影響熱鍍鋅產(chǎn)品質(zhì)量的因素分析及相應(yīng)措施

崔啟鵬，張澤利

（唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000）

對(duì)于當(dāng)前琳瑯滿目的鋼鐵制造品而言，熱鍍鋅產(chǎn)品具有廣泛的市場(chǎng)和發(fā)展前景。鋼鐵經(jīng)過(guò)熱鍍鋅處理后，具有良好的外觀和使用壽命，因此經(jīng)過(guò)該技術(shù)處理后的熱鍍鋅鋼材可以被廣泛用于汽車制造、家電小產(chǎn)品制造以及建筑航空等領(lǐng)域。另外對(duì)于鋼材的評(píng)斷指標(biāo)往往是通過(guò)表面質(zhì)量和機(jī)械性能兩個(gè)方面來(lái)看。而用于汽車和家電制造的鋼材，往往對(duì)其表面耐腐蝕性能有著較高的要求。因此提升熱鍍鋅產(chǎn)品的質(zhì)量對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言有著重要意義。

1 熱鍍鋅生產(chǎn)工藝

連續(xù)鍍鋅機(jī)組的主要工藝流程：

入口小車—開(kāi)卷機(jī)—入口雙切剪—焊機(jī)—張力輥—入口活套區(qū)域—清洗段—爐區(qū)—鋅鍋氣刀—鍍后冷卻—水淬槽—光整機(jī)—拉矯機(jī)—鉻化系統(tǒng)—出口活套—檢查臺(tái)—靜電涂油機(jī)—出口剪—卷取機(jī)—皮帶助卷器—出口小車。入口活套前和出口活套后的各個(gè)工序的主要作用是保證機(jī)組連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。從清洗到鈍化之間，設(shè)備功能的好壞和工藝條件的穩(wěn)定是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

熱鍍鋅組成的原電池反應(yīng)裝置中，陰極的鋅元素雖然有著良好的純度，但是對(duì)于熱鍍鋅產(chǎn)品引起體積和外表原因無(wú)法進(jìn)行運(yùn)輸交易。因此對(duì)于此類材料，需要將原來(lái)的薄片融化鑄造成金屬錠才能方便進(jìn)一步運(yùn)輸。熔解鋅材料通常是通過(guò)反射爐或者電爐，在使用過(guò)程中電爐無(wú)需消耗燃料因此能降低鋅的氧化率，提升鋅的收集純度，因此值得被廣泛推廣。

在加熱鋅的過(guò)程中，通常有以下流程：將鋅片分批逐步加入到電爐內(nèi)部，同時(shí)控制電爐反應(yīng)溫度使得鋅片熔解，一般電爐溫度通常在500℃左右，另外當(dāng)?shù)陀?60℃時(shí)，要停止加料。其實(shí)等到鋅片融化后，需要根據(jù)具體的生產(chǎn)需求加入其他金屬元素如：鋁、鎂、鐵、鈦、鉛、銅、硒等，在添加配料時(shí)需要保持在480℃以上。另外在加入其他金屬后要注意加入氯化銨等試劑，避免爐內(nèi)出現(xiàn)過(guò)多的氧化反應(yīng)，提高鋅元素的純度。最后要開(kāi)啟攪拌器，使得內(nèi)部金屬混合均勻，同時(shí)進(jìn)行抽樣檢測(cè)，確定質(zhì)量無(wú)誤后開(kāi)始后續(xù)的澆鑄工作，澆鑄溫度需要在550℃左右。

