淺談熱鍍鋅超薄鋅層控制與實(shí)踐

李鋼，郭家濤，劉佑爽，符新濤

（1.新疆八一鋼鐵股份有限公司；2.寶山鋼鐵股份有限公司）

淺談熱鍍鋅超薄鋅層控制與實(shí)踐

李鋼1，郭家濤2，劉佑爽1，符新濤1

（1.新疆八一鋼鐵股份有限公司；2.寶山鋼鐵股份有限公司）

介紹了通過(guò)對(duì)熱鍍鋅鋅層厚度控制關(guān)鍵因素分析，在實(shí)踐中，從鋅液成分、氣刀能力和工藝控制等方面入手，實(shí)現(xiàn)了超薄鋅層產(chǎn)品的批量穩(wěn)定生產(chǎn)。

熱鍍鋅；超薄鋅層；鋅層控制

近年來(lái)，隨著汽車、家電、建筑等熱鍍鋅下游行業(yè)的飛速發(fā)展，熱鍍鋅產(chǎn)品在涂層、鍍層、表面質(zhì)量和機(jī)械性能等方面的要求越來(lái)越多樣化，在量和質(zhì)上熱鍍鋅產(chǎn)品均實(shí)現(xiàn)了飛躍式發(fā)展，在建筑等行業(yè)使用的一般要求的熱鍍鋅產(chǎn)品出現(xiàn)了同質(zhì)化，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。面對(duì)苛刻的市場(chǎng)條件和用戶需求，鋼廠必須從嚴(yán)進(jìn)行質(zhì)量控制，努力降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)適合用戶、地區(qū)需求的產(chǎn)品，才能贏得在市場(chǎng)上的主動(dòng)權(quán)。熱鍍鋅產(chǎn)品中，鋅耗是生產(chǎn)成本控制的主要因素[1～5]。八鋼熱鍍鋅生產(chǎn)線，在多年生產(chǎn)實(shí)踐積累的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)氣刀本體進(jìn)行技改、重新選型，對(duì)原氣刀供風(fēng)系統(tǒng)技改，同時(shí)對(duì)鋅液化學(xué)成分、氣刀工藝參數(shù)不斷摸索總結(jié)，實(shí)現(xiàn)了超薄鍍層厚度產(chǎn)品的順利生產(chǎn)。

1　鋅層控制的關(guān)鍵點(diǎn)

鍍鋅鋼板是鋼和鋅復(fù)合形成的材料，熱鍍鋅板是將熱處理退火后的帶鋼浸入熔融的鋅鍋溶液中，并通過(guò)氣刀的刮削作用實(shí)現(xiàn)鋅層厚度控制的產(chǎn)品。氣刀噴吹壓力和氣刀與帶鋼之間的距離是鋅層厚度和均勻性控制的關(guān)鍵，同時(shí)鋼板表面上的鍍鋅量還要受到鋅液成分的影響。因此，超薄鍍層產(chǎn)品生產(chǎn)控制的關(guān)鍵是鋅液成分和氣刀工藝參數(shù)。

2　鋅層控制措施

2.1改善鋅液的流動(dòng)性

現(xiàn)生產(chǎn)工藝中鋁含量一般在0.10%～0.20%，同時(shí)對(duì)鐵、銻等元素在鋅鍋中的含量進(jìn)行控制。成分決定了鋅液的流動(dòng)性能，而鋅液的流動(dòng)性直接影響到帶鋼出鋅鍋后自然帶鋅量的多少。有關(guān)理論認(rèn)為鋅液溫度越高鋅液流動(dòng)性自然會(huì)越好，但李九齡等研究認(rèn)為，鋅液流動(dòng)性和溫度幾乎沒(méi)有關(guān)系，固體鋅塊熔化后就具備一定的流動(dòng)性，進(jìn)一步升高溫度，鋅液的流動(dòng)性幾乎保持不變[1、2]。

生產(chǎn)實(shí)踐證明，鋁、鐵等元素對(duì)鋅液的流動(dòng)性有較大影響。不同鋅液溫度下，鐵在其中的溶解度也不同：450℃時(shí)，鐵在鋅液中的飽和濃度為0.03%；500℃時(shí)為0.15%；600℃時(shí)為0.4%。鋁和鐵在鋅液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成Fe2Al5的浮渣。因此，在鋅鍋中適當(dāng)提高鋁元素含量，可以起到除鐵、提高流動(dòng)性的效果。鋅液中鋁含量和鋅層厚度的關(guān)系見表1。

表1　鋅液中鋁含量和鋅層厚度的關(guān)系[2]（機(jī)組厚度120m/min）

另有研究表明，稀土合金的加入可以改善鋅液的流動(dòng)性能。在相同溫度下，鋅鍋中加入稀土合金，鋅液流動(dòng)性還能進(jìn)一步提升。因稀土元素熔化溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋅液溫度，相關(guān)技術(shù)還需要進(jìn)一步研究。

2.2改善氣刀結(jié)構(gòu)

淘汰熱鍍鋅線原有氣刀體。通過(guò)比較KOHLER、FONE、DAK及杜馬氣刀最終確定采用七管進(jìn)氣、四腔氣體分配的新型NRDQD-A氣刀。該多腔氣體分配裝置能使氣體的動(dòng)壓頭降低，靜壓頭增加，防止氣流流速波動(dòng)，提高氣刀縱向氣流的均勻性，同時(shí)能使氣流盡可能地均勻分配到橫向各點(diǎn)上，確保氣刀腔內(nèi)的橫向各點(diǎn)的壓力均勻，流速均勻?？娠@著提高鋼帶鍍鋅層的外觀質(zhì)量及鍍層厚度的均勻性，極大降低鍍層的厚度。NRDQD-A氣刀為四腔式結(jié)構(gòu)，氣刀吹出氣流更加均勻和統(tǒng)一，動(dòng)壓和靜壓都趨于平穩(wěn)。在氣刀內(nèi)部，內(nèi)腔截面積逐漸變小，噴嘴的尺寸漸變，因此，吹出的氣流更加平穩(wěn)，層流效果更為明顯，氣流對(duì)鋼帶的沖擊力小，刮鋅效果好，鍍層的均勻性自然也好。即使在壓力極低的條件下，在氣刀整個(gè)寬度方向上，氣流也能保持較好地一致性。

