熱鍍鋅工藝中鋅渣的形成及其控制

陳學(xué)松

（唐山鋼鐵集團(tuán)責(zé)任有限公司，河北 唐山 063000）

在鋼鐵行業(yè)發(fā)展過程中，逐漸加大了熱鍍鋅板的需求量。而隨著人們生活水平的不斷提升，人們的生活品質(zhì)有了明顯的提高，對工業(yè)生產(chǎn)有了更高的質(zhì)量要求。在熱鍍鋅工藝開展過程中，要全面提升整體的施工質(zhì)量，有效保障其表面的完整性，避免出現(xiàn)點狀缺陷等，提升其整體的質(zhì)量和品質(zhì)。在熱鍍鋅工藝使用的過程中，常常會因為鋅渣的產(chǎn)生，縮短了鋅鍋的使用壽命，同時還嚴(yán)重影響產(chǎn)品生產(chǎn)的整體質(zhì)量。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)階段的熱鍍鋅工藝使用過程中，要全面加強技術(shù)創(chuàng)新。在提升產(chǎn)品表面質(zhì)量的同時，采用積極有效的辦法，保障相應(yīng)生產(chǎn)活動能夠更加高效穩(wěn)定開展，且能夠達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)目標(biāo)。因而在熱鍍鋅產(chǎn)品生產(chǎn)活動中，則需要綜合考慮到鋅渣的形成對整個生產(chǎn)活動帶來的影響，采用更加科學(xué)合理的辦法，盡可能減少鋅渣的生成量。對此，在本次研究中就結(jié)合熱鍍鋅工藝開展過程中鋅渣形成的機理，提出更具有針對性的解決辦法和措施，有效減少鋅渣的生成。

1 鋅渣的形成機理

在熱鍍鋅工藝活動開展過程中，鋅渣形成的主要原因是因為鋅鍋中的鐵元素，鋁元素和鋅元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成了鋅渣顆粒。而在實際的生產(chǎn)活動中，并沒有及時的清除這些顆粒，導(dǎo)致鋅渣顆粒粘聚到帶鋼上，形成了鋅渣缺陷。在熱鍍鋅工藝生產(chǎn)活動開展過程中，由于由于鋅渣的生成具有很強的隨機性，會隨著溫度的變化和濃度的變化而不斷變化。在熱鍍鋅工藝生產(chǎn)活動中，由于鋅鍋中鋅液的溫度和濃度也在不斷的起伏和變化，在一定程度上為鋅渣的生成提供了相應(yīng)的條件。由于剛形成的鋅渣雜質(zhì)點很小，且整個形成過程不穩(wěn)定，很容易隨著鋅液溫度升高，或者鐵濃度降低而重新溶解。但在實際的生產(chǎn)過程中，并不排斥剛形成的鋅渣質(zhì)點會因為布朗運動的相互碰撞，而出現(xiàn)體積增大的現(xiàn)象[1]。而一旦出現(xiàn)該現(xiàn)象，將會導(dǎo)致鋅渣的質(zhì)點尺寸逐漸增大，成為永久的顆粒固體。因而在熱鍍鋅工藝活動開展過程中，可以將鋅渣根據(jù)其不同的尺寸大小分為浮渣，底渣和自由渣等不同的類型。

