冷熱兼容鍍鋅線(xiàn)產(chǎn)品表面鋅疤缺陷的預(yù)防

王金鋼

摘 要：某冷軋廠(chǎng)熱基鍍鋅線(xiàn)在改造為冷熱兼容鍍鋅線(xiàn)后，出現(xiàn)鋅疤缺陷且無(wú)明顯規(guī)律?；阡\疤缺陷的成形理論，對(duì)造成鋅疤缺陷的成因進(jìn)一步分析，提出了預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：冷熱兼容；鍍鋅；鋅渣鋅疤；清潔

PREVENTION OF ZINC SCAR DEFECTS ON THE SURFACE OF COLD AND HOT COMPATIBLE GALVANIZED LINE PRODUCTS

Wang Jingang

（Cold Rolling Project Department of Tangshan Company of HBIS? ? Tangshan? ? 063000，China）

Abstract：After a hot galvanizing line in a cold rolling plant was transformed into a cold and hot compatible galvanizing line， zinc scar defects appeared without obvious patterns. Based on the forming theory of zinc scar defects， further analysis is conducted on the causes of zinc scar defects and preventive measures are proposed.

Key words： cold and hot compatibility; galvanizing; zinc scar; cleaning

1? ? 產(chǎn)線(xiàn)簡(jiǎn)介

某冷軋廠(chǎng)熱基鍍鋅線(xiàn)年產(chǎn)50萬(wàn)t，產(chǎn)品規(guī)格0.8～5.0×820～1 524 mm；鋼種：CQ、 DQ 、HSLA；表面狀態(tài)：無(wú)鋅花；鋅層厚度：60～

600 g/m2雙面；后處理：鉻化＋涂油；采用改良森吉米爾法，機(jī)組入口預(yù)留清洗段位置，產(chǎn)線(xiàn)布局如圖1所示。

由于厚度2.0 mm以下的熱軋?jiān)瞎?yīng)量不足，不能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。為保證客戶(hù)需求，用冷軋?jiān)蠒簳r(shí)替代厚度2.0 mm以下的熱軋?jiān)?，在工藝布局不變的情況下對(duì)全線(xiàn)張力，焊機(jī)參數(shù)，退火參數(shù)，鋅液成分等工藝參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化，采用冷基原料生產(chǎn)后，產(chǎn)品質(zhì)量合格，產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了冷熱基原料兼容生產(chǎn)。

2? ? 缺陷描述

在生產(chǎn)一段時(shí)間后，出現(xiàn)了類(lèi)似鋅疤缺陷，如圖2所示，缺陷形貌呈點(diǎn)狀，帶鋼正反兩面均存在缺陷，并且大小不一，無(wú)規(guī)律分布，斷續(xù)出現(xiàn)，缺陷出現(xiàn)時(shí)間也無(wú)規(guī)律。

3? ? 原因分析

3.1? ? 鋅疤、鋅粒產(chǎn)生機(jī)理

帶鋼進(jìn)人鋅鍋時(shí)，殘留在帶鋼表面的固體顆粒被帶入鋅鍋中，這些物質(zhì)主要是鐵粉和碳顆粒（包括灰塵），鐵粉在鋅液中與Zn、Al形成金屬間化合物，其中Fe2Al5形成浮渣，F(xiàn)eZn7形成底渣，而極少量的碳顆粒和灰塵會(huì)污染鋅液，通常變?yōu)楦≡囊徊糠?。如果渣量較多，可粘附在帶鋼表面，這種缺陷在鋅層表面表現(xiàn)為米粒大小的突起點(diǎn)，俗稱(chēng)鋅疤、鋅粒缺陷，直接影響了產(chǎn)品外觀(guān)質(zhì)量[1]。

由以上鋅粒鋅疤產(chǎn)生機(jī)理可知，帶鋼入鋅鍋前的清潔度和鋅鍋鋅液管理是影響該缺陷的直接原因，而帶鋼入鋅鍋前的清潔度又是重中之重，它與冷硬原料表面殘油殘鐵情況、入退火爐前清洗效果、退火爐清潔能力均有關(guān)。

