一、前言

在熱鍍鋅板不斷進(jìn)入家電板市場(chǎng)的今天，客戶對(duì)于家電鍍鋅板材的表面質(zhì)量要求也在不斷提高，能否在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，板材質(zhì)量顯得尤為重要。 鋅渣在板材鍍鋅的過(guò)程中是不斷出現(xiàn)的，一旦鋅渣在板帶運(yùn)動(dòng)過(guò)程中附著于表面上，會(huì)使得板材表面產(chǎn)生點(diǎn)狀或條狀缺陷，影響合同的正常交付，因此采取有效措施降低鋅渣的產(chǎn)生是十分有必要的。

 

二、鍍鋅板鋅渣缺陷及原因分析

鍍鋅板表面缺陷的產(chǎn)生主要由以下幾個(gè)方面造成：

1.原料帶鋼板材本身所具有的缺陷，如原帶鋼材料銹蝕，冷軋吹掃不良，表面殘油、殘鐵過(guò)多導(dǎo)致冷軋乳化液殘留物過(guò)多等。

2.原料帶鋼板軋制生產(chǎn)工藝前處理不當(dāng)，如脫脂堿點(diǎn)超標(biāo)、脫脂劑使用不當(dāng)導(dǎo)致的脫脂不盡，刷毛磨損掉落、刷洗輥電流過(guò)小導(dǎo)致的表面刷洗不良，擠干輥表面不良、壓力不均導(dǎo)致的擠干不良，漂洗溫度、水流流量不過(guò)度調(diào)整導(dǎo)致的漂洗不完全等。

3.退火爐中帶鋼退火工藝缺陷，如無(wú)氧化加熱段空燃比過(guò)大、爐子存在泄漏、氫氣通氣流量低導(dǎo)致的帶鋼表面氧化，鋅渣鋅灰過(guò)多附著在帶條上導(dǎo)致的帶材表面殘留物多等。

4.穩(wěn)定輥、沉沒(méi)輥本身缺陷壓入鋅渣，如輥?zhàn)訙喜酆辖饘舆^(guò)厚，倒角、粗糙度過(guò)小，輥面粗糙度過(guò)大，輥?zhàn)铀蕉?、圓周跳動(dòng)過(guò)大，軸瓦磨損過(guò)大等。

5.鋅鍋內(nèi)帶鋼鍍鋅工藝不適宜，如鋅錠投入過(guò)快，帶 鋼生產(chǎn)規(guī)格頻繁變換導(dǎo)致的鋅鍋溫度波動(dòng)大，鋅錠投入量不匹配，鋅鍋內(nèi)鋁含量不穩(wěn)定或含量過(guò)低，輥?zhàn)又Ъ芨g，帶鋼表面還原不良導(dǎo)致的 Fe 溶出過(guò)多等。

 

通過(guò)提高對(duì)原材料表面質(zhì)量的要求及有針對(duì)性措施的實(shí)施，以及退火爐中帶鋼退火工藝的不斷完善，鍍鋅板表面缺陷的影響得到了有效控制，但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，鋅鍋鋅渣對(duì)于鍍鋅板表面質(zhì)量的影響仍占有極大的比重。

鋅渣對(duì)鍍鋅板表面質(zhì)量的主要影響如下：

 

1.嚴(yán)重影響鋼卷表面質(zhì)量。 在正常情況下，生產(chǎn)出來(lái)的鍍鋅鋼帶表面不應(yīng)有漏鍍、鍍層脫落、肉眼可見(jiàn)裂紋等影響用戶使用的缺陷， 而鋅渣會(huì)嚴(yán)重影響到帶鋼鍍鋅層的質(zhì)量，造成鍍層粗糙，產(chǎn)生凹陷、麻點(diǎn)、鋅瘤等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致大面積鍍層脫落，造成大批量鋼卷質(zhì)量降級(jí)，甚至變成廢品。

2.嚴(yán)重影響設(shè)備使用壽命。 鋅鍋中的鋅渣會(huì)增加傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行阻力，同時(shí)加大鋅鍋內(nèi)部設(shè)備的腐蝕，易造成載荷增加甚至超載，加快設(shè)備損壞失效。

3.嚴(yán)重影響熱鍍鋅成本。 當(dāng)在生產(chǎn)同樣多的鍍鋅板時(shí)，鋅灰鋅渣嚴(yán)重會(huì)使 Zn 元素在鋅渣中所占的比重更大， 則其鋅鍋鋅錠消耗量會(huì)比正常狀況下鋅錠消耗量多一倍以上，大大提高熱鍍鋅成本。

