熱鍍鋅產品表面質量的提升

宋利剛，李永志

現結合多條熱鍍鋅線生產實踐，著重從熱鍍鋅幾個主要工序入手，系統分析這幾個主要工序對熱鍍鋅板表面質量產生的影響，并闡述產生各種表面缺陷的原因及改善措施。

1 熱鍍鋅生產工藝

我們都知道電鍍的時候都是在陰極產生鋅，從化學的角度來講是沒有問題的，然而，因為這樣的鋅大都是薄片的樣子，所以既不利于保存也不利于遠距離輸送，說白了就是不太適合買賣。所以要把它熔化打造成符合人們需求的各種產品才行。而熔鋅基本上要在反射爐和感應電爐內進行，其中感應電爐有很多優良的性能，比方說無須燃料添加，并且鋅不易被氧化，有著很高的純度，所以這種熔鋅模式得到了普遍的使用。具體的過程是，把陰極鋅片按一定量放進感應電爐，并調整好相應的爐溫，并且只有當溫度處于460℃～500℃的范圍內才可以繼續放入鋅片，也就是說如果其小于460℃，或超過500℃都是不可以再添加的，并且當陰極鋅片在高溫下化成鋅水時，要按照各標準把其他的合金配料放進去，比方說Al、Mg、Fe、Pb、Cu、之類的，這個時候溫度要保持在480℃～500℃的區間范圍，等這些配料也化水后，接著把氯化銨放進去，它的作用是能夠把少量氧化鋅膜進行還原，確保鋅的純度，接著用攪拌器進行充分的攪拌，最后取樣進行鑒定，各項指標合格后，才可以實施澆鑄，且溫度要調整在530℃～590℃的范圍內。

2 存在的問題

2.1 渣斑缺陷原因分析

①之所以會存在渣斑缺陷，最根本的原因是：一方面有一些微小的渣散存在鋅液里，另一方面底部還有沉淀下去的一些渣，所以在攪拌的過程中這些渣被帶動起來，其中有一些就落在沉沒輥的上面，還有一些落在穩定輥上面，隨著帶鋼的攪動，他們又都附著在帶鋼上，從而造成渣斑缺陷。其最明顯的特征是：第一，帶鋼越寬，側面的渣斑越清楚。第二，由于帶鋼存在一定的速度，并且在受到外力時不易變形，所以它上面的渣斑缺陷具有一定的規律性，而且像溝槽一樣。第三，還有另一些散存在鋅液里的渣在帶鋼運行的過程中直接粘在它上面造成了渣斑缺陷。②當鋅液含有的鋁過高或過低時，都會使得其中的鐵超標，從而降低鋅液的流動性，以至于一些鋅渣會因為失去氣流吹動的作用而自動落下來變為渣斑，另外一些則是氣流作用太大了濺落在帶鋼上而變為渣斑。

2.2 黑點

我們知道像汽車和家電這些行業，外在的黑點會直接降低產品的層次，尤其是一些鍍鋅產品，如果存在黑點的話一般都不好進行遮掩，人們大多對此不能接受，其實黑點大都是由渣點所造成的，我們采用一定的技術對黑點從各個角度進行研究發現，其中有些黑點的范圍內出現了由Fe-Al-Zn這些元素共同組成的物質，另外還有一些鋅的氧化物，他們基本上是由鋅渣所造成的，還有一些黑點范圍內向上突出，經過摩擦以后呈現黑色。

2.3 鋅流紋

除了黑點，鋅板上還普遍會出現鋅流紋，這種情況的出現有很多原因，比較細小的鋅流紋一般可以采用光整拉矯技術進行修復，可以達到一定的使用標準，然而像汽車這些對外表面要求特別高的產品則是不行的，特別是在IF鋼生產的過程中極易出現鋅流紋，由于這種鋼退火時需要特別高的溫度，而一般的爐具加熱是難以支撐的，而其中的速度達不到要求也是鋅流紋出現的一個關鍵因素。

2.4 氣刀的影響

氣刀的作用可以有效調節鋅層的質量，而且分別可以從下面幾個角度來進行調節：內部的壓力，刀唇和帶鋼之間的長度，刀唇張開的大小，氣刀離液面的遠近等。如果以上不能進行有效的把控好則容易引起以下各種表面質量問題。

