連續(xù)熱鍍鋅表面露鐵原因及改進(jìn)措施分析

趙浩然

（唐山鋼鐵集團(tuán)高強(qiáng)汽車板公司，河北 唐山 063000）

生產(chǎn)常用于汽車和家用電器的冷軋連續(xù)熱浸鍍鋅鋼板。隨著生活水平的不斷提高，各行各業(yè)對(duì)家用電器的熱鍍鋅表面質(zhì)量提出了更高的要求。家用電器面板生產(chǎn)的鍍鋅鋼板的表面質(zhì)量必須高于FC等級(jí)。換句話說(shuō)，制成的鍍鋅鋼板在直角上不應(yīng)有缺陷，也不應(yīng)影響涂層和沖壓的后續(xù)特性,生產(chǎn)后的所有家用電器面板的涂層必須滿足外觀質(zhì)量要求。但在冷軋連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)過(guò)程中，由于原板的表面質(zhì)量缺陷或者設(shè)備工藝調(diào)整不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，造成了熱鍍鋅基板的污染，最終產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量表現(xiàn)為表面有夾雜物心扎或者露鐵等問(wèn)題。除此之外，熱鍍鋅伴隨的各類產(chǎn)品表面缺陷，還有表面劃傷，輥印，色差等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了冷軋熱鍍鋅帶鋼的表面質(zhì)量和后期加工性能。河鋼唐鋼熱鍍鋅生產(chǎn)線，根據(jù)產(chǎn)品出現(xiàn)的各類質(zhì)量問(wèn)題及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，最終有效的改善了連續(xù)熱鍍鋅產(chǎn)品質(zhì)量。

1 露鐵缺陷及形成原因

1.1 露鐵缺陷種類

在連續(xù)的熱浸鍍鋅工藝中，由于原材料或加工設(shè)備（例如加工區(qū)的加熱爐）的不穩(wěn)定性，鋅層與基材之間的結(jié)合不牢固，鍍鋅帶鋼表面出現(xiàn)局部脫鋅現(xiàn)象形成肉體缺陷，嚴(yán)重影響了表面治療問(wèn)題。如圖1所示。

圖1 露鐵缺陷

1.2 露鐵缺陷形貌及組成

1.2.1 端面露鐵缺陷形貌及組成

針對(duì)在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中出現(xiàn)的帶鋼表面露鐵缺陷問(wèn)題，對(duì)圖片中黑色部位和正常部位的形貌進(jìn)行了分析和化驗(yàn)。通過(guò)化學(xué)分析結(jié)果表明，缺陷圖案中顯示的區(qū)域顯示點(diǎn)缺陷。 表面層主要包含O，C和Fe原子，并且Fe原子和C原子的分布相對(duì)規(guī)則。 C原子主要圍繞未氧化的部分，而O原子分布更均勻，形成氧化物，化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析如圖2所示，分析數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

圖2 端面露鐵EDS分析

表1 樣品成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

1.2.2 板面露鐵缺陷形貌及組成

采用Ф1 mm的準(zhǔn)直器進(jìn)行定性-半定量分析，板面露鐵EDS分析見圖3。光譜分析和疊加表明，F(xiàn)e的異常點(diǎn)明顯較高，而Zn的異常點(diǎn)明顯較低，這表明鋅涂層更薄，并且板表面上的鐵缺陷和樣品的正常組成如表2所示。

圖3 板面露鐵 EDS 分析

表2 樣品成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

1.3 形成原因

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐和相關(guān)資料研究表明鍍鋅產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，主要由于鍍層粘附性不好造成鋅層脫落。最終歸納為以下幾點(diǎn)原因。

1.3.1 原材料工藝

鍍鋅鋼板化學(xué)成分異常，特別是其中的si素含量超標(biāo)，造成了鋅層結(jié)合，粘接力不穩(wěn)定。除此之外原料表面存在雜質(zhì)乳化液等殘留物，也會(huì)導(dǎo)致在鍍鋅過(guò)程中出現(xiàn)清潔力不足，形成不良等現(xiàn)象。

1.3.2 爐區(qū)工藝

加熱爐內(nèi)氣氛控制不好，露點(diǎn)高智齒帶鋼表面極容易形成氧化物，影響最終產(chǎn)品的鍍金效果，除此之外，在來(lái)料鋼板中殘留有未被還原的氧化物，也是造成這一現(xiàn)象的主要原因。如圖4所示。

圖4 爐區(qū)異物圖片

1.3.3 鋅鍋工藝

鋅鍋鍍鋅過(guò)程中耐火材料脫落，灑落在蛋糕表面，也會(huì)出現(xiàn)露鐵現(xiàn)象。在生產(chǎn)過(guò)程中，如果添加的鋅錠的組成不正確，則容易在鋅容器中引起溶液組成的波動(dòng)，這將導(dǎo)致帶材表面的形成和下垂。

