连续热镀锌钢漏镀原因分析及预防

连续热镀锌钢漏镀原因分析及预防

文斌

华菱安赛乐米塔尔汽车板有限公司，湖南娄底，417000

摘要：工业化发展对钢材耐腐蚀性产生了很高的要求。热镀锌是最常见且最有效方法之一，能提高板带耐腐蚀性，因其涉及因素多，如来料质量、退火、钝化等，必然会出现黑点、漏镀等缺陷。漏镀是热浸镀中常见缺陷之一，其对带钢耐腐蚀性、外观及寿命产生了深远影响。

关键词：热镀锌；漏镀；预防

一、连续热度锌退火炉

退火炉是连续热镀锌生产线的重要部分，在钢带热镀锌前完成退火过程，完成情况会影响镀锌钢表面质量、机械性能及生产线生产率。

1、设备配置。①预热段在带钢未加热前先预热，预热后加热炉能量消耗可降低10%。并更好地利用镀锌功效，可燃气体不能直接用来预热，需换热器预热。②加热段是带钢加热后得到结晶，将其表面的铁皮氧化还原为纯铁层，符合热镀锌要求。加热时通过辐射管间接加热能使带钢表面更干净，而且加热速度不应太快，以免带钢变形。③均热段是在必要的退火温度下使带钢保温一段时间(约30s)，以确保带钢完全结晶。和加热段一样，辐射管也被用来间接加热。一般来说，加热段及均热段是一体的，但其辐射管的数量与加热段不同。④缓冷段实际上是一个控制不同温度的过程，并且为确保此段带钢温度，若电加热体在预热及冷却时速度快，应采取适当措施辅助加热。⑤快冷段是冷却加热带钢，以保持和锌锅相同温度，而且在气体还原气氛下，带钢表面不发生氧化。

2、作用。①将钢带加热到还原性气氛中的退火温度，并维持足够时间来处理冷轧应力、细化晶粒、调整组织、消除结构缺陷和改进钢带机械性能。②炉内退火在氮氢保护气氛中完成，带钢带钢氧化膜被还原为活性海绵铁，为下一步热镀锌提供热基准表面。清洁钢带表面。钢带在直烧段中，由轧制油组成的污染物在明火中燃烧蒸发，能获得清洁的钢带表面。④完成退火后钢带在退火炉末端由几台急冷风机冷却，将其降至入锅前所需温度，以便钢带能在最佳温度下完成热镀锌。

二、连续热镀锌退火炉设备的特点

1、科学合理控制带钢张力。由于退火炉每个炉段工作条件不同，因而每个炉段或每个过程带钢张力不同。在连续热镀锌退火炉中，高温处张力小，中温中温大，但在退火炉区，张力小时，镀层区张力较大，只要科学有效地控制带钢张力，就能满足各阶段要求。

2、炉内内衬装置采用轻巧型结构。退火炉中，除原先耐火砖外，在其内衬装置中使用了轻巧型结构。这些装置属于一种陶瓷纤维保温结构，使用锚固钉固定只有1.0mm不锈钢板，能保证带钢表面质量，并减少了炉内粉尘。

3、预防炉辊结疤与防带钢瓢曲技术。为解决炉辊结疤问题，连续热镀锌退火炉使用单独调速传动，能避免带钢及炉辊间运动的相互作用。并且在各工艺中使用了不同类型的辊型及喷涂方式，以最大化减少炉辊结疤的可能性。此外，可经隔热板隔开炉膛及辊室，用冷保护气体减少带钢跑偏，还可添加电加热部件来防止带钢的冷瓢曲。

4、安全可靠地自动运行纠偏装备。在连续热镀锌退火炉中，使用自动纠偏装置，最常用的是水冷却式的双辊自动纠偏。其是因炉内温度高，导致炉辊的显著偏移，炉辊和炉辊套管间的大空间造成极高的炉辊轴承温度，因而常使用水冷却。

三、连续热镀锌钢漏镀原因排查

缺陷群形成一个倒三角形，上部水平分布，逐渐削弱尾部，但缺陷群出现无律可循，其长度方向和带钢运动方向一致，带钢长度的连续覆盖约20m。从带钢样板能观察到局部黑点的不规则弥散。一旦接触到黑点，手指会变黑，且可抠除，抠除后暴露了基板，并确定缺陷发生在镀前，即漏镀。所以用FEI Quanta 450扫描电镜观察未钝化样板形貌，发现锌层呈浅灰色，漏镀呈深灰色。运用EDAX Apollo X射线光谱仪分析，漏镀区C含量高，经判断漏镀缺陷主要由碳化物引起。

