各樣的原因，比如爐內冷卻水泄露、爐體密封不好、輻射管破損等，都會使氣氛產生劇烈的波動變化，都是致使鋼帶出鋅鍋之后出現色差、露鋼，脫鋅嚴重的重要原因。

4 結語

綜上所述，還需要進一步提高產品表面質量，降低生產成本，為國內其它鋼鐵企業消除熱鍍鋅產品表面質量缺陷提供了可借鑒的工藝改進方法。