鋼板熱鍍鋅漏鍍分析及預防措施

曹光明，宇 凡，劉萬春，金光宇，董立華

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東 日照 276826）

鋼板通過熱鍍鋅處理，使得鍍鋅鋼板具有良好的耐腐蝕性能。漏鍍缺陷是一種常見的鍍鋅缺陷，漏鍍區域無鋅層保護，耐腐蝕性能會大大降低，是生產過程中需要重點消除的缺陷[1］。在連續熱鍍鋅過程中，退火氣氛不合理、原料狀態異常等都可能會導致漏鍍產生。對幾種不同因素導致漏鍍實例進行研究和分析，并提出對應的預防及消除措施。

1 連續熱鍍鋅工藝

連續熱鍍鋅生產工藝：冷硬鋼卷→上卷→窄搭接焊接→清洗[熱堿液浸洗→熱堿液刷洗→電解清洗→熱水刷洗→熱水漂洗→熱水噴淋清洗→熱風干燥］→退火爐熱處理[預熱→加熱→（預氧化）→均熱→冷卻→均衡］→熱浸鍍鋅→光整→后處理→卷取。

帶鋼經過退火爐退火，并浸入液態鋅液（含有0.2%左右的鋁）后，鋅和鐵的交界面上會生成一層Fe2Al5，稱為抑制層，是鋼板和鍍鋅層之間的黏附層。若抑制層連續質密，則鍍鋅層的附著性良好，若抑制層缺失或者過厚時，則鍍鋅層的附著力較差，導致鋅層脫落，從而產生漏鍍缺陷。影響抑制層形成的因素有很多，通常可以將其分為兩類，一是鋼板表面狀態，例如表面有殘留氧化鐵皮，干涸的水漬，附著的雜質等；二是鍍鋅工藝，例如鋅鍋內鋁含量、鋅液溫度等。

2 漏鍍缺陷原因分析

2.1 殘留氧化鐵皮

熱軋工序由于溫度較高，鋼坯、鋼卷表面與氧化性氣氛接觸會產生氧化鐵皮，主要組成成分為FeO、Fe2O3、Fe3O4，通常熱軋卷表面都會附著一層氧化鐵皮。熱軋卷經過酸洗工藝，可以將表面的氧化鐵皮除去，但氧化鐵皮壓入過深或Fe 含量較高等導致酸洗后仍殘留部分氧化鐵皮，殘留的氧化鐵皮若經過退火爐后未被充分還原，表面浸潤性差，從而導致漏鍍。

圖1 為加磷高強鋼HC220YD+Z 在邊部產生的漏鍍缺陷，對其正常鋅層處及缺陷處進行能譜成分檢測，缺陷處成分為Fe和O，見表1。缺陷板經酸洗去鋅層后，缺陷處呈現小凹坑形貌，判定為氧化鐵皮壓入導致的漏鍍。

表1 能譜成分（質量分數） %

圖1 HC220YD+Z高強鋼漏鍍形貌

對于氧化鐵皮殘留導致的漏鍍，預防措施：（1）根據板坯的合金元素，設定合理的板坯加熱溫度，尤其的C、Si 含量較高的板坯，適當提高加熱溫度，減少紅色氧化鐵皮的產生。（2）熱軋工序增加除鱗道次，提高除鱗水壓力，保障除鱗效果。（3）氧化鐵皮程度較重的鋼種，酸洗工序提高酸洗自由酸濃度，保障酸洗效果。（4）退火均熱段爐內氫含量≥4%，確保還原性氣氛。

2.2 耐火材料脫落

退火爐內層由退火材料堆砌而成，正常檢修時開爐、停爐，以及輥系轉動的振動，都會導致耐火材料剝落。此外，帶鋼跑偏剮蹭等異常狀況也會損傷耐火材料。當微量耐火材料掉落黏附在帶鋼上，會造成偶發的漏鍍；當較多的耐火材料脫落，對輥系產生污染時，會導致持續的漏鍍。

