影響熱鍍鋅產品質量的因素分析及相應措施

崔啟鵬，張澤利

（唐山鋼鐵集團有限責任公司，河北 唐山 063000）

對于當前琳瑯滿目的鋼鐵制造品而言，熱鍍鋅產品具有廣泛的市場和發展前景。鋼鐵經過熱鍍鋅處理后，具有良好的外觀和使用壽命，因此經過該技術處理后的熱鍍鋅鋼材可以被廣泛用于汽車制造、家電小產品制造以及建筑航空等領域。另外對于鋼材的評斷指標往往是通過表面質量和機械性能兩個方面來看。而用于汽車和家電制造的鋼材，往往對其表面耐腐蝕性能有著較高的要求。因此提升熱鍍鋅產品的質量對于鋼鐵企業而言有著重要意義。

1 熱鍍鋅生產工藝

連續鍍鋅機組的主要工藝流程：

入口小車—開卷機—入口雙切剪—焊機—張力輥—入口活套區域—清洗段—爐區—鋅鍋氣刀—鍍后冷卻—水淬槽—光整機—拉矯機—鉻化系統—出口活套—檢查臺—靜電涂油機—出口剪—卷取機—皮帶助卷器—出口小車。入口活套前和出口活套后的各個工序的主要作用是保證機組連續穩定運行。從清洗到鈍化之間，設備功能的好壞和工藝條件的穩定是保證產品質量的關鍵因素。

熱鍍鋅組成的原電池反應裝置中，陰極的鋅元素雖然有著良好的純度，但是對于熱鍍鋅產品引起體積和外表原因無法進行運輸交易。因此對于此類材料，需要將原來的薄片融化鑄造成金屬錠才能方便進一步運輸。熔解鋅材料通常是通過反射爐或者電爐，在使用過程中電爐無需消耗燃料因此能降低鋅的氧化率，提升鋅的收集純度，因此值得被廣泛推廣。

在加熱鋅的過程中，通常有以下流程：將鋅片分批逐步加入到電爐內部，同時控制電爐反應溫度使得鋅片熔解，一般電爐溫度通常在500℃左右，另外當低于460℃時，要停止加料。其實等到鋅片融化后，需要根據具體的生產需求加入其他金屬元素如：鋁、鎂、鐵、鈦、鉛、銅、硒等，在添加配料時需要保持在480℃以上。另外在加入其他金屬后要注意加入氯化銨等試劑，避免爐內出現過多的氧化反應，提高鋅元素的純度。最后要開啟攪拌器，使得內部金屬混合均勻，同時進行抽樣檢測，確定質量無誤后開始后續的澆鑄工作，澆鑄溫度需要在550℃左右。

2 熱鍍鋅中雜質對鋼材鍍層的影響

2.1 鐵元素的影響

鐵元素對于鋅液的溶解反應是非常微小的，根據測量鐵元素的溶解度在0.035‰，在溶解的而過程中，鐵的溶解度隨著鐵元素的添加導致鐵元素的溶解達到飽和狀態。當過度飽和時，鋅液中的鐵元素和鋅元素會生成金屬化合物，化合物會導致鋅鐵殘渣的含量增加，導致鋅元素的損失大大增加。因此當鐵元素過多時，鋅液中的鋅元素損失也越大，生成的殘渣也越多。此時鋅液的粘稠程度也會大大增加，導致融化鋅液體的流動性變低。上述情況會導致鋅鍍層過后，同時導致鋼材表面的鍍鋅涂層易脆，同時表面顏色變灰，從而失去美觀性。因此對于熱鍍鋅產品而言，需要準確控制鐵元素含量，通常要求為鐵元素低于0.01‰，對于有較高要求的產品，其鍍層含鐵要低于0.008‰。

2.2 銅元素的影響

鋅液中的銅含量過高時會導致鋅液熔點提升，對于電爐的溫度也有著較高的要求。當溫度過高時，銅元素可以導致鐵鋅化合物的增加，破快鋅鍍層得硬度和鍍層。而銅對于鐵鋅化合物的影響會導致鍍鋅鍋的使用壽命大大降低，因此需要嚴格控制熱鍍鋅產品的含銅量，對于相應的銅參數需要保證低于0.02‰。

2.3 鉛元素的影響

鋅液中的鉛含量過多時也會導致鍍層出現質量問題。當鉛元素飽和時，會導致鍍層的顏色發暗。另外當鉛元素的含量大于1.0%時，則會導致鍍層的抗腐蝕效果大幅降低。另外鉛具有一定的揮發性，含量過多會影響操作環境安全，危害工作人員健康。

2.4 鎘元素的影響

鎘元素天然生存在鋅元素中，鎘元素會和鋅液中的鉛錫元素發生反應，導致鍍層表面的鋅花效果。當鋅液中的鎘元素低于1.0%時，其影響效果較低。當高于此數值時，則會導致鍍層變脆，鋅鐵化合物涂層不均勻。因此對于鎘元素的而含量需要有良好的把控。

3 熱鍍鋅中主要雜質的來源及控制雜質含量的措施

想要提升熱鍍鋅的產品質量，需要采用高質量的鋅片，對于鋅片的選擇要選擇高品質鋅材料。在煉鋅的過程中，需要利用電解反應將鋅片進一步提純，保證鋅片的純度達到99.995%的標準。在入爐之前，要對于反應材料進行檢測，違背質量要求的鋅片嚴謹參與到入爐反應中。另外在入爐期間，需要嚴格控制反應流程，避免鐵、銅、等雜質摻入到鋅液中。另外在入爐反應過程中要控制攪拌和除渣工作的時間，避免時間過長影響鋅液品質。另外除去鋅材料的嚴格要求外，對于內部的產物也需要保持高度的情節，嚴禁熔渣、毛刺、鎖孔等情況出現。因此除去金屬雜質控制之外，還需要對于設備和生產操作也需要有著良好的控制，具體如下：

