熱鍍鋅生產(chǎn)工藝工程中鋅渣的成型過(guò)程及控制策略探究

趙志超

摘要：當(dāng)前熱鍍鋅工藝被各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，用戶對(duì)于熱鍍鋅材料質(zhì)量的要求不斷提高，但實(shí)際熱鍍鋅的過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生大量的鋅渣，鋅渣吸附在帶鋼材料的表面會(huì)對(duì)鍍鋅材料的生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。在此背景下，本文分析了在熱鍍鋅片時(shí)，鋅渣生產(chǎn)的原因并提出了實(shí)際生產(chǎn)中可行的措施，以減少鋅渣的產(chǎn)生，提高鍍鋅材料的質(zhì)量，期望對(duì)相關(guān)從業(yè)人員有所幫助。

關(guān)鍵詞：熱鍍鋅;鋅渣;成型過(guò)程;控制策略

引言：

熱鍍鋅材料具有良好的抗腐蝕性能與美觀性，相較于同類型的其他材料，其成本更低，成為當(dāng)下普及性最強(qiáng)的鋼防腐蝕法。隨著鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)逐漸增加，加上人們的生活水平不斷提升，其對(duì)鋅漆板表面的質(zhì)量要求提出了更為嚴(yán)格的要求[1]。通過(guò)技術(shù)人員在工藝生產(chǎn)中研究的不斷深入，熱鍍鋅的質(zhì)量顯著提升，但實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中仍會(huì)產(chǎn)生鋅渣，影響到鍍鋅材料的整體質(zhì)量。鍍鋅產(chǎn)生的鋅渣一方面縮短了鋅容器的使用壽命，而且會(huì)影響到產(chǎn)品表面的質(zhì)量，基于此，對(duì)鋅渣的抑制和改良的研究漸漸提上日程。生產(chǎn)商開(kāi)始改進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)設(shè)施，希望能抑制鋅渣的產(chǎn)生，減少原材料的消費(fèi)，改善鋼板表面的平整度和鋼的性能[2]。

一、鍍鋅生產(chǎn)過(guò)程鋅渣生成的機(jī)理

鍍鋅材料按照不同工藝生產(chǎn)技術(shù)，可分為電鍍鋅和熱鍍鋅兩種，熱鍍鋅生產(chǎn)工藝主要采用帶鋼防蝕法進(jìn)行，具有成本低廉、普及率高的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，熱鍍鋅材料在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的防腐蝕性、易成型性、易涂裝性以及美觀性，因此在建筑行業(yè)、汽車生產(chǎn)行業(yè)等領(lǐng)域被廣泛使用。無(wú)論采取何種措施，在產(chǎn)品進(jìn)行熱鋅過(guò)濾時(shí)，鋅容器中的液體鋅都會(huì)與少量的鐵發(fā)生反應(yīng)，并通過(guò)各種氧化和腐蝕而產(chǎn)生鋅渣，這是無(wú)法避免的。而決定鍍鋅材料表面質(zhì)量的好壞，在一定程度上取決于生產(chǎn)工藝過(guò)程中的鋅渣。一方面，帶鋼材料通過(guò)鋅液的過(guò)程中，其表面會(huì)附著大量鋅渣，造成鍍鋅材料上產(chǎn)生點(diǎn)狀壓痕[3]。另一方面，由于鋅渣在穩(wěn)定輥結(jié)構(gòu)和沉沒(méi)輥結(jié)構(gòu)上不進(jìn)行及時(shí)的處理，會(huì)造成鋅渣的不斷累積，因此在使用帶鋼材料時(shí)經(jīng)過(guò)輥?zhàn)訒r(shí)，也會(huì)造成鍍鋅受到鋅渣的擠壓，表面出現(xiàn)條狀的壓痕。這些缺陷和壓痕會(huì)嚴(yán)重影響鍍鋅材料的美觀性，甚至還會(huì)造成生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命縮短，影響工藝生產(chǎn)企業(yè)的工作效率。

二、影響鋅渣產(chǎn)生的主要因素

2.1鋅液含鋁量對(duì)鋅渣產(chǎn)生的影響

熱鍍鋅的過(guò)程中需要添加鋁，以增強(qiáng)基板與鋅層之間的相互吸附力，進(jìn)而提升鋅層表面的光潔度，避免在熱鍍鋅的過(guò)程中生成大量的鋅鐵合金。綜合相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熱鍍鋅過(guò)程中鋅液的溫度為465℃時(shí)，鋅渣量與鋅液中鋁的含量之間呈現(xiàn)為相關(guān)關(guān)系，鋅液中鋁的含量在0.13%以下時(shí)，熱鍍鋅期間鐵的溶解量會(huì)隨著鋁的含量升高而逐漸降低，鋅液中鋁的含量超過(guò)0.13%時(shí)，熱鍍鋅期間鐵的溶解量會(huì)隨著鋁的含量升高而逐漸升高，所產(chǎn)生的鋅渣尺寸與數(shù)量也會(huì)逐漸增多，其中鋅液中含鋁量對(duì)鋅渣產(chǎn)生的影響可以用化學(xué)方程式2FeZn7+5Al= Fe2Al5+14Zn來(lái)解釋[4]。

