宋利剛，李永志

現(xiàn)結(jié)合多條熱鍍鋅線生產(chǎn)實(shí)踐，著重從熱鍍鋅幾個(gè)主要工序入手，系統(tǒng)分析這幾個(gè)主要工序?qū)徨冧\板表面質(zhì)量產(chǎn)生的影響，并闡述產(chǎn)生各種表面缺陷的原因及改善措施。

1 熱鍍鋅生產(chǎn)工藝

我們都知道電鍍的時(shí)候都是在陰極產(chǎn)生鋅，從化學(xué)的角度來講是沒有問題的，然而，因?yàn)檫@樣的鋅大都是薄片的樣子，所以既不利于保存也不利于遠(yuǎn)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(chǎn)品才行。而熔鋅基本上要在反射爐和感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行，其中感應(yīng)電爐有很多優(yōu)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(jìn)感應(yīng)電爐，并調(diào)整好相應(yīng)的爐溫，并且只有當(dāng)溫度處于460℃～500℃的范圍內(nèi)才可以繼續(xù)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(dāng)陰極鋅片在高溫下化成鋅水時(shí)，要按照各標(biāo)準(zhǔn)把其他的合金配料放進(jìn)去，比方說Al、Mg、Fe、Pb、Cu、之類的，這個(gè)時(shí)候溫度要保持在480℃～500℃的區(qū)間范圍，等這些配料也化水后，接著把氯化銨放進(jìn)去，它的作用是能夠把少量氧化鋅膜進(jìn)行還原，確保鋅的純度，接著用攪拌器進(jìn)行充分的攪拌，最后取樣進(jìn)行鑒定，各項(xiàng)指標(biāo)合格后，才可以實(shí)施澆鑄，且溫度要調(diào)整在530℃～590℃的范圍內(nèi)。

2 存在的問題

2.1 渣斑缺陷原因分析

①之所以會(huì)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(dòng)起來，其中有一些就落在沉沒輥的上面，還有一些落在穩(wěn)定輥上面，隨著帶鋼的攪動(dòng)，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(cè)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(shí)不易變形，所以它上面的渣斑缺陷具有一定的規(guī)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(yùn)行的過程中直接粘在它上面造成了渣斑缺陷。②當(dāng)鋅液含有的鋁過高或過低時(shí)，都會(huì)使得其中的鐵超標(biāo)，從而降低鋅液的流動(dòng)性，以至于一些鋅渣會(huì)因?yàn)槭饬鞔祫?dòng)的作用而自動(dòng)落下來變?yōu)樵?，另外一些則是氣流作用太大了濺落在帶鋼上而變?yōu)樵摺?/p>

2.2 黑點(diǎn)

我們知道像汽車和家電這些行業(yè)，外在的黑點(diǎn)會(huì)直接降低產(chǎn)品的層次，尤其是一些鍍鋅產(chǎn)品，如果存在黑點(diǎn)的話一般都不好進(jìn)行遮掩，人們大多對此不能接受，其實(shí)黑點(diǎn)大都是由渣點(diǎn)所造成的，我們采用一定的技術(shù)對黑點(diǎn)從各個(gè)角度進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，其中有些黑點(diǎn)的范圍內(nèi)出現(xiàn)了由Fe-Al-Zn這些元素共同組成的物質(zhì)，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(diǎn)范圍內(nèi)向上突出，經(jīng)過摩擦以后呈現(xiàn)黑色。

2.3 鋅流紋

除了黑點(diǎn)，鋅板上還普遍會(huì)出現(xiàn)鋅流紋，這種情況的出現(xiàn)有很多原因，比較細(xì)小的鋅流紋一般可以采用光整拉矯技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，可以達(dá)到一定的使用標(biāo)準(zhǔn)，然而像汽車這些對外表面要求特別高的產(chǎn)品則是不行的，特別是在IF鋼生產(chǎn)的過程中極易出現(xiàn)鋅流紋，由于這種鋼退火時(shí)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(dá)不到要求也是鋅流紋出現(xiàn)的一個(gè)關(guān)鍵因素。

2.4 氣刀的影響

氣刀的作用可以有效調(diào)節(jié)鋅層的質(zhì)量，而且分別可以從下面幾個(gè)角度來進(jìn)行調(diào)節(jié)：內(nèi)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(yuǎn)近等。如果以上不能進(jìn)行有效的把控好則容易引起以下各種表面質(zhì)量問題。

