摘 要:漏鍍是鍍鋅較常見的缺陷之一,影響漏鍍?nèi)毕莸囊蛩胤倍啵R姷脑虬ㄔ衔廴?、還原不充分、爐子密封性不良、氧含量過高、鋅灰壓入、爐輥結(jié)瘤等。針對一種產(chǎn)線突發(fā)的漏鍍進行分析,借助掃描電鏡及能譜儀(EDS)進行成分檢測,并結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實況,判斷出該漏鍍?nèi)毕菔怯捎谕嘶馉tNOF段耐材脫落破碎,在復(fù)雜的爐內(nèi)氣體流場下,粉塵類耐材黏附至帶鋼表面導(dǎo)致。通過爐內(nèi)清理、破碎耐材修復(fù)、帶鋼合理過渡等措施,有效抑制了該缺陷產(chǎn)生,表面質(zhì)量得到提升。
關(guān)鍵詞:熱基板鍍鋅;漏鍍;退火爐
ANALYSIS AND RESEARCH ON TYPICAL ZINC LEAKAGE DEFECTS OF A FLOWER FREE GALVANIZED SHEET
Ma Zhanjun
(Chengde Chengsteel Vanadium amp; Titanium Cold Rolling Thin Plate Co., Ltd. Chengde 067001, China)
Abstract:Zinc Leakage is one of the most common defects of galvanizing. There are many factors affecting the defects of leakage plating. The common reasons include: raw material pollution, insufficient reduction , poor sealing of the furnace, too high oxygen content, zinc dross pressing,and furnace roller nodules, etc. This article analyzes a sudden zinc Leakage on a production line, and uses SEM and EDS for composition detection. Based on the on-site production situation, it is determined that the leakage plating defect is caused by the detachment and fragmentation of the refractory material in the NOF section . Under the complex gas flow field in the furnace, dust resistant materials adhere to the surface of the strip steel resulting in the leakage plating defect. Through measures such as cleaning inside the furnace, repairing broken refractory materials, and reasonable transition of strip steel, the occurrence of this defect has been effectively suppressed, and the surface quality has been improved.
Key words: thermal-based galvanizing; Zinc Leakage; annealing furnace
0 前 言
