帶鋼防腐金屬涂鍍專用上行冷卻器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

肖學(xué)文，楊柏松

(中冶賽迪工程技術(shù)有限公司，重慶 401122)

帶鋼表面涂鍍防腐從鍍鋅、鍍鋁鋅、鍍鋁鋅硅、鍍鋅鋁鎂一直朝著節(jié)約鋅層，提高防腐性能、節(jié)約成本等方向發(fā)展。但隨著鋅鋁鎂產(chǎn)品的商業(yè)化，出現(xiàn)了環(huán)境防腐也就是低鋁高鎂、畜牧防腐高鋁低鎂的專用設(shè)備。其防腐機(jī)理和金屬涂鍍過程的要求都隨著鎂含量的不同對(duì)鋅鍋、氣刀、鍍后冷卻、水淬槽、光整機(jī)、耐指紋涂層都提出了不同要求。本文重點(diǎn)論述鍍后上行冷卻器對(duì)板面的影響及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 影響帶鋼表面鋅花大小的因素

影響帶鋼表面鋅花大小的因素見表1。

表1 影響鋅花大小的因素

2 鍍層形成的過程分析

(1)高鋁低鎂含硅鋅鋁鎂鍍層的冷卻過程見圖1。

圖1 含55%Al、1.6%Si、1.2%～2%Mg的鋅鋁鎂的冷卻過程

在帶鋼涂鍍層從液相轉(zhuǎn)變開始形核的過程中一定要防止Mg2Si的出現(xiàn)，即防止鍍液中的硅跟鎂發(fā)生反應(yīng)。

(2)鍍鋁高鎂鋅鋁鎂鍍層的冷卻過程見圖2。

圖2 含5%～11%Al、3%Mg的鋅鋁鎂的冷卻過程

在帶鋼涂鍍層從液相轉(zhuǎn)變開始形核的過程中沒有高鋁低鎂的問題，但鎂的氧化問題就相對(duì)突出，迅速固化，同時(shí)廢止Mg2Zn11的包晶組織就變得突出。

上述兩種工藝都涉及到鍍層的形核和出花，都涉及到廢止鎂的氧化黑點(diǎn)等問題；因此冷卻器的解決之道也就孕育其中。

綜合起來溫度變化從580～380 ℃，這一過程涵蓋了形核和出花的過程，對(duì)冷卻速度是有一定的要求的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)任何厚度，冷卻速度不應(yīng)該低于12 ℃/s。

3 冷卻器冷卻過程的設(shè)計(jì)計(jì)算

平行狹縫噴嘴的噴箱計(jì)算公式如下：

(1)

該式的適用范圍為

1 500≤Re≤4×104；

0.008≤f≤2.5f0(H/D)>；

1≤H/D≤40。

對(duì)于平行狹縫噴嘴組：

代入原始條件：板厚2.5 mm，冷卻速度12 ℃/s，從580 ℃冷卻到380 ℃，鍍后冷卻器的空氣噴射速度在20～65 m/s，溫度范圍在30～45 ℃。

4 鋅鋁鎂專用移動(dòng)冷卻器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

冷卻器設(shè)計(jì)不合理會(huì)造成的缺陷如下：

(1)冷卻器的冷卻能力不夠：造成到達(dá)塔頂輥粘輥、板面凸起、粘輥等缺陷，也就是板面溫度過高以及溫度不均勻造成的。

(2)冷卻器的寬度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)不合理：對(duì)板面的對(duì)中糾偏要求極高，同時(shí)有可能造成邊部冷卻不足而形成邊部鋅花過大等現(xiàn)象。

(3)冷卻器的噴嘴設(shè)計(jì)錯(cuò)誤：在高溫區(qū)采用噴孔設(shè)計(jì)，造成氧化色不均勻，表面形成彩條布一樣的色差。

(4)冷卻器單個(gè)噴嘴的冷卻強(qiáng)度過高：造成鍍膜在發(fā)育期被吹皺。

(5)噴嘴到板面的距離不合適：過遠(yuǎn)造成冷卻效果差；過近造成帶鋼震顫加劇，甚至剮蹭。

(6)冷卻速度的匹配不合適：造成Mg2Si、Mg2Zn11等缺陷出現(xiàn)。

鋅鋁鎂專用移動(dòng)冷卻器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

(1)針對(duì)鋅鋁鎂冷卻器的設(shè)計(jì)要考慮冷速，氧化、板面質(zhì)量、帶鋼震顫等諸多因素，這就是為什么不論采用什么設(shè)計(jì)帶鋼出鋅鍋后的冷卻器始終處于縫狀的設(shè)計(jì)，可以有效消除因冷卻造成的氧化色色差。

(2)冷卻器設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮形核和出花的不同階段采用不同的冷卻速度控制。

這樣針對(duì)不同階段可以采用分別變頻控制的辦法，結(jié)合在線板溫計(jì)，達(dá)到有效消除鋅鋁鎂各階段冷卻缺陷的目的。

5 結(jié) 論

鋅鋁鎂鍍后移動(dòng)冷卻段采用分段式冷卻，分段變頻控制；冷卻器始終處于縫狀的設(shè)計(jì)；結(jié)合在線板溫計(jì)，達(dá)到有效消除鋅鋁鎂各階段冷卻缺陷的目的；為最大限度利用氣刀上部空間，增加輔助的升降功能為宜。