2 熱鍍鋅工藝中常見的鋅渣類型

在熱鍍鋅工藝活動開展過程中，鍍鋅板表面鋅渣缺陷是因為在生產(chǎn)過程中，存在點狀或塊狀凸起，大小不等顆粒狀表面不平的現(xiàn)象，對熱鍍鋅產(chǎn)品的生產(chǎn)活動帶來了一定的影響。根據(jù)鋅渣的形態(tài)，可以將其分為底渣，自由渣和面渣等不同的類型。底渣指的是沉淀于鋅鍋底部的鋅渣，而底渣主要是由六面體FeZn7和鋅液共同構(gòu)成。而自由渣主要是漂浮在鋅鍋內(nèi)部，在鋅液表面漂浮的鋅渣稱為面渣，主要是由Fe2Al5氧化物及鋅構(gòu)成。在熱鍍鋅工藝生產(chǎn)活動開展過程中，在鋼帶運行的過程中，很容易出現(xiàn)自由渣和浮渣粘附的現(xiàn)象，從而形成了鋅渣缺陷。在鍍鋅板表面存在鋅渣缺陷，是由懸浮在鋅液中的自由渣所引起的。在熱鍍鋅工藝具體應(yīng)用過程中，常常會出現(xiàn)縱向形成分布不均勻的條帶狀鋅渣，形成的主要原因是因為受到鋅灰和鋼帶帶出鋅渣的影響，構(gòu)成了相應(yīng)的渣帶。在鋅層中會存在尺寸為0.5mm～2.0mm的渣粒，其形成的主要原因是因為在實際的生產(chǎn)活動中，由于存在底渣和鋅液中懸浮渣和面渣的影響，鋅渣沉積在鋼帶表面，從而形成了粗渣粒。在鋅層中還會出現(xiàn)條狀和聚集狀分布的尺寸小于0.5mm的細(xì)小渣粒，形成的主要原因是因為鋅液面渣，懸浮渣及底渣沉積于鋼帶表面[2]。在鋅層中還會鑲嵌部分尺寸大于兩毫米的渣粒，形成的主要原因是因為粗大的面渣附著于鋼帶表面，破壞了鋼帶表面的完整性。

3 熱鍍鋅工藝中鋅渣形成的主要原因

3.1 表面鐵的影響

在熱鍍鋅工藝活動開展過程中，為了保障相應(yīng)生產(chǎn)活動能夠高效穩(wěn)定開展，同時能夠滿足實際的生產(chǎn)需要，首先要做好帶鋼表面污染物的清洗和除去工作。在熱鍍鋅工藝活動開展過程中，要做好表面清洗等相關(guān)工作，清洗的效果越好，帶入鋅鍋的表面殘留物就會越少，能夠有效降低鋅渣量的產(chǎn)生。因而在熱鍍鋅鋼帶生產(chǎn)活動開展過程中，要加強表面清洗工作，通過酸洗、冷軋等多種方式做好清洗工作。而在實際的工藝生產(chǎn)活動中，一旦存在清洗不徹底的現(xiàn)象，將會嚴(yán)重影響整體的生產(chǎn)效果，鐵粉顆粒及周圍環(huán)境中的灰塵進(jìn)入到鋅鍋中，將會影響鋅液的清潔度，導(dǎo)增加了鐵的含量，導(dǎo)致鋅渣增多。而在整個過程開展過程中，要做好表面氧化鐵皮的還原，還原為純鐵。當(dāng)鋼板侵入鋅鍋之后，就出現(xiàn)了鋅－鐵之間的擴散，而殘留的鐵粉落入鋅液當(dāng)中，形成了鐵－鋅合金，形成了大量的鋅渣。

3.2 鋅液溫度的影響

在熱鍍鋅工藝開展過程中，常常會因為鋅液溫度的變化，而生成鋅鋁體化合渣。由于隨著鋅液溫度的不斷升高，鐵在鋅液中的溶解度會逐漸增加，而這一過程并非線性關(guān)系。通過大量的生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，在熱鍍鋅工藝開展過程中，鋅鍋溫度波動越大，會形成大量的鋅渣，對整個生產(chǎn)活動帶來嚴(yán)重的影響。在熱鍍鋅工藝活動開展過程中，倘若鋅液溫度高達(dá)500℃，鐵損量會隨著時間的增加而加大。當(dāng)溫度上升至650℃以上時，就已經(jīng)無法完成正常的鍍鋅作業(yè)，并帶來破壞性的侵蝕。

