機械設備零件及鍍鋅基板生產質量控制

歐 軍

（廣西柳州鋼鐵集團公司，廣西 柳州 545002）

柳鋼冷軋板帶生產線主要機組有酸洗－軋機聯合機組、罩退式退火爐、平整機組、重卷拉矯機組和包裝機組，產品分為冷硬卷和冷軋卷。產品的主要技術參數：

表1 冷軋板生產工藝

1 生產實踐

圖1 冷軋工藝流程

1.2 生產控制

鍍鋅鋼要獲得優良的深沖性能，除了化學成分、鋼質純凈度、熱溫度控制外，還應對冷軋總壓下率、退火工藝制度進行控制。冷軋總壓下率對鍍鋅基板深沖性能影響顯著，保證充分的壓下率是獲得高的r值的重要條件。對于退火工藝，影響鍍鋅基板成品性能的主要因數是退火溫度，其次是保溫時間。結合柳鋼生產實際情況，根據軋制成品厚度規格和軋機能力，冷軋總壓下率≥70%，采用700℃以上的高溫、長時間罩式退火工藝制度。

2 應用情況及缺陷分析

近年來隨著高檔熱鍍鋅及其合金化鍍鋅鋼板在汽車和家電領域的廣泛應用,人們對鍍鋅板的表面質量越來越重視。鍍鋅板高的表面質量一般是指按后序加工工藝嚴格控制其表面粗糙度和表面狀態,即要求板形平整,尺寸精度高、公差小,無表面缺陷等。研究發現熱鍍鋅鋼板表面缺陷的形成原因主要有兩個方面,一是由于熱鍍鋅用冷軋基板表面缺陷的遺傳使得后續鍍鋅板表面質量不能滿足要求；另一方面是由于在熱鍍鋅生產過程形成的表面缺陷。而表面粗糙度的變化和表面劃傷是冷軋基板常見的兩種表面缺陷。本課題以不同表面粗糙度和不同類型劃痕的冷軋基板為研究對象,并對其進行合金化熱鍍鋅處理。利用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)以及輝光光譜(GDOES)等實驗方法,觀察研究了具有不同粗糙度和不同類型劃痕的基板經熱鍍鋅及合金化處理后鍍層中Zn-Fe合金相形貌及其生長過程；研究了表面粗糙度和劃痕對合金化鍍層性能的影響。并用60°V試驗、中性鹽霧實驗和電化學腐蝕等實驗方法對不同基板表面狀態下的合金化鍍層進行了抗粉化性能和耐蝕性能的評價。 研究結果表明,在相同的合金化工藝下,隨著基板表面粗糙度的增大,基板與鋅液之間反應的比表面積增大,鍍層中的Zn-Fe反應速度加快；在鍍層的合金化過程中鋅-鐵擴散速度加快,鍍層的合金化程度提高。鍍層Fe含量的增多提高了鍍層的焊接性和耐蝕性,但卻降低了鍍層的抗粉化性能。試驗發現,在510℃,保溫15s合金化工藝下,基板粗糙度0.6Ra≤0.8μm時,合金化鍍層具有最佳的綜合性能。 基板劃傷的存在破壞了其表面的連續性和平整性,在熱鍍鋅生產過程中對基板表面鋅液的流動產生了阻礙,使鍍鋅后的鍍層表面形成細小的凸起。在合金化過程中,劃傷界面較正常界面的合金反應激烈,導致劃傷部位鋅—鐵合金相異常長大,鍍層表面形成凸起,凸起的高度與劃痕深度和合金化程度有關。鍍層凸起的產生降低了鍍層的抗粉化性能,并對鍍層的耐蝕性產生了不良影響。

針對極薄鍍鋅基板開發中出現的塌芯缺陷,通過分析下線鋼卷層間的受力和形變,得出帶鋼層間環向均勻分布的徑向壓力大于局部薄弱部位的屈服強度是此缺陷產生的根本原因。通過降低設定卷取張力、增加帶鋼層間摩擦系數、降低軋制溫度、精心操作、優化啟車張力制度等綜合措施,減小了層間徑向壓力,增大了鋼卷失穩臨界壓力,使塌芯缺陷得到有效控制。

借助金相顯微鏡、掃描電鏡和能譜儀等相關試驗方法,對薄規格冷軋基板SPHC邊部分層缺陷形成機理進行分析。對缺陷形貌、成分、金相組織、金屬流線及軋制設備與工藝的綜合分析結果表明,邊部分層缺陷形成于精軋第6道次,該道次前鋼板邊部發生翻邊是造成邊部分層缺陷的直接原因;而鋼板邊部翻邊是由于軋制過程中鋼板嚴重跑偏,并與帶有磨損凹槽的側導板發生碰撞,鋼板邊部沿凹槽內緣上翹造成的。從避免鋼板跑偏和側導板嚴重磨損兩方面采取措施后,成功地避免了該缺陷產生。