鍍鋅板具有較高的耐蝕性,廣泛應(yīng)用于光伏支架、鋼板倉、冷卻塔、地下管廊、畜牧、汽車、家電等等領(lǐng)域。按鋅層表面狀態(tài),常見熱鍍鋅板包括無鋅花、小鋅花和大鋅花。隨著鍍鋅技術(shù)的進步,客戶對鍍鋅板表面質(zhì)量要求越來越嚴格,無花鍍鋅板因其表面色澤均勻,缺陷難以遮蓋,對表面質(zhì)量要求更高。常見缺陷有:鋅粒壓入、鋅流紋、云紋、光整不均、鈍化不均、漏鍍等,其中漏鍍是影響耐腐蝕性重要因素之一,也是鍍鋅板不能容忍的缺陷。
鍍鋅板從熱軋卷經(jīng)酸洗工序再到鍍鋅工序,經(jīng)過諸多環(huán)節(jié),影響漏鍍的原因十分廣泛。例如:基板板面上存在未洗凈的臟物、退火爐爐內(nèi)氫氣含量偏低殘氧量偏高、爐鼻內(nèi)的鋅灰等[1]。對于偶發(fā)性漏鍍,雖然現(xiàn)場有諸多檢測儀表,包括檢測:爐內(nèi)露點、氧含量、氫含量、煤氣熱值、帶鋼溫度等等,但經(jīng)常檢測不出異常點,因此在連續(xù)鍍鋅線很難判斷漏鍍產(chǎn)生的原因。作為從事鍍鋅的技術(shù)人員都清楚漏鍍產(chǎn)生的一般原因是鐵基體表面發(fā)生一定的變化,導(dǎo)致鐵基體局部在鋅液中的浸潤性變得很差,造成鋅液附著于鐵基體表面時不能很好地發(fā)生反應(yīng)以形成鋅鐵合金層,導(dǎo)致這部分的鋅層黏附性很差,造成鋅層容易脫落,發(fā)生漏鍍[2]。但究竟是哪些因素引起鐵基體表面發(fā)生變化,需要具體情況具體分析。本文針對產(chǎn)線出現(xiàn)的一種漏鍍原因進行分析探討,制定對應(yīng)措施,減少無花鍍鋅板漏鍍?nèi)毕莸漠a(chǎn)生量。
1 試驗材料及方法
典型漏鍍?nèi)毕輰嵨镎掌鐖D1所示,牌號:SGH340,鋅層厚度:275 g/m2。圖1漏鍍?nèi)毕輼悠穼嵨锟梢娒黠@黑色米粒狀大小異物,表層未黏鋅。在實物上裁取8 mm×8 mm包含缺陷的試樣,經(jīng)超聲波清洗后,吹掃干凈,借助掃描電鏡及能譜儀(EDS)進行成分檢測,再結(jié)合生產(chǎn)工藝過程進行分析研究。
2 漏鍍?nèi)毕莸男纬稍蚍治?/p>
2.1 漏鍍?nèi)毕莩煞謾z測
樣品缺陷位置的微觀形貌及EDS能譜分析結(jié)果如圖2及表1所示。
圖1中漏鍍?nèi)毕荽笮∪缑琢?,?jīng)電鏡放大后,缺陷部位形貌不規(guī)則,成散片狀、凸起,如圖2a所示。對缺陷三個區(qū)域進行能譜檢測,成分中主要含有O、Mg、Al、P、Cl、Cr、Zn等元素,如圖2b、圖2c、圖2d及表1所示,元素數(shù)量相對比較復(fù)雜。
現(xiàn)場了解缺陷主要出現(xiàn)在帶鋼下表面,上表面較少,在正常生產(chǎn)過程中突然出現(xiàn),出鋅鍋后可見,無周期,連續(xù)生產(chǎn)三卷鋼后,缺陷逐漸減輕直至消失,檢查現(xiàn)場露點、煤氣熱值、氧含量、氫含量等參數(shù)均在正常范圍內(nèi),隨后取樣進行分析。根據(jù)以上特征元素初步判斷:Al、Zn元素可能來自鋅液,O含量很高,但爐內(nèi)氧含量并未超標,因此懷疑可能基板未充分還原,Cl元素可能來自酸液,Cr含量可能來自鈍化液。
結(jié)合現(xiàn)場工藝,進一步推斷,由于基板來自上游工序的連續(xù)酸洗線,查詢酸洗工藝速度及酸液濃度和溫度等參數(shù),同一卷鋼并無明顯變化,也未出現(xiàn)設(shè)備故障,因此通卷表面雜質(zhì)含量應(yīng)該相近,而鍍鋅過程中在該卷鋼后半卷突然出現(xiàn),因此可排除Cl元素來自酸液的可能;出鋅鍋后就能發(fā)現(xiàn)帶鋼表面存在該缺陷,也可排除鈍化液中Cr的影響;鋅液成分中Al含量在正常范圍內(nèi)(0.18%~0.23%),而缺陷樣中Al元素含量很高,因此推斷Al元素還有其他來源;缺陷樣中存在Mg元素且含量很高,是一個非常重要的特征元素。結(jié)合相關(guān)文獻,在連續(xù)熱鍍鋅過程中,由于原料、爐區(qū)與鋅鍋等工藝設(shè)備不穩(wěn)定造成鋅層與鐵基結(jié)合不牢固,鍍鋅后帶鋼表面或邊部存在局部鋅層脫落現(xiàn)象[3],再結(jié)合O、Al推斷這些元素可能和爐子耐材成分相關(guān)。