3.3 鋁含量的影響

在熱鍍鋅工藝活動開展過程中，隨著鋁含量的增加，鋅液中鐵的溶解度會逐漸降低。因而在熱鍍鋅工藝生產(chǎn)活動中，鋅液中鋁含量直接決定了鋅渣的生成量。當(dāng)鋅鍋中鋁含量低于0.1%時，鐵在鋅鍋中的溶解度會隨著鋁含量的增加而減小，當(dāng)鋁的含量在0.1%～0.135%時，鐵在鋅鍋中的溶解度會隨著鋁含量的增加而緩慢下降，當(dāng)鋁含量超過0.135%時，鐵的溶解度會隨著鋁含量的增加而快速下降[3]。在熱鍍鋅工藝生產(chǎn)活動開展過程中，倘若鋁含量過低，在一定程度上會增加鐵的溶解度，使得鋅渣的生成量增加。

4 加強熱鍍鋅工藝中鋅渣形成量控制的策略

4.1 加強帶鋼表面清潔

在熱鍍鋅工藝技術(shù)的實際應(yīng)用過程中，為了盡可能減少鋅渣的產(chǎn)生量，要全面加強熱鍍鋅帶鋼表面質(zhì)量控制工作。在實際的生產(chǎn)活動中，首先要做好帶鋼表面清潔等相關(guān)工作，有效防止鋅灰落入。由于鋅渣主要是因為鐵反應(yīng)而生成的，而鋅液中鐵的含量主要來源于帶鋼表面的鐵粉。為了加強鋅渣生成量的控制，在熱鍍鋅工藝開展過程中，要加強鍍鋅機組清洗工作，有效提高帶鋼表面的清潔度，保證相應(yīng)生產(chǎn)活動能夠更加高效穩(wěn)定開展，同時能夠保障入鋅鍋的帶鋼表面清潔，且能夠盡可能減少鹽酸等物質(zhì)的含量[4]。在熱鍍鋅工藝生產(chǎn)活動中，帶鋼表面的鐵銹能夠在還原爐中被還原成海綿鐵，但由于其帶鋼表面粘附能力相對較弱。在帶鋼進(jìn)入鋅鍋中，海綿體就很容易溶解到鋅液當(dāng)中，從而導(dǎo)致鋅液中的鐵含量上升。因而在熱鍍鋅工藝中，為了有效避免鋅渣的生成，要加強帶鋼表面清潔等相關(guān)工作，及時清除鐵屑，有效提升熱鍍鋅板質(zhì)量。

4.2 加強帶鋼溫度控制

在熱鍍鋅生產(chǎn)活動中，常常會因為鋅鍋溫度過高，生成了大量的鋅渣。為了有效減少鋅渣的生成，通過加強帶鋼入鋅鍋溫度的控制工作，使得帶鋼溫度與鋅液溫度存在10℃～15℃的溫差。倘若帶鋼入鋅鍋溫度較高，就能夠為Fe2Al5的形成創(chuàng)建有利條件。而溫度過高的情況下，就會增加鐵在鋅鍋的溶解度，使得鋅液中的鐵含量持續(xù)增加，為鋅渣的生成提供了相應(yīng)的條件。在熱鍍鋅工藝開展過程中，帶鋼溫度過高會增加鐵的損失量，增加鋅渣生成量。倘若帶鋼入鋅鍋的溫度和鋅液溫度溫差過大，會加速帶鋼表面鐵的溶解和擴散速度，使得鋅鍋溫度起伏和局部成分濃度增大，很容易出現(xiàn)積瘤缺陷[5]。針對不同厚度的帶鋼，在鍍鋅的過程中要加強鋅鍋溫度的控制工作，有效避免因鋅鍋溫度太高，而造成鋅渣生成的現(xiàn)象發(fā)生。

