連續(xù)熱鍍鋅帶鋼邊厚缺陷

供稿|艾厚波 / AI Hou-bo

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熱鍍鋅帶鋼的邊厚缺陷是熱鍍鋅板生產(chǎn)中最常見而又較難解決的問題。熱鍍鋅生產(chǎn)工藝復雜，工序眾多，產(chǎn)生缺陷的部分及類型也千差萬別。尤其以生產(chǎn)線的核心——退火爐、鋅鍋、氣刀等部位產(chǎn)生的缺陷在處理和解決過程中比較困難，作業(yè)環(huán)境相對惡劣，給操作工解決問題時帶來了很大的阻力。文章簡述了連續(xù)熱鍍鋅帶鋼邊厚缺陷的產(chǎn)生的基本原理和技術(shù)情況。通過對原料、氣刀參數(shù)、工藝速度等因素進行分析，找出熱了鍍鋅帶鋼邊厚缺陷預防和解決方法。對熱鍍鋅帶鋼的生產(chǎn)實踐具有一定的借鑒作用。

在連續(xù)熱鍍鋅帶鋼生產(chǎn)中，帶鋼邊緣的鍍層厚度與中部相比普遍偏高，此區(qū)域大多會集中在帶鋼邊部20 mm范圍內(nèi)，鍍層厚度比中部高20%以上，甚至達到100%，有時還伴有粘渣現(xiàn)象發(fā)生，對產(chǎn)品質(zhì)量帶來極大的影響。由于卷取時累積效應，邊部會翹起，在使用時打開后會產(chǎn)生邊浪。熱鍍鋅帶鋼的邊厚缺陷是熱鍍鋅板生產(chǎn)中最常見而又難以解決的問題之一。

邊厚缺陷的產(chǎn)生和預防

邊厚缺陷產(chǎn)生的基本原因

導致邊部邊厚的原因很多，原料邊部質(zhì)量不好、工藝參數(shù)不穩(wěn)定時都可能產(chǎn)生邊厚的現(xiàn)象。但即使原料和工藝條件都正常的情況下，也有可能產(chǎn)生邊厚的情況。主要有兩個方面的原因：一方面是帶鋼的邊緣效應導致氣刀的氣流在帶鋼邊部發(fā)生變化，使氣流的刮鋅能力下降；另一方面是鍍鋅時氣刀刮去帶鋼表面多余鋅液后，帶鋼表面的鋅液并未完全凝固，由于鋅液表面張力的作用導致鋅液層由其他的地方向邊部聚集，從而造成邊部增厚嚴重。

假如原料的邊部形狀和尺寸比較規(guī)范，通過氣刀以后帶鋼表面的鋅層也是比較理想，但沒有凝固的處于熔融狀態(tài)下的鍍層表面張力不是均勻的，在帶鋼邊部10 mm左右的位置張力最高。這就導致其它部分的鋅液會在高張力的作用下聚集，鍍層變厚，其特點是最厚處不是帶鋼邊緣，而是距邊緣5~15 mm的位置。

要消除這兩個方面的影響，就必須采用邊部寬、中部窄的氣刀唇縫，是邊部的刮鋅能力得到提高，高于中心部位。事實證明，這是一種比較有效的做法。

原料的影響

容易產(chǎn)生邊厚缺陷的原料主要集中在兩大類：一類是軋制以后切邊的原料；另一類是有邊裂和鋸齒邊的原料。

帶鋼正常的生產(chǎn)工藝流程是在軋制前的酸洗工序進行切邊的，這樣的帶鋼邊部在冷軋過程中會受到大張力和大軋制力的作用下產(chǎn)生變形，帶鋼邊部在變形后的形態(tài)與其他位置的表面基本一致，略帶圓弧狀(圖1)，因為這樣的帶鋼邊部表面光滑，組織致密，沒有缺陷，在采用合適的唇縫的條件下熱鍍鋅，表面的鍍鋅層也比較均勻。

