二冷軋鍍鋅機(jī)組鋅鍋輥系，氣刀問題分析研究

李金鐘

摘 要：鋅鍋輥系，氣刀是冷軋熱鍍鋅生產(chǎn)線的核心設(shè)備，它們性能的好壞直接影響到鍍鋅板的表面質(zhì)量及熱鍍鋅線的產(chǎn)品成材率。二冷軋熱鍍鋅生產(chǎn)線的鋅鍋輥系，氣刀設(shè)備由德國FOEN公司提供，武漢立通公司負(fù)責(zé)輥系修復(fù)工作，通過學(xué)習(xí)德國FONE公司提供的資料和武漢立通公司所提供的修復(fù)數(shù)據(jù)，以及在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)的過程中所遇到的問題，看見的現(xiàn)象，對(duì)鋅鍋輥系，氣刀設(shè)備從性能原理、工藝參數(shù)、常見故障以及處理方法等方面進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：鋅鍋輥系；氣刀 軸瓦； 耐磨軸套； 氣動(dòng)系統(tǒng)

一、鋅鍋輥系，氣刀簡介

二冷軋三條熱鍍鋅線的鋅鍋輥系，氣刀設(shè)備均由德國FOEN公司提供，是世界上最為先進(jìn)的鍍鋅設(shè)備之一，它在整個(gè)熱鍍鋅線上有著舉足輕重的作用。

在熱鍍鋅生產(chǎn)線工藝流程中，帶鋼是通過加熱爐的熱處理后，由爐鼻子進(jìn)入鋅鍋，經(jīng)過沉沒輥的轉(zhuǎn)向，在穩(wěn)定輥和校正輥的共同作用下，最后由氣刀進(jìn)行吹掃，完成帶鋼熱鍍鋅過程。其工作示意圖如下：

二、氣刀刮鋅原理分析

從氣刀噴出的氣體形成一個(gè)扁平形的氣流，如果不考慮邊緣效應(yīng)的影響，在氣流內(nèi)部某一點(diǎn)氣體的流速在氣刀的長度方向上是沒有分量的，只有垂直方向和向前方向的兩個(gè)分量，因而是一種二維噴射。

氣流從氣刀內(nèi)噴出后按其流動(dòng)特性可分為三個(gè)區(qū)域：從氣刀距離鋼帶1/3距離的區(qū)域，氣流主要是向前噴射，并向外擴(kuò)散，叫二維自由噴射區(qū)。當(dāng)氣流接近鋼帶，受到鋼帶的作用就分成兩種情況，氣流中心部分的氣體對(duì)鋼帶產(chǎn)生撞擊作用，在鋼帶反作用力的作用下，改變?cè)瓉淼姆较?，沿著鋼帶表面向下流?dòng)，叫二維壁面沖擊噴射區(qū)。而在氣流上下外側(cè)的氣體，在自由噴射過程中受到外圍氣體的阻力作用較強(qiáng)，速度衰減很快，到達(dá)鋼帶附近時(shí)相對(duì)速度很低，再加上壁面沖擊噴射區(qū)在鋼帶表面形成的氣墊的作用，這部分氣體無法撞擊鋼帶表面，只受到氣墊的反作用就發(fā)生速度方向變化，返回周圍環(huán)境中，這個(gè)區(qū)域叫做二維沖擊噴射區(qū)。由于氣刀大多帶有一定的負(fù)角度，即氣流是向下傾斜沖擊鋼帶的，因而二維壁面沖擊噴射區(qū)主要分布在向下的方向，而向上的氣流完全沿著鋼帶表面流動(dòng)的較少，主要形成的是沖擊噴射區(qū)。

其實(shí)，對(duì)鋼帶表面的鋅液起到刮離作用的主要是二維壁面沖擊噴射區(qū)的氣流，它們對(duì)隨著鋼帶表面上升的鋅液產(chǎn)生一定的壓力，這個(gè)壓力是由其所具有的速度決定的，正是這個(gè)壓力的作用，使鋼帶表面鋅液的速度由原來向上接近于鋼帶的速度，來了一個(gè)根本性的轉(zhuǎn)變，改為向下的速度，在重力的共同作用下流回鋅鍋。這樣在氣刀與鋅鍋這一段范圍內(nèi)鋼帶表面的鋅液就分成了內(nèi)外兩層，內(nèi)層在鋼帶的泵升作用下向上流動(dòng)，外層在氣刀氣流作用下向下流回鋅鍋。

三、氣刀常見故障及分析

3.1 常見故障：

3.1.1 氣刀距離不能夠調(diào)節(jié)