2 熱鍍鋅中雜質(zhì)對(duì)鋼材鍍層的影響

2.1 鐵元素的影響

鐵元素對(duì)于鋅液的溶解反應(yīng)是非常微小的，根據(jù)測(cè)量鐵元素的溶解度在0.035‰，在溶解的而過(guò)程中，鐵的溶解度隨著鐵元素的添加導(dǎo)致鐵元素的溶解達(dá)到飽和狀態(tài)。當(dāng)過(guò)度飽和時(shí)，鋅液中的鐵元素和鋅元素會(huì)生成金屬化合物，化合物會(huì)導(dǎo)致鋅鐵殘?jiān)暮吭黾?，?dǎo)致鋅元素的損失大大增加。因此當(dāng)鐵元素過(guò)多時(shí)，鋅液中的鋅元素?fù)p失也越大，生成的殘?jiān)苍蕉?。此時(shí)鋅液的粘稠程度也會(huì)大大增加，導(dǎo)致融化鋅液體的流動(dòng)性變低。上述情況會(huì)導(dǎo)致鋅鍍層過(guò)后，同時(shí)導(dǎo)致鋼材表面的鍍鋅涂層易脆，同時(shí)表面顏色變灰，從而失去美觀性。因此對(duì)于熱鍍鋅產(chǎn)品而言，需要準(zhǔn)確控制鐵元素含量，通常要求為鐵元素低于0.01‰，對(duì)于有較高要求的產(chǎn)品，其鍍層含鐵要低于0.008‰。

2.2 銅元素的影響

鋅液中的銅含量過(guò)高時(shí)會(huì)導(dǎo)致鋅液熔點(diǎn)提升，對(duì)于電爐的溫度也有著較高的要求。當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，銅元素可以導(dǎo)致鐵鋅化合物的增加，破快鋅鍍層得硬度和鍍層。而銅對(duì)于鐵鋅化合物的影響會(huì)導(dǎo)致鍍鋅鍋的使用壽命大大降低，因此需要嚴(yán)格控制熱鍍鋅產(chǎn)品的含銅量，對(duì)于相應(yīng)的銅參數(shù)需要保證低于0.02‰。

2.3 鉛元素的影響

鋅液中的鉛含量過(guò)多時(shí)也會(huì)導(dǎo)致鍍層出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。當(dāng)鉛元素飽和時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鍍層的顏色發(fā)暗。另外當(dāng)鉛元素的含量大于1.0%時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致鍍層的抗腐蝕效果大幅降低。另外鉛具有一定的揮發(fā)性，含量過(guò)多會(huì)影響操作環(huán)境安全，危害工作人員健康。

2.4 鎘元素的影響

鎘元素天然生存在鋅元素中，鎘元素會(huì)和鋅液中的鉛錫元素發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致鍍層表面的鋅花效果。當(dāng)鋅液中的鎘元素低于1.0%時(shí)，其影響效果較低。當(dāng)高于此數(shù)值時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致鍍層變脆，鋅鐵化合物涂層不均勻。因此對(duì)于鎘元素的而含量需要有良好的把控。

3 熱鍍鋅中主要雜質(zhì)的來(lái)源及控制雜質(zhì)含量的措施

想要提升熱鍍鋅的產(chǎn)品質(zhì)量，需要采用高質(zhì)量的鋅片，對(duì)于鋅片的選擇要選擇高品質(zhì)鋅材料。在煉鋅的過(guò)程中，需要利用電解反應(yīng)將鋅片進(jìn)一步提純，保證鋅片的純度達(dá)到99.995%的標(biāo)準(zhǔn)。在入爐之前，要對(duì)于反應(yīng)材料進(jìn)行檢測(cè)，違背質(zhì)量要求的鋅片嚴(yán)謹(jǐn)參與到入爐反應(yīng)中。另外在入爐期間，需要嚴(yán)格控制反應(yīng)流程，避免鐵、銅、等雜質(zhì)摻入到鋅液中。另外在入爐反應(yīng)過(guò)程中要控制攪拌和除渣工作的時(shí)間，避免時(shí)間過(guò)長(zhǎng)影響鋅液品質(zhì)。另外除去鋅材料的嚴(yán)格要求外，對(duì)于內(nèi)部的產(chǎn)物也需要保持高度的情節(jié)，嚴(yán)禁熔渣、毛刺、鎖孔等情況出現(xiàn)。因此除去金屬雜質(zhì)控制之外，還需要對(duì)于設(shè)備和生產(chǎn)操作也需要有著良好的控制，具體如下：

