降低鋅錠消耗的生產(chǎn)實(shí)踐

王 鑫

（天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司，天津 300000）

降低鋅錠消耗的生產(chǎn)實(shí)踐

王 鑫

（天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司，天津 300000）

基于鋅液與帶鋼之間的反應(yīng)機(jī)理，通過控制鋅液中鋁含量及鋅液溫度、規(guī)范鋅鍋撈渣方法、優(yōu)化氣刀設(shè)備與氣刀參數(shù)等措施，在保證鍍層質(zhì)量的前提下，有效地控制了鋅的消耗量。經(jīng)過階段性的生產(chǎn)實(shí)踐，鞍鋼天鐵鍍鋅機(jī)組的月均鋅錠消耗量較前期降低了14.8%，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

鋅；溫度；鋁；鋼板

1 引言

鋅錠作為鍍鋅生產(chǎn)的重要輔料，價(jià)格大約是鋼板的3～4倍，在連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組生產(chǎn)階段，如何減少鋅錠的消耗是節(jié)約生產(chǎn)成本的重要環(huán)節(jié)。

鞍鋼天鐵鍍鋅線是2009年開始生產(chǎn)的新企業(yè)，生產(chǎn)初期的重點(diǎn)一直是工藝設(shè)備調(diào)試及機(jī)組達(dá)產(chǎn)。在調(diào)試及達(dá)產(chǎn)完成后，我們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)線實(shí)際耗鋅比在1.35以上，耗鋅比=∑實(shí)際消耗/∑（噸鋼理論消耗×產(chǎn)量），機(jī)組鋅渣產(chǎn)出率在14%以上，鋅錠消耗高于其他企業(yè)鍍鋅產(chǎn)線的平均水平。鍍鋅生產(chǎn)工藝中，在保證鍍層質(zhì)量的前提下有效地控制鋅的消耗量從而控制生產(chǎn)成本，可以使產(chǎn)品獲得更大的利潤。根據(jù)機(jī)組掌握的資料和國內(nèi)廠家（鞍鋼等）的經(jīng)驗(yàn)，鞍鋼天鐵鍍鋅線成立降鋅耗項(xiàng)目組，從帶鋼與鋅液間的關(guān)系入手，制定了相關(guān)方案，以控制和降低熱鍍鋅機(jī)組鋅錠的使用消耗，取得了較好效果。

2 帶鋼與含鋁鋅液的反應(yīng)機(jī)理

鋼板表面的氧化鐵皮經(jīng)退火爐加熱工藝被還原為海綿狀純鐵，其表面已處于活化狀態(tài)。再經(jīng)退火爐冷卻工藝把鋼板冷卻到所要求的入鋅鍋溫度。

鋼板浸入鋅液中，有兩個(gè)過程同時(shí)發(fā)生[2]：一是帶鋼的熱量傳遞給鋅液，同時(shí)導(dǎo)致自身溫度下降，并基本與鋅液溫度保持平衡；二是化合物Fe2Al5中間層開始形成，并達(dá)到一定的厚度，有效抑制Fe的擴(kuò)散。

圖1 合金層中鋁含量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系（鋅液溫度460℃，Al含量0.18%）

帶鋼離開鋅鍋，其表面帶出的液態(tài)鋅開始冷卻，并一直冷卻到鋅的凝固點(diǎn)419℃。在鋅液凝固前，由于液體鋅的活性較大，可能會(huì)發(fā)生Fe-Zn反應(yīng)，然而鋼基與鋅液間的Fe2Al5對Fe-Zn反應(yīng)有抑制作用（Fe2Al5合金層又稱抑制層），從而有效阻礙了鐵鋅化合物層的形成和增厚。

對含鋁鋅液與帶鋼間反應(yīng)的研究基本可以得出較為統(tǒng)一的結(jié)論，即控制工藝參數(shù)在Zn-Al-Fe三元相圖的l+η區(qū)，可以保證好的鋅層粘附性，提高鋅層附著力，如圖2所示。

圖2 Zn-Al-Fe二維相圖富鋅角

3 對降低鋅錠消耗措施的探索

3.1 鋅液中Al含量的控制措施

綜合上述帶鋼與含鋁鋅液的反應(yīng)過程可以看出：作為鋅液中最有益的添加元素，較好的Al含量設(shè)定值在生產(chǎn)階段可以有效抑制Fe與Zn的反應(yīng)[4]，形成鐵鋅化合物，有利于鋅渣的上浮去除。同時(shí)，Al的合理添加會(huì)在產(chǎn)品的鍍層中形成鋁鐵合金層，控制鍍層黏附性，使鋼基與鍍層緊密地結(jié)合在一起，提升鋅層附著力。