3.1.2 氣刀快開無動(dòng)作

3.1.2氣刀邊部擋板無動(dòng)作

3.1.4 氣刀鼓包現(xiàn)象

3.1.5 由于氣刀原因產(chǎn)生的帶鋼鋅流紋缺陷

3.2故障分析

氣刀的距離不能調(diào)節(jié)、快開沒有動(dòng)作，邊部擋板沒有動(dòng)作的主要原因有機(jī)械，電氣兩個(gè)方面。

帶鋼鋅流紋缺陷實(shí)物圖如下：

一般來說，熱鍍鋅工藝是采用氣刀通過噴吹空氣或氮?dú)鈦砜刂其\的附著量，無鋅花產(chǎn)品，由于鋅花表面沒有鋅花晶界的限制，帶鋼出鋅鍋后，在完全凝固前，由于重力作用和氣刀影響，鋅液繼續(xù)向下淌，造成鋅層的厚度不均勻，然后完成凝固，從而從視覺上來看便形成水紋狀鋅紋，俗稱鋅流紋。從產(chǎn)生機(jī)理上分析，可以將該種缺陷的產(chǎn)生原因分為氣刀前產(chǎn)生和氣刀后產(chǎn)生兩種。氣刀前產(chǎn)生的鋅流紋是由于在經(jīng)過氣刀前就已經(jīng)在帶鋼表面產(chǎn)生凝固（帶鋼表面鋅液變稠），在經(jīng)過氣刀后多余的鋅液被氣流刮掉，在帶鋼表面留下流淌的痕跡。氣刀后產(chǎn)生的鋅流紋則是由于在經(jīng)過氣刀后帶鋼表面帶鋅液量太大（厚鍍層容易出現(xiàn)），由于重力的作用鋅液繼續(xù)向下流淌，凝固后出現(xiàn)鋅液流淌的痕跡，導(dǎo)致產(chǎn)生鋅流紋。

氣刀的作用便是氣刀作用力（帶鋼黏性力）和反作用力（重力和氣刀吹力）的作用結(jié)果。從上圖可以明顯地看出氣刀的控制與鋅流紋缺陷的密切關(guān)系，一般來說，影響鋅流紋的主要因素是氣刀噴嘴與帶鋼間的距離和氣刀的風(fēng)量。氣刀噴嘴與帶鋼的距離越遠(yuǎn)，鍍層就越厚。若氣刀到帶鋼的距離發(fā)生波動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致鍍層厚度波動(dòng)，從而造成鋅層縱向厚度的不均，產(chǎn)生水紋狀鋅流層。氣刀吹風(fēng)量越大，對(duì)鋅層的冷卻作用越明顯，反之冷卻作用越差。過大的風(fēng)量、過快冷卻速度，帶來的將是鋅液快速冷卻和鋅液流動(dòng)性的降低，而鋅液流動(dòng)性降低，跟著帶來的將是需要更大的風(fēng)量才能達(dá)到要求鋅層厚度。所以，從氣刀控制參數(shù)來減少鋅紋缺陷的根本宗旨就是利用盡可能小的風(fēng)量來得到要求的鍍層厚度。

四、鋅鍋輥系常見故障及分析

4.1 常見故障

4.1.1 沉沒輥表面鋅渣導(dǎo)致帶鋼點(diǎn)狀缺陷

4.1.2輥系在線使用時(shí)，抖動(dòng)嚴(yán)重，有時(shí)伴隨沉沒輥周期性響聲

4.1.3 輥系不轉(zhuǎn)動(dòng)，出現(xiàn)劃傷

4.1.4沉沒輥輥印無法消除

4.1.5 耐磨軸套磨損嚴(yán)重，灌鋅，導(dǎo)致軸頭磨損

4.2 故障分析

4.2.1 沉沒輥表面鋅渣轉(zhuǎn)移到帶鋼上面的。

鋅渣顆粒在沉沒輥輥面上積累，當(dāng)帶鋼在鋅鍋中經(jīng)過沉沒輥時(shí)，積累在沉沒輥及穩(wěn)定輥上面的鋅渣就壓入鋅層轉(zhuǎn)移到帶鋼表面，從而形成點(diǎn)狀缺陷，當(dāng)規(guī)格過渡時(shí)，帶鋼由窄料過渡到寬料時(shí)，這種缺陷在帶鋼的邊部由為明顯；而聚集在沉沒輥溝槽中的鋅渣達(dá)到一定程度，進(jìn)入鋅鍋中的帶鋼溫度和鋅鍋鋅液溫度控制不合理，厚帶鋼經(jīng)過沉沒輥時(shí)速度較低時(shí)，鋅渣會(huì)粘附在帶鋼鍍層表面，從而形成等距線點(diǎn)狀印，即所謂的“流星槽印”，因此，為了避免這些缺陷的形成，要及時(shí)為輥系表面清渣，為輥系安裝自動(dòng)清渣刮刀是有必要的，當(dāng)然，沉沒輥的溝槽的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)要合理，符合生產(chǎn)要求。目前從3#線開始已經(jīng)陸續(xù)裝備沉沒輥刮刀。

4.2.2 輥系抖動(dòng)，輥系不轉(zhuǎn)的主要原因是：輥系的加工不符合工藝要求；輥系受熱膨脹不均勻，這個(gè)是輥系本身的制造材料問題；輥系的安裝不符合要求；軸套與軸瓦磨損嚴(yán)重且不均勻、破裂、制造不符合要求；此外帶鋼的張力波動(dòng)，速度不均勻也是產(chǎn)生輥系抖動(dòng)、不轉(zhuǎn)的原因。

