时间：2023-02-21 07:05:47
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
关键词：热镀锌，镀层，锌液，基板，影响
1 引言
连续热镀锌是一种经济而有效的金属防腐技术，其主要工序包括镀锌基板准备镀前处理热浸镀锌镀后处理成品检验等。经过热镀锌得到的热镀锌钢板具有优良的耐腐蚀性能、良好的外观、后续加工性能好等优点，同时，相较于其它金属防腐措施，连续热镀锌生产成本低、环境污染小。在连续热镀锌中，能否获得良好的镀锌层是获得合格热镀锌产品的关键，该镀锌层必须具有良好的镀层粘附性，优良的镀层加工成形性，美观而又能满足不同用户需求的表面特性[1]。在生产过程当中，影响镀锌层的因素很多，主要有镀锌基板成分、锌液成分、锌液温度、带钢入锌锅温度、镀锌基板表面状态等。
2 镀锌基板成分的影响
2.1 基板中碳含量的影响
基板中的碳对镀锌层性能影响较为明显。随着基板中含碳量的增加，铁-锌反应变得越来越剧烈，基板中的铁损就会增大。铁-锌反应越剧烈，得到的铁-锌层就越厚，镀锌层的粘附性就越差。因此，用于热镀锌生产的基板大多是碳含量在0.05～0.15%的低碳钢板。
碳在钢中的存在形式，也会对基板中铁-锌反应产生影响。钢中的碳以粒状珠光体和层状珠光体存在时，基板中铁的溶解很快，铁-锌反应很快，镀层中铁-锌层很厚，镀锌层粘附性很差；如果碳以扩散得很均匀的索氏体或屈氏体组织存在时，则基板中铁的溶解速度较小，铁-锌反应速度比较平缓，镀层中铁-锌层较薄，镀锌层粘附性较好。
2.2 基板中硅含量的影响
基板中过多的硅给热镀锌带来困难。硅对镀锌层的影响可以归结为以下几点[2]：①硅使铁在锌液中的浸蚀加快。在460℃时， 硅含量为0.2%的钢比碳含量为0.2%的钢在锌液中的铁损大了1倍。含硅钢在锌液温度为520℃下具有最大的重量损失。②硅对镀层厚度有明显影响。低硅钢板在镀锌后获得致密的Fe-Zn合金层，而含硅量达到0.3%时，]1被破坏，使_结晶变成粗大而自由生长的晶体，这种反应的产物是疏松的。③硅还会影响镀层外观。当硅含量在0.06～0.07%时，镀层表面灰暗色斑点最多，由于]1迅速长大，_相晶粒被迫向表面推移，致使表面锌层很薄甚至不存在。
3 锌液成分的影响
3.1 锌液中铝含量的影响
锌液中的铝含量对镀层结构具有决定性的影响。由于铝对铁的亲合力强，锌液中铝优先在钢基表面形成很致密的，薄且韧的Fe-Al金属间化合物（Fe2Al5、FeAl3），并牢固地附在钢基表面， 起粘附镀层的媒介作用；同时可抑制Fe-Zn合金层的生长（特别是抑制脆性的_相的生长），从而改善镀层韧性。随着铝含量的增加，`相（即纯锌层）逐渐增加[3]。而在镀层各组成相中，`相的韧性最好。因此，从控制锌层附着力的角度来说，铝含量越高越好。此外，铝还与锌液中的氧化铝、氧化锌等杂质结合，形成不与带钢相粘合的物质，并能上浮到锌液表面，易于去除。
3.2 锌液中铁含量的影响
当锌液温度为450C时，铁在锌液中的饱和溶解度为0.03%，若铁含量进一步增加，则铁与锌生成铁-锌合金，沉入锌锅底，即为底渣。此外，还与锌锅中的铝反应，生成以Fe2Al5为主要成分的浮渣，减少了锌液中的有效铝含量，使镀层粘附性变差。而且这些渣一旦附着在带钢表面，会形成锌粒缺陷，影响镀锌板的表面质量。另外，铁的存在会增加锌液的粘度和表面张力，从而降低锌液对带钢表面的浸润能力，使镀锌时间延长。