3.1.1? ? 原料表面殘油殘鐵

它是指熱軋?jiān)辖?jīng)酸洗、冷軋后，冷硬帶鋼表面殘留的油脂（軋制油、潤(rùn)滑油、液壓油等）和微小的固體顆粒（鐵粉、灰塵等）。帶鋼表面清潔度可用每平方米帶鋼表面殘留物總量或帶鋼表面反射率來(lái)表示。當(dāng)原料表面清潔度低于清洗段、退火爐和鋅液的清潔能力時(shí)，帶鋼表面將有剩余的殘留物存在，這部分殘留物總量超過(guò)鍍鋅的允許值時(shí)，就會(huì)在鍍鋅后產(chǎn)生鋅粒、鋅疤。

3.1.2? ? 入退火爐前清洗效果

入退火爐前清洗處理包括堿浸洗、堿刷洗、電解清洗、熱水刷洗及熱水漂洗這五個(gè)步驟，目的是去除帶鋼表面油污和微小的固體顆粒（鐵粉、灰塵等）雜質(zhì)。其清洗效果可通過(guò)帶鋼在清洗段前后的反射率對(duì)比來(lái)表示，五個(gè)步驟中的哪一步驟出現(xiàn)問(wèn)題，都極可能導(dǎo)致鋅粒鋅疤的產(chǎn)生。

3.1.3? ? 退火爐清潔能力

帶鋼入鋅鍋時(shí)表面殘留物總量必須滿(mǎn)足鍍鋅的基本要求，故可將退火爐清潔能力定義為：

W=（q0-q2）/q0x100 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

q2=O+C ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

式中：W為退火爐清潔能力；q0為帶鋼人退火爐時(shí)的表面清潔度，mg/m2；q2為帶鋼入鋅鍋時(shí)的表面清潔度，mg/m2；O為帶鋼表面殘留氧化物總量，mg/m2；C為帶鋼表面殘留碳或其他可脫落的固體顆?？偭浚琺g/m2。

對(duì)于熱鍍鋅產(chǎn)品，帶鋼入鋅鍋時(shí)的表面清潔度應(yīng)小于5 mg/m。在改良森吉米爾法鍍鋅工藝中，退火爐內(nèi)對(duì)帶鋼進(jìn)行無(wú)氧化明火直燃加熱、N2+H2保護(hù)氣氛退火還原，使軋制油揮發(fā)、裂解、還原帶鋼表面的碳和氧，獲得一個(gè)清潔表面[2]。若發(fā)生退火爐明火的空燃比偏高、噴冷風(fēng)機(jī)漏氣、爐內(nèi)露點(diǎn)偏高以及爐內(nèi)耐材脫落等情形，則爐內(nèi)氣氛偏離還原態(tài)并二次污染帶鋼，也會(huì)影響進(jìn)鋅鍋前的表面清潔度。

3.1.4? ? 鋅鍋鋅液管理

鍍鋅過(guò)程中，若鋅液溫度、鋅液成分及撈渣控制不當(dāng)，也會(huì)發(fā)生鋅粒鋅疤缺陷。

1）鋅液溫度為460 ℃時(shí)，鋅液中鐵含量超過(guò)0.028%，由于鐵達(dá)到超飽和狀態(tài)，析出的鐵粒便彌散在鋅液中，帶鋼穿過(guò)鋅液時(shí)，吸附在板面上就形成鋅粒缺陷。

2）當(dāng)鋅液中鋁含量低于0.14%時(shí)就會(huì)產(chǎn)生鋅鍋底渣，底渣過(guò)多被沉沒(méi)輥機(jī)械攪動(dòng)而浮起，從而伴隨鋅液黏附在鍍鋅板面上。

3）鋅鍋中的鋅液溫度波動(dòng)值超過(guò)5 ℃，鋅鍋中鋁含量波動(dòng)值超過(guò)0.05%，就會(huì)有鐵析出，或者鋅液溫度過(guò)高超過(guò)480 ℃時(shí)，鐵被鋅液腐蝕的速度呈拋物線(xiàn)關(guān)系增長(zhǎng)，使鋅液中鐵的含量迅速增多[2]。

4）撈渣作業(yè)不規(guī)范，極易把浮渣帶到鍍鋅帶鋼表面，形成鋅疤缺陷。

3.2? ? 冷熱兼容鍍鋅線(xiàn)鋅疤防控措施現(xiàn)狀

此熱基鍍鋅線(xiàn)在考慮采用冷基原料時(shí)，由于不增加脫脂清洗段，根據(jù)鋅疤缺陷產(chǎn)生的原因，對(duì)其他方面制定了更加嚴(yán)格的防控措施。