①氣刀條痕。這種問題一般是因?yàn)闅獾兜牡洞讲糠直欢伦×?，所以就?huì)在確定的地方形成不間斷的氣刀條痕，而刀唇之所以會(huì)被堵住，主要是因?yàn)闅獾短^于靠近鋅液，當(dāng)氣體強(qiáng)有力的噴出時(shí)會(huì)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(shí)間內(nèi)選擇合適的方式給予清除，并且要使氣刀遠(yuǎn)離液面。②邊厚。也就是說當(dāng)鍍鋅板邊緣高而中間低時(shí)就造成了邊厚現(xiàn)象，邊厚分為高速和低速兩種，其中高速邊厚產(chǎn)生的原因其實(shí)跟氣刀的位置不合適或兩邊的擋板放置不標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，只要從這兩個(gè)角度做出相應(yīng)的調(diào)整就可以有效避免。另外，以60m/分為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)帶鋼速度小于這一參數(shù)時(shí)，也會(huì)引起邊厚問題，那是因?yàn)橛猩倭繗饬鲿?huì)從兩側(cè)泄露，從而使得兩邊氣流的力量不夠強(qiáng)，以至于邊緣鋅量去除的少，產(chǎn)生邊厚問題，為避免以上情況出現(xiàn)，首先要從速度的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在滿足標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)要相應(yīng)的增大生產(chǎn)線速度。如果兩邊存在氣刀鍍層最好提高相應(yīng)的壓力，使氣流有足夠的推動(dòng)力，這樣就可以有效防止邊厚的發(fā)生。③鋅液飛濺。這種情況會(huì)導(dǎo)致鋼帶周圍存在點(diǎn)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(shí)因?yàn)闅獾斗胖貌粯?biāo)準(zhǔn)，比方說離液面的高低，氣流的強(qiáng)度度不合適等等，這個(gè)時(shí)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(diǎn)狀的坑坑，黑點(diǎn)，讓人看起來特別不舒服，從大的角度進(jìn)行分析這樣的凹坑都呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行詳細(xì)查看，我們能夠看出它是標(biāo)準(zhǔn)的長方形形狀，但是如果對其細(xì)微處進(jìn)行查看，實(shí)際上它的樣子跟標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)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(cuò)雜地聚集，因而有著一定的縫隙，同時(shí)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(jìn)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(shí)際上其中所包含的化學(xué)物質(zhì)是一樣的，并不存在什么區(qū)別，正因?yàn)樗麄冇兄鴰缀跸嗤幕瘜W(xué)組成，所以我們可以得出結(jié)論，凹坑缺陷應(yīng)該跟內(nèi)部的化學(xué)組成沒有關(guān)系。另外，我們發(fā)現(xiàn)，凹坑內(nèi)鐵的成分很少，我們也可以得出凹坑缺陷跟鋅渣也沒有關(guān)系。并且考慮到缺陷有著標(biāo)準(zhǔn)的形狀，而且在鍍層上排列沒有一定的規(guī)律性，又因?yàn)樗麄兊臉幼酉嗖顭o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(gè)地方的受熱不均，從而使得個(gè)別地方結(jié)晶不能同步進(jìn)行所形成的，在對所有輥?zhàn)又鹨粰z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(chǎn)品表面質(zhì)量的提升方法

3.1 工藝參數(shù)的優(yōu)化

①對于鋅液上飄著的渣子每隔一段時(shí)間就要徹底清除一次。并且在實(shí)際作業(yè)的時(shí)候，要盡可能多的撈出，避免這些浮渣在帶鋼運(yùn)行的過程中向外濺出，同時(shí)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?yàn)殍F在鋅液里的最高含量跟它的溫度有著直接關(guān)系，比方說鋅液達(dá)到460℃，其中鐵的最好含有量是0.03%，鋅液達(dá)到500℃時(shí)，鐵在里面的最高含量是0.10%，一旦鋅液達(dá)到600℃，鐵在里面的最高含量就達(dá)到0.142%。因此，在具體生產(chǎn)時(shí)要調(diào)節(jié)鋅液的溫度處于460℃，能夠?qū)ζ渲械蔫F進(jìn)行有效的把控，避免鐵跟鋁和鋅發(fā)生不必要的反應(yīng)，從而降低鋅渣的出現(xiàn)。其實(shí)在實(shí)際作業(yè)的時(shí)候，鋅液溫度大都處于460℃，上下可以浮動(dòng)2℃。另外，要適當(dāng)調(diào)節(jié)帶鋼入鋅鍋的溫度，使其能正好滿足鋅鍋所需，不然就會(huì)導(dǎo)致鋅液的溫度升高太多而使其中鐵的含量增大，當(dāng)然也不能太低，倘若比鋅液的溫度還低，就會(huì)從中吸收熱量，使鋅液的溫度更低，從而導(dǎo)致鋅液不能正常流動(dòng)，鋅渣也就不容易被吹出，因此，最好將帶鋼入鋅鍋調(diào)節(jié)在440℃～480℃的范圍內(nèi)。