為了避免輥系事故的發(fā)生，輥系的安裝要嚴(yán)格按照維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)來，基本標(biāo)準(zhǔn)有以下幾點(diǎn)：

1、每次安裝要清理干凈輥架上的鋅，灰塵。所安裝輥?zhàn)颖砻嫔系幕覊m、油脂等要清理干凈

2、裝配軸套前確認(rèn)輥軸沒有損傷和殘留的鋅，檢查沉沒輥軸頸處R8倒角，穩(wěn)定輥、校正輥為R5

3、軸套總是使用新的焊接環(huán)，用裝配工具壓緊，沉沒輥壓緊力矩為100Nm，穩(wěn)定輥、校正輥為緊固力矩60Nm，請(qǐng)使用力矩扳手。并且確定每根棍子都是用相同直徑正確的軸套

4、沉沒輥不銹鋼螺栓、螺母、墊片用340Nm的力矩緊固，穩(wěn)定輥、校正輥的用195Nm的力矩緊固

5、陶瓷套要按照要求安裝，確保每根棍子都使用直徑正確的陶瓷套，陶瓷套如果磨損嚴(yán)重或是工作表面炸裂影響工作的，必須更換。沉沒輥耐磨軸套最小直徑達(dá)到105mm，穩(wěn)定輥、校正輥耐磨軸套最小直徑達(dá)到60mm時(shí)，必須更換

6、輥架每側(cè)調(diào)節(jié)螺栓的調(diào)整量不能超過5mm， 否則將會(huì)損壞陶瓷襯套。檢查輥?zhàn)拥钠叫卸群洼伇凼欠窈芎玫墓潭ㄔ谳伡苌?/p>

4.2.3 沉沒輥輥印與沉沒輥的溝槽設(shè)計(jì)參數(shù)，沉沒輥表面處理所使用的封閉材料有關(guān)系，在二冷軋1CGL使用的輥系就出現(xiàn)過輥系封閉材料不合格導(dǎo)致沉沒輥輥印無法消除，從而停機(jī)換輥系的事故。因此，沉沒輥、穩(wěn)定輥、校正輥經(jīng)噴涂后加工，應(yīng)采用具有耐鋅侵蝕和抗粘鋅能力的專用封孔劑對(duì)涂層進(jìn)行封閉處理。即在常溫狀態(tài)下，按FOEN規(guī)定的工藝要求和規(guī)范對(duì)已噴涂輥面均勻涂敷專用封孔劑，隨后進(jìn)行高溫?zé)?。在連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線熔融鋅液中工作過的沉沒輥、穩(wěn)定輥、校正輥在修復(fù)回用前必須進(jìn)行退鋅處理。采用的退鋅方法不應(yīng)損傷涂層、影響涂層和基體的結(jié)合力、損傷基體材料及基體的焊縫。退鋅處理時(shí)間一般要求限制在3天以內(nèi)，特殊情況下允許達(dá)到5天。通?？梢圆捎眉訜峄蚧瘜W(xué)方法進(jìn)行退鋅處理（加熱的目的是清除腔內(nèi)殘留的鋅塊，加熱溫度不宜過高，以能熔化鋅塊即可，加熱溫度通常不大于480℃?；瘜W(xué)方法是將沉沒輥、穩(wěn)定輥、校正輥浸沒于一定pH值的酸性溶液中，或者以一定pH值的酸性溶液噴淋輥?zhàn)?，去除固結(jié)于沉沒輥、穩(wěn)定輥、校正輥外表面的浮鋅。所使用的溶液對(duì)基體和涂層沒有侵蝕。處理時(shí)間一般不超過3天。嚴(yán)禁使用鹽酸退鋅的方法）

4.2.4耐磨軸套進(jìn)鋅的分析：安裝的過程存在問題，石墨墊密封作用在使用的過程沒有起到作用；在安裝的過程中，耐磨軸套與軸頭不完全配套；焊接不規(guī)范；耐磨軸套有小裂縫。

五、總結(jié)

提高鍍鋅產(chǎn)品表面質(zhì)量是冷軋廠高級(jí)汽車板與家電板生產(chǎn)基地應(yīng)該追求的，鋅鍋輥系，氣刀設(shè)備作為熱鍍鋅生產(chǎn)線的核心設(shè)備，它們的使用好壞直接影響到鍍鋅板的表面質(zhì)量及熱鍍鋅線的產(chǎn)品成材率。所以，我們還必須繼續(xù)好好的研究分析鋅鍋輥系，氣刀設(shè)備技術(shù)在使用過程所產(chǎn)生的問題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，盡量減少事故的發(fā)生，保證鋅鍋輥系，氣刀設(shè)備的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 德國FOEN公司鋅鍋輥系、氣刀維護(hù)手冊(cè)

[2] 華爾鋅鍋輥系維護(hù)報(bào)告