一種無花鍍鋅板典型漏鍍缺陷的分析研究

摘 要：漏鍍是鍍鋅較常見的缺陷之一，影響漏鍍缺陷的因素繁多，常見的原因包括原料污染、還原不充分、爐子密封性不良、氧含量過高、鋅灰壓入、爐輥結瘤等。針對一種產線突發的漏鍍進行分析，借助掃描電鏡及能譜儀（EDS）進行成分檢測，并結合現場生產實況，判斷出該漏鍍缺陷是由于退火爐NOF段耐材脫落破碎，在復雜的爐內氣體流場下，粉塵類耐材黏附至帶鋼表面導致。通過爐內清理、破碎耐材修復、帶鋼合理過渡等措施，有效抑制了該缺陷產生，表面質量得到提升。

關鍵詞：熱基板鍍鋅；漏鍍；退火爐

ANALYSIS AND RESEARCH ON TYPICAL ZINC LEAKAGE DEFECTS OF A FLOWER FREE GALVANIZED SHEET

Ma Zhanjun

（Chengde Chengsteel Vanadium amp; Titanium Cold Rolling Thin Plate Co.， Ltd. Chengde 067001， China）

Abstract：Zinc Leakage is one of the most common defects of galvanizing. There are many factors affecting the defects of leakage plating. The common reasons include： raw material pollution， insufficient reduction ， poor sealing of the furnace， too high oxygen content， zinc dross pressing，and furnace roller nodules， etc. This article analyzes a sudden zinc Leakage on a production line， and uses SEM and EDS for composition detection. Based on the on-site production situation， it is determined that the leakage plating defect is caused by the detachment and fragmentation of the refractory material in the NOF section . Under the complex gas flow field in the furnace， dust resistant materials adhere to the surface of the strip steel resulting in the leakage plating defect. Through measures such as cleaning inside the furnace， repairing broken refractory materials， and reasonable transition of strip steel， the occurrence of this defect has been effectively suppressed， and the surface quality has been improved.

Key words： thermal-based galvanizing; Zinc Leakage; annealing furnace

0 前 言

鍍鋅板具有較高的耐蝕性，廣泛應用于光伏支架、鋼板倉、冷卻塔、地下管廊、畜牧、汽車、家電等等領域。按鋅層表面狀態，常見熱鍍鋅板包括無鋅花、小鋅花和大鋅花。隨著鍍鋅技術的進步，客戶對鍍鋅板表面質量要求越來越嚴格，無花鍍鋅板因其表面色澤均勻，缺陷難以遮蓋，對表面質量要求更高。常見缺陷有：鋅粒壓入、鋅流紋、云紋、光整不均、鈍化不均、漏鍍等，其中漏鍍是影響耐腐蝕性重要因素之一，也是鍍鋅板不能容忍的缺陷。

鍍鋅板從熱軋卷經酸洗工序再到鍍鋅工序，經過諸多環節，影響漏鍍的原因十分廣泛。例如：基板板面上存在未洗凈的臟物、退火爐爐內氫氣含量偏低殘氧量偏高、爐鼻內的鋅灰等[1]。對于偶發性漏鍍，雖然現場有諸多檢測儀表，包括檢測：爐內露點、氧含量、氫含量、煤氣熱值、帶鋼溫度等等，但經常檢測不出異常點，因此在連續鍍鋅線很難判斷漏鍍產生的原因。作為從事鍍鋅的技術人員都清楚漏鍍產生的一般原因是鐵基體表面發生一定的變化，導致鐵基體局部在鋅液中的浸潤性變得很差，造成鋅液附著于鐵基體表面時不能很好地發生反應以形成鋅鐵合金層，導致這部分的鋅層黏附性很差，造成鋅層容易脫落，發生漏鍍[2]。但究竟是哪些因素引起鐵基體表面發生變化，需要具體情況具體分析。本文針對產線出現的一種漏鍍原因進行分析探討，制定對應措施，減少無花鍍鋅板漏鍍缺陷的產生量。

１ 試驗材料及方法

典型漏鍍缺陷實物照片如圖1所示，牌號：SGH340，鋅層厚度：275 g/m2。圖1漏鍍缺陷樣品實物可見明顯黑色米粒狀大小異物，表層未黏鋅。在實物上裁取8 mm×8 mm包含缺陷的試樣，經超聲波清洗后，吹掃干凈，借助掃描電鏡及能譜儀（EDS）進行成分檢測，再結合生產工藝過程進行分析研究。

2 漏鍍缺陷的形成原因分析

2.1 漏鍍缺陷成分檢測

樣品缺陷位置的微觀形貌及EDS能譜分析結果如圖2及表1所示。

圖1中漏鍍缺陷大小如米粒，經電鏡放大后，缺陷部位形貌不規則，成散片狀、凸起，如圖2a所示。對缺陷三個區域進行能譜檢測，成分中主要含有O、Mg、Al、P、Cl、Cr、Zn等元素，如圖2b、圖2c、圖2d及表1所示，元素數量相對比較復雜。

現場了解缺陷主要出現在帶鋼下表面，上表面較少，在正常生產過程中突然出現，出鋅鍋后可見，無周期，連續生產三卷鋼后，缺陷逐漸減輕直至消失，檢查現場露點、煤氣熱值、氧含量、氫含量等參數均在正常范圍內，隨后取樣進行分析。根據以上特征元素初步判斷：Al、Zn元素可能來自鋅液，O含量很高，但爐內氧含量并未超標，因此懷疑可能基板未充分還原，Cl元素可能來自酸液，Cr含量可能來自鈍化液。

