提高热镀锌镀层质量的研究

摘要：针对唐钢冷连轧和热镀锌生产工艺的特点，通过对冷连轧系统使用镀铬辊、改造轧机吹扫系统、气刀升级改造等措施，使锌层质量明显提高，锌层厚度正差率达到8%以内。

关键词：热镀锌 清洁度 锌耗

1、前言

作为高附加值产品的冷轧热镀锌产品，锌锭消耗是其生产成本的主要组成部分，约占整个镀锌工序加工成本的50%。对连续热镀锌来说，提高基板表面清洁度、精确控制锌层厚度、减少锌层偏差量、改善镀锌产品质量和节约生产成本是热镀锌工艺研究的重点。

2、影响热镀锌锌层质量控制的因素

影响热镀锌锌层质量的因素主要是基板表面清洁度、锌锅气刀和锌层测厚仪，通过对这些因素的研究，对生产工艺数据进行分析，寻找最合理的锌层质量控制方法。

2.1基板表面清洁度对锌层厚度的影响

带钢表面的油脂、铁粉、和固体颗粒等表面残留严重影响着镀锌脱脂工序，同时冷硬板表面的污染物不仅影响锌花大小分布，也会影响锌层黏附性，轻则弯曲时镀层出现裂纹，重则造成锌层脱落[1]。影响冷连轧基板清洁度的因素主要是冷连轧系统中：乳化液、轧制工艺参数和吹扫装置。

2.1.1乳化液系统的影响

乳化液在轧制过程中具有和清洗带钢的作用，通过对乳化液温度和浓度变化的控制，来减少冷连轧带钢表面残留物

乳化液的使用温度过低不利于破乳油膜的形成，造成乳化液效果降低，钢板的铁粉污染程度增加；温度过高易使乳化液颗粒长大，造成因乳化液不稳定而使油耗上升，并且使过多的油脂附集在钢板表面，增加钢板的油脂污染程度。

乳化液浓度是指乳化液中轧制油的含量，是重要的因素之一。若乳化液浓度太低，带钢与轧辊之间处于不足状态，产生过量磨损，钢板表面残铁过高，会增加带钢表面吸附面积，还会导致带钢表面热划伤，以及不良使冷轧带钢发黑等缺陷；乳化液浓度过高，不利于轧辊冷却并且轧后板带含油多，带钢表面清洁度下降，不利于下道工序生产，并且易出现轧辊打滑。

2.1.2轧制工艺参数的影响

（1）轧制速度的影响：轧制速度越快，带钢温度越高，油的粘度越小，容易被出口吹扫装置吹走，乳化液挥发越快，带钢表面清洁度越高。反之，带钢表面残留就多。

（2）轧辊粗糙度的影响：镀锌用原板表面粗糙度愈高，锌层的附着性也愈好，提高了涂镀质量，使镀层牢固、均匀，美观。但是，轧辊表面粗糙度越高，摩擦力大，在轧制过程中易产生铁粉，带钢表面黏附的油多，表面清洁度低，因此选择合适的粗糙度极为重要。

2.1.3吹扫系统的影响

轧机出口吹扫装置的压力、吹扫角度和出口管道的布置方式对带钢表面清洁度有重要影响。因此必须保持恒定，吹扫喷嘴必须定期清理，压缩空气必须保持清洁，轧机出口板带上方管道尽量少，以减少因乳化液蒸汽在出口管道的凝结而掉到板带表面的油滴。加强冷轧机出口的吹扫，可以有效减少冷轧带钢的残留物。

2.2锌液控制参数和气刀对锌层质量的影响

带钢的热镀锌层在锌锅中完成，因此，锌锅气刀的工艺对所得镀锌产品的质量产生直接的影响。锌锅的作用是加热和“搅拌”锌液。均匀恒定锌液温度，可减少锌渣的产生量，避免锌渣夹杂在镀层中造成锌层挠性破坏。增强锌液的流动性，并使锌液成份均匀，避免因镀层化学成份不均匀而产生局部腐蚀的隐患，影响产品的耐蚀性能。在锌锅操作中，对锌层质量产生影响的主要因素为：带钢入锅温度、锌液温度、带钢速度、锌液中铝含量等。

气刀在镀锌生产线中对产品的质量和锌层精度控制起到至关重要的作用。镀锌生产过程中，品种更换比较频繁，所以应随着产品镀层厚度的不同、单双面、带钢厚度、进带速度等的变化对气刀随时进行调整。在实际生产中，若喷射的气体压力有轻微波动，镀层厚度就随着发生变化，因此气刀各种参数的控制调节必须十分谨慎、严格、精确。