退火加熱中斷質量控制工藝恢復辦法：

（1）在350℃以下因故障導致加熱中斷的，要優先保證氫氣不斷供，恢復生產后設置直接升溫到350度即可。

（2）在（350℃~600℃），氫氣吹掃期內因故障導致加熱中斷的；如果連續故障時間在3個小時內，則恢復生產后設置直接升溫到故障前爐內氣氛溫度，繼續走該工藝段剩余時間。如果連續故障時間超過3個小時，則恢復生產后直接升溫到故障前爐內氣氛溫度，需要延長的時間=（連續故障時間-3）×1/3，之后繼續走該工藝段剩余時間。

（3）在（600℃~保溫時間）區間內因故障導致加熱中斷的，如果連續故障時間在3個小時內，則恢復生產后設置以45℃/h的升溫速度加熱至爐內氣氛溫度，繼續走該工藝段剩余時間。如果連續故障時間超過3個小時，則恢復生產后以45℃/h的升溫速度加熱至爐內氣氛溫度，需要延長的時間=（連續故障時間-3）×1／3，之后繼續走該工藝段剩余時間；

（4）在保溫時間內因故障導致加熱中斷的，如果連續故障時間在3個小時內，則恢復生產后直接加熱至爐內氣氛溫度，繼續走該工藝段剩余時間。如果連續故障時間超過3個小時，則恢復生產后直接加熱至爐內氣氛溫度，需要延長的時間=（連續故障時間-3）×1／3，之后繼續走該工藝段剩余時間；

（5）對于保溫段因為煤氣、燒嘴因素造成爐內溫度延遲的現象，做如下設定：①如爐內氣氛溫度晚于設定值遲到時間在60分鐘內（含60分鐘），則不需要進行操作處理；②如爐內氣氛溫度晚于設定值遲到時間超過60分鐘 ，則需要進行補時，所需要增加時間為遲到時間數；③當爐內氣氛溫度與設定值差值在±8度內時均可默認達到保溫溫度。對于發生故障導致中斷加熱、保溫段爐內氣氛溫度延遲而進行溫度和時間修改的爐子，要在班組交接班本上做好操作處理記錄。

電力中斷質量控制應對措施：①接到按計劃停電通知后，根據停電計劃，提前做好爐臺生產安排，聯系煤氣吸附站做好氫氣的保供措施；原則上減少氫氣吹掃的爐臺數，優先保證爐內鋼卷質量，處于高溫、保溫階段、冷卻階段的爐內鋼卷不被氧化。②碰到突然停電，控制系統自動啟動應急措施。如可預知停電時間較長，在保證爐臺設備安全的前提下，對于爐內氣氛溫度≤250℃的爐臺，降低或關閉爐臺循環水流量；對于噴淋階段的爐臺，關閉噴淋水閥門。之后根據實際生產情況和爐群設備情況再采取進一步措施。

煤氣供應限供或中斷質量控制應對措施：①接到停煤氣計劃后，機組人員根據停氣時間結合生產實際情況，做好安排上料計劃。②原則上停氣前兩個班內只裝爐不點火（具體安排以現場和排產計劃結合考慮），盡量保證停氣前所有加熱保溫階段的的爐臺均能走完保溫程序；無法避免碰到被迫加熱保溫中斷的爐子，要做好記錄，待煤氣恢復后根據退火加熱中斷工藝恢復辦法。③遇到突發停氣事故或壓力驟降，操作系統監測到信號后第一時間自動啟動應急程序措施；此時主操要迅速查明故障原因，掌握故障將會延續的時間，并根據生產情況對時間進行預估。處理原則是優先保即將保溫結束的爐子，停掉剛點火不就的爐子。

氫氣供應限供或中斷應質量控制對措施：①接到停氫氣計劃或者出現氫氣壓力過低后，機組人員根據停氣時間結合生產實際情況，做好安排上料計劃；對在爐加熱、保溫階段的爐子進行統計。②原則上停氣前兩個班內只裝爐不點火（具體安排以現場和排產計劃結合考慮），盡量保證停氣前所有加熱保溫階段的的爐臺均能走完保溫程序；③遇到突發停氣事故或壓力驟降，影響退火生產的，此時主操要迅速查明現場故障原因，并積極和調度、煤氣吸附站聯系，掌握氫氣動態壓力，并結合退火生產現場進行處置；④對于氫氣壓力降低，并可預計持續超過1個小時的，停止點新爐，優先關停處于保溫階段爐臺的氫氣吹掃操作，以及剛點火未到350度的爐子，減少氫氣用量，保住處于加熱段的爐子。

平整后鋼卷質量的要求：①帶鋼表面：沒有高粘度油、污物，不得有影響使用的輥印、劃傷、勒印、折皺等。②平整液應吹干，表面沒有濕潤的平整液附著。③沒有影響重卷使用的松卷、塌卷、破邊、塌形等缺陷。

3 結語

參與本次生產攻關項目，初步了解罩式爐的加熱溫度、保溫時間對鍍鋅基板性能和生產效率的影響情況，并對普通用途的冷軋板退火工藝進行了適量調整，提高了生產效率。以后要為改善冷軋產品綜合性能，把冷軋產品做精做優多做貢獻。