彩涂用差厚鋅層鍍鋅板鋅層脫落原因淺析

孟祥濤，左發(fā)

（1.武漢鋼鐵集團鄂城鋼鐵有限公司強盛薄板公司，湖北鄂州436002；2.山東省冶金設計院股份有限公司，山東萊蕪271104）

彩涂用差厚鋅層鍍鋅板鋅層脫落原因淺析

孟祥濤1，左發(fā)2

（1.武漢鋼鐵集團鄂城鋼鐵有限公司強盛薄板公司，湖北鄂州436002；2.山東省冶金設計院股份有限公司，山東萊蕪271104）

描述了上表面70 g/m2下表面30 g/m2彩涂用差厚鋅層產(chǎn)品鋅層脫落現(xiàn)象，從人、機、料、法、環(huán)、測6個維度分析了該缺陷產(chǎn)生的原因，并通過工藝參數(shù)優(yōu)化、機械設備微創(chuàng)新、垂直管理橫向職能協(xié)作的改善，達到消除缺陷和預防缺陷再產(chǎn)生的目的，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量，減少經(jīng)濟損失。

鋅層脫落180°折彎實驗球體沖擊實驗鹽酸腐蝕試驗

我國經(jīng)濟已經(jīng)進入新常態(tài)，傳統(tǒng)經(jīng)濟發(fā)展方式難以為繼，經(jīng)濟下行壓力進一步加大，鋼鐵行業(yè)形勢日趨嚴峻。穩(wěn)定產(chǎn)品合格率，預防質(zhì)量事故是鋼鐵公司保持產(chǎn)品競爭力，維系市場份額的重要途徑。本文以近期本廠一次批量鋅層脫落質(zhì)量事故，分析了該次鋅層脫落缺陷產(chǎn)生的原因，提出了解決方案和預防措施。

1 工藝簡介

武漢鋼鐵集團鄂城鋼鐵有限公司強盛薄板公司（以下簡稱武鋼集團鄂鋼）冷軋薄板廠設有推拉式酸洗線1條，六輥可逆軋機1組，連續(xù)熱鍍鋅線1條，全氫罩式退火爐24座，平整機1套，重卷線2條。其中連續(xù)熱鍍鋅機組工藝過程如下：

上卷→開卷→切頭→焊接→脫脂（堿噴淋+堿刷洗+電解清洗+水刷洗+水清洗）→熱風干燥→入口活套→退火還原→鍍鋅→空氣冷卻→水淬冷卻→熱風干燥→光整→拉矯→鈍化→耐指紋→熱風干燥→出口活套→涂油→分切→卷取→卸卷→包裝。

2 脫鋅現(xiàn)象

2013年12月批次生產(chǎn)差厚鋅層產(chǎn)品共45塊試樣進行鋅層粘附性實驗。鍍鋅板粘附性的檢測方法為球沖實驗和180°折彎實驗。為更加嚴格地檢測鍍層的粘附性能，實驗后用膠帶多次粘貼鍍鋅板球沖和折彎處，觀察檢測膠帶上的粘鋅情況，以上任一檢測中出現(xiàn)脫鋅現(xiàn)象就認為是鍍層粘附性不良。實驗結(jié)果僅11塊合格，34塊不合格樣品中部分試樣表面色澤差異大，存在塊狀輕微乳白色色差但未見漏鍍。180°折彎實驗全部不合格，脫鋅現(xiàn)象如圖1所示；球沖實驗4塊不合格，脫鋅現(xiàn)象如圖2。

圖1 180°折彎實驗

圖2 球體沖擊實驗

3 研究與分析

3.1 鹽酸腐蝕實驗

將脫鋅的鍍鋅板取樣進行鹽酸腐蝕實驗，鍍層腐蝕后有黑色塊狀油泥，無法輕易去除，如圖3所示。該實驗現(xiàn)象微觀實驗結(jié)果吻合[1]，證明該次脫鋅缺陷主要原因是熱鍍鋅基板存在污染物，鋅液結(jié)合未達到最佳狀態(tài)即基板與鋅液中間存在污染物使鍍層粘附性無法達到要求，導致鋅層脫落。