3.3 锌液中铅含量的影响
由于铅的熔点低，所形成的Pb-Zn固溶体可降低锌液熔点，延长锌液凝固时间，从而延长晶粒长大时间，促进大锌花的形成。同时，铅的存在也可降低锌液的粘度和表面张力，从而提高锌液对带钢表面的浸润能力。且锌液中的铅含量愈高，锌液的粘度和表面张力愈小，锌液对带钢表面的浸润能力愈强。但当铅含量超过1%时，铅在晶界的偏析会导致晶界腐蚀，使镀层老化。此外，如含铅镀锌板长期放置在仓库中或高温潮湿的地方，镀层会变黑，产生黑斑缺陷；铅的存在也会对环境产生污染，危害人体健康。
4 锌液温度和带钢入锌锅温度的影响
4.1 锌液温度的影响
锌液温度升高能加快Fe-Zn之间的扩散速率，在低于480C时，铁损按低抛物线规律随镀锌时间而变化。当温度接近480C时，Fe-Zn合金层增厚很快，并且主要是增加了脆性的_相，使镀层的塑性变坏。镀锌温度超过480C，特别是达到500C时，铁的溶解量以极快的速度增长。
当温度大于480C时，_相晶体形成速度变得很小，仅能形成少许几个带有较大空隙的晶核，这样液态锌就会浸入到这些空隙中，并且可以一直深入到]1相，甚至会引起]1相沿晶界的溶解，从而加速了Fe-Zn之间的扩散，导致合金层剧烈增厚。随着镀锌温度的增高，＼相的形成也在迅速增长，当达到480C之后，＼相晶体主要依靠牺牲]1相晶体而长大，因此也会导致镀锌层变脆。
4.2 带钢入锌锅温度的影响
按照热镀锌经典理论，镀锌温度过高，会加速Fe、Zn之间的互扩散，形成较厚的脆性Fe-Zn合金层，从而破坏热镀锌层的韧性。由于带钢厚度不同，其带入锌锅锌锅反应区的热量也不同，所以应根据带钢厚度来确定不同的带钢入锌锅温度。根据热镀锌新理论，热镀锌时在反应界面大量供热，可以加速作为粘附媒介的Fe2Al5中间层的形成，可获得良好的镀层粘附性，所以带钢入锌锅温度应高于锌液温度15～25C[1]。若带钢入锌锅温度过高，Zn或Fe-Zn化合物扩散进入Fe2Al5中间层，使中间粘附层遭到破坏，镀层的粘附性及韧性恶化。此外，过高的带钢入锌锅温度容易造成锌灰、锌渣等粘附于带钢表面，影响镀锌板的表面质量。
5 镀锌基板表面状态的影响
5.1 镀锌基板表面粗糙度的影响
冷轧带钢在进行热镀锌时，其表面粗糙度在一定程度上可以决定Fe、Zn之间的结合力。因为钢板越粗糙，则钢板的实际表面越大，根据啮合原理，钢基和镀层结合更为牢固。此外，随着带钢粗糙度的增加，镀层厚度增加。钢基表面的粗糙化，使带钢表面生成海绵状组织的Fe-Zn合金层，该种合金层比光滑的Fe-Zn合金层能从锌锅中带出更多的锌液。由此生成更厚的纯锌层。再者，粗糙表面棱角部位突出，而_相最易在棱角处形成，所以_相很发达，生成了较厚的Fe-Zn合金层。
5.2 镀锌基板表面清洁度的影响
影响带钢表面清洁度的主要因素是带钢表面残留的轧制乳化液。随着轧制乳化液中油脂含量的提高，残留在带钢表面的油脂在预热炉中越不易被除尽， 干扰热镀锌时正常Fe -Zn 合金层的形成， 从而恶化了镀层的粘附性能[4]。若带钢表面残留有铁粉及未被还原的氧化物质点等杂质， 在热镀锌时， 锌晶体有可能在此类杂质处形核、长大，形成锌粒缺陷。
6 结束语
连续热镀锌机组工艺流程长，工艺段多，镀锌层的形成过程也相当复杂，镀锌层的结构和性能受到很多因素的影响，且各影响因素之间也不是单独作用，而是相互联系的。要得到质量优良的热镀锌板材，涉及到设备、工艺、操作、环境等诸多方面，在生产过程中必须对各个生产环节进行严格控制、精心操作。