①氣刀條痕。這種問題一般是因為氣刀的刀唇部分被堵住了，所以就會在確定的地方形成不間斷的氣刀條痕，而刀唇之所以會被堵住，主要是因為氣刀太過于靠近鋅液，當氣體強有力的噴出時會造成液體噴濺在刀口上而將其堵塞，但要提醒的是，一旦覺察到堵塞要在第一時間內選擇合適的方式給予清除，并且要使氣刀遠離液面。②邊厚。也就是說當鍍鋅板邊緣高而中間低時就造成了邊厚現象，邊厚分為高速和低速兩種，其中高速邊厚產生的原因其實跟氣刀的位置不合適或兩邊的擋板放置不標準有關，只要從這兩個角度做出相應的調整就可以有效避免。另外，以60m/分為標準，當帶鋼速度小于這一參數時，也會引起邊厚問題，那是因為有少量氣流會從兩側泄露，從而使得兩邊氣流的力量不夠強，以至于邊緣鋅量去除的少，產生邊厚問題，為避免以上情況出現，首先要從速度的角度進行調節，在滿足標準的同時要相應的增大生產線速度。如果兩邊存在氣刀鍍層最好提高相應的壓力，使氣流有足夠的推動力，這樣就可以有效防止邊厚的發生。③鋅液飛濺。這種情況會導致鋼帶周圍存在點狀的黑粒，這大都是由于在氣流作用把帶鋼上將多余的鋅液吹掉時因為氣刀放置不標準，比方說離液面的高低，氣流的強度度不合適等等，這個時候就容易造成鋅液飛出，落在帶鋼上。

2.5 凹坑缺陷形貌與成分分析

所謂的凹坑缺陷就是指鍍層上有點狀的坑坑，黑點，讓人看起來特別不舒服，從大的角度進行分析這樣的凹坑都呈現標準的矩形的樣子，并且在鍍層上均勻的分散著。也就是說如果對鍍層的缺陷外在進行詳細查看，我們能夠看出它是標準的長方形形狀，但是如果對其細微處進行查看，實際上它的樣子跟標準情況有著很大的不同，特別是凹坑外在的枝晶走向是相同的，而且比里面的排列更緊，相對來講，內部的枝晶排列不僅稍微松一些，且生長沒有足夠的后勁，從枝晶上出來的分叉也沒有錯雜地聚集，因而有著一定的縫隙，同時里面枝晶的走勢也跟外圍不一樣，并且坑里面的核心地方依然有特別小的枝晶生長著，如果利用SEM顯微和能譜的方法對其進行鑒定，我們可以知道不管是坑里還是坑外，盡管他們的枝晶樣子不一樣，而實際上其中所包含的化學物質是一樣的，并不存在什么區別，正因為他們有著幾乎相同的化學組成，所以我們可以得出結論，凹坑缺陷應該跟內部的化學組成沒有關系。另外，我們發現，凹坑內鐵的成分很少，我們也可以得出凹坑缺陷跟鋅渣也沒有關系。并且考慮到缺陷有著標準的形狀，而且在鍍層上排列沒有一定的規律性，又因為他們的樣子相差無幾，所以我們猜測可能是兩種原因，第一，可能是比較尖銳的硬物所劃，第二，可能是帶鋼各個地方的受熱不均，從而使得個別地方結晶不能同步進行所形成的，在對所有輥子逐一檢查之后，我們可以判斷出不是什么尖銳硬物劃傷的，那么最有可能就是第二種情況了。