另外還有一種情況：即使按照正常的工藝流程進行軋制，邊部質(zhì)量也沒有缺陷，同樣有可能出現(xiàn)邊厚的缺陷，其主要原因就是原料的邊緣降不夠?qū)е碌?。由于鋅液在帶鋼表面流淌過程中，相對于中間部位，邊部鋅液冷卻速度較快，鋅液流動性較差，實際邊部鍍鋅量要比中間的多一些，加上卷取過程的累積效應，導致邊厚缺陷在成品卷上體現(xiàn)成喇叭卷。

表1中為實踐生產(chǎn)中所測量的部分數(shù)據(jù)，其中鋼卷1#、2#、3#已產(chǎn)生喇叭卷質(zhì)量缺陷，全部位于操作側(cè)，測量樣板操作側(cè)5 mm處與40 mm處沒有厚度差，甚至邊緣數(shù)據(jù)比內(nèi)部數(shù)據(jù)大，邊緣降出現(xiàn)負值，加上后續(xù)鍍鋅過程帶鋼邊部冷卻較快的實際情況相疊加后，邊厚缺陷(成品卷為喇叭卷)的出現(xiàn)概率將大大的增加。鋼卷4#、5#、6#為合格品，實際生產(chǎn)中6#鋼卷有輕微體現(xiàn)，但不明顯，說明邊緣降的實際值對邊厚(喇叭卷)缺陷的影響至關(guān)重要。

薄、窄料在卷取時的累積效應突出，因此認為在0.8 mm×1150 mm以下，而且鋅層厚度越厚越容易產(chǎn)生。經(jīng)過長期的生產(chǎn)經(jīng)驗，原料的邊緣降控制在8～10 μm時，基本可以避免喇叭卷的產(chǎn)生。

而軋制后再切邊的帶鋼，側(cè)面是剪切后的表面，表面粗糙，鍍鋅過程中會產(chǎn)生大量鋅鐵化合物，邊部增厚也劇烈。如果帶鋼邊部存在很多的細小的裂紋或鋸齒邊，在鍍鋅過程中這些裂紋和鋸齒邊的地方就會粘附鋅渣和鋅液，導致氣刀刮鋅比較困難，就會因其厚度過大導致邊部增厚嚴重。

圖2 合格產(chǎn)品與喇叭卷的鋼卷端部的縫隙對比

表1 實際帶鋼橫向板厚測量值(單位：mm)

氣刀工藝參數(shù)的影響

氣刀工藝參數(shù)對邊厚缺陷影響的主要有氣刀距離、噴吹壓力、氣刀角度等。氣刀距離和噴吹壓力對邊部增厚的影響較大。噴吹壓力一定時，氣刀與帶鋼的距離越大，邊部增厚的傾向越大。這是因為隨著氣刀與帶鋼的距離增大，距離變化時帶鋼位置處的氣體速度變化增大，由于帶鋼的邊浪、震動等因素造成的鍍鋅量波動也越大，總體趨勢是使平均鋅層厚度增大。但氣刀與帶鋼的距離一定時，噴吹壓力越大，邊部增厚的趨勢越小。這是因為當噴吹壓力大時，在氣刀相同距離內(nèi)的氣流速度變化越小，所以鋅層厚度波動也就越小，同時對邊部較寬的唇縫來說，刮鋅能力提高后，邊部鍍鋅增厚的可能性也就越小。

機組速度和鋅鍋溫度的影響

生產(chǎn)線的工藝速度對鍍鋅層邊部增厚的影響最大，特別是使用冷空氣作為噴吹介質(zhì)時：當機組速度低于65 m/min時，開始出現(xiàn)邊部增厚嚴重的現(xiàn)象，當生產(chǎn)線工藝速度為40~60 m/min，邊厚增厚更加明顯。這是因為生產(chǎn)線工藝速度低時，一方面使帶鋼從鋅液到氣刀的時間延長，另一方面使氣刀對帶鋼的冷卻作用時間也增加，兩方面的因素就使邊部的鋅液很快凝固，鍍層厚度增大。