（1）錠模：鋅錠的外觀尺寸和結(jié)構(gòu)也對(duì)于鑄錠的質(zhì)量有著直接的影響。這是因?yàn)殇\液在凝固的過(guò)程中并無(wú)法保證從下到上依次凝固，導(dǎo)致鑄錠的品質(zhì)受到較大的影響。另外，液態(tài)金屬容易和空氣發(fā)生反應(yīng)，氧化反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致模型的表面出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，影響鋅錠的外觀整潔，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致表面出現(xiàn)孔隙和麻點(diǎn)。另外當(dāng)尺寸不合理時(shí)也會(huì)導(dǎo)致鑄錠出現(xiàn)毛邊的情況。因此需要嚴(yán)格控制鑄錠的結(jié)構(gòu)和尺寸。通常情況下，模型需要選擇具有良好導(dǎo)熱效果同時(shí)膨脹系數(shù)低的材質(zhì)。另外在模型內(nèi)部需要做好涂料和清潔工作，使得脫模過(guò)程更加順利。

（2）溫度控制：另外結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在澆鑄過(guò)程中，容易因?yàn)闇囟炔痪鶆驅(qū)е吕涓魧雍蜌堅(jiān)纳桑虼藢?duì)于澆鑄溫度需要進(jìn)行良好的控制，通常保證在550℃左右。

（3）冷卻方式：對(duì)于熱鍍鋅過(guò)程中的冷卻方式，常用的冷卻方式有兩種：風(fēng)冷方式和水冷方式。對(duì)于參與冷卻的介質(zhì)數(shù)量也直接影響之冷卻質(zhì)量。例如風(fēng)冷方式中，風(fēng)量過(guò)大時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致鋅液出現(xiàn)波紋，凝固后波紋會(huì)形成在鑄錠表面，影響美觀和實(shí)用。風(fēng)量過(guò)低時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致冷卻效果降低，延長(zhǎng)冷卻時(shí)間。當(dāng)利用水冷方式時(shí)，當(dāng)水量過(guò)大時(shí)，則無(wú)法進(jìn)行霧化處理，導(dǎo)致鋅錠出現(xiàn)孔隙鎖孔現(xiàn)象。當(dāng)水冷用水過(guò)小時(shí)，則也會(huì)導(dǎo)致冷卻時(shí)間變長(zhǎng)。因此在實(shí)際生產(chǎn)中需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行風(fēng)量和水量的調(diào)整。

（4）鋅鍋：由于鋼材的鍍鋅在鋅鍋內(nèi)部進(jìn)行，因此要保證鋅液的純凈程度。在液體中出了生產(chǎn)需要的額外金屬元素外，需要避免其他金屬雜質(zhì)加入其中。其中鐵元素的去除是當(dāng)前難以規(guī)避的問(wèn)題。這是因?yàn)殍F元素存在鋅鍋的內(nèi)部，因此需要做好鋅鍋內(nèi)部的清潔工作。

4 氣刀工藝控制參數(shù)的調(diào)整

鍍鋅板的質(zhì)量主要受氣刀與板面之間的距離、氣刀與帶鋼之間的相對(duì)速度、氣刀壓力大小的影響。所以我們?cè)谶M(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí)要精確控制氣刀參數(shù)，在長(zhǎng)期使用后，升降橫移部件出現(xiàn)磨損嚴(yán)重、框架一側(cè)不平等情況，鋅層表面厚度變薄，出現(xiàn)以上問(wèn)題要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)更換。用雙面滑軌替代單面軌道可有效減少摩擦阻力，使氣刀的使用壽命得到延長(zhǎng)。使用氣刀時(shí)工作順暢可提升產(chǎn)品的合格率，避免出現(xiàn)漏鍍、麻點(diǎn)概率。生產(chǎn)其它鋅層產(chǎn)品過(guò)程中，出現(xiàn)氣刀風(fēng)壓調(diào)問(wèn)題，產(chǎn)品完成生產(chǎn)后易出現(xiàn)蜈蚣紋缺陷。