4.嚴(yán)重影響企業(yè)聲譽(yù)及形象。 由于鋅渣的影響，生產(chǎn)出來(lái)的鍍鋅板表面出現(xiàn)缺陷時(shí)，一旦發(fā)貨外送后被廠家在使用中發(fā)現(xiàn)，將會(huì)造成極大的品牌負(fù)面影響。 在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的今天，任何細(xì)節(jié)都決定著企業(yè)的形象。

 

我們對(duì)鍍鋅作業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了長(zhǎng)期細(xì)致觀察，有針對(duì)性地進(jìn)行重點(diǎn)分析，發(fā)現(xiàn)鋅渣在鋅鍋中存在的表現(xiàn)形式主要有三種：面渣、懸浮渣與底渣。 鋅鍋內(nèi)的主要成分是鋅液,因此我們可以得到面渣的密度是低于鋅液的密度，其表現(xiàn)為漂浮在鋅鍋表層； 懸浮渣的密度與鋅液的密度近似或相等，其表現(xiàn)為懸浮在鋅鍋鋅液中的各個(gè)角落；底渣的密度是高于鋅液的密度，其表現(xiàn)為沉淀在鋅鍋的zui底部。經(jīng)過(guò)對(duì)鋅渣組成成分進(jìn)行檢驗(yàn)和分析后，其主要成分為鐵鋅化合物、鐵鋁化合物、氧化鋅和氧化鋁，它們互相間的轉(zhuǎn)化反應(yīng)使得鋅渣在鋅鍋中的表現(xiàn)形式相互轉(zhuǎn)換，其反應(yīng)示意圖，如圖 1 所示，其過(guò)程如下：

懸浮渣在鋁的作用下在鋅鍋中上浮轉(zhuǎn)化為面渣 ：Al+

FeZn7→Fe2Al5+Zn；

底渣在鋁的作用下在鋅鍋 中上浮轉(zhuǎn)化為面渣 ：Al +

FeZn13→Fe2Al5+Zn；Al+Fe5Zn21→Fe2Al5+Zn；

底渣在鋅鍋中在沒(méi)有 鋁的作用下分解成為懸浮渣 ：

FeZn13→FeZn7+Zn；

底渣在鋅鍋的底部自我轉(zhuǎn)化：FeZn13→Fe5Zn21+Zn；除此之外在鋅鍋中的鐵與鋅液也會(huì)發(fā)生反應(yīng)，生成鐵鋅化合物，其中鐵鋅所占比例的不同決定了鐵鋅化合物在鋅鍋中存在的表現(xiàn)形式：nFe+mZn→FenZnm；

 

由上述分析可得，鐵鋅化合物與鐵鋁化合物為鋅渣的主要組成成分， 因此 Fe 元素含量的多少是鋅渣生成控制的重中之重。 鋅鍋中 Fe 元素主要是由三方面產(chǎn)生的：在鋼板進(jìn)入鋅鍋后發(fā)生的反應(yīng)產(chǎn)生 Fe 元素， 原料板表面上的 Fe 粉殘留，鋅鍋中機(jī)械設(shè)備在鋅液中腐蝕所轉(zhuǎn)移的 Fe 元素。 其中帶鋼板進(jìn)入鋅鍋后發(fā)生的反應(yīng)是鋅鍋內(nèi) Fe 元素的主要來(lái)源。

三、鍍鋅板鋅渣控制攻關(guān)

通過(guò)對(duì)鋅鍋 Al 元素含量與鋅鍋溫度的控制， 可以有效地控制鋅鍋內(nèi) Fe 元素的含量， 進(jìn)而大大減小鋅鍋鋅渣的產(chǎn)生。 適當(dāng)增加鋅鍋中鋁元素含量可以提高鋅錠中鋅的利用率，同時(shí)將鋅鍋底部的底渣與鋅鍋鋅液中的懸浮渣轉(zhuǎn)化成為漂浮在鋅鍋表面的面渣，再通過(guò)機(jī)械手進(jìn)行撈渣作業(yè)，進(jìn)而減少鋅液中存在的鋅渣。 除此之外，Al 元素含量的增加可以減少 Fe 的溶出，降低 Fe 在鋅液中的溶解度，如圖 2 所示，這樣可以加大鋅液黏度和表面張力， 優(yōu)化鍍鋅層的力學(xué)性能，提高鋅液的浸潤(rùn)性，更有利于鋅液附著在帶鋼表面上，保證鍍鋅板的使用性能。