2.3提高氣刀壓力和流量

原氣刀供風(fēng)系統(tǒng)110kW三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)ARE-200羅茨風(fēng)機(jī)，壓力 0.06MPa、 流 量56.8m3/min。改造后采用D100-2.0多級(jí)離心風(fēng)機(jī)，功率：220kW壓力0.11MPa，流量100 m3/min。通過(guò)對(duì)原氣刀供風(fēng)系統(tǒng)改造，提高了氣刀風(fēng)壓和流量，這是減薄鋅層最直接、最有效的方法。改造后，氣刀壓力升幅達(dá)70%，同時(shí)流量增幅達(dá)75%，大大提高了氣刀的刮鋅能力，為減薄鋅層厚度提供了有力保障。

2.4優(yōu)化氣刀與帶鋼表面的距離

現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)帶鋼與氣刀之間的距離一般為8～30mm，這一距離超過(guò)了氣刀刀唇縫隙的7倍，帶鋼與氣刀之間的距離越大，鋼板表面上的鍍鋅量越大。因此，工藝上一般通過(guò)調(diào)整氣刀與鋼帶的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鍍層重量的控制。氣刀與帶鋼之間的距離是以保證帶鋼不與氣刀相碰為基本前提來(lái)確定的，即在一定的張力或張力調(diào)整的條件下，要充分考慮到不同厚度帶鋼的浪形等板形狀況，確定最為合理的氣刀距帶鋼表面的距離。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，在板形允許的條件下，氣刀間距原則上盡可能小。

2.5優(yōu)化氣刀刀唇間隙

與鍍層厚度控制精度和均勻性密切相關(guān)的另一變量是氣刀刀唇間?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)時(shí)刀唇中間間隙要小，然后向帶鋼兩邊部間隙要逐漸加大，較大的邊部刀唇間隙。當(dāng)然，不同厚度的帶鋼，氣刀刀唇間隙設(shè)置的要求也有所不同。氣刀刀唇間隙的合理設(shè)置，可以較好地控制板寬方向上的氣流均勻性，減少邊部增厚風(fēng)險(xiǎn)，提高板寬方向上的鍍層厚度控制精度。

3　實(shí)施效果

改進(jìn)措施實(shí)施后，超薄厚度鋅層產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量穩(wěn)定生產(chǎn)，機(jī)組鋅層控制能力得到明顯提升，同樣條件下氣刀壓力降低5%以上，鋅層厚度控制精度提高20%以上。通過(guò)改造，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，也豐富了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

4　結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)外各鋼廠在連續(xù)熱鍍鋅技術(shù)的生產(chǎn)實(shí)踐的研究過(guò)程中，都將控制鋅層厚度的精度和能力做為關(guān)鍵點(diǎn)。八鋼公司通過(guò)對(duì)熱鍍鋅產(chǎn)線氣刀工藝控制能力的改造，實(shí)現(xiàn)了超薄鋅層的批量穩(wěn)定生產(chǎn)；通過(guò)鋅液成分的優(yōu)化和穩(wěn)定控制，進(jìn)一步提高了鋅層控制精度，為降低生產(chǎn)成本奠定了基礎(chǔ)。在超薄鋅層產(chǎn)品的開發(fā)和實(shí)踐過(guò)程中，加深了對(duì)鋅鍋鋅液成分、氣刀工藝控制等重要工藝參數(shù)的認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步提升鍍層控制精度、保障產(chǎn)品質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

[1]張啟富，劉邦津，黃建中.現(xiàn)代鋼帶熱鍍鋅.北京：冶金工業(yè)出版，2007.

[2]李九嶺.帶鋼連續(xù)熱鍍鋅.北京：冶金工業(yè)出版(3)，2012.

[3]袁思勝,李九嶺,汪曉琳.帶鋼熱鍍鋅超薄鍍層研究.武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，25，（2）.

[4]岑耀東.超薄鋅層熱鍍鋅板的研究進(jìn)展.材料熱處理技術(shù)，2012，(1).

[5]范磊,梁紅影.淺析冷軋基板熱鍍鋅薄鍍層生產(chǎn)時(shí)鋅層的控制.河北冶金，2014,(2).

Discussion on the Controls of Ultra Thin Layer of Hot-dip Galvanized Zinc in the Fabrication Process

Li Gang1，GuoJia-tao2，Liu You-shuang1，F(xiàn)u Xin-tao1
（1.XinjiangBayi Iron&Steel Co.Ltd.；2.Baoshan Iron&Steel Co.Ltd.）

This paper introduces the ultra thin zinc layer of products stable batch production was fulfilled by the way of the adjustments of the composition of zinc liquid,gas knife skills and process control respectively.The expected target was achieved.

hot-dip galvanizing；ultra thin layer；zinc layer control

TG155.6

B

1672—4224（2016）02—0038—02

聯(lián)系人：李鋼，男，51歲，本科，高級(jí)工程師，烏魯木齊（830022）新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠冷軋分廠

E-mail:ligang2@bygt.com.cn