由于漏镀发生在镀前，因而逐步排查锌锅前工艺。在开卷机、入口活套等处未发现异常，所以排查范围缩小到清洗段与退火段。增加清洗段刷辊电流与碱喷洗循环槽排放量后，仍有黑色漏镀。打开碱喷洗、碱刷洗、热水刷洗等槽盖观察，无明显异常。从清洗段出口到炉子入口密封辊处观察带钢表面，无类似密集黑点缺陷。

检查退火段时，在风机管道、换热器、接口处发现了大量积油。开炉检查发现炉内轴承上有黑色粉末；一些炉辊一侧有渗油状况。所以分析其黑色粉末，发现其含有95.5%的C含量，判断为碳化物。此外，未钝化样品中黑色漏镀与黑色粉末组成相近，含有较高C含量。从现场推测，黑色漏镀是因黑色粉末引起的炉内高温油脂氧化引起，且随炉内气流飞溅至炉辊及带钢，经辊面碾压粘在带钢上，导致出锌锅时对应部位浸润性差引起。并且炉辊加油制度不合理，是因给油脂频次高造成严重积油及渗油。清理内部粉末，调整给油脂频次，能消除漏镀。

四、连续热镀锌钢漏镀预防措施

连续热镀锌钢漏镀的预防措施包括：①规范炉辊加油制度，万向轴手动给油脂每月0.05kg/1次；炉辊轴承座用集中自动给油脂，从6h一次改为12h，每次0.01kg。②大修时，检测人孔、顶(底)盖、辐射管、连接管道接头等，保证退火炉在锌锅内密封良好。③为安全起见，增加炉中的氢含量，减少炉内氧含量及露点，减少带钢、漏油氧化。每次大修时，校准炉内氧、氢、露点分析仪。④对微小检测泄漏点需临时打胶或固定处理，大修时在彻底处理(如补焊焊缝及开裂处，更换密封老化件)。应用这些措施后，窝状倒三角形密集漏镀缺陷消失。

五、热镀锌技术的发展趋势

随着经济和技术发展，整个市场对镀锌板需求急剧上升，而且其质量需求也大幅提升。原有工艺和装备不再能满足市场需求，生产厂家对其进行改造，建立新的高速热镀锌生产线来满足生产需求，以高产与节能为目标。但改造资金与还原质量不确定性是改造风险，尤其是还原质量，其对钢带镀层产生了巨大影响。所以为提高效率和节能，需制定符合锌层特性的临界工艺参数。

1、合理的退火方法。热镀锌连续退火时，再结晶未充分进行时，钢基大多是冷轧态组织，致使其成型性差。为确保再结晶完全进行最有效方法是改变带钢退火炉加热和冷却时间，退火时间取决于生产速度，同时退火温度对再结晶时间有一定影响，温度越高，驱动力越大，再结晶完成越快。但实际生产中，退火温度的提升消耗了大量能源，导致能源浪费。所以应制定合理退火方法，以降低退火温度，提高机组速度，确保充分的再结晶。

2、控制还原段气氛。还原是热浸镀锌最重要部分，在还原不良情况下，产品镀层黏附性会受到严重影响，甚至可能成为废品。一般情况下，炉内气氛控制为还原性气氛，通入保护气体是H2、N2，旨在使用H2将带钢表面氧化膜还原为纯铁，从而让带钢表面以活性海绵铁进入锌液。所以基体和锌液间粘度大幅提高了镀层性能，因而需调节H2、N2比例，确保气氛在还原段的还原能力。

3、确定还原时间。在还原过程中，很难确定钢带无氧部分形成的氧化薄膜厚度，所以很难控制H2的还原时间。生产时，还原炉中钢板停留时间差异大，很难确定是否能完全还原氧化物。若时间太短(还原温度低)，原材料表面的氧化膜尚未完全还原，会影响热镀锌层结合力，不能保证其质量；若时间太长(还原温度高)，虽然完全清除氧化膜，有助于增加热镀锌层结合力，但会增加能耗及降低生产率。因此，应研究镀锌中钢带氧化还原动力学模型，评价其程度，为优化工艺提供依据。

参考文献：

[1]齐达.热镀锌钢板漏镀缺陷的成因与对策[J].电镀与涂饰,2017,36(20):1100-1103.

[2]张启富.热镀锌技术的最新进展[J].钢铁研究学报,2016,14(04):66.