圖2a 為鍍鋅機組在帶鋼跑偏后出現的漏鍍缺陷，分布在傳動側。通過能譜成分檢測（圖2b），缺陷處發現O、Na、Mg、Ga 等對應耐火材料的成分。連續生產缺陷不消除，停機清理退火爐，發現被耐火材料污染的密封輥及脫落的耐火材料。

圖2 耐火材料脫落導致的漏鍍及漏鍍處能譜檢測成分

耐火材料污染導致的漏鍍，預防及解決措施：（1）嚴格執行原料板型上線標準：楔形命中率≥70%，鋼帶鐮刀彎不得大于5 mm/2 m，任意10 m 內不得超過15 mm。（2）退火爐均熱溫度降溫平穩，設定降溫幅度不超過10 ℃，降低跑偏風險。（3）疑似輥系污染時，通過變化帶速對輥進行打磨，無效果時需開爐清理。

2.3 合金元素析出

高強鋼添加合金較多，會對鍍鋅帶來不利影響，其中Mn、Si等元素，在高溫下向帶鋼表面析出，并氧化生成氧化物[2］，這些氧化物難以被還原，影響帶鋼浸潤性。

通常合金析出及選擇性氧化隨Mn、Si等元素含量增加而加重，含量較低時一般無明顯影響，較高時會產生在整個板面無規律的斑點狀亮點缺陷，甚至在亮斑內產生針眼大小的漏鍍缺陷。圖3為高Mn鋼在熱鍍鋅后表面出現的斑點狀缺陷，成片存在，在板面上無明顯分布規律，在微觀上表現為斑點處鋅層偏薄，欠光整。在部分斑點缺陷的中間，存在尺寸0.1～0.3 mm的小黑點漏鍍缺陷，對黑點部位進行掃描分析，缺陷部位明顯Mn元素析出并氧化。

圖3 合金析出形貌

小黑點漏鍍為Mn 合金析出、氧化較嚴重導致的小尺寸漏鍍，因此在生產合金元素較高的鍍鋅產品時，需要通過內氧化、預氧化-還原、光亮退火等特殊工藝來防止合金析出及氧化。

2.4 爐鼻鋅灰滴落

在連續鍍鋅生產過程中，爐鼻子內部會因為鋅的蒸發不斷積累鋅灰，當鋅灰積累較多或者設備產生震動時[3］，鋅灰掉落黏附在帶鋼表面從而導致漏鍍。如圖4 所示，鋅灰掉落產生的漏鍍形態明顯，周圍有明顯的拉長形態鋅灰分布。

圖4 鋅灰導致的漏鍍

防止爐鼻子鋅灰掉落的主要措施為：（1）采用爐鼻子氮氣加濕，露點控制在-45 ℃～-5 ℃，抑制鋅液蒸發[3］。（2）定期進行人工吹掃爐鼻子溜槽，清理鋅灰。

2.5 其他原因

除以漏鍍的原因外，還有以下常見的誘發漏鍍的因素：（1）前工序來料表面有凹坑，壓痕等表面異常。（2）清洗段清洗不徹底，殘留水漬。（3）冷凝水或水冷設備漏水滴落到帶鋼表面，在爐內加熱后形成水垢。（4）退火爐內還原性氣氛不合理。（5）鋅鍋內鋁含量設置不合理，難以形成均勻的抑制層。

具體的預防措施為：（1）加強前工序質量管控，提供合格的酸軋卷。（2）制定合理的堿液溫度、電導率、刷輥電流、漂洗水溫度和烘干溫度，及時更換擠干輥。（3）對水冷設備定期檢查，及時更換受損設備。（4）控制均熱段氫含量≥4%，露點≤35 ℃。（5）控制鋅鍋內鋁含量在（0.22±0.03）%以內。

3 結 語

通過對帶鋼連續熱鍍鋅生產過程中多個常見因素導致的漏鍍進行分析，加深對漏鍍缺陷產生原因及預防措施的認識。漏鍍缺陷與鋼板的材質、來料的質量、鍍鋅工序每個關鍵工藝的管控及生產過程的穩定性有關。在生產過程中，針對可能誘發漏鍍的風險點，制定嚴格的控制標準，有效減少漏鍍缺陷的產生。