結(jié)合設(shè)備及工藝條件，鞍鋼天鐵鍍鋅線在不同鋁含量的鋅液條件下進(jìn)行鍍鋅板的生產(chǎn)測試，在測試后對成品樣板進(jìn)行了鍍層的微觀形貌分析，得出以下結(jié)論：當(dāng)鋅液中鋁含量大于0.18%時(shí)，合金層薄且致密完整，鋅層粘附性達(dá)到最佳。但鋅液中鋁含量大于0.22%時(shí)，合金層過厚，不僅鋅層粘附性不佳，易出現(xiàn)脫鋅現(xiàn)象，而且會(huì)隨生產(chǎn)階段產(chǎn)生大量的鋅渣。因此，鞍鋼天鐵鍍鋅線將正常生產(chǎn)中的鋅液鋁含量控制在0.18%～0.22%之間，在保證鍍鋅效果的同時(shí)，最大限度地減少鋅渣的產(chǎn)生。

3.2 鋅液溫度控制措施

根據(jù)目前掌握的熱鍍鋅理論知識及國內(nèi)廠家（鞍鋼等）的經(jīng)驗(yàn)[3]，帶鋼連續(xù)熱鍍鋅過程的理論最佳工作溫度為455～465℃。低的鋅液溫度可以減少超厚鍍層現(xiàn)象的產(chǎn)生，減少鋅灰和鋅渣的形成。但過低的鋅液溫度（例如450℃以下）板面會(huì)呈現(xiàn)灰暗色差及鋅流紋缺陷，這是因?yàn)樵谶^低的溫度下，鋅液的流動(dòng)性變差。當(dāng)鋅液溫度從450℃提升到470℃，帶鋼的鐵損量將呈拋物線急劇增加，鋼材浸鍍所產(chǎn)生的鋅層厚度將增加一倍，這是因?yàn)殇\液溫度越高，合金層形成越快，易導(dǎo)致鋅厚缺陷出現(xiàn)。繼續(xù)提高熱鍍鋅鋅液溫度至480℃以上時(shí)，鋅渣的生成量會(huì)大幅度提升。所以在進(jìn)行鍍鋅操作時(shí)，需避開不合理鋅液溫度區(qū)域進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，才能在保證成品表面質(zhì)量的同時(shí)，有效防止鋅渣的過多產(chǎn)生。將上述情況與設(shè)備工藝實(shí)際相結(jié)合同時(shí)，為盡可能地減少鋅鍋能源消耗，鞍鋼天鐵鍍鋅線將鋅液溫度設(shè)定為457～458℃，實(shí)際效果良好。

3.3 鋅鍋撈渣作業(yè)方面

由于鋅液會(huì)與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，形成鋅鋁的氧化物（鋅渣主要由氧化鋅和氧化鋁組成）。為了有效避免板面鋅粒、鋅疤、漏鍍等鍍鋅成品缺陷發(fā)生，要及時(shí)清理鋅鍋中的表渣，避免其影響鍍鋅效果。

鋅渣的產(chǎn)出量越多，日平均要添加的鋅錠量就越多，每噸產(chǎn)品的成本也就相應(yīng)地提高[1]。因此，在日常生產(chǎn)中我們要盡量少撈渣、勤扒渣，以節(jié)約鋅的耗損。為了減少機(jī)組鋅渣產(chǎn)出量，降鋅耗項(xiàng)目組對撈渣作業(yè)提出要求：規(guī)定了氣刀區(qū)域下方的鋅液面必須保持無渣狀態(tài)。爐鼻子區(qū)域后部的鋅渣嚴(yán)禁塊狀凝結(jié)，區(qū)域兩側(cè)鋅渣的清理周期為每小時(shí)一次，以保證日常生產(chǎn)中的鋅液面浮渣狀態(tài)，節(jié)約鋅的耗損。撈渣工使用大眼（勺眼由∮6改為∮8）撈渣工具。撈渣時(shí)要將漏勺在鍋沿處停留5～10s，以保證流動(dòng)的鋅液最大限度地回流到鋅鍋內(nèi)。經(jīng)過上述撈渣控制措施，鋅渣產(chǎn)出率由前期的14%降到10.9%，在同行業(yè)對標(biāo)中處于先進(jìn)水平。

