連續熱鍍鋅產品表面鋅渣缺陷的分析與防治

王振國

（河鋼邯鋼有限公司，河北 邯鄲 056000）

熱鍍鋅產品以其表面光澤平整、強度高、耐腐蝕性好的諸多優點在加工制造業生產中廣泛應用，是汽車板、家電板等中高端產品的首選。有著廣闊的市場前景和極高的產品附加值，是企業重要的利潤點。在熱鍍鋅板材生產中，表面殘存的鋅渣顆粒是比較常見的質量缺陷，對產品表面平整度和光澤度有很大影響，而且鋅渣顆粒脫落后，該處表面也很有可能成為板材的腐蝕點。因此，鋅渣缺陷也是熱鍍鋅產品表面質量控制的重點。

本文從熱鍍鋅產品生產實踐入手，分析了表面鋅渣缺陷的成因，并提出了相關防治措施。

1 熱鍍鋅產品表面鋅渣缺陷的原因分析

鋅渣缺陷是熱鍍鋅帶鋼表面的大小不一的米粒狀凸點，會導致帶鋼表面粗糙不平。沖壓前渣體在原板上可見，沖壓后由于渣體延伸，會在帶鋼表面形成放大的疤狀缺陷。帶鋼表面鋅渣通常呈線狀、點狀或蜂窩狀分布，電鏡掃描觀察鋅渣缺陷處與正常部位并無明顯接線，成分分析主要為鐵氧化物。

由此可初步判斷鋅渣主要是由于帶鋼出鋅鍋時，表面粘附較多的鋅鐵化合物鋅渣所致，與鋅液潔凈度、帶鋼表面潔凈度有以及一些工藝環節操作不當有很大關系。根據其形成機理鋅渣缺陷可分為基板氧化物型、鋅渣粘附型、氣刀噴吹型、乳化液殘留型等類型。從生產工藝角度考慮，形成鋅渣缺陷的原因主要有以下：

（1）鋅液溫度的波動。一般情況下，較多和較大的鋅渣顆粒會沉浸在鋅鍋底部，但是當鋅鍋中鋅液冷熱不均時，鋅液會產生對流的現象，導致底部鋅渣泛起并懸浮在鋅液中層和面層，影響鋅液的潔凈度；特別是涌入到爐鼻子內的鋅渣更難有效排除。這種情況下，細小的合金顆粒物比較容易吸附在沉沒輥和帶鋼表面形成鋅渣缺陷。

（2）帶鋼入鋅鍋溫度。鋅液溫度應穩定控制在460℃～465℃，而帶鋼入鋅鍋溫度與鋅液溫度相差應在10℃以內。如果帶鋼入鋅鍋溫度偏低，會不利于帶鋼表面鋅鐵合金層的形成，影響鋅層質量；如果溫度過高的話，則會使鋅液溫度升高，鐵損量增大，相應也會產生更多的鋅渣。

（3）帶鋼表面氧化鐵皮的帶入。帶鋼表面氧化鐵皮多為片狀，且比重小于鋅液。因此當氧化鐵皮脫落降入鋅鍋后，會懸浮在鋅鍋表面并與鋅液反應形成大量的面渣，致使鋅液污染。因此，在帶鋼入鋅鍋前必然進行嚴格的酸洗除鱗，避免氧化鐵皮帶入。

此外，如果帶鋼表面較臟，殘留較多的鐵粉及非金屬雜質物的話，也會造成鋅液中鐵含量的增加，產生較多的鋅渣。由于帶鋼表面的鐵粉很難完全清理干凈，因此應在盡量保證帶鋼表面清潔的同時，通過控制鋅液的溫度和鐵的溶解度，來減少鋅液中的鐵含量。

（4）鋅液中鋁含量。鋁鐵化合物是鋅液中懸浮渣的重要來源，主要由溶解在鋅液中鐵、鋁反應生成。鋁是熱鍍鋅中最為重要的微量添加元素，可以提高鍍鋅層的光澤度，減少鋅液氧化，抑制鋅鐵合金層的影響。鋁含量較少的話，鋅鐵反應更為活躍，易形成鋅鐵合金層使板材沖壓性能下降，易產生鋅鐵化合物底渣；但鋁含量過高的話將，鍍鋅產品的涂裝性和焊接性能將受到影響。

研究發現，鋅液中鋁含量在0.2以下時，鐵的溶解量隨鋁含量的升高而降低；鋁含量在0.2以上時，鋁含量越高則鐵的溶解量升高越快，鋅渣顆粒的尺寸和數量都會增大。

2 帶鋼熱鍍鋅表面鋅渣缺陷的防治

（1）控制鋅液溫度和帶鋼入鋅鍋溫度。鋅液溫度的穩定控制是熱鍍鋅產品生產的關鍵，最為理想的溫度是460℃～465℃，此溫度范圍內鐵溶解量較少，鋅渣生成也比較少；帶鋼入鋅鍋溫度應在鋅液溫度±5℃范圍內。向鋅鍋添加鋅錠時也要保持緩慢勻速，以避免鋅液溫度出現大的波動。

（2）做好帶鋼表面的清潔。首先是要在生產環節通過控制加熱爐內氣氛避免帶鋼表面氧化，較少氧化鐵皮的產生。重點是合理控制爐內氣氛的露點，密切關注保護氣中的含水量；在允許范圍內適當提高保護氣內的氫含量，氫含量通常控制在5%～30%。再就是要加強對帶鋼表面的清洗，包括機械刷洗、堿液清洗等方式都可以有效去除帶鋼表面氧化鐵皮以及鐵粉、油脂、污垢和其它非金屬雜質，對帶鋼表面具有很強的去污清潔效果。

（3）控制鋅液中鋁含量。鋁的化學性質較鐵來說更為活潑，在鋅液中加入少量鋁粉之后形成的鋁鐵化合物可抑制鋅鐵合金的生成，從而減少懸浮渣的形成，形成更容易打撈的鋁鐵面渣。此外，鋁還有鍍鋅層附著力以及將底渣轉化為浮渣和面渣的作用，有利于撈渣。實踐證明，鋅液中鋁含量控制在0.22～023是比較合理的，有利于減少自由渣的產生。

（4）及時撈渣。熱鍍鋅生產中，面渣產生量是比較大的，為了減少帶鋼表面粘附鋅渣顆粒，必須要及時撈渣。正常生產狀況下，應保證每20min撈渣一次。撈渣時應采用專門的撈渣工具，將面渣聚集在鋅鍋邊沿后再撈出，如此可提高撈渣效率。鋅液潔凈時，帶鋼表面粘附鋅渣的可能性越小，越不容易產生鋅渣缺陷。

3 結語

綜上所述，熱鍍鋅產品表面鋅渣缺陷需從抑制氧化鐵皮產生，加強帶鋼表面清潔，控制鋅液及帶鋼入鍋溫度，控制鋅液中鐵、鋁含量等方面入手，同時加大撈渣作業頻次。如此才能最大化減少帶鋼表面鋅渣的粘附，減少缺陷問題，實現熱鍍鋅產品的高質量生產。