2 缺陷原因確定

通過(guò)對(duì)連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)過(guò)程中鋼板露鐵缺陷的排查發(fā)現(xiàn)在爐區(qū)生產(chǎn)過(guò)程中存在異物，主要成分為氧化鐵。整個(gè)加熱爐區(qū)域發(fā)生氧化，主要有兩點(diǎn)因素影響，第一爐區(qū)存在泄漏點(diǎn)，致使?fàn)t區(qū)以外的空氣進(jìn)入到加熱爐內(nèi)，影響了整個(gè)加熱爐內(nèi)的氣氛控制和露點(diǎn)升高，最終致使帶鋼表面發(fā)生氧化現(xiàn)象，這也是產(chǎn)生待崗氧化的根本問(wèn)題所在。第二，關(guān)于與加熱爐區(qū)域的監(jiān)視設(shè)備有關(guān)的異常現(xiàn)象，當(dāng)諸如漏點(diǎn)或氧氣含量的工藝參數(shù)存在偏差時(shí)，操作者不能及時(shí)提醒操作者進(jìn)行控制和改進(jìn)，所以這是生產(chǎn)過(guò)程中參數(shù)控制不在合理范圍區(qū)間。

2.1 工藝點(diǎn)泄漏排查

首先利用肥皂水對(duì)加熱路區(qū)域各段進(jìn)行檢查，油漆各類蓋板，人口膨脹節(jié)等區(qū)域的密封性。第二排查爐區(qū)的攝像頭和高溫區(qū)冷卻水管道等是否存在泄漏現(xiàn)象。第三對(duì)加熱爐的壓縮空氣，氮?dú)夂蜌錃夤艿烂芊庑赃M(jìn)行檢查。第四對(duì)爐鼻子區(qū)域的加濕系統(tǒng)進(jìn)行檢查。通過(guò)對(duì)整個(gè)加熱爐區(qū)域進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)整個(gè)鍍鋅生產(chǎn)過(guò)程中造成露鐵現(xiàn)象，主要有三方面因素。第一高溫劑在冷卻水管線中的泄漏非常小。 第二，一部分壓縮空氣混入氮?dú)夤芫€和加熱爐區(qū)域，這會(huì)導(dǎo)致加熱爐中的氧氣含量異常。第三，烤箱頂部的加濕器的泄漏點(diǎn)被控制在合理范圍之外。

3 改進(jìn)措施

3.1 工藝設(shè)備功能恢復(fù)

第一，立即在加熱爐區(qū)域安排生產(chǎn)大修和維修高溫劑和冷卻水的管道，同時(shí)控制整個(gè)加熱爐，使氧含量在正常范圍內(nèi)，從而優(yōu)化高壓水管的流量。溫度范圍，控制和延長(zhǎng)使用壽命的管道服務(wù)。

第二，將聯(lián)合機(jī)組焊機(jī)使用的氮?dú)夤艿琅c壓縮空氣管道進(jìn)行分離，同時(shí)加裝閥門，確保兩種氣體不混合進(jìn)入加熱爐。

第三，隨著整個(gè)鍍鋅設(shè)備使用年限的增加，加熱爐區(qū)域氧含量監(jiān)測(cè)設(shè)備存在一定老化現(xiàn)象，致使整個(gè)加熱爐區(qū)域的漏點(diǎn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)要求，及時(shí)調(diào)整檢驗(yàn)周期和校定標(biāo)準(zhǔn)，確保整個(gè)加熱爐生產(chǎn)過(guò)程中各參數(shù)控制在合理范圍之內(nèi)。

3.2 工藝參數(shù)優(yōu)化

第一，制定爐弓露點(diǎn)控制和保護(hù)氣體流量的標(biāo)準(zhǔn)，流量調(diào)節(jié)為15~20m3/h，露點(diǎn)調(diào)節(jié)范圍為-20℃～-10℃，其他地區(qū)的露點(diǎn)≤-20℃，爐區(qū)內(nèi)氧氣含量應(yīng)≤35×10-6，工藝參數(shù)應(yīng)包括在技術(shù)規(guī)范中。

第二，明確控制爐膛中保護(hù)氣體壓力的要求，增加出口部分的氮?dú)饬髁?，減少爐膛上部安全閥的開度，并避免爐膛壓力異常波動(dòng)。

4 實(shí)施效果

通過(guò)對(duì)連續(xù)鍍鋅機(jī)組加熱爐區(qū)域高溫劑冷卻水管道的修復(fù)，同時(shí)改進(jìn)了整個(gè)生產(chǎn)線的工輔設(shè)備管道設(shè)置，重新標(biāo)定了爐區(qū)在線檢測(cè)裝置的基準(zhǔn)，已經(jīng)設(shè)置了合理的過(guò)程參數(shù)并調(diào)整了控制范圍。 根據(jù)小批量生產(chǎn)時(shí)間數(shù)據(jù)，可有效改善鋼帶的表面質(zhì)量，而不會(huì)出現(xiàn)脫鋅現(xiàn)象。 調(diào)整后的鍍鋅產(chǎn)品的質(zhì)量與調(diào)整前相同，產(chǎn)品質(zhì)量比較，如圖5所示。通過(guò)圖示不難發(fā)現(xiàn)，通過(guò)整個(gè)工藝的改進(jìn)，整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量得到了有效提升，滿足了用戶的要求。

圖5 調(diào)整后帶鋼質(zhì)量