圖3 鹽酸腐蝕

武鋼集團鄂鋼鍍鋅線采用的是改良森吉米爾法，采用了適當提高NOF爐溫度，以便加大蒸發(fā)量除掉掉臟物。當原料表面清潔度低于退火爐清潔能力時，帶鋼表面將有剩余的殘留物存在。這部分殘留物總量超過鍍鋅的允許值時，部分低分子油脂化合物在高溫下分解，裂解產(chǎn)物重新發(fā)生氧化聚合反應生成少量難以揮發(fā)去除的新化合物而沉積于板面上，形成去不掉黑斑并與鐵粉混合而殘留在帶鋼表面。正是這種黑斑浸入鋅鍋后使鋼基與鋅液分開，破壞Fe2Al5中間層形成并使Fe-Zn合金層增厚，降低鋅層附著力[2]。

3.2 現(xiàn)場分析

3.2.1 人員自檢

鍍鋅板生產(chǎn)一般要求基板殘余物總量不大于1 000mg/m2，其中殘油含量不大于700mg/m2。殘鐵含量不大于300mg/m2[3]。武鋼集團鄂鋼自檢方法為入口操作人員用白色衛(wèi)生紙在清洗段出口擦拭帶鋼表面，衛(wèi)生紙上無明顯黑灰為合格。由于部分油污在連退爐中灼燒也可以消除，所以檢驗人員忽略該部分檢查。

3.2.2 機械設備

清洗脫脂段存在堿性腐蝕性溶液，槽內(nèi)也含有長期殘留的殘渣等，在強腐蝕性條件下，泵、槽體、管道均容易出現(xiàn)故障。

1）熱水槽老化，外包皮破損，底部腐蝕溢水，隔熱效果欠佳，加熱效果欠佳，二級換熱系統(tǒng)運行效果差。

2）抽水泵雖然一備一用，但多次2個水泵同時出現(xiàn)故障，帶鋼處于無堿液噴洗狀態(tài)。

3）噴嘴被油泥、刷輥毛等堵塞，堿噴淋、堿刷洗效果差。

3.2.3 原料表面

武鋼集團鄂鋼軋制工藝使用雙機架可逆軋機，帶鋼咬入、工藝甩尾階段存在乳化液殘留過多問題，即原料頭尾乳化液殘留多。該部分主要由鍍鋅機組上卷時切頭，換卷時切尾。由于機組為保證成材率頭尾切除量少，致使帶鋼雜質(zhì)較多的頭尾部分未全部切除。

3.2.4 生產(chǎn)工藝

1）考慮本條鍍鋅線生產(chǎn)能力，在以節(jié)能降耗為大趨勢的生產(chǎn)條件下對清洗段脫脂劑加入量放寬控制要求，每個班加入量由75 kg/班放寬為25~75 kg/班，脫脂效果相對降低。

2）一級換熱系統(tǒng)是將煙氣中的余熱回收，產(chǎn)生高溫熱水，作為二級換熱系統(tǒng)熱載。檢查發(fā)現(xiàn)換熱后水溫僅80~90℃，再經(jīng)過管道熱量損失，作為二級換熱系統(tǒng)的水溫偏低。

3.2.5 清洗環(huán)境

1）生產(chǎn)時時值冬季，溫度偏低，熱回收、換熱系統(tǒng)熱量損失大。

2）帶鋼清洗后除去大量的表面油污、鐵粉、粉塵等固體雜質(zhì)污物均流在循環(huán)脫脂液內(nèi)，生產(chǎn)飽和未徹底清除污泥，雜質(zhì)沉淀積累逐漸增多，造成脫脂液的二次污染，即脫脂液含有大量鐵粉、碳粉、粉塵顆粒。換卷時，帶鋼有1~2min停滯，此時固體顆粒在帶鋼上沉淀、積累，形成塊狀污漬，經(jīng)過刷輥、擠干輥時部分雜質(zhì)仍然粘黏在帶鋼表面形成塊狀污漬，部分雜質(zhì)粘黏在擠干輥表面，大量積累后造成擠干輥表面二次污染，帶鋼通過時復印在表面形成塊狀污漬，如圖4所示擠干輥被污染。