4.3 加強鋅液溫度控制

在熱鍍鋅工藝生產(chǎn)活動中，通過加強鋅液溫度的嚴(yán)格控制，使得整個鍍鋅過程能夠更加高效穩(wěn)定開展，同時能夠有效減少鋅渣的生成量。把鋅液溫度控制在460℃左右，嚴(yán)禁超過480℃。而在整個鍍鋅工藝開展的過程中，要盡可能減少鋅液溫度的波動，保障整個熱鍍鋅工藝能夠順利進(jìn)行，有效減少鋅渣的生成。在熱鍍鋅生產(chǎn)工藝活動開展過程中，一般情況下都是要求鋅液溫度波動控制在±1℃之內(nèi)，有效降低鋅渣的生成量。隨著鋅液溫度的升高，鋅液中的鐵含量將會持續(xù)增加，而當(dāng)時液溫度超過480℃時，鐵溶解在鋅液中的數(shù)量將會急劇增加。而當(dāng)溫度在510℃時，鋅液中鐵的溶解速度達(dá)到最大值，此時將會產(chǎn)生大量的鋅渣，嚴(yán)重影響了熱鍍鋅面板的質(zhì)量。因而在熱鍍鋅工藝中，要加強鋅液溫度控制等相關(guān)工作，保證相應(yīng)的生產(chǎn)活動能夠更加高效穩(wěn)定開展，提升熱鍍鋅面板質(zhì)量。

4.4 加強鋁含量的控制

在熱鍍鋅工藝實際應(yīng)用過程中，鋅液中鋁含量得多少也會影響鋅渣的生成。在鍍鋅產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，要全面加強鋁含量的控制工作，通過加強鋁含量的控制，有效減少鐵的溶解量，減少鋅渣生成。將鋁含量控制在0.2%左右，盡可能降低鐵的溶解量，當(dāng)鋁含量為0.2%時，鐵的溶解量最小，當(dāng)鋁含量超過0.2%時，鐵的溶解量將會逐漸增加，導(dǎo)致鋅渣的生成量持續(xù)上升。當(dāng)鋁含量大于0.25%時，鍍鋅板并不能帶走多余的鋁，導(dǎo)致鋅鍋中的鋁含量持續(xù)上升，并最終形成了鋅渣。在熱鍍鋅工藝活動開展過程中，為了盡可能減少鋅渣的生成量，要全面加強鋁含量的控制工作，降低鋅液中鐵的溶解度，保障整個鍍鋅活動能夠高效穩(wěn)定開展，且能夠達(dá)到預(yù)期的工作目標(biāo)。通過加強鋅鍋管理，將鋅液的溫度和液位波動控制在合理范圍內(nèi)，有效避免頻繁波動的現(xiàn)象發(fā)生，盡可能降低鋅渣的生成量。通過及時合理的排出鋅渣，保障相應(yīng)生產(chǎn)活動能夠高效有序的開展。

5 結(jié)語

總之，作為熱鍍鋅產(chǎn)品生產(chǎn)過程中存在的固有缺陷，為了保障相應(yīng)生產(chǎn)活動高效穩(wěn)定開展，提升整體的生產(chǎn)質(zhì)量和水平。在熱鍍鋅產(chǎn)品生產(chǎn)活動中，要全面加強鋅渣的控制工作，通過不斷調(diào)整熱鍍鋅產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，有效減少鋅渣的產(chǎn)生量。而在熱鍍鋅產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，可以通過加強帶鋼清洗等相關(guān)工作，做好帶鋼入鋅鍋的溫度控制工作，有效提升整體的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在實際生產(chǎn)活動中，還可以通過采取積極有效的措施，全面加強鋅鍋中鋁含量的控制等相關(guān)工作，有效降低鋅渣的產(chǎn)生率。通過有效的改進(jìn)生產(chǎn)工藝，在提高鍍鋅產(chǎn)品表面質(zhì)量的同時，有效提高客戶對鍍鋅產(chǎn)品表面質(zhì)量的滿意度，滿足客戶的實際需求。