热镀锌钝化系统改造优化

摘要 针对镀锌机组经常出现钝化缺陷问题进行设备改造和工艺优化，将喷淋钝化系统改为相对先进的辊涂钝化系统，提高了钢带表面质量。

关键词 喷淋钝化 辊涂钝化

1 概述

唐钢某热镀锌机组的镀后处理采用喷淋钝化方式，在生产中发现由于钝化槽密封不严、挤干及吹边效果不佳等问题导致钢带表面经常产生钝化黄边、钝化不均匀和锈蚀等表面质量缺陷，引发质量异议，针对以上问题，要对钝化系统进行改造，以提高钢带表面质量。

原钝化系统由达涅利设计，为喷淋钝化，如图1所示，该系统由钝化液循环箱、喷淋钝化箱（包括喷射梁、挤干辊及其气动系统、空气吹扫系统）、热风干燥器组成。

钝化液循环箱内的溶液经喷射泵、喷淋钝化箱内的喷射梁、喷嘴喷淋到钢带上下表面，喷淋钝化箱的出口处设有两对挤干辊，在钢带通过时挤去钢带上下表面多余的液体，只在带钢表面留下薄薄一层钝化保护膜，箱体的入口处有一对挤干辊，正常工作时处于打开状态，一旦带钢回缩时立即关闭。喷淋钝化箱出口装有压缩空气吹扫装置，用于吹掉带钢边部多余的钝化液。

生产过程发现这种系统结构存在几个问题：

（1）钝化液循环系统中的泵、管道一旦泄露会造成喷射压力低，钝化液循环箱中的过滤装置损坏会导致锌渣等杂质进入管道堵塞喷嘴，上述情况最终都会导致钢带表面钝化液喷涂不均匀，产生钝化条纹、钝化斑等表面质量缺陷。

（2）因为钝化液的化学性能，有一定的粘稠性，并不能像水等流动性好的液体一样均匀喷覆在板面上，钢带表面被喷淋钝化液后要经过挤干辊，将多余的液体挤净形成均匀的钝化膜，然后进入后续的干燥工序。挤干辊安装在可移走的C形架上，通过手轮在轨道上行走，上下辊通过气缸压下夹紧钢带，如图2所示，由于C形架是悬臂型式且跨度大，容易变形，经常出现上下挤干辊中心连线与带钢不垂直或者上下挤干辊不平行的情况，造成钢带表面或者边部钝化液挤的不均匀，使钢带表面出现条纹状或波浪形或色泽不均匀的钝化斑。

（3）喷淋钝化箱内的边部吹扫装置吹扫压力不稳定，经常造成钢带钝化黄边或者边部过厚，曾对吹扫梁的结构及吹扫角度进行改造，但又发生了过吹扫现象，直接将边部的钝化液吹掉，使边部没有钝化液保护镀锌钢板，几次改造效果均不理想。

（4）由于六价铬酸溶液有剧毒，腐蚀性也很强，喷淋钝化方式造成箱体内设备损坏较快。正常运行时喷淋钝化箱体是密封的，留有检修门和观察孔，检修时将门打开，点检、维护不方便。

2 钝化系统改造优化

该镀锌机组原有化学处理段包括钝化处理系统（喷淋钝化箱、钝化液循环箱、热风干燥器）、耐指纹涂机、耐指纹液循环箱、耐指纹烘干炉、冷却风机组成，如图3所示。钢带经过锌锅、镀后冷却塔、光整机、拉矫机后进入化学处理段，根据客户需要喷淋钝化液或辊涂耐指纹液。