經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氣刀風(fēng)壓過(guò)低是造成鍍鋅產(chǎn)品出現(xiàn)蜈蚣紋的主要原因。而在生產(chǎn)鍍鋅產(chǎn)品過(guò)程中我們是無(wú)法單獨(dú)調(diào)節(jié)氣刀風(fēng)壓參數(shù)。如果調(diào)節(jié)氣刀的風(fēng)壓，氣刀的間距也需要相對(duì)應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以保證鍍鋅產(chǎn)品的厚度。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，我們將氣刀控制參數(shù)調(diào)整在一個(gè)合理數(shù)值。氣刀風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在2200～2400r，氣刀距離控制在35mm 以內(nèi)，氣刀的壓力與產(chǎn)線工藝速度是線性關(guān)系，當(dāng)距離確定后，若需要提速或者降速可以按照正比例關(guān)系調(diào)節(jié)氣刀的風(fēng)壓，其關(guān)系式為：原工藝速度∶原氣刀壓力=現(xiàn)工藝速度：現(xiàn)氣刀壓力。這樣可以保證在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品不再生產(chǎn)蜈蚣紋缺陷。

5 光整機(jī)、拉矯機(jī)設(shè)備和程序的優(yōu)化

在鍍鋅板生產(chǎn)過(guò)程中，光整機(jī)是改善板帶表面質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。光整機(jī)原有濕輥系統(tǒng)在生產(chǎn)時(shí)，由于沖洗不干凈，經(jīng)常造成工作輥黏附鋅渣，使鋼帶表面造成硌窩，影響產(chǎn)品質(zhì)量，還造成工作輥輥耗增加，建議可以增加一套高壓水噴淋處理系統(tǒng)，既可解決光整機(jī)黏鋅嚴(yán)重問(wèn)題，又能降低輥耗，提帶鋼表面質(zhì)量。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際選用合適的光整機(jī)軋制力，降低軋制力偏差對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，消除光整機(jī)亮邊缺陷和光整機(jī)輥印缺陷，提高表面光整質(zhì)量。在連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線中，冷軋板帶經(jīng)過(guò)焊接、清洗、退火爐、鋅鍋和鍍后冷卻等過(guò)程，容易產(chǎn)生波浪灣、漂曲等缺陷，隨著家電和建筑行業(yè)對(duì)鍍鋅板的平直度和機(jī)械性能要求越來(lái)越高，拉矯機(jī)已經(jīng)成為鍍后處理的重要設(shè)備。因此，我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中要進(jìn)行拉矯區(qū)域輥系精度標(biāo)定，精確控制嚙合量及延伸率。

6 結(jié)語(yǔ)

場(chǎng)對(duì)熱鍍鋅的質(zhì)量要求越來(lái)越高，影響熱鍍鋅質(zhì)量的因素很多，需要熱鍍鋅生產(chǎn)單位在生產(chǎn)中摸索合理的技術(shù)條件，控制各項(xiàng)指標(biāo)，及時(shí)優(yōu)化設(shè)備，提高熱鍍鋅質(zhì)量。通過(guò)上述優(yōu)化工藝控制參數(shù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，恢復(fù)設(shè)備的功能精度，成功提高了冷軋部鍍鋅生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)穩(wěn)定性，提高了產(chǎn)品的加工性能和產(chǎn)線成材率，為鍍鋅產(chǎn)品擴(kuò)大市場(chǎng)、占領(lǐng)客戶提供了有力的支撐。