3.2 黑點(diǎn)改善措施

①采用吹掃的方法，及時(shí)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(diào)控工作，防止其對帶鋼進(jìn)行氧化，這樣可以從一定程度上避免黑點(diǎn)的出現(xiàn)。

3.3 鋅流紋改善措施

①借助于大輥徑的光整機(jī)進(jìn)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(chǎn)生。②進(jìn)一步調(diào)整和改進(jìn)生產(chǎn)模式，對于有一定厚度的生產(chǎn)，要給予充分的過度料，這樣即不會(huì)降低退火溫度，又能確保爐區(qū)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而避免鋅流紋的產(chǎn)生。

3.4 提高帶鋼表面清洗效果改進(jìn)方案

①堿液濃度的調(diào)整。通常來講，皂化反應(yīng)在堿的環(huán)境下更容易反應(yīng)，而這能達(dá)到一定的清洗作用。但是堿性太強(qiáng)的話，皂化產(chǎn)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(huì)附著在帶鋼上，干擾清洗的有效進(jìn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，首先我們準(zhǔn)備了不同濃度的堿液，探究他們在帶鋼清洗過程中所產(chǎn)生的作用，最后我們發(fā)現(xiàn)浸泡槽里的堿液如果控制在百分之二到百分之五的區(qū)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(qū)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(zhì)。②槽液液位高度的調(diào)整。因?yàn)椴蹆?nèi)的泡沫在一定程度時(shí)會(huì)發(fā)生破裂，所以有必要對液面進(jìn)行控制，因?yàn)橐何惶叩脑?，就?huì)導(dǎo)致泡沫還沒有來得及破裂就被溢出去了，不利于物料的節(jié)約，所以要調(diào)節(jié)液位處于恰當(dāng)?shù)奈恢?，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(fèi)，所以在一遍遍的研究后，我們得出以下結(jié)論：即槽液處于9m3～12m3高的范圍內(nèi)是最佳的，不但可以滿足相應(yīng)的生產(chǎn)活動(dòng)，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(guān)系。其實(shí)液態(tài)金屬并不像我們想象的那樣是由下而上進(jìn)行凝固的，所以鑄錠沒有確切的順序，而且也不太容易結(jié)晶，所以在此過程中會(huì)有一定的縮孔和偏析出現(xiàn)。又因?yàn)橐簯B(tài)金屬本身具有一定的吸附性，在反應(yīng)的過程中會(huì)對鑄模型腔底產(chǎn)生一個(gè)力的作用，從而導(dǎo)致鑄膜破損，鑄錠也會(huì)因此而變得不再平滑，出現(xiàn)一些坑坑洼洼的現(xiàn)象，當(dāng)然鑄模大小如果不合適的話表面也會(huì)變得粗糙不平整，所以，鑄模一定要使用最恰當(dāng)?shù)?，首先?yīng)該滿足的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是要能夠有效的傳熱，且不易膨脹，不易發(fā)生彈性形變，并具有一定的機(jī)械性，材料上鐵最合適。而又因?yàn)殇\特別容易跟模壁粘到一塊，且容易出現(xiàn)氣孔，所以為避免這種情況出現(xiàn)，所以還需要采用適當(dāng)?shù)姆椒▽烧吒綦x，而且每隔一段時(shí)間就要清掃一次。