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关键词：热镀锌 锌灰 常见缺陷 优化工艺
中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（c）-0099-01
热镀锌带钢是冷轧厂主要产品，它可以用作家电板，汽车板等。随着工艺技术的不断改进，目前下游企业对带钢表面质量要求越来越高。首钢京唐冷轧共有4条热镀锌产线分别生产GI和GA产品。其中一冷热镀锌产线的主要生产家电板，二冷热镀锌主要生产汽车板。带钢表面锌灰缺陷是热镀锌产品的常见缺陷之一，它制约着高端产品的生产。为了解决这一问题，该文就从锌灰缺陷形成的机理出发，结合工艺和操作提出了减少锌灰缺陷的措施。
1 锌灰产生的原因
冷轧热镀锌产线主要由入口段、入套、清洗段、炉区、工艺段、出套和出口段构成。带钢以460℃经炉鼻子出来进入锌锅约3s经沉没辊从锌锅出来，经过气刀将多余的锌液吹掉（控制锌层厚度）。锌锅内锌液需要保持460℃，这样锌液会逐渐蒸发，蒸发的锌灰集聚在一起，然后掉落在带钢上形成锌灰缺陷。锌灰则是有以下几方面原因。
1.1 浮渣的产生
当带钢进入锌液中则产生FeZn7，而锌液中的铝离子逐步将锌替换形成Fe2Al6铁铝化合物[1]。它和锌的氧化物在一起形成浮渣。
1.2 锌液蒸汽冷凝
锌液液面不断产生锌蒸汽，锌蒸汽遇冷凝结在炉鼻子内壁等处形成固态粉末。随着炉鼻子震动它们坠落到锌锅中和带钢表面。
1.3 炉内耐火材料坠落
在长期生产过程中，炉内耐火材料受到冷炉和加热的温差变化影响发生坠落，它们常在炉鼻子处于锌渣和锌灰掺杂在一起（图1）。
2 减少锌灰主要措施
通过与国内各先进企业学习，在2012年和2013年对炉鼻子等处进行改造增加了摄像头，沉没辊刮刀，锌灰泵和炉内加湿等。操作人员通过炉鼻子摄像头监控炉内锌灰粉末生成情况，防止炉鼻子内锌灰和锌渣形成过多。
2.1 浮渣清理
操作人员利用专用扒渣勺，每班扒渣4次；利用锌灰泵定期对浮渣进行清理；利用检修或更换沉没辊的时间将锌锅降低，炉鼻子处锌渣暴露出来后进行人工扒渣。
2.2 防止锌液蒸汽冷凝
为了有效防止锌蒸汽冷凝形成固态锌粉末，各热镀锌产线增加了炉鼻子氮气加湿系统。这样优化了炉鼻子处露点。
2.3 严格控制带钢和锌锅温度
（1）带钢入锌锅前温度高于锌液15℃以内[2]，如果带钢温度过高会影响锌锅内锌液温度导致锌渣量增加。
（2）严格控制锌锅温度减少锌蒸汽。将锌液温度控制在（460±2）℃范围内，避免温度波动过大导致锌渣量增加[3]。为了严格保证锌液温度在操作人员添加数量和锌液液位严格控制，避免导致温度和液位的波动过大引起浮渣在炉鼻子内壁积聚。
2.4 优化锌液成分
铝含量与锌渣产生有着密切关系。当铝含量较高时，一方面导致铁溶解度降低，另一方面铝被氧化导致浮渣升高；当铝含量较低时，铁的溶解度升高导致底渣升高。因此在生产GI产品是铝含量控制在（0.2±0.02）%之间[4]，当生产GA产品时铝含量控制在（0.12±0.02）%之间。
2.5 在生产高端表面产品时有以下两方面的注意事项
一是排产时做好厚度过渡和温度过渡并调整好锌液成分。二是将锌渣清理干净，提前加入锌锭[5]。
3 结语