3.4 氣刀設(shè)備調(diào)整及參數(shù)控制措施

機(jī)組調(diào)試階段的鋅層控制設(shè)定值比較寬泛，人員操作水平較薄弱。同時(shí)，氣刀設(shè)備存在噴吹壓力較低，限制機(jī)組產(chǎn)能的問題。

借鑒同行企業(yè)經(jīng)驗(yàn)，鞍鋼天鐵鍍鋅機(jī)組對氣刀設(shè)備進(jìn)行了改造，封堵刀唇的部分區(qū)域，解決了氣刀工作區(qū)域外氣量空耗的問題，優(yōu)化了氣刀的噴吹壓力及防氧化功能。同時(shí)，隨著鍍鋅工藝?yán)碚摰姆e淀與操作工技術(shù)能力的提高，從人員操作方面基本實(shí)現(xiàn)了對氣刀實(shí)行精確控制，基本鋅層控制數(shù)值見表1。

表1 鞍鋼天鐵鍍鋅線鋅層控制表

通過對氣刀設(shè)備的調(diào)整與精確控制，以規(guī)格為0.8 mm×1 250mm帶鋼、單面鋅層重量40g/m2為例：鋅層重量集中在40～41 g/m2（檢化驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)顯示），對比2011年同規(guī)格產(chǎn)品的單面鋅層重量（均值42～43 g/m2），平均單面鋅層重量降低2 g/m2，鍍層重量滿足國家和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，鋅錠消耗明顯降低。

4 降低鋅錠消耗措施的成效

以上措施自2012年開始在鞍鋼天鐵鍍鋅線實(shí)施，以2011—2012年的數(shù)據(jù)作對比：機(jī)組鋅渣產(chǎn)出率由前期的14%降至10.9%，機(jī)組整體鋅耗比由前期的1.35降至1.15左右，耗鋅降低了14.8%。在月產(chǎn)量相同的條件下，鋅錠消耗量由月均約255 t降低至約217 t，每天節(jié)約鋅錠914 kg左右（約一塊標(biāo)準(zhǔn)鋅錠重量），按目前市場價(jià)格計(jì)算，每天可節(jié)約鋅錠成本1.5萬元左右。

5 結(jié)語

降低鋅錠消耗是一個(gè)較為復(fù)雜的課題，更是一項(xiàng)長期的工作。因此，結(jié)合現(xiàn)階段的設(shè)備工藝條件，從鋅液鋁含量及鋅液溫度控制、鋅鍋撈渣作業(yè)、氣刀參數(shù)調(diào)整方面等一系列環(huán)節(jié)入手，是取得良好效果的關(guān)鍵。

[1] 潘勛平.熱鍍鋅帶鋼鍍層鋅渣缺陷形成分析及改進(jìn)技術(shù)[J].寶鋼技術(shù)，2004（3）：24-27.

[2]陳劍華.熱鍍鋅工藝中鋅渣的形成及其控制 [J].電鍍與精飾，1990（1）：41-42.

[3] 宋加.熱鍍鋅板生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展及相關(guān)問題討論[J].軋鋼，2009，26（4）:39-43.

[4] 李建英，齊長發(fā)，姚連勝.熱鍍鋅用鋅鍋的發(fā)展及鍍鋅工藝控制[J].河北冶金，2006（3）：11-13.

Production Practice of Reducing Zinc Ingot Consumption

WANG Xin

(Tianjin Angang Tiantie Cold Rolling Sheet Company Limited,Tianjin 300000,China)

Under the prerequisite of ensuring coating quality,zinc consumption was effectively controlled through measures of controlling the aluminum content and temperature of liquid zinc,standardizing zinc bath deslagging method and optimizing pneumatic blade and its parameters,based on the reaction mechanism between liquid zinc and steel strip.Periodical production practice showed 14.8%monthly average zinc slab consumption reduction at Angang Tiantie galvanizing unit.Good economic benefit was achieved.

zinc;temperature;aluminum;steel plate

2013-02-09

2013-03-06

王鑫（1984—），男，天津人，主要從事連續(xù)退火機(jī)組工藝技術(shù)管理工作，E-mail：pqhoty51@163.com。

（編輯 潘娜）