鐵在鋅液中的溶解度是隨溫度環(huán)境的變化而變化的，因此隨著時(shí)間推移，鋅鍋中鋅液溫度的變化影響著鋅鍋內(nèi)zui終的鐵損量，當(dāng)鋅鍋內(nèi)鋅液的溫度處于 500 ℃附近時(shí)，鐵 損 量隨時(shí)間急劇增加，幾乎成為正比例關(guān)系。 鋅液的溫度低于 500 ℃的范圍內(nèi)，鐵損量隨著時(shí)間的增加上升幅度變得緩慢，近似為拋物線曲線，分析可知在 500 ℃附近時(shí)，鐵損量是極大的，即鋅液對(duì)工件及鋅鍋的腐蝕是zui為嚴(yán)重。 當(dāng)溫度過(guò)高達(dá)到660 ℃以上時(shí)，鋅對(duì)鐵產(chǎn)生破壞性的浸蝕，隨著時(shí)間的增加，鐵損量幾乎無(wú)窮地上升， zui終導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行正常的鍍鋅作業(yè)。鍍鋅作業(yè)鋅鍋zui適宜的溫度大多選在 430 ℃～450 ℃左右進(jìn)行，此時(shí)鐵損量隨著時(shí)間的增加上升幅度緩慢，且鐵損增加量短時(shí)間內(nèi)趨于平緩。 鋅鍋溫度的適當(dāng)降低還可減少鋅鍋鋅液表面由于氧化而產(chǎn)生的面渣氧化鋅，避免面渣附著。 而鋅鍋溫度過(guò)低則會(huì)導(dǎo)致鋅液的流動(dòng)性變差，影響鋅在帶鋼表面的粘附。

此外， 為了進(jìn)一步減少鋅渣對(duì)帶鋼表面質(zhì)量的影響，采取了多種措施，如鋅鍋爐鼻子改造，四角側(cè)面移動(dòng)式通氮?dú)獯祾撸蟠鬁p少其內(nèi)部的鋅渣殘留。 每次停車檢修時(shí)，通過(guò)提高鋅鍋內(nèi)鋁元素，使用氮?dú)鈱?duì)鋅鍋進(jìn)行攪拌吹掃，讓鋁與鐵鋅合金進(jìn)行充分地反應(yīng)，轉(zhuǎn)換鋅渣狀態(tài)，上浮成為面渣后再將其撈取，經(jīng)過(guò) 3 個(gè)多小時(shí)以上再投入生產(chǎn)后，鋅鍋中鋅渣的含量將會(huì)大大降低。

 

針對(duì)鋅鍋液面波動(dòng)所帶來(lái)的板材表面鋅渣缺陷，我們對(duì)鋅鍋加鋅過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化改造，采用液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，具體實(shí)施為加鋅錠電葫蘆改造，在地面加裝電氣控制箱，由 PLC控制，葫蘆內(nèi)部電氣元件全部拆除，通過(guò)拖纜將電氣線路引至地面控制箱；原有線控制手柄改為無(wú)線遙控器。 自動(dòng)加鋅時(shí)，電葫蘆使用低速下降，根據(jù)上級(jí)磁翻板液位計(jì)指示運(yùn)行和停止，在 PLC 程序中使用計(jì)時(shí)器控制吊鉤下降距離，使其能夠不依靠下限位停車。 其控制流程圖，如下圖 3 所示。

 

當(dāng)電葫蘆設(shè)備通電啟動(dòng)后首xianjin入手動(dòng)操作模式，操作人員手動(dòng)操作電葫蘆掛鋅錠并運(yùn)行到指定位置；操作人員按下“自動(dòng)”按鈕，電葫蘆進(jìn)入自動(dòng)加鋅模式。 喂料結(jié)束有兩種保護(hù)模式：一是運(yùn)行時(shí)間累計(jì)到一定值（整塊鋅錠投入所需時(shí)間），退出自動(dòng)。 二是到達(dá)下極限位立即退出自動(dòng)；在自動(dòng)運(yùn)行模式下操作人員按下“自動(dòng)”按鈕可立即退出自動(dòng)。 自動(dòng)加鋅改造前原電葫蘆為升降雙速， 平移單速純手動(dòng)電葫蘆，沒(méi)有任何自動(dòng)功能。 在進(jìn)行改造優(yōu)化設(shè)備功能后，zui終實(shí)現(xiàn)可靠穩(wěn)定的連續(xù)自動(dòng)加鋅功能。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)的不斷努力攻關(guān)， 克服重重困難，鋅渣對(duì)鍍鋅板表面質(zhì)量的影響程度得到了有效的控制，現(xiàn)如今鋅鍋設(shè)備鍍鋅作業(yè)運(yùn)行平穩(wěn)，取得了良好的效果，我們堅(jiān)信：只要持續(xù)用心做好各階段工作，就可以將鋅渣缺陷減小到zui少，為企業(yè)的發(fā)展壯大做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

 

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