鋼板熱鍍鋅漏鍍分析及預防措施

曹光明，宇 凡，劉萬春，金光宇，董立華

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東 日照 276826）

鋼板通過熱鍍鋅處理，使得鍍鋅鋼板具有良好的耐腐蝕性能。漏鍍?nèi)毕菔且环N常見的鍍鋅缺陷，漏鍍區(qū)域無鋅層保護，耐腐蝕性能會大大降低，是生產(chǎn)過程中需要重點消除的缺陷[1］。在連續(xù)熱鍍鋅過程中，退火氣氛不合理、原料狀態(tài)異常等都可能會導致漏鍍產(chǎn)生。對幾種不同因素導致漏鍍實例進行研究和分析，并提出對應的預防及消除措施。

1 連續(xù)熱鍍鋅工藝

連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)工藝：冷硬鋼卷→上卷→窄搭接焊接→清洗[熱堿液浸洗→熱堿液刷洗→電解清洗→熱水刷洗→熱水漂洗→熱水噴淋清洗→熱風干燥］→退火爐熱處理[預熱→加熱→（預氧化）→均熱→冷卻→均衡］→熱浸鍍鋅→光整→后處理→卷取。

帶鋼經(jīng)過退火爐退火，并浸入液態(tài)鋅液（含有0.2%左右的鋁）后，鋅和鐵的交界面上會生成一層Fe2Al5，稱為抑制層，是鋼板和鍍鋅層之間的黏附層。若抑制層連續(xù)質(zhì)密，則鍍鋅層的附著性良好，若抑制層缺失或者過厚時，則鍍鋅層的附著力較差，導致鋅層脫落，從而產(chǎn)生漏鍍?nèi)毕?。影響抑制層形成的因素有很多，通?？梢詫⑵浞譃閮深悾皇卿摪灞砻鏍顟B(tài)，例如表面有殘留氧化鐵皮，干涸的水漬，附著的雜質(zhì)等；二是鍍鋅工藝，例如鋅鍋內(nèi)鋁含量、鋅液溫度等。

2 漏鍍?nèi)毕菰蚍治?/h2>

2.1 殘留氧化鐵皮

熱軋工序由于溫度較高，鋼坯、鋼卷表面與氧化性氣氛接觸會產(chǎn)生氧化鐵皮，主要組成成分為FeO、Fe2O3、Fe3O4，通常熱軋卷表面都會附著一層氧化鐵皮。熱軋卷經(jīng)過酸洗工藝，可以將表面的氧化鐵皮除去，但氧化鐵皮壓入過深或Fe 含量較高等導致酸洗后仍殘留部分氧化鐵皮，殘留的氧化鐵皮若經(jīng)過退火爐后未被充分還原，表面浸潤性差，從而導致漏鍍。

圖1 為加磷高強鋼HC220YD+Z 在邊部產(chǎn)生的漏鍍?nèi)毕?，對其正常鋅層處及缺陷處進行能譜成分檢測，缺陷處成分為Fe和O，見表1。缺陷板經(jīng)酸洗去鋅層后，缺陷處呈現(xiàn)小凹坑形貌，判定為氧化鐵皮壓入導致的漏鍍。

表1 能譜成分（質(zhì)量分數(shù)） %

圖1 HC220YD+Z高強鋼漏鍍形貌

對于氧化鐵皮殘留導致的漏鍍，預防措施：（1）根據(jù)板坯的合金元素，設(shè)定合理的板坯加熱溫度，尤其的C、Si 含量較高的板坯，適當提高加熱溫度，減少紅色氧化鐵皮的產(chǎn)生。（2）熱軋工序增加除鱗道次，提高除鱗水壓力，保障除鱗效果。（3）氧化鐵皮程度較重的鋼種，酸洗工序提高酸洗自由酸濃度，保障酸洗效果。（4）退火均熱段爐內(nèi)氫含量≥4%，確保還原性氣氛。

2.2 耐火材料脫落

退火爐內(nèi)層由退火材料堆砌而成，正常檢修時開爐、停爐，以及輥系轉(zhuǎn)動的振動，都會導致耐火材料剝落。此外，帶鋼跑偏剮蹭等異常狀況也會損傷耐火材料。當微量耐火材料掉落黏附在帶鋼上，會造成偶發(fā)的漏鍍；當較多的耐火材料脫落，對輥系產(chǎn)生污染時，會導致持續(xù)的漏鍍。