2.3测厚仪精度对锌层质量控制的影响

气刀和测厚仪形成闭环控制系统，这个系统通过控制带钢热镀锌后的气刀擦拭过程，自动调节锌在基板上的镀层重量。若锌层测厚仪的检测数据不准，很容易引起锌层厚度不均等缺陷。

3、提高锌层质量的措施

3.1对冷连轧乳化液系统进行优化改造

优化乳化液工艺参数，除了严格控制乳化液温度外，在乳化液浓度控制方面，主要采取的措施是：一方面是通过增加污油箱的搅拌能力，另一方面是通过增加乳化液的流动性来实现的。同时，对磁性过滤系统和反冲洗过滤系统进行改造，增加霍夫曼纸过滤系统，清除铁粉和非金属颗粒。经过净化处理，乳化液的铁含量小于300 ppm，灰分小于400 ppm。

3.2对冷连轧轧机使用镀铬辊，优化轧制工艺

为提高冷轧带钢的表面质量，对连轧机工作辊采取镀铬处理，并进行上线试验。试验发现，由于工作辊镀铬后提高了工作辊表面耐磨性，使轧制过程中产生的铁粉大量减少，板面反射率维持在70%以上，比使用镀铬辊前提高了约20%。有效减少了表面残留物、提高了板面反射率，并且镀铬辊轧制公里数基本达到普通辊2倍，起到减少换辊、延长维护周期、稳定生产的作用。

同时，经过摸索并结合国内其他同行业的生产经验，优化轧辊粗糙度，使板面粗糙度Ra维持在0.9～1.5μm。不断优化轧制规程，选择合适的轧制力，经过一系列措施，带钢表面总残油残铁量约275 mg/m2，残油222 mg/m2，残铁52 mg/m2。

3.3改造冷连轧轧机吹扫系统

加强冷轧机出口的吹扫，采取主要的方法有：①采用高压风吹扫，将带钢上下表面残留的乳化液及其它污染物清除；②采用负压抽吸的方式将带钢上下表面残留的乳化液及其它污染物清除。

出口吹扫系统的改造措施：在4机架出口侧加装1组高压空气吹扫梁，形成一道气墙，阻止钢带表面和穿带导板表面的乳化液流到5机架，同时还可以起到减少带钢表面乳化液残留量、提高带钢表面质量的作用。另外积极与动力厂联系，增加风压，提高吹扫能力，降低了表面的残油、残铁等其它残留杂质的含量，消除了乳化液斑缺陷。

3.4严格控制锌液参数

要严格控制锌锅温度，锌锅锌液温度控制在（460±5）℃，不超470℃，严禁超过480℃，将锌液温度的波动控制得越小越好，以增加锌液的流动性。随时控制和调整锌液的化学成分含量，一般铁含量控制在0.05%以下，铝含量应控制在0.15%～0.22%之间。这样有利于降低锌液粘度，增加锌液流动性。

3.5精确控制气刀参数，对气刀进行升级改造

在实际生产中采取如下措施通过调节气刀参数来控制锌层厚度和质量：（1）提高气刀高度的安装精度，依据生产线速度和锌层的厚薄适当调整气刀和锌液的距离；（2）设定合理气刀压力，在保证锌层厚度前提下，气刀吹气压力尽量减小，减少锌渣形成量；（3）控制气刀和带钢的距离，并且每次调整气刀与带钢的距离时，尽量不超气刀缝隙的5倍，以保证镀层的均匀性和稳定性[2]。

同时，为满足产品不同锌层厚度和质量的工艺要求，根据现有的气刀设备，经过优化气刀开口度，使其达到对锌层厚度的精确控制。

每个点为气刀上的上下位置控制螺丝。其中，左3～右3为平口，两侧的3～9位置为渐开。根据生产实践将气刀开口度调整为两类，一类是开口度较大的，适合厚镀层生产。另一类是采用开口度较小的，镀层厚度

3.6校准测厚仪精度

实际生产中，每次十小时以上的检修都校准测厚仪，将测厚仪精确到小数点后一位，以提高测厚仪的精度，帮助操作工对气刀定位做出必要的调整来得到所期望的锌层，使产品在质量和均匀性上获得较大的改善，并通过镀锌过程精确控制锌层厚度，使锌锭消耗达到最少，并提高锌层质量。

4、结语

通过对冷连轧、锌锅和气刀等设备及生产工艺参数的全面系统的优化和改造，达到提高锌层质量的目的。同时，相关生产线的工艺参数稳定顺行周期较以前大幅提高，产品质量明显改善，非计划品数量大幅降低。

参考文献：

[1]李九岭带钢连续热镀锌〔M〕3版北京：冶金工业出版社，2012

[2]许秀飞钢带热镀锌技术问答1版北京：化学工业出版社，2007

作者简介：周慧春（1983-），男，河北唐山人，助理工程师，主要从事冷轧镀锌工艺工作。