連續(xù)熱鍍鋅鋼漏鍍原因分析及預(yù)防

王大志

摘 要：本文通過觀察一個連續(xù)熱鍍鋅鋼漏鍍?nèi)毕莸谋砻姘l(fā)現(xiàn)，其表面出現(xiàn)了不規(guī)則的倒三角形密集分布的漏鍍。運(yùn)用現(xiàn)代化檢測設(shè)備的手段，找到了產(chǎn)生漏鍍?nèi)毕莸闹饕蚴峭嘶馉t內(nèi)漏油。可以采用規(guī)范給油脂制度的方法，提升退火爐到鋅鍋區(qū)域的密封性，避免和其相類似的漏鍍現(xiàn)象的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：熱鍍鋅;漏鍍;原因 ;預(yù)防

隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，對鋼鐵材料的耐腐蝕性提出了更好的要求。熱鍍鋅是提高板帶產(chǎn)品耐蝕性最常見和最有效的方法之一[1]。因熱鍍鋅涉及的因素較多，如來料質(zhì)量，以及清洗、退火、光整、鈍化等工藝參數(shù)，難免會有黑點(diǎn)、色差、漏鍍等缺陷。其中漏鍍是熱浸鍍工藝常見的致命缺陷之一，嚴(yán)重影響帶鋼的耐蝕性、外觀和使用壽命。目前有不少這方面的相關(guān)研究報(bào)道。有關(guān)研究學(xué)家在分析雙相鋼板面漏鍍?nèi)毕輹r表明，適當(dāng)提高爐內(nèi)密封性和還原性氫氣含量可有效減少基板表面合金元素富集，有效解決了雙相鋼漏鍍問題[2]。另外一些研究結(jié)果則表明帶鋼表面的氧化鐵皮、鋅灰和水漬是引起熱鍍鋅鋼板漏鍍的主要原因[3]。

引起漏鍍的原因有很多，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行有針對性的分析。某連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組囊括了帶鋼表面預(yù)清洗、退火、鍍鋅、鋅層合金化、鍍后冷卻、光整、拉矯、鈍化、涂油、分卷、表面缺陷檢查等工序，年產(chǎn)20萬噸熱鍍鋅產(chǎn)品，主要應(yīng)用于汽車、家電、建筑等行業(yè)。該連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組的漏鍍?nèi)毕荼憩F(xiàn)為帶鋼表面存在呈窩狀密集分布的黑色斑點(diǎn)。本文對其成因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決措施。

1 連續(xù)熱度鋅退火爐相關(guān)概述

連續(xù)熱鍍鋅退火爐作為連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線上最關(guān)鍵的部分，主要是在鋼帶熱鍍鋅前完成退火工藝，退火工藝完成的情況將會給熱鍍鋅帶鋼表面的質(zhì)量和機(jī)械力學(xué)性能帶來非常直接的影響，還會給生產(chǎn)線上的生產(chǎn)率帶來一定的影響。

1.1 連續(xù)熱鍍鋅退火爐設(shè)備配置

連續(xù)熱鍍鋅退火爐設(shè)備配置包括以下幾個部分：第一，預(yù)熱段是在帶鋼還未到加熱段時提前讓其預(yù)熱，預(yù)熱后能夠使加熱爐的能源消耗減少10%.同時，為了使鍍鋅能夠更好地發(fā)揮其功效，在預(yù)熱段不能直接使用可燃?xì)怏w，必須經(jīng)由換熱器來預(yù)熱。第二，加熱段主要是將帶鋼完全加熱后得到結(jié)晶，將帶鋼表面存在的鐵皮氧化還原成能夠滿足熱鍍鋅的純鐵層。在加熱的過程中，經(jīng)由輻射管間接加熱能夠使帶鋼表面更加干凈，并且在加熱的過程中，加熱速度不能過快，避免帶鋼變形。第三，均熱段是將帶鋼在要求的退火溫度下保溫一段時間（約30S），保證帶鋼再結(jié)晶退火完全。與加熱段相同，采用輻射管間接加熱。通常情況下，加熱段和均熱段是一體的，但是，均熱段布置的輻射管數(shù)量與加熱段數(shù)量不同。第四，緩冷段其實(shí)就是一個過程，分別按照不同的區(qū)域控制好溫度。另外，為了保證緩冷段的帶鋼溫度，如果電加熱體在預(yù)熱和冷卻的過程中速度太快，就要采取相應(yīng)的措施輔助加熱。第五，快冷段是對加熱后的帶鋼進(jìn)行冷卻，讓其與鋅鍋的溫度保持一致。同時，在保護(hù)氣體還原氣氛下，使帶鋼表面不再發(fā)生氧化反應(yīng)。

1.2 熱鍍鋅連續(xù)退火爐主要作用

熱鍍鋅連續(xù)退火爐主要作用包括以下幾個方面：首先，將鋼帶在還原性氣氛中加熱到退火溫度，并保持足夠時間，以此來消除冷軋工序產(chǎn)生的加工應(yīng)力，細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷，改善鋼帶機(jī)械性能。其次，爐內(nèi)退火過程是在氮一氫保護(hù)氣氛中完成的，帶鋼表面的氧化膜會被還原成活性海綿鐵狀態(tài)，為下一步熱鍍鋅準(zhǔn)備好了熱基準(zhǔn)表面。再次，對鋼帶表面進(jìn)行清潔。在直燒段，鋼帶表面上以軋制油為主的污染物通過明火焰燃燒揮發(fā)掉，可以得到清潔的鋼帶表面。最后，完成退火工藝的鋼帶在退火爐末端通過幾臺急冷風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻，迅速將帶鋼降溫至人鋅鍋前所需的溫度，使鋼帶在最佳溫度下完成熱鍍鋅工藝。