圖4 擠干輥二次污染

3.2.6 溫度測量

工藝要求脫脂液工作溫度50~80℃，由于水泵工作異常、管道堵塞，脫脂液流量小，而脫脂液測溫點離噴嘴較遠，導致到達噴嘴處溫度偏低，測量時結(jié)果如圖5所示。操作工均以水泵處測量溫度為準，造成實際工作脫脂液溫度偏低。

4 優(yōu)化方案

4.1 降低原料殘留物

1）疏通乳化液噴淋噴嘴、管道，對噴射角度、壓力參數(shù)進行優(yōu)化，確保乳化液噴射均勻。

圖5 溫度測量

2）提高乳化液殘留自檢標準，發(fā)現(xiàn)卷中乳化液殘留過高立即作質(zhì)量停機處理。

3）以產(chǎn)品質(zhì)量為重，鍍鋅入口增加卷頭和卷尾切除量。

4.2 提高清洗效率

1）脫脂劑加入量調(diào)整為75 kg/班。

2）溫度測量點改為管道噴嘴分流處。

3）更新設備，熱水槽外包皮翻新，更換堿刷、堿噴淋水泵。

4.3 建立預防機制

1）建立清洗段線內(nèi)槽槽體定期清污機制，定期清污，保證槽體清潔度，清洗段輥面的污染。

2）要求每8 h進行一次線外槽污水排放，防止脫脂液二次污染。

3）脫脂液溫度檢查在電腦界面確認，同時要對管壁溫度進行觸摸抽檢。

4）落實機組自檢、成品常檢、科室抽檢，并做好相應記錄。

5 結(jié)論

1）2016年2月落實完成優(yōu)化方案，2016年3月批次共生產(chǎn)差厚鋅層產(chǎn)品2 423.775 t，未出現(xiàn)脫鋅現(xiàn)象，優(yōu)化方案達到及時消除鋅層脫落缺陷的目的。

2）2015年8月至2016年3月差厚鋅層產(chǎn)品月產(chǎn)量1 000 t以上，樣本量50塊/月以上，黏附性實驗未出現(xiàn)不合格現(xiàn)象，優(yōu)化方案改善了鍍鋅原料清潔度，提高了清洗段清洗能力，有效預防了鋅層脫落缺陷的再產(chǎn)生。

[1]姚敢英，張磊，代敏敏，等.熱鍍鋅鋼板表面色差缺陷的微觀檢測分析[J].汽車工程學報，2015（1）：24-27.

[2]賀俊光，周旭東，李俊，等.影響連續(xù)熱鍍鋅鍍層粘附性因素的探討[J].鋼鐵研究，2005（1）：41-44.

[3]張瑜.鍍鋅板鋅層脫落原因分析及改進[J].昆鋼科技，2007（1）：19-22.

（編輯：苗運平）

Reasons Analysis of Zinc Layer Falling off of Thick Zinc Coating in Galvanized Sheet

MENG Xiangtao1,ZUO Fa2
（1.Qiangsheng Sheet Com pany,W uhan Iron&Steel Group Echeng Iron&Steel Co.,Ltd., Ezhou Hubei436002;2.Shandong Province M etallurgical Engineering Co.,Ltd.,Laiwu Shandong 271104）

The phenomenon of zinc layer falling off in upper surface 70 g/m2and bottom surface 30 g/m2coated with thick layer of zinc products are described,from the human,machine,material,method,environment and measurement, the causes of the defects is analyzed,and through process parameters optimization,mechanical equipment micro innovation,verticalmanagement horizontal function collaboration improvement,the defects are eliminated and defect prevention is realized so as to enhance the quality of products and reduce economic losses.

zinc layer falling off,180°bend test,ball impact test,hydrochloric acid corrosion test

TG174.4

A

1672-1152（2017）02-0083-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.02.32

2017-03-18

孟祥濤（1983—），男，工程師，現(xiàn)在武鋼集團鄂鋼從事軋鋼專業(yè)工作。