連續熱鍍鋅鋼漏鍍原因分析及預防

王大志

摘 要：本文通過觀察一個連續熱鍍鋅鋼漏鍍缺陷的表面發現，其表面出現了不規則的倒三角形密集分布的漏鍍。運用現代化檢測設備的手段，找到了產生漏鍍缺陷的主要原因是退火爐內漏油?？梢圆捎靡幏督o油脂制度的方法，提升退火爐到鋅鍋區域的密封性，避免和其相類似的漏鍍現象的發生。

關鍵詞：熱鍍鋅;漏鍍;原因 ;預防

隨著我國工業化進程的不斷發展，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，如來料質量，以及清洗、退火、光整、鈍化等工藝參數，難免會有黑點、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研究報道。有關研究學家在分析雙相鋼板面漏鍍缺陷時表明，適當提高爐內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，應根據生產現場進行有針對性的分析。某連續熱鍍鋅機組囊括了帶鋼表面預清洗、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20萬噸熱鍍鋅產品，主要應用于汽車、家電、建筑等行業。該連續熱鍍鋅機組的漏鍍缺陷表現為帶鋼表面存在呈窩狀密集分布的黑色斑點。本文對其成因進行分析，并提出相應的解決措施。

1 連續熱度鋅退火爐相關概述

連續熱鍍鋅退火爐作為連續熱鍍鋅生產線上最關鍵的部分，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量和機械力學性能帶來非常直接的影響，還會給生產線上的生產率帶來一定的影響。

1.1 連續熱鍍鋅退火爐設備配置

連續熱鍍鋅退火爐設備配置包括以下幾個部分：第一，預熱段是在帶鋼還未到加熱段時提前讓其預熱，預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揮其功效，在預熱段不能直接使用可燃氣體，必須經由換熱器來預熱。第二，加熱段主要是將帶鋼完全加熱后得到結晶，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量與加熱段數量不同。第四，緩冷段其實就是一個過程，分別按照不同的區域控制好溫度。另外，為了保證緩冷段的帶鋼溫度，如果電加熱體在預熱和冷卻的過程中速度太快，就要采取相應的措施輔助加熱。第五，快冷段是對加熱后的帶鋼進行冷卻，讓其與鋅鍋的溫度保持一致。同時，在保護氣體還原氣氛下，使帶鋼表面不再發生氧化反應。

1.2 熱鍍鋅連續退火爐主要作用

熱鍍鋅連續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生的加工應力，細化晶粒，調整組織，消除組織缺陷，改善鋼帶機械性能。其次，爐內退火過程是在氮一氫保護氣氛中完成的，帶鋼表面的氧化膜會被還原成活性海綿鐵狀態，為下一步熱鍍鋅準備好了熱基準表面。再次，對鋼帶表面進行清潔。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機進行冷卻，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，但缺陷群出現的時間沒有規律可循。缺陷群的長度方向與帶鋼運動方向一致，連續覆蓋帶鋼長度方向20m左右。

觀察帶鋼樣板可知，局部黑點呈無規則彌散分布。觸摸黑點后手指發黑，并且黑點可摳除，摳除后基板暴露，判斷缺陷在鍍前產生，為漏鍍缺陷。

采用EDAXApolloX射線能譜儀分析漏鍍區域的成分，結果顯示漏鍍區的C含量很高，各個位置含量如表1所示，初步判斷漏鍍缺陷主要為碳化物所致。

因為漏鍍缺陷是在鍍前產生的，所以對鋅鍋前的工藝進行逐段排查。在開卷機、入口活套等可直視區域均未發現異常，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槽的排放量后，黑色漏鍍缺陷依舊。打開堿噴洗、堿刷洗、熱水刷洗等槽蓋觀察運行情況，未發現明顯的異常。在清洗段出口至爐子入口密封輥處觀察帶鋼的表面情況，也未發現類似的密集黑點缺陷。

在檢查退火段時，發現退火爐的風機管道、換熱器及其接口處積油嚴重。開爐檢查爐內情況，發現爐內軸承座有黑色粉末;部分爐輥一側有滲油現象。因此對黑色粉末進行取樣分析?？梢姞t內黑色粉末的C含量高達95.5%，判斷為碳化物。

對比結果可知，未鈍化樣板上的黑色漏鍍缺陷與爐內黑色粉末的組成相近，C含量都很高。結合生產現場推測，黑色漏鍍缺陷是由于油脂在爐內高溫氧化生成黑色粉末，并隨爐內氣流飛濺到爐輥和帶鋼表面，經輥面碾壓而粘附到帶鋼上，致使出鋅鍋時相應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），導致積油、滲油嚴重。

清理爐內粉末，并調整給油脂頻次后，漏鍍缺陷消除。

3 預防措施

首先，規范爐輥加油制度，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行泄漏檢測，確保退火爐到鋅鍋區域的氣密性正常。再次，在保證安全的前提下，提高爐內氫氣含量，降低爐內氧含量和露點，減少帶鋼表面氧化和漏油氧化。每次大修都對爐內氧氣分析儀、氫氣分析儀和露點分析儀進行標定校準。最后，對于微小檢測泄漏點（H2含量≤0.01Pa/s），先臨時進行打膠或緊固處理，開爐大修期間再進行徹底處理（如對焊縫和開裂部位進行補焊，更換密封老化件）。采取上述措施后，窩狀倒三角形密集漏鍍缺陷消失。

4 結束語

除了工藝管控不當會造成產品缺陷外，設備污染也可能會造成故障和不必要的損失，因此生產現場應做好跑、冒、漏的防范和管理。

參考文獻

[1]李九嶺.帶鋼連續熱鍍鋅[M].3版.北京：冶金工業出版社，2017.

[2]李研，崔陽，徐海衛，等.雙相鋼熱鍍鋅表面漏鍍缺陷分析及對策[J].電鍍與涂飾，2018，32（5）：32-34.

[3]齊達，李潤昌.熱鍍鋅鋼板漏鍍缺陷的成因與對策[J].電鍍與涂飾，2017，36（20）：1100-1103.