圖2a 為鍍鋅機組在帶鋼跑偏后出現(xiàn)的漏鍍?nèi)毕荩植荚趥鲃觽?cè)。通過能譜成分檢測（圖2b），缺陷處發(fā)現(xiàn)O、Na、Mg、Ga 等對應耐火材料的成分。連續(xù)生產(chǎn)缺陷不消除，停機清理退火爐，發(fā)現(xiàn)被耐火材料污染的密封輥及脫落的耐火材料。

圖2 耐火材料脫落導致的漏鍍及漏鍍處能譜檢測成分

耐火材料污染導致的漏鍍，預防及解決措施：（1）嚴格執(zhí)行原料板型上線標準：楔形命中率≥70%，鋼帶鐮刀彎不得大于5 mm/2 m，任意10 m 內(nèi)不得超過15 mm。（2）退火爐均熱溫度降溫平穩(wěn)，設(shè)定降溫幅度不超過10 ℃，降低跑偏風險。（3）疑似輥系污染時，通過變化帶速對輥進行打磨，無效果時需開爐清理。

2.3 合金元素析出

高強鋼添加合金較多，會對鍍鋅帶來不利影響，其中Mn、Si等元素，在高溫下向帶鋼表面析出，并氧化生成氧化物[2］，這些氧化物難以被還原，影響帶鋼浸潤性。

通常合金析出及選擇性氧化隨Mn、Si等元素含量增加而加重，含量較低時一般無明顯影響，較高時會產(chǎn)生在整個板面無規(guī)律的斑點狀亮點缺陷，甚至在亮斑內(nèi)產(chǎn)生針眼大小的漏鍍?nèi)毕?。圖3為高Mn鋼在熱鍍鋅后表面出現(xiàn)的斑點狀缺陷，成片存在，在板面上無明顯分布規(guī)律，在微觀上表現(xiàn)為斑點處鋅層偏薄，欠光整。在部分斑點缺陷的中間，存在尺寸0.1～0.3 mm的小黑點漏鍍?nèi)毕?，對黑點部位進行掃描分析，缺陷部位明顯Mn元素析出并氧化。

圖3 合金析出形貌

小黑點漏鍍?yōu)镸n 合金析出、氧化較嚴重導致的小尺寸漏鍍，因此在生產(chǎn)合金元素較高的鍍鋅產(chǎn)品時，需要通過內(nèi)氧化、預氧化-還原、光亮退火等特殊工藝來防止合金析出及氧化。

2.4 爐鼻鋅灰滴落

在連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)過程中，爐鼻子內(nèi)部會因為鋅的蒸發(fā)不斷積累鋅灰，當鋅灰積累較多或者設(shè)備產(chǎn)生震動時[3］，鋅灰掉落黏附在帶鋼表面從而導致漏鍍。如圖4 所示，鋅灰掉落產(chǎn)生的漏鍍形態(tài)明顯，周圍有明顯的拉長形態(tài)鋅灰分布。

圖4 鋅灰導致的漏鍍

防止爐鼻子鋅灰掉落的主要措施為：（1）采用爐鼻子氮氣加濕，露點控制在-45 ℃～-5 ℃，抑制鋅液蒸發(fā)[3］。（2）定期進行人工吹掃爐鼻子溜槽，清理鋅灰。

2.5 其他原因

除以漏鍍的原因外，還有以下常見的誘發(fā)漏鍍的因素：（1）前工序來料表面有凹坑，壓痕等表面異常。（2）清洗段清洗不徹底，殘留水漬。（3）冷凝水或水冷設(shè)備漏水滴落到帶鋼表面，在爐內(nèi)加熱后形成水垢。（4）退火爐內(nèi)還原性氣氛不合理。（5）鋅鍋內(nèi)鋁含量設(shè)置不合理，難以形成均勻的抑制層。

具體的預防措施為：（1）加強前工序質(zhì)量管控，提供合格的酸軋卷。（2）制定合理的堿液溫度、電導率、刷輥電流、漂洗水溫度和烘干溫度，及時更換擠干輥。（3）對水冷設(shè)備定期檢查，及時更換受損設(shè)備。（4）控制均熱段氫含量≥4%，露點≤35 ℃。（5）控制鋅鍋內(nèi)鋁含量在（0.22±0.03）%以內(nèi)。

3 結(jié) 語

通過對帶鋼連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)過程中多個常見因素導致的漏鍍進行分析，加深對漏鍍?nèi)毕莓a(chǎn)生原因及預防措施的認識。漏鍍?nèi)毕菖c鋼板的材質(zhì)、來料的質(zhì)量、鍍鋅工序每個關(guān)鍵工藝的管控及生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性有關(guān)。在生產(chǎn)過程中，針對可能誘發(fā)漏鍍的風險點，制定嚴格的控制標準，有效減少漏鍍?nèi)毕莸漠a(chǎn)生。