2.2鋅液溫度對(duì)鋅渣產(chǎn)生的影響

鋅液溫度直接決定了熱鍍鋅過(guò)程中鐵的溶解度，綜合相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，鐵的損耗量在熱鍍鋅過(guò)程中會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加，鋅鍋中的鋅液溫度低于500℃左右時(shí)，鐵的損耗量隨著時(shí)間延長(zhǎng)而增加的速度為緩慢，當(dāng)鋅鍋中鋅液的溫度超過(guò)500攝氏度，鐵的損耗量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增加的速度為快速，如果鋅液的溫度在650℃以上時(shí)，鋅液會(huì)對(duì)鐵造成破壞性的侵蝕，整個(gè)熱鍍鋅工藝會(huì)直接失敗?；诖?，進(jìn)行熱鍍鋅工藝時(shí)，鋅液的溫度需要控制在450℃到465℃之間，在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)，鐵的損耗量增加速度緩慢，在可控范圍內(nèi)，而且鋅液表面因?yàn)檠趸纬傻匿\渣量也會(huì)明顯減少。

2.3表面清洗質(zhì)量鋅渣產(chǎn)生的影響

熱鍍鋅的原材料一般都選擇冷硬鋼卷，進(jìn)行熱鍍鋅工藝時(shí)，如果原材料的表面存在油脂、灰塵等殘留物，這些殘留物會(huì)直接進(jìn)入到鋅液中，影響到鋅液的清潔度，造成鋅液中的含鐵量升高，鋅渣的生成量也會(huì)隨之增加，基于此，原材料表面清潔度的管理需要得到重視，減少帶入鋅鍋中的殘留物，鋅渣的生成量也會(huì)隨之減少。

三、鋅渣的有效控制

3.1改進(jìn)鍍鋅鋅鍋的材料

由于生產(chǎn)工藝中的傳統(tǒng)電鍍的鍋易與鋅液發(fā)生反應(yīng)，從而使容器發(fā)生腐蝕，產(chǎn)生大量鋅渣，減少使用壽命。人們開(kāi)始考慮是否能改變鍋的材料，使用無(wú)法與液態(tài)的鋅發(fā)生反應(yīng)的鍋，比如性能穩(wěn)定的陶瓷鍋。陶瓷鍋不會(huì)對(duì)鋅液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因此不會(huì)產(chǎn)生鋅渣，也不會(huì)對(duì)液鋅產(chǎn)生任何影響。而且這種鍋使用期限通常在11-14年，無(wú)需頻繁更換，更加減少原材料的付出，降低成本。

3.2原板表面質(zhì)量的嚴(yán)格要求

流水線的工人要對(duì)生產(chǎn)線鋼板的表面質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，按照要求對(duì)其表面進(jìn)行檢查。嚴(yán)格控制其表面的油、粉塵以及其他污垢等雜質(zhì)的存在，按要求檢查鋼板表面反射率，確保鋼板表面的清潔度。鋼在退火之前，要保證爐前清洗的正常進(jìn)行，保持干凈有光澤的表面，以及大于60%的反光性。在退火爐中，溫度以及氧氣含量等參數(shù)要確保正常，盡可能為退火提供良好的條件，從而大大減少鋼出爐后氧化皮與鋅反應(yīng)產(chǎn)生的鋅渣的量。

3.3嚴(yán)格控制溫度

在正常生產(chǎn)過(guò)程中，液態(tài)鋅需要保持在455-465℃，因?yàn)樵谶@種情況下，溶解的鐵相對(duì)較少，產(chǎn)生的鋅渣也較低，但是當(dāng)液態(tài)鋅的溫度為480℃，鐵的消耗會(huì)變得非常大，超過(guò)500℃后，鐵的消耗達(dá)到最大，產(chǎn)生的鋅渣也達(dá)到峰值。由于鋅渣的出現(xiàn)，鋼表面出現(xiàn)各種缺陷;相反，鋅液的流動(dòng)性隨著溫度的下降而下降，對(duì)鋅層的控制變得更加困難，更加難控制表面質(zhì)量。合理控制帶鋼入鋅鍋溫度，可以避免過(guò)高的帶鋼溫度造成的鐵損量以及鋅渣量的增加。

3.4標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程

熱鍍鋅工序一定要明確工藝紀(jì)律，制作標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序，如完成熱鍍鋅工藝后需要對(duì)鋅渣進(jìn)行及時(shí)清理，每個(gè)月進(jìn)行一次徹底的鋅渣清理。開(kāi)展熱鍍鋅工序時(shí)，清洗槽的濃度、原材料清洗質(zhì)量等需要做到嚴(yán)格管控。所使用到的相關(guān)工具，技術(shù)人員要明確使用規(guī)范，提前做好預(yù)熱工作并放在正確的位置，避免工具掉落鋅鍋等異常情況發(fā)生，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程可以從根源上將鋅渣的誘發(fā)因素加以杜絕，減少鋅渣產(chǎn)生量。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，熱鍍鋅過(guò)程中鋅渣的產(chǎn)生會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命，基于熱鍍鋅過(guò)程中鋅渣的產(chǎn)生機(jī)理，可以明確鋅渣的產(chǎn)生原因，從而制定管控原材料清洗質(zhì)量、改進(jìn)鍍鋅鋅鍋的材料以及嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度等相關(guān)對(duì)策來(lái)避免更多鋅渣的生成，控制生產(chǎn)工藝質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉潤(rùn)博.熱鍍鋅生產(chǎn)工藝工程中鋅渣的成型過(guò)程及控制分析[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2020（16）：2.

[2]周大沆，孫梁，李國(guó)超，等.試論冷軋酸軋生產(chǎn)線設(shè)備功能精度管理[J].中國(guó)設(shè)備工程，2011（9）：2.

[3]王志壯.熱鍍鋅過(guò)程中鋅渣的形成及其控制[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（17）：2.

[4]陳學(xué)松.熱鍍鋅工藝中鋅渣的形成及其控制[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2021（4）：2.