1）對(duì)酸軋機(jī)組的軋機(jī)工作輥進(jìn)行鍍鉻處理，提高乳化液吹掃壓力，保證冷硬原料的殘油殘鐵

量≤150 mg/m2，表面反射率≥70%。

2）每次產(chǎn)線(xiàn)定修（約20 d一次）對(duì)產(chǎn)線(xiàn)輥?zhàn)舆M(jìn)行擦拭，重點(diǎn)把產(chǎn)線(xiàn)退火爐之前的輥?zhàn)由系挠臀矍謇砀蓛?，并由?zhuān)人進(jìn)行檢查確認(rèn)。

3）充分利用退火爐無(wú)氧化明火直燃段（NOF）的優(yōu)勢(shì)：①高溫（1 250℃～1 300℃）消除帶鋼表面殘油脂類(lèi)；②明火直燃的吹掃功能消除帶鋼表面大部分的殘鐵及碳顆粒（包括灰塵）。同時(shí)，直燃段的空燃比設(shè)定由0.9～0.98調(diào)整為0.9～0.95，進(jìn)行基于在線(xiàn)焦?fàn)t煤氣熱值分析的直燃段空燃比自動(dòng)控制，確保直燃段的“無(wú)氧化”環(huán)境。

4）鋅液鋁含量由0.2±0.02%調(diào)整為0.22±0.02%，充分利用鋁的造渣功能，確保鋅鍋無(wú)底渣，保證鋅液鐵含量在0.02%以下；鋅液溫度控制由460±5 ℃調(diào)整為460±3 ℃，減少溫度波動(dòng)；對(duì)撈渣作業(yè)的時(shí)間、周期、路線(xiàn)、位置、手法制定可視化看板，規(guī)范崗位工作業(yè)習(xí)慣。

3.3? ? 要因查找

鋅疤缺陷出現(xiàn)后，對(duì)上述防控措施進(jìn)行了檢查確認(rèn)，未發(fā)現(xiàn)違規(guī)現(xiàn)象，說(shuō)明在防控措施的制定上還存在漏洞，后通過(guò)在退火爐入口架設(shè)一臨時(shí)高清攝像頭進(jìn)行帶鋼表面實(shí)時(shí)檢測(cè)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在出現(xiàn)鋅疤缺陷時(shí)，通過(guò)倒查錄像發(fā)現(xiàn)帶鋼在入爐前有黑色斑點(diǎn)，進(jìn)一步跟蹤發(fā)現(xiàn)為產(chǎn)線(xiàn)入口段托輥（預(yù)留清洗段和入口活套）上的油污鐵粉沾染帶鋼所致，結(jié)合之前的生產(chǎn)記錄，發(fā)現(xiàn)在連續(xù)生產(chǎn)冷基鍍鋅（平均厚度1.5 mm）6 000 t左右時(shí)，出現(xiàn)此鋅疤缺陷的概率較高。

4? ? 預(yù)防措施及總結(jié)

在保留原有預(yù)防鋅粒鋅疤措施的情況下，增補(bǔ)如下措施：

1）優(yōu)化排產(chǎn)計(jì)劃，冷基與熱基交錯(cuò)生產(chǎn)，冷基鍍鋅每次不得連續(xù)生產(chǎn)超4 000 t，每?jī)纱卫浠冧\生產(chǎn)的間隔要大于48 h，以緩解冷基帶鋼表面殘油殘鐵對(duì)托輥的污染以及利用熱基原料對(duì)托輥上的污染物進(jìn)行“清洗”，保證在一個(gè)輥?zhàn)忧鍧嵵芷冢s20 d）內(nèi)的正常生產(chǎn)。

2）更換托輥的材質(zhì)，由丁晴橡膠改為耐磨鋼材質(zhì)，以便于清潔維護(hù)和減少托輥對(duì)殘油殘鐵的吸附。

通過(guò)以上預(yù)防措施的實(shí)施，避免了此類(lèi)鋅渣鋅疤缺陷的再次發(fā)生。后期，隨著高端客戶(hù)的開(kāi)發(fā)以及客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品表面要求越來(lái)越高，產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)是大勢(shì)所趨，備用清洗段的改造要納入計(jì)劃，以適應(yīng)冷熱基兼容鍍鋅線(xiàn)高端產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1]? ? 李九嶺．帶鋼連續(xù)熱鍍鋅（第四版）[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2019.5.

[2]? ? 胡宓宓，張永鋼．鋅粒鋅疤原因分析及預(yù)防[J].四川冶金， 2011（2）：27-28．