3 熱鍍鋅產品表面質量的提升方法

3.1 工藝參數的優化

①對于鋅液上飄著的渣子每隔一段時間就要徹底清除一次。并且在實際作業的時候，要盡可能多的撈出，避免這些浮渣在帶鋼運行的過程中向外濺出，同時這也有利于分散在鋅液里面的鋅渣能夠更好地漂上來。②控制鋅液溫度和帶鋼入鋅鍋的溫度。這是因為鐵在鋅液里的最高含量跟它的溫度有著直接關系，比方說鋅液達到460℃，其中鐵的最好含有量是0.03%，鋅液達到500℃時，鐵在里面的最高含量是0.10%，一旦鋅液達到600℃，鐵在里面的最高含量就達到0.142%。因此，在具體生產時要調節鋅液的溫度處于460℃，能夠對其中的鐵進行有效的把控，避免鐵跟鋁和鋅發生不必要的反應，從而降低鋅渣的出現。其實在實際作業的時候，鋅液溫度大都處于460℃，上下可以浮動2℃。另外，要適當調節帶鋼入鋅鍋的溫度，使其能正好滿足鋅鍋所需，不然就會導致鋅液的溫度升高太多而使其中鐵的含量增大，當然也不能太低，倘若比鋅液的溫度還低，就會從中吸收熱量，使鋅液的溫度更低，從而導致鋅液不能正常流動，鋅渣也就不容易被吹出，因此，最好將帶鋼入鋅鍋調節在440℃～480℃的范圍內。

3.2 黑點改善措施

①采用吹掃的方法，及時清除爐孔里面的鋅粉。②盡量使用厚度超過1.5mm的帶鋼，并做好加濕流量的調控工作，防止其對帶鋼進行氧化，這樣可以從一定程度上避免黑點的出現。

3.3 鋅流紋改善措施

①借助于大輥徑的光整機進行軟鋼的制造，這樣就具備了一定的軋制力，可以有效避免鋅流紋的產生。②進一步調整和改進生產模式，對于有一定厚度的生產，要給予充分的過度料，這樣即不會降低退火溫度，又能確保爐區高速運轉，從而避免鋅流紋的產生。

3.4 提高帶鋼表面清洗效果改進方案

①堿液濃度的調整。通常來講，皂化反應在堿的環境下更容易反應，而這能達到一定的清洗作用。但是堿性太強的話，皂化產物就不太能夠溶于其中，尤其是脂肪酸鹽溶解的很少，他們就會附著在帶鋼上，干擾清洗的有效進行。那么堿液濃度控制在多少最有利于清洗呢？我們采取控制變量法對其進行實驗，首先我們準備了不同濃度的堿液，探究他們在帶鋼清洗過程中所產生的作用，最后我們發現浸泡槽里的堿液如果控制在百分之二到百分之五的區間，也就是在20g/L～50g/L之間，清洗槽里面的堿液控制在百分之三到百分之六的區間，也就是在30g/L～60g/L之間，就可以確保后期鍍鋅過程中能夠有效清除帶鋼上的雜質。②槽液液位高度的調整。因為槽內的泡沫在一定程度時會發生破裂，所以有必要對液面進行控制，因為液位太高的話，就會導致泡沫還沒有來得及破裂就被溢出去了，不利于物料的節約，所以要調節液位處于恰當的位置，可以滿足泡沫破裂所需要的高度，這樣可以有效避免不必要的浪費，所以在一遍遍的研究后，我們得出以下結論：即槽液處于9m3～12m3高的范圍內是最佳的，不但可以滿足相應的生產活動，而且還可以起到防止泡沫溢出的作用。

3.5 錠模

鋅錠的大小和樣子完全取決于錠模型腔的大小和樣子，并且鑄錠的好壞也跟錠模型腔有著直接的關系。其實液態金屬并不像我們想象的那樣是由下而上進行凝固的，所以鑄錠沒有確切的順序，而且也不太容易結晶，所以在此過程中會有一定的縮孔和偏析出現。又因為液態金屬本身具有一定的吸附性，在反應的過程中會對鑄模型腔底產生一個力的作用，從而導致鑄膜破損，鑄錠也會因此而變得不再平滑，出現一些坑坑洼洼的現象，當然鑄模大小如果不合適的話表面也會變得粗糙不平整，所以，鑄模一定要使用最恰當的，首先應該滿足的一個標準就是要能夠有效的傳熱，且不易膨脹，不易發生彈性形變，并具有一定的機械性，材料上鐵最合適。而又因為鋅特別容易跟模壁粘到一塊，且容易出現氣孔，所以為避免這種情況出現，所以還需要采用適當的方法將兩者隔離，而且每隔一段時間就要清掃一次。