鋅鍋溫度較低時，帶鋼出鋅鍋的溫度也較低，同樣會使帶鋼邊部快速冷卻，造成邊部增厚嚴重，所以當機組速度低時，鋅鍋溫度必須適當提高。

用邊部擋板消除邊厚缺陷

在帶鋼邊部增加一個邊部擋板，就相當于增加的帶鋼的寬度一樣，可以在一定程度上消除帶鋼邊部效應帶來的影響，使氣流能像帶鋼中間一樣，均勻地噴向帶鋼邊部，從而使產(chǎn)品表面的鍍層也能均勻一致。

使用邊部擋板的另一個作用是，當邊部擋板的寬度超過了氣刀與帶鋼之間寬度差的一半，就可以消除帶鋼寬度以外氣刀噴出的氣流相互碰撞而發(fā)出的高頻噪音，有利于改善工作環(huán)境。

理論實驗和實際使用的效果表明，使用邊部擋板對消除帶鋼邊部增厚有一定的作用，其作用效果的好壞與板形和擋板與帶鋼的距離有關(guān)。如果帶鋼板形好，且擋板與帶鋼處于一條直線上，效果會更好一些，否則氣流會受到影響，而且容易造成氣刀堵塞。擋板與帶鋼邊部的距離越小越好，最好小于2 mm。若大于5 mm，則間隙之間通過的氣流太多，擋板的作用就會大打折扣。因而較好的邊部擋板機構(gòu)均設(shè)計位置調(diào)節(jié)功能，能隨帶鋼位置的變化而變化，能保證之間的距離處于最小的狀態(tài)。另外，在擋板使用過程中，不可避免的會出現(xiàn)擋板邊部粘渣的現(xiàn)象，這樣不但會影響消除邊厚的效果，還會影響帶鋼表面質(zhì)量。當發(fā)生這種情況時，嚴重影響了現(xiàn)場人員對氣刀邊部擋板的接受程度?？梢栽跉獾稉醢灞砻孢M行鍍鉻處理，降低粘渣的幾率，當發(fā)生粘渣時也易于清除。

邊部增厚的調(diào)整和處理

在正常運行的生產(chǎn)線上出現(xiàn)邊部增厚問題，導致鋼卷在卷取后出現(xiàn)翹邊時，所生產(chǎn)的產(chǎn)品都將降級甚至出現(xiàn)廢品，損失很大，因而首先必須從降低損失的角度進行處理。但降低生產(chǎn)線速度后會加重邊厚缺陷的產(chǎn)生，所以第一步可以采用加大氣刀壓力、降低整體鍍鋅量的做法。通過生產(chǎn)一部分低鋅重的產(chǎn)品來爭取一段處理時間，這樣不至于造成大量的降級品，也有足夠的時間處理問題。一般情況下這種方法能夠產(chǎn)生一定的效果；第二步是區(qū)分原料還是氣刀參數(shù)的問題。方法是觀察鍍鋅板的邊部，如果是粘渣造成的邊厚，若邊部有毛刺、發(fā)白、光澤度不好，往往是原料的原因?？梢圆檎以线M行驗證，看是否存在剪邊現(xiàn)象，有無邊裂、鋸齒邊的邊部缺陷。如原料存在缺陷，通過調(diào)整氣刀參數(shù)及使用擋板的方法都難以奏效，只能進行換料。如果鍍鋅板邊部比較光滑，最厚處在距離邊部5~10 mm處，則很可能是氣刀參數(shù)配合不適當導致的。這時首先調(diào)整氣刀的角度，確認氣刀實際角度，保證上下氣刀角度相互錯開0.5°~1.0°，同時使氣刀與帶鋼的距離盡可能的小。

如果采取上述方法都無法消除邊厚問題，就必須停機調(diào)整氣刀刀唇間隙，使氣刀邊部的間隙更大些，以提高邊部的刮鋅能力。

結(jié)束語

鍍鋅是連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線上一道最關(guān)鍵的工序之一，該工序的工藝水平?jīng)Q定了鍍鋅板的表面質(zhì)量。通過對鋅鍋、鋅鍋輥、氣刀等關(guān)鍵設(shè)備的控制，為后續(xù)消除或減輕表面缺陷起到了至關(guān)重要的作用。

攝影 皮明霞