合金化熱鍍鋅汽車(chē)板漏鍍?cè)蚣皩?duì)策

任建平，熊濤濤

廣州JFE鋼板有限公司品質(zhì)管理部，廣東 廣州 511464

熱鍍鋅鋼板憑借良好的耐腐蝕能力、優(yōu)越的加工性能、優(yōu)良的焊接性以及卓越的涂裝性能等優(yōu)點(diǎn)，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特別是近年來(lái)隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展，高品質(zhì)的熱鍍鋅汽車(chē)板的需求量逐年上升。汽車(chē)用熱鍍鋅鋼板其表面質(zhì)量具有嚴(yán)格要求，雖然隨著設(shè)備質(zhì)量以及工藝技術(shù)水平的提高，熱鍍鋅鋼板表面質(zhì)量控制得到了很大改善，但仍然存在一些難以消除的缺陷，如漏鍍[1]。漏鍍是熱鍍鋅鋼板較為嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷，應(yīng)予避免[2-3]。

文章針對(duì)某鋼廠生產(chǎn)合金化熱鍍鋅鋼板出現(xiàn)的漏鍍?nèi)毕?，通過(guò)掃描電鏡（SEM）和能譜（EDS）分析了微觀形貌和成分，對(duì)漏鍍的成因進(jìn)行了探討，并提出了改善建議。

1 熱鍍鋅線的主要工藝流程

某鋼廠連續(xù)熱鍍鋅線的主要工藝流程有開(kāi)卷、焊接、入口活套、清洗、退火、鋅鍋、氣刀、合金化爐、冷卻、平整機(jī)、出口活套、剪邊、檢查、涂油、卷取、捆包。

2 漏鍍的主要原因

漏鍍是指鍍鋅層斷續(xù)出現(xiàn)局部斑點(diǎn)狀或無(wú)規(guī)則的黑色區(qū)域，當(dāng)帶鋼在鍍鋅前存在臟污時(shí)，妨礙了鋅液浸潤(rùn)而影響鍍鋅反應(yīng)[4]。漏渡的主要原因如下。

2.1 熱軋工序引起的漏鍍

熱軋時(shí)帶鋼表面嵌入了氧化鐵等雜質(zhì)，這種情況在鍍鋅前很難被發(fā)現(xiàn)，不易控制。

2.2 冷軋工序引起的漏鍍

帶鋼欠酸洗：帶鋼在酸洗時(shí)不完全，表面的殘留氧化鐵未被清除，當(dāng)帶鋼進(jìn)入鋅液時(shí)氧化鐵皮阻礙帶鋼表面鍍鋅，從而產(chǎn)生漏鍍點(diǎn)（塊）[5]。對(duì)欠酸洗帶鋼應(yīng)采取延長(zhǎng)酸洗時(shí)間的措施。帶鋼過(guò)酸洗：帶鋼長(zhǎng)時(shí)間浸泡在酸液中，造成酸腐蝕帶鋼基體，產(chǎn)生了黏附性很強(qiáng)的氯化物，在鋼表面很難被清洗掉，也無(wú)法鍍鋅。為了防止帶鋼過(guò)酸洗，應(yīng)該控制好酸洗時(shí)間或在酸液中添加緩蝕劑。

2.3 鍍鋅工序引起的漏鍍

（1）堿洗段。鍍鋅清洗段的堿洗參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，無(wú)法完全去除帶鋼在冷軋過(guò)程黏附的鐵粉、軋制油等，也會(huì)使帶鋼產(chǎn)生漏鍍?nèi)毕荨?/p>

（2）退火爐。退火爐內(nèi)氧含量偏高，會(huì)導(dǎo)致帶鋼表面被氧化，產(chǎn)生氧化鐵皮，當(dāng)帶鋼進(jìn)入鋅液時(shí)氧化鐵皮阻礙帶鋼表面鍍鋅，從而使帶鋼產(chǎn)生漏鍍。此外，退火爐內(nèi)的氫氣濃度太低，未能夠充分還原帶鋼表面的氧化鐵，也會(huì)使帶鋼表面產(chǎn)生漏鍍?nèi)毕輀6]。因此，必須適當(dāng)?shù)乜刂仆嘶馉t內(nèi)氫氣的濃度，特別是生產(chǎn)汽車(chē)外板時(shí)，充分還原處于較淺位置的表層鐵質(zhì)氧化物，降低表層鐵質(zhì)氧化物的輕度缺陷不良率。

（3）鋅鍋。鋅鍋中鋅液的溫度低、流動(dòng)性差，會(huì)降低鋅液的浸潤(rùn)性，從而使帶鋼產(chǎn)生漏鍍。

（4）爐鼻。爐鼻位置容易產(chǎn)生爐鼻灰，這是由鋅蒸汽凝結(jié)在爐鼻子內(nèi)壁形成的鋅灰。當(dāng)爐鼻和其他設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，爐鼻灰會(huì)脫落到爐鼻內(nèi)的鋅液表面，隨著帶鋼與鋅液的振動(dòng)漂浮到爐鼻的角落處并積聚成球狀，爐鼻灰粘到帶鋼，使帶鋼局部不能與鋅液接觸而漏鍍[7]。