（1）錠模：鋅錠的外觀尺寸和結構也對于鑄錠的質量有著直接的影響。這是因為鋅液在凝固的過程中并無法保證從下到上依次凝固，導致鑄錠的品質受到較大的影響。另外，液態金屬容易和空氣發生反應，氧化反應會導致模型的表面出現老化的現象，影響鋅錠的外觀整潔，嚴重時還會導致表面出現孔隙和麻點。另外當尺寸不合理時也會導致鑄錠出現毛邊的情況。因此需要嚴格控制鑄錠的結構和尺寸。通常情況下，模型需要選擇具有良好導熱效果同時膨脹系數低的材質。另外在模型內部需要做好涂料和清潔工作，使得脫模過程更加順利。

（2）溫度控制：另外結合生產經驗，在澆鑄過程中，容易因為溫度不均勻導致冷隔層和殘渣的生成，因此對于澆鑄溫度需要進行良好的控制，通常保證在550℃左右。

（3）冷卻方式：對于熱鍍鋅過程中的冷卻方式，常用的冷卻方式有兩種：風冷方式和水冷方式。對于參與冷卻的介質數量也直接影響之冷卻質量。例如風冷方式中，風量過大時，則會導致鋅液出現波紋，凝固后波紋會形成在鑄錠表面，影響美觀和實用。風量過低時，則會導致冷卻效果降低，延長冷卻時間。當利用水冷方式時，當水量過大時，則無法進行霧化處理，導致鋅錠出現孔隙鎖孔現象。當水冷用水過小時，則也會導致冷卻時間變長。因此在實際生產中需要根據實際情況進行風量和水量的調整。

（4）鋅鍋：由于鋼材的鍍鋅在鋅鍋內部進行，因此要保證鋅液的純凈程度。在液體中出了生產需要的額外金屬元素外，需要避免其他金屬雜質加入其中。其中鐵元素的去除是當前難以規避的問題。這是因為鐵元素存在鋅鍋的內部，因此需要做好鋅鍋內部的清潔工作。

4 氣刀工藝控制參數的調整

鍍鋅板的質量主要受氣刀與板面之間的距離、氣刀與帶鋼之間的相對速度、氣刀壓力大小的影響。所以我們在進行生產加工時要精確控制氣刀參數，在長期使用后，升降橫移部件出現磨損嚴重、框架一側不平等情況，鋅層表面厚度變薄，出現以上問題要對其進行及時更換。用雙面滑軌替代單面軌道可有效減少摩擦阻力，使氣刀的使用壽命得到延長。使用氣刀時工作順暢可提升產品的合格率，避免出現漏鍍、麻點概率。生產其它鋅層產品過程中，出現氣刀風壓調問題，產品完成生產后易出現蜈蚣紋缺陷。

經過多次實驗發現，氣刀風壓過低是造成鍍鋅產品出現蜈蚣紋的主要原因。而在生產鍍鋅產品過程中我們是無法單獨調節氣刀風壓參數。如果調節氣刀的風壓，氣刀的間距也需要相對應進行調整，以保證鍍鋅產品的厚度。通過對實驗結果進行分析，我們將氣刀控制參數調整在一個合理數值。氣刀風機轉速控制在2200～2400r，氣刀距離控制在35mm 以內，氣刀的壓力與產線工藝速度是線性關系，當距離確定后，若需要提速或者降速可以按照正比例關系調節氣刀的風壓，其關系式為：原工藝速度∶原氣刀壓力=現工藝速度：現氣刀壓力。這樣可以保證在生產過程中產品不再生產蜈蚣紋缺陷。

5 光整機、拉矯機設備和程序的優化

在鍍鋅板生產過程中，光整機是改善板帶表面質量的一個重要環節。光整機原有濕輥系統在生產時，由于沖洗不干凈，經常造成工作輥黏附鋅渣，使鋼帶表面造成硌窩，影響產品質量，還造成工作輥輥耗增加，建議可以增加一套高壓水噴淋處理系統，既可解決光整機黏鋅嚴重問題，又能降低輥耗，提帶鋼表面質量。根據生產實際選用合適的光整機軋制力，降低軋制力偏差對產品質量的影響，消除光整機亮邊缺陷和光整機輥印缺陷，提高表面光整質量。在連續熱鍍鋅生產線中，冷軋板帶經過焊接、清洗、退火爐、鋅鍋和鍍后冷卻等過程，容易產生波浪灣、漂曲等缺陷，隨著家電和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。因此，我們在實際生產中要進行拉矯區域輥系精度標定，精確控制嚙合量及延伸率。

6 結語

場對熱鍍鋅的質量要求越來越高，影響熱鍍鋅質量的因素很多，需要熱鍍鋅生產單位在生產中摸索合理的技術條件，控制各項指標，及時優化設備，提高熱鍍鋅質量。通過上述優化工藝控制參數，對設備進行技術改造，恢復設備的功能精度，成功提高了冷軋部鍍鋅生產線的產品質量和生產穩定性，提高了產品的加工性能和產線成材率，為鍍鋅產品擴大市場、占領客戶提供了有力的支撐。