2.2 退火爐NOF段耐材成分檢測分析
為證實這些元素是否與爐子耐材相關(guān),對爐墻使用的耐火磚進行了EDS能譜分析,分析結(jié)果見圖3及表2。從能譜成分可看出耐材中含有C、O、Mg、Al、Cl、Cr、Zn元素,除C元素分析誤差較大之外,其他元素基本與漏鍍點元素吻合。鋼中C元素質(zhì)量分數(shù)多在0.1%~1%之間,且是原子序數(shù)為6的輕元素,因而在實際測試鋼中C質(zhì)量分數(shù)時,定量分析結(jié)果往往偏差很大,有時定性分析結(jié)果也會出現(xiàn)偏頗[4]。因此去除C元素,通過對比,可判斷缺陷樣品中的各元素與耐材元素基本一致。
為進一步驗證耐材是引起漏鍍的主要原因,停產(chǎn)檢修時,對爐內(nèi)進行了檢查,現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)NOF段存在大量灰塵、氧化鐵皮及耐材殘渣見圖4a,燒嘴附近部分耐材脫落散落在地面和燒嘴附近,見圖4b。由此可說明爐況確實不佳,耐材黏附至帶鋼上造成漏鍍。但漏鍍?nèi)毕轂楹沃饕霈F(xiàn)在下表面?推斷如下:NOF段為直燃段,爐溫1 250 ℃左右,煙氣濃度大,爐內(nèi)氣體流場復(fù)雜,耐材脫落位置是在燒嘴附近及墻體,而非爐頂區(qū)域,耐材脫落后重的部分則掉落至爐底摔碎,并激起地面的耐材殘渣、粉塵,在復(fù)雜的氣體流場中漂浮直至碰到帶鋼下表面、爐輥或爐頂?shù)葏^(qū)域并黏附在上面,導(dǎo)致帶鋼入鋅鍋后發(fā)生漏鍍。
3 解決措施
退火爐是退火段關(guān)鍵設(shè)備,是帶鋼連續(xù)熱鍍鋅機組的心臟,對熱鍍鋅板的質(zhì)量及性能起著至關(guān)重要的作用[5]。經(jīng)了解該條鍍鋅線以生產(chǎn)厚規(guī)格為主,所需加熱量大。煤氣熱值不穩(wěn)定、NOF段爐溫長期處于高溫狀態(tài)等因素對爐體耐材影響較大,爐內(nèi)灰塵、氧化鐵皮、耐材殘渣未及時清理,加上退火爐已經(jīng)到檢修爐役,綜合導(dǎo)致上述問題。因此,制定如下措施:1)在檢修計劃中要求定期對爐內(nèi)灰塵、氧化鐵皮、耐材殘渣等雜物進行清理。2)按周期檢查爐內(nèi)耐材狀況,對松動、碎裂的耐材及時清理修補,如圖5所示。3)生產(chǎn)安排要結(jié)合爐役,避免退火爐超期服役。4)生產(chǎn)排程時避免長期生產(chǎn)厚規(guī)格產(chǎn)品,期間穿插常規(guī)規(guī)格產(chǎn)品,但應(yīng)緩慢過渡,防止爐溫波動過大,影響耐材使用壽命。5)燃料選用精脫硫、高熱值的焦爐煤氣,熱值波動范圍控制在±5%[5]。
4 結(jié) 語
退火作為鍍鋅工序的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,退火爐區(qū)域引起漏鍍?nèi)毕莸囊蛩馗啵y排查,因此做好定期維護和預(yù)防是減少損失的重要手段。通過定期清理爐內(nèi)氧化鐵皮等粉塵、修復(fù)破裂的耐材、合理排產(chǎn)避免溫度波動過大、保障煤氣熱值等措施,有效解決了該類漏鍍?nèi)毕莸漠a(chǎn)生,為提高熱基鍍鋅板的表面質(zhì)量提供了參考。
參考文獻
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