以上措施实施后首钢京唐冷轧热镀锌锌粉末和浮渣大幅降低，上述产线生产的家电板和汽车板无锌灰缺陷。热镀锌锌灰控制是一个复杂课题，需要从炉鼻子露点控制，带钢和锌液温度，定期扒渣以及成分控制几个方面入手。
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摘要：
基于欧拉-拉格朗日方法的离散相模型，针对锌液体外循环系统下连续热镀锌锅中三种不同类型的锌渣，利用数值模拟的方法计算锌锅中锌渣的浓度差分布．分析锌渣扩散得到了锌渣在带钢表面及锌锅中的运动轨迹和分布规律．结果表明:锌渣在带钢上的沉积率随着锌渣粒度的减小而升高;由于锌渣密度的差异，当锌渣直径小于80μm时，沉积率从高到低依次为悬浮渣、面渣和底渣．面渣在带钢出口后侧区域的平均停留时间最长，在该位置设置抽锌管将有利于面渣的去除;在V形区内侧区域带钢上的悬浮渣质量浓度最高，对带钢影响最大;底渣主要运动区域为锌锅底部，基本不会黏附于带钢表面，对带钢质量影响最小．
关键词：
热浸镀锌;锌渣;扩散;除渣;数值模拟
近年来，汽车用高品质热镀锌钢板成为我国钢铁企业开发的主要方向．例如，宝钢、武钢、鞍钢等钢铁企业已经把汽车板尤其是高强度钢板及其热镀锌产品作为重点研发产品［1-2］．汽车板热镀锌过程中产生的锌渣是影响镀锌板表面质量的最重要因素［3］，锌渣在镀锌过程中很容易被镀锌钢板黏附，从而形成锌渣缺陷，控制锌渣的形成对提高热镀锌钢板的表面质量尤为重要［4］．国内外学者关于热镀锌的研究大多数集中于锌锅中锌液流场和温度场．为了更好地认识锌液的流动状态对锌渣去除的影响，陈海瑞等［5］对不同工况下锌锅内流动与传热进行了数值模拟研究．朱翊淳［6］对普通锌锅(无体外锌液净化循环系统)内的锌渣分布进行研究，尝试通过添加挡板的方式减少锌渣在带钢上的附着．赖焕新等［7］提到锌渣的运动轨迹是受到其物理性质的影响，运动轨迹的变化将对带钢镀层质量产生影响，但并没有给出具体的影响规律．因此，研究锌渣的不同物性对带钢附着的影响显得非常必要．董安平［8］尝试将电磁净化分离技术应用到热镀锌锅中锌渣的去除，通过抽取锌锅内的锌液至外加电磁净化流槽中，经体外循环净化后的锌液再经回锌管重新流回锌锅内，达到降低锌锅内锌渣浓度的目的．由于抽锌管、回锌管及锌液泵的安置，导致锌锅的流场、温度场和锌渣浓度场均发生变化，特别是锌渣浓度场的变化可能会为钢板表面质量带来较大的影响．因此，研究体外循环系统下锌渣在带钢上的浓度分布及锌渣在锌锅内的扩散显得很有必要．本文通过AnsysFluent对锌锅内锌渣的扩散和运动规律进行数值模拟，采用基于欧拉-拉格朗日方法的离散相模型，模拟流场中的离散相，可以对锌渣颗粒运动轨迹进行跟踪．假设体外循环系统净化效率0%的情况下，分析通过回锌管的锌渣颗粒的扩散，并且给出不同锌渣颗粒在带钢上的沉积规律及在在锌锅内的扩散轨迹，从而为合理制定体外电磁循环净化分离锌渣的方案提供依据．
1物理和数值计算方法
1.1物理模型
根据某钢厂在役锌锅尺寸建立如图1模型(电磁净化装置不是本文分析重点，故进行简化处理)，其几何尺寸为7.12m×3.64m×2.50m，其中抽锌管与回锌管直径为0.1m．坐标原点位于锌液表面最右侧中心位置A点．
1.2离散相模型
假设锌渣为球形颗粒，锌渣颗粒在Lagrangian坐标系下模拟离散相并弥散在连续相锌液中．根据作用在锌渣颗粒上平衡力，可以得到锌渣颗粒在