2 原因排查及分析

缺陷群整體呈倒三角形，上部呈水平分布，尾部呈逐漸減弱的趨勢，但缺陷群出現(xiàn)的時間沒有規(guī)律可循。缺陷群的長度方向與帶鋼運(yùn)動方向一致，連續(xù)覆蓋帶鋼長度方向20m左右。

觀察帶鋼樣板可知，局部黑點(diǎn)呈無規(guī)則彌散分布。觸摸黑點(diǎn)后手指發(fā)黑，并且黑點(diǎn)可摳除，摳除后基板暴露，判斷缺陷在鍍前產(chǎn)生，為漏鍍?nèi)毕荨?/p>

采用EDAXApolloX射線能譜儀分析漏鍍區(qū)域的成分，結(jié)果顯示漏鍍區(qū)的C含量很高，各個位置含量如表1所示，初步判斷漏鍍?nèi)毕葜饕獮樘蓟锼隆?/p>

因?yàn)槁╁內(nèi)毕菔窃阱兦爱a(chǎn)生的，所以對鋅鍋前的工藝進(jìn)行逐段排查。在開卷機(jī)、入口活套等可直視區(qū)域均未發(fā)現(xiàn)異常，于是將排查范圍縮小到清洗段和退火段。增大清洗段的刷輥電流和堿噴洗循環(huán)槽的排放量后，黑色漏鍍?nèi)毕菀琅f。打開堿噴洗、堿刷洗、熱水刷洗等槽蓋觀察運(yùn)行情況，未發(fā)現(xiàn)明顯的異常。在清洗段出口至爐子入口密封輥處觀察帶鋼的表面情況，也未發(fā)現(xiàn)類似的密集黑點(diǎn)缺陷。

在檢查退火段時，發(fā)現(xiàn)退火爐的風(fēng)機(jī)管道、換熱器及其接口處積油嚴(yán)重。開爐檢查爐內(nèi)情況，發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)軸承座有黑色粉末;部分爐輥一側(cè)有滲油現(xiàn)象。因此對黑色粉末進(jìn)行取樣分析。可見爐內(nèi)黑色粉末的C含量高達(dá)95.5%，判斷為碳化物。

對比結(jié)果可知，未鈍化樣板上的黑色漏鍍?nèi)毕菖c爐內(nèi)黑色粉末的組成相近，C含量都很高。結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場推測，黑色漏鍍?nèi)毕菔怯捎谟椭跔t內(nèi)高溫氧化生成黑色粉末，并隨爐內(nèi)氣流飛濺到爐輥和帶鋼表面，經(jīng)輥面碾壓而粘附到帶鋼上，致使出鋅鍋時相應(yīng)部位的浸潤性差而造成的。

另外，爐輥加油制度也不合理，主要是給油脂頻次過高（6h一次），導(dǎo)致積油、滲油嚴(yán)重。

清理爐內(nèi)粉末，并調(diào)整給油脂頻次后，漏鍍?nèi)毕菹?/p>

3 預(yù)防措施

首先，規(guī)范爐輥加油制度，每月對萬向軸手動給油脂1次，每次0.05kg，由之前的6h一次改為12h一次，每次0.01kg。其次，每次開爐大修時，對人孔、頂（底）蓋、輻射管、爐輥喇叭口法蘭處及各種連接管道接頭處進(jìn)行泄漏檢測，確保退火爐到鋅鍋區(qū)域的氣密性正常。再次，在保證安全的前提下，提高爐內(nèi)氫氣含量，降低爐內(nèi)氧含量和露點(diǎn)，減少帶鋼表面氧化和漏油氧化。每次大修都對爐內(nèi)氧氣分析儀、氫氣分析儀和露點(diǎn)分析儀進(jìn)行標(biāo)定校準(zhǔn)。最后，對于微小檢測泄漏點(diǎn)（H2含量≤0.01Pa/s），先臨時進(jìn)行打膠或緊固處理，開爐大修期間再進(jìn)行徹底處理（如對焊縫和開裂部位進(jìn)行補(bǔ)焊，更換密封老化件）。采取上述措施后，窩狀倒三角形密集漏鍍?nèi)毕菹А?/p>

4 結(jié)束語

除了工藝管控不當(dāng)會造成產(chǎn)品缺陷外，設(shè)備污染也可能會造成故障和不必要的損失，因此生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)做好跑、冒、漏的防范和管理。

參考文獻(xiàn)

[1]李九嶺.帶鋼連續(xù)熱鍍鋅[M].3版.北京：冶金工業(yè)出版社，2017.

[2]李研，崔陽，徐海衛(wèi)，等.雙相鋼熱鍍鋅表面漏鍍?nèi)毕莘治黾皩Σ遊J].電鍍與涂飾，2018，32（5）：32-34.

[3]齊達(dá)，李潤昌.熱鍍鋅鋼板漏鍍?nèi)毕莸某梢蚺c對策[J].電鍍與涂飾，2017，36（20）：1100-1103.