熱鍍鋅板亮點(diǎn)缺陷原因分析及消除方法研究

李志慶,謝義康,章一樊,劉 劼,錢(qián) 鑫

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠 安徽馬鞍山 243000)

熱鍍鋅板具有良好的耐蝕性、加工成型性、焊接性及涂裝性等優(yōu)點(diǎn)，在家電、汽車(chē)和建筑等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。隨著下游客戶對(duì)鍍鋅板裸用的推廣和對(duì)加工產(chǎn)品表面質(zhì)量需求的逐步提升，客戶對(duì)鍍鋅板表面質(zhì)量的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。對(duì)于1.2 mm以上厚規(guī)格耐指紋家電板和高表面質(zhì)量要求的訂單，帶鋼表面的密集小亮點(diǎn)缺陷最近一直困擾著鍍鋅板訂單的兌現(xiàn)，客戶抱怨較為強(qiáng)烈，反饋該缺陷在涂裝后出現(xiàn)針孔、凹點(diǎn)等缺陷，無(wú)法覆蓋基板缺陷，嚴(yán)重影響訂單交付。

現(xiàn)對(duì)帶鋼表面亮點(diǎn)缺陷的形貌進(jìn)行宏觀和微觀分析，根據(jù)亮點(diǎn)缺陷分析成因，對(duì)生產(chǎn)線中易產(chǎn)生亮點(diǎn)缺陷的重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)整和跟蹤，得到了顯著改善和基本消除厚規(guī)格密集亮點(diǎn)缺陷的方法。

1 亮點(diǎn)缺陷分析

1.1 缺陷形貌分析

對(duì)亮點(diǎn)缺陷位置進(jìn)行SEM電鏡掃描，在分別在50倍、100倍、300倍顯微鏡下觀察未看不到缺陷部位存在明顯凹坑，但缺陷點(diǎn)處缺陷形貌較板面正常部位光滑、平整，在正常光線下表現(xiàn)為“亮點(diǎn)”。對(duì)缺陷部位進(jìn)行EDS能譜分析，能譜結(jié)果顯示，缺陷點(diǎn)1和2區(qū)域鐵含量較高，鋅含量較低。判斷亮點(diǎn)缺陷應(yīng)為鋅鍋內(nèi)小懸浮渣或鋅粉擠壓鋅層所致。

圖1 亮點(diǎn)缺陷宏觀形貌

1.2 去除鋅層缺陷分析

腐蝕去除鋅層后抑制層組織和形貌未見(jiàn)異常，基板表面未見(jiàn)缺陷，可判斷為附著鋅層表面受擠壓所致亮點(diǎn)缺陷。

2 亮點(diǎn)缺陷試驗(yàn)調(diào)整

2.1 鋅液成分

鋅鍋內(nèi)鋅渣分為浮渣、懸浮渣和底渣，浮渣通過(guò)定期的撇渣和撈渣去除，但鋅鍋內(nèi)的小懸浮渣溶解在鋅液中，帶鋼運(yùn)行過(guò)程中懸浮渣粘附在沉沒(méi)輥、穩(wěn)定輥和糾偏輥表面碾壓至帶鋼表面，破壞鋅層表面，為形成帶鋼表面小亮點(diǎn)缺陷的一個(gè)原因。

圖2 亮點(diǎn)缺陷微觀形貌及能譜結(jié)果

圖3 亮點(diǎn)缺陷處去鋅層后抑制層與基板形貌

首先增大清洗段堿噴洗和電解清洗的電導(dǎo)率，增加堿液自動(dòng)排放頻次，增強(qiáng)帶鋼表面入鋅鍋前的清洗效果，減少表面殘油、殘鐵帶入鋅鍋內(nèi)，降低鋅液出渣量。同時(shí)提高鋅鍋鋅液成分中Al含量至0.30-0.35%，將鋅鍋內(nèi)懸浮渣置換為浮渣進(jìn)行撈渣去除，提高鋅液的純凈度。厚規(guī)格帶鋼表面亮點(diǎn)缺陷得到了顯著改善。

2.2 鍍后冷卻塔頂溫度

熱浸鍍帶鋼在出鋅鍋后通過(guò)冷卻塔冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行上、下表面鋅層冷卻，帶鋼至塔頂處需轉(zhuǎn)向進(jìn)入下行風(fēng)機(jī)冷卻和水淬槽冷卻，確保進(jìn)光整機(jī)前溫度小于40 ℃，避免鋅層在光整機(jī)處受到損害。但到達(dá)鍍后冷卻塔頂?shù)陌鍦厝暂^高，未完全凝固的鋅層在轉(zhuǎn)向處發(fā)生鋅粉脫落、堆積造成板面亮點(diǎn)和黑點(diǎn)較多，同時(shí)碎屑鋅粉也將粘附帶鋼表面帶入光整區(qū)域。

圖4 鋅鍋懸浮渣形成原理圖

在1.2 mm以上厚規(guī)格產(chǎn)品和高表面質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，分別開(kāi)啟冷卻塔上行段冷卻風(fēng)機(jī)不同功率，試驗(yàn)跟蹤帶鋼至塔頂時(shí)板溫為230 ℃、200 ℃、170 ℃時(shí)板面亮點(diǎn)缺陷程度，同時(shí)開(kāi)啟塔頂輥輥面修磨裝置減少塔頂輥面鋅粉的粘附，塔頂板溫170 ℃較230 ℃時(shí)帶鋼表面亮點(diǎn)缺陷得到明顯改善。

2.3 光整機(jī)工作輥面清洗

鍍鋅生產(chǎn)線光整機(jī)一般配備光整液噴淋系統(tǒng)進(jìn)行支撐輥和工作輥間潤(rùn)滑和光整后配備高壓清洗裝置對(duì)輥面殘留鋅粉和輥面粘附異物進(jìn)行沖洗，但光整機(jī)前輥面和帶鋼表面粘附鋅粉會(huì)帶入工作輥內(nèi)，粘附輥面逐漸堆積也可能為造成帶鋼表面鋅層受損形成亮點(diǎn)缺陷的一個(gè)重要原因。

針對(duì)光整機(jī)處鋅粉堆積極易可能造成板面鋅層受損形成亮點(diǎn)缺陷的原因分析，在生產(chǎn)高表面質(zhì)量產(chǎn)品和1.2 mm以上厚規(guī)格產(chǎn)品時(shí)提前更換備用新工作輥，但隨著工作輥使用周期的延長(zhǎng)，亮點(diǎn)缺陷有逐漸加重趨勢(shì)。因此，考慮光整機(jī)前的輥面粘附鋅粉堆積和帶鋼表面粘附攜帶鋅粉因素，在光整機(jī)前增加脫鹽水沖洗輥面鋅粉和帶鋼表面鋅粉裝置，光整機(jī)前清洗裝置使用后，在工作輥周期初期帶鋼表面亮點(diǎn)缺陷不可見(jiàn)，隨著使用周期延長(zhǎng)，亮點(diǎn)缺陷僅零星出現(xiàn)，改善效果顯著。

3 結(jié)論

SEM和EDS分析結(jié)果表明亮點(diǎn)缺陷為帶鋼表面鋅層受物理機(jī)械擠壓所致；

提高鋅鍋鋅液中Al含量和增加清洗效果對(duì)帶鋼表面亮點(diǎn)缺陷有顯著改善；

降低鍍后冷卻塔頂溫度和光整機(jī)前增加鋅粉清洗裝置基本消除厚規(guī)格帶鋼表面亮點(diǎn)缺陷。