結合現場工藝，進一步推斷，由于基板來自上游工序的連續酸洗線，查詢酸洗工藝速度及酸液濃度和溫度等參數，同一卷鋼并無明顯變化，也未出現設備故障，因此通卷表面雜質含量應該相近，而鍍鋅過程中在該卷鋼后半卷突然出現，因此可排除Cl元素來自酸液的可能；出鋅鍋后就能發現帶鋼表面存在該缺陷，也可排除鈍化液中Cr的影響；鋅液成分中Al含量在正常范圍內（0.18%～0.23%），而缺陷樣中Al元素含量很高，因此推斷Al元素還有其他來源；缺陷樣中存在Mg元素且含量很高，是一個非常重要的特征元素。結合相關文獻，在連續熱鍍鋅過程中，由于原料、爐區與鋅鍋等工藝設備不穩定造成鋅層與鐵基結合不牢固，鍍鋅后帶鋼表面或邊部存在局部鋅層脫落現象[3]，再結合O、Al推斷這些元素可能和爐子耐材成分相關。

2.2 退火爐NOF段耐材成分檢測分析

為證實這些元素是否與爐子耐材相關，對爐墻使用的耐火磚進行了EDS能譜分析，分析結果見圖3及表2。從能譜成分可看出耐材中含有C、O、Mg、Al、Cl、Cr、Zn元素，除C元素分析誤差較大之外，其他元素基本與漏鍍點元素吻合。鋼中C元素質量分數多在0.1%～1%之間，且是原子序數為6的輕元素，因而在實際測試鋼中C質量分數時，定量分析結果往往偏差很大，有時定性分析結果也會出現偏頗[4]。因此去除C元素，通過對比，可判斷缺陷樣品中的各元素與耐材元素基本一致。

為進一步驗證耐材是引起漏鍍的主要原因，停產檢修時，對爐內進行了檢查，現場發現爐內NOF段存在大量灰塵、氧化鐵皮及耐材殘渣見圖4a，燒嘴附近部分耐材脫落散落在地面和燒嘴附近，見圖4b。由此可說明爐況確實不佳，耐材黏附至帶鋼上造成漏鍍。但漏鍍缺陷為何主要出現在下表面？推斷如下：NOF段為直燃段，爐溫1 250 ℃左右，煙氣濃度大，爐內氣體流場復雜，耐材脫落位置是在燒嘴附近及墻體，而非爐頂區域，耐材脫落后重的部分則掉落至爐底摔碎，并激起地面的耐材殘渣、粉塵，在復雜的氣體流場中漂浮直至碰到帶鋼下表面、爐輥或爐頂等區域并黏附在上面，導致帶鋼入鋅鍋后發生漏鍍。

3 解決措施

退火爐是退火段關鍵設備，是帶鋼連續熱鍍鋅機組的心臟，對熱鍍鋅板的質量及性能起著至關重要的作用[5]。經了解該條鍍鋅線以生產厚規格為主，所需加熱量大。煤氣熱值不穩定、NOF段爐溫長期處于高溫狀態等因素對爐體耐材影響較大，爐內灰塵、氧化鐵皮、耐材殘渣未及時清理，加上退火爐已經到檢修爐役，綜合導致上述問題。因此，制定如下措施：1）在檢修計劃中要求定期對爐內灰塵、氧化鐵皮、耐材殘渣等雜物進行清理。2）按周期檢查爐內耐材狀況，對松動、碎裂的耐材及時清理修補，如圖5所示。3）生產安排要結合爐役，避免退火爐超期服役。4）生產排程時避免長期生產厚規格產品，期間穿插常規規格產品，但應緩慢過渡，防止爐溫波動過大，影響耐材使用壽命。5）燃料選用精脫硫、高熱值的焦爐煤氣，熱值波動范圍控制在±5%[5]。

4 結 語

退火作為鍍鋅工序的關鍵環節之一，退火爐區域引起漏鍍缺陷的因素更多，更難排查，因此做好定期維護和預防是減少損失的重要手段。通過定期清理爐內氧化鐵皮等粉塵、修復破裂的耐材、合理排產避免溫度波動過大、保障煤氣熱值等措施，有效解決了該類漏鍍缺陷的產生，為提高熱基鍍鋅板的表面質量提供了參考。

參考文獻

[1] 陳瑾，陳贊，李龍，等.帶鋼連續熱鍍鋅常見缺陷原因分析及解決方法[J].金屬材料與冶金工程，2023（6）：45-49.

[2] 郭松嶺，李山.熱浸鍍鋅板漏鍍缺陷產生的機理，原因及其防控措施的探究[J].中國金屬通報， 2019（9）：278，280.

[3] 劉燦紅，黃小旺，潘亞鵬，等.連續熱鍍鋅鋼板表面露鐵原因分析及改進措施[J].鞍鋼技術，2021（1）：59-63.

[4] 劉松.鋼中C元素EDS分析準確度的影響因素[J].失效分析與預防，2014，9（2）：71-74.

[5] 沈勝節.連續熱鍍鋅退火爐存在的問題分析[J].鋼鐵研究，2009，37（1）：41-44.