目前钝化处理主要有辊涂和喷涂两种方式，喷涂方式比较简单，涂后钝化膜均匀性较差，膜层厚度控制精确度较低，辊涂钝化技术相对来说操作更加灵活、对环境更加清洁、涂层表面质量更高。喷淋钝化相对辊涂钝化是比较落后的工艺，可以考虑将喷淋钝化改造为辊涂钝化，图中4所示耐指纹涂机就是采用辊涂法，汲料辊把涂液带到涂覆辊上，然后利用涂覆辊与带钢接触，把涂液均匀的涂到带钢表面。所以考虑将此耐指纹涂机改为钝化和耐指纹共用涂机，图中5所示为涂机预留位置，此处增加一台立式涂机，和耐指纹涂机切换使用，在生产品种多，用到的钝化液和耐指纹液种类多时，可以减少由于切换钝化液导致的停车时间，减少协议品，以满足不同用户需要。

采取的改造方案是拆除喷淋钝化箱2、热风干燥器3，钝化液循环箱10利旧，新增一套辊涂机5，改造两个循环箱的管路系统，改造后如图4所示。

在预留位置新增辊涂机及电气控制系统一套，循环管路做相应的改造。新增立式辊涂机的两个涂头上下交错位于带钢左右两侧，并形成小的包角。辊涂机主体主要由底座、左右涂头、涂头快速打开装置及传动装置等部件组成。左、右涂头均为两辊式，各由一个汲料辊、一个涂覆辊及相应的微调移动机构组成。烘干炉利旧，红外加热烘方式能够将带钢加热到80℃。冷却装置由四台冷却风机组成，冷却风机用新鲜空气从车间内吸入，风门可以手动调节来控制风机风量，经过风冷后带钢温度达到50℃以下，满足后续工艺要求。

3 改造后效果

喷淋钝化对涂膜厚度的控制主要通过调节钝化液浓度和挤干辊压力来实现，控制方式比较简单，辊涂钝化对涂膜厚度的控制通过调节钝化液浓度、汲料辊速度、涂覆辊速度、汲料辊和涂覆辊间压力等多个参数来实现，可以更精确的控制膜厚和表面质量。钝化液浓度与膜厚成正比关系，浓度越高，膜层越厚；汲料辊和涂覆辊的转速与膜厚成正比关系，汲料辊的作用是通过辊子旋转从料盘中把钝化液带到涂覆辊上，转速越高，带上的钝化液就越多，涂覆辊的作用是通过辊子旋转把辊身上的钝化液涂到钢带表面，转速越高膜层越厚；涂覆辊和汲料辊间的压力与膜厚成反比关系，压力越大，膜层越薄，反之膜层越厚；涂覆辊与带钢间的压力对膜厚的影响较小，压力太大会影响涂覆辊的使用寿命。当钝化膜偏厚时，可适当降低涂覆辊和汲料辊转速，增大汲料辊和涂覆辊辊间压力进行调节；反之可适当提高涂覆辊和汲料辊转速，减小两辊间压力进行调节。

辊涂机还可以实现顺涂、逆涂两种方式，辊涂机涂覆辊的旋转方向与带钢运行方向相同称为顺涂，辊涂机涂覆辊的旋转方向与带钢运行方向相反称为逆涂，采用逆涂方式，涂膜的均匀性要优于顺涂方式，但逆涂对涂辊的损伤较大，通常对于表面质量要求高的产品，采用逆涂的方式进行控制。生产中若光整机投入使用，由于光整机工作辊是毛化辊，光整后的带钢表面比较粗糙，容易黏附钝化液，通常选用顺涂方式，若光整机未投入使用，带钢表面比较光滑，不容易黏附钝化液，通常选用逆涂方式。

两套辊涂机的投入实现了Cr6+、Cr3+和耐指纹液不同系统的快速切换，实现了带钢无缝对接，减少了因为后处理溶液更换而导致的停车；点检、检修较之喷淋系统更方便、快捷，同时辊涂技术比喷涂技术更清洁，对环境污染和人身伤害小，符合国家治污减排、节能降耗的大原则。改造后消除了镀锌板带钝化缺陷，提高了产品质量，得到了客户的高度评价认可。

参考文献

[1]程浩.新编连续热镀锌钢板、钢带生产新工艺、新技术与其性能检验及缺陷分析实用手册.北方工业出版社，2007