3 漏鍍?nèi)毕莘治?/h2>

采集合金化熱鍍鋅漏鍍?nèi)毕輼影?，通過(guò)SEM和EDS進(jìn)行分析。

3.1 漏鍍?nèi)毕莸暮暧^形貌

漏鍍?nèi)毕輼影迦鐖D1所示，從宏觀形貌來(lái)看，漏鍍區(qū)域呈不規(guī)則長(zhǎng)條狀。

圖1 帶鋼漏鍍表面宏觀形貌

3.2 漏鍍?nèi)毕莸奈⒂^形貌

采用SEM對(duì)正常部位和漏鍍部位的表面微觀形貌進(jìn)行分析，如圖2所示。圖2（b）為鍍鋅板正常部位；圖2（a）的灰色區(qū)域?yàn)槁╁儾课?，形狀不?guī)則，白色區(qū)域?yàn)檎２课弧?/p>

3.3 漏鍍?nèi)毕莸某煞址治?/h3>

采用SEM自帶的能譜儀（EDS）對(duì)正常部位和漏鍍部位進(jìn)行成分分析，結(jié)果如表1所示。圖2（a）中，譜圖1和譜圖2是漏鍍區(qū)域，主要有Fe、O、Zn元素，還有少量C、Al、Mn元素，其中Al元素來(lái)自鍍鋅層，Mn元素與該基板成分一致，說(shuō)明此區(qū)域未鍍上鋅，但又有少量Zn元素，且O元素比其他區(qū)域高，推斷漏鍍區(qū)域存在ZnO；譜圖3和譜圖4是正常區(qū)域與漏鍍區(qū)域的過(guò)渡區(qū)域；譜圖5呈白色，是沒(méi)有平整機(jī)軋制后的微觀形貌[8]，主要元素均為Zn、Fe、Al、O、C，根據(jù)Fe、Zn元素含量判斷，說(shuō)明該區(qū)域的鍍鋅層較薄，未能經(jīng)過(guò)平整機(jī)軋制。圖2（b）中，正常部位主要元素為Zn、Fe、Al、O、C，F(xiàn)e含量為9.05%～ 9.25%，鍍鋅層表面為δ1相，其特點(diǎn)是具有良好的防脫鋅性和沖壓成形性。

表1 漏鍍EDS成分分析 單位：%

4 漏鍍?cè)蚣皩?duì)策

由表1的成分對(duì)比分析可以看出漏鍍區(qū)域表面存在ZnO。由于帶鋼表面的鍍鋅層在常溫狀態(tài)下與空氣接觸只會(huì)生成微量的ZnO，說(shuō)明漏鍍?nèi)毕葜械腪nO是外界帶入的，而爐鼻灰是ZnO和Zn的混合物，判斷ZnO是由爐鼻灰?guī)搿?/p>

爐鼻是連接退火爐和鋅鍋的重要設(shè)備，其內(nèi)在氣氛是還原性氣體（HNX氣體），含氧量較低，因而產(chǎn)生的ZnO較少。如果爐鼻伸縮節(jié)漏氣，導(dǎo)致氧氣從該處進(jìn)入爐鼻內(nèi)，鋅液和鋅蒸氣迅速與氧氣反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生大量ZnO在液面和爐壁內(nèi)壁以及其他設(shè)備上沉積。當(dāng)帶鋼、爐鼻和其他設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，爐鼻灰黏附到帶鋼上，導(dǎo)致帶鋼不能與鋅液接觸，爐鼻灰一直到氣刀作用時(shí)被氣流從帶鋼表面吹掉，發(fā)生氧化，產(chǎn)生火花，使帶鋼表面產(chǎn)生漏鍍，不能滿(mǎn)足高級(jí)汽車(chē)板的質(zhì)量要求，而且一旦該情況反復(fù)發(fā)生，將產(chǎn)生較大影響，故應(yīng)加強(qiáng)對(duì)爐鼻的管理，控制好爐鼻的密封性、露點(diǎn)和氧含量，防止大量爐鼻灰的產(chǎn)生。

5 結(jié)束語(yǔ)

帶鋼產(chǎn)生漏鍍的原因較多，但通過(guò)對(duì)漏鍍?nèi)毕輼悠返姆治隹芍?，爐鼻灰是該漏鍍?nèi)毕莓a(chǎn)生漏鍍的主要原因，因此要控制好退火爐內(nèi)氣氛，檢修時(shí)清理爐鼻內(nèi)的鋅灰，嚴(yán)格控制爐鼻的氣密性。另外，根據(jù)漏鍍產(chǎn)生的不同原因，針對(duì)性加強(qiáng)管理或優(yōu)化生產(chǎn)工藝，才能得到高品質(zhì)的鍍鋅板。