3.6 氣刀工藝控制參數的調整

在長時間的熱鍍鋅作業中，有效保持氣刀的各項參數處于最佳狀態在其中發揮著關鍵的作用，因為鍍鋅板合不合格跟氣刀的壓力，氣刀離板面的高度，刀運行的快慢都有著直接的關系。所以我們要對氣刀的各項數據進行精準的調節。氣刀也有一定的使用年限，所以后期的時候，它的各個元件都不再靈活，并且出現嚴重的破損，甚至一邊的框架不能處于平衡狀態，不能有效保證鋅的厚度，所以這種情況下要用新的替代。并且我們可以用雙面滑軌來取代單軌道，這樣就會避免滑動過程中產生不必要的摩擦，也就不會產生磨損，那么就能更長久的使用，也只有氣刀可以快速的滑動，并且升降不受到阻礙，才能高標準地完成鍍鋅工作，防止各種黑點粗糙的現象發生。另外，在對不同物品鍍鋅的時候都需要改變風壓，若果控制不好，則會出現一些蜈蚣紋。我們經過相關的調查研究，了解到之所以會產生蜈蚣紋，主要是因為在大鋅花作業的過程中w（Sb）=0.068%～0.075%，并且氣刀風壓太小使得鋅花不能像往常一樣潔凈所致。雖然氣刀風壓對鋅層厚度有著決定性的作用，但卻不能只對它進行控制，因為，改變風壓連同著就要改變氣刀間距，那么在多次的研究之后，我們能夠達到對其一個比較好的調節標準，也就是在進行Z275鋅層作業時，氣刀間距調整在30mm～35mm，這個時候風機轉速處于2200r～2400r。剛好合適，并且通過大量的實驗數據，我們發現，氣刀壓力和工藝速度兩個變量之間存在一次方函數關系，一旦長度固定，在增速或減速的時候就能夠通過一次函數改變風壓，具體為：原工藝速度∶原氣刀壓力=現工藝速度∶現氣刀壓力。如此就可以有效避免在作業時產生蜈蚣紋的現象。

3.7 控制措施與實施效果

由于機械壓迫所形成的凹坑一般呈現標準的長方形，為了防止尖銳粒子扎在輥上，因此要對其實施逐一排查，并且要對各方面進行嚴格監管，避免輥面有雜物出現，而且各個車間也要每隔一段時間就對相應的設備開展維修和養護，盡可能地進行合理化工作，增強生產的質量。

3.8 光整機和張力矯直機

時間長了，鍍鋅板會受到不同程度的磨損，這個時候就需要用光整機進行修復，其中主要應用了古老的冶金技術，除了IF鋼，其他材質它都能有效的發揮作用，并能根據需要壓出一定的粗糙效果，目前所用到的光整機比較類似于軋機，而且張力輥可以對光整機和張力進行有效的連接，當然也可以設置在出口的地方，但為了確保光整機能夠保持固定的速度進行運轉，所以它處于兩者之間能發揮出最大的作用。有一種儀器僅僅用90s就可以完成換輥的操作，也就是說能夠在最短的時間內改變鍍鋅板的粗糙面，并且工作輥由原來的400mm變為600mm，能夠發揮出更強的功能，而作用于軟鋼則能獲得優良的延展性和機械性。但金屬表面的亮度依然不能達到人們的滿意，所以新型的工作輥正走向市場，比方說現在的，EDT、EBT都已進行了有效的普及，其中濕光整輥一個明顯的優點就是不粘鋅，如果是合金材質的需要添加純水，鍍鋅的則要添加1%～2%溶劑的水。唯一不足的地方是會造成環境污染，并且排出大量的廢液，如果用傳統的清理工具對這樣的輥子則起不到很好的清理效果，而新型的能滿足要求的清理工具還正在研究中。在科技力量的支持下熱軋鍍鋅會逐漸得到優化和升級，但同時鋅層厚度以及邊部情況更難以掌控，而利用光整機是不是可以將熱軋鍍鋅板制造成滿足條件的原板，對于未來探索有一定的價值意義。

4 結語

總而言之，提升鍍鋅產品質量，不是提升了某個點、換了某個設備就能夠得到質的飛躍，而是需要從原料、脫脂、退火、鍍鋅等各個環節做工作，逐步改善，不斷的進行小調整，積極的應用新工藝、新技術，最終才能夠達預期的目的。