3.6 氣刀工藝控制參數(shù)的調(diào)整

在長時(shí)間的熱鍍鋅作業(yè)中，有效保持氣刀的各項(xiàng)參數(shù)處于最佳狀態(tài)在其中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，因?yàn)殄冧\板合不合格跟氣刀的壓力，氣刀離板面的高度，刀運(yùn)行的快慢都有著直接的關(guān)系。所以我們要對氣刀的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)。氣刀也有一定的使用年限，所以后期的時(shí)候，它的各個(gè)元件都不再靈活，并且出現(xiàn)嚴(yán)重的破損，甚至一邊的框架不能處于平衡狀態(tài)，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(huì)避免滑動(dòng)過程中產(chǎn)生不必要的摩擦，也就不會(huì)產(chǎn)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(dòng)，并且升降不受到阻礙，才能高標(biāo)準(zhǔn)地完成鍍鋅工作，防止各種黑點(diǎn)粗糙的現(xiàn)象發(fā)生。另外，在對不同物品鍍鋅的時(shí)候都需要改變風(fēng)壓，若果控制不好，則會(huì)出現(xiàn)一些蜈蚣紋。我們經(jīng)過相關(guān)的調(diào)查研究，了解到之所以會(huì)產(chǎn)生蜈蚣紋，主要是因?yàn)樵诖箐\花作業(yè)的過程中w（Sb）=0.068%～0.075%，并且氣刀風(fēng)壓太小使得鋅花不能像往常一樣潔凈所致。雖然氣刀風(fēng)壓對鋅層厚度有著決定性的作用，但卻不能只對它進(jìn)行控制，因?yàn)?，改變風(fēng)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(dá)到對其一個(gè)比較好的調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，也就是在進(jìn)行Z275鋅層作業(yè)時(shí)，氣刀間距調(diào)整在30mm～35mm，這個(gè)時(shí)候風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于2200r～2400r。剛好合適，并且通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)，氣刀壓力和工藝速度兩個(gè)變量之間存在一次方函數(shù)關(guān)系，一旦長度固定，在增速或減速的時(shí)候就能夠通過一次函數(shù)改變風(fēng)壓，具體為：原工藝速度∶原氣刀壓力=現(xiàn)工藝速度∶現(xiàn)氣刀壓力。如此就可以有效避免在作業(yè)時(shí)產(chǎn)生蜈蚣紋的現(xiàn)象。

3.7 控制措施與實(shí)施效果

由于機(jī)械壓迫所形成的凹坑一般呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的長方形，為了防止尖銳粒子扎在輥上，因此要對其實(shí)施逐一排查，并且要對各方面進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，避免輥面有雜物出現(xiàn)，而且各個(gè)車間也要每隔一段時(shí)間就對相應(yīng)的設(shè)備開展維修和養(yǎng)護(hù)，盡可能地進(jìn)行合理化工作，增強(qiáng)生產(chǎn)的質(zhì)量。

3.8 光整機(jī)和張力矯直機(jī)

時(shí)間長了，鍍鋅板會(huì)受到不同程度的磨損，這個(gè)時(shí)候就需要用光整機(jī)進(jìn)行修復(fù)，其中主要應(yīng)用了古老的冶金技術(shù)，除了IF鋼，其他材質(zhì)它都能有效的發(fā)揮作用，并能根據(jù)需要壓出一定的粗糙效果，目前所用到的光整機(jī)比較類似于軋機(jī)，而且張力輥可以對光整機(jī)和張力進(jìn)行有效的連接，當(dāng)然也可以設(shè)置在出口的地方，但為了確保光整機(jī)能夠保持固定的速度進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，所以它處于兩者之間能發(fā)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(shí)間內(nèi)改變鍍鋅板的粗糙面，并且工作輥由原來的400mm變?yōu)?00mm，能夠發(fā)揮出更強(qiáng)的功能，而作用于軟鋼則能獲得優(yōu)良的延展性和機(jī)械性。但金屬表面的亮度依然不能達(dá)到人們的滿意，所以新型的工作輥正走向市場，比方說現(xiàn)在的，EDT、EBT都已進(jìn)行了有效的普及，其中濕光整輥一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)就是不粘鋅，如果是合金材質(zhì)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(huì)造成環(huán)境污染，并且排出大量的廢液，如果用傳統(tǒng)的清理工具對這樣的輥?zhàn)觿t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(huì)逐漸得到優(yōu)化和升級，但同時(shí)鋅層厚度以及邊部情況更難以掌控，而利用光整機(jī)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(jià)值意義。

4 結(jié)語

總而言之，提升鍍鋅產(chǎn)品質(zhì)量，不是提升了某個(gè)點(diǎn)、換了某個(gè)設(shè)備就能夠得到質(zhì)的飛躍，而是需要從原料、脫脂、退火、鍍鋅等各個(gè)環(huán)節(jié)做工作，逐步改善，不斷的進(jìn)行小調(diào)整，積極的應(yīng)用新工藝、新技術(shù)，最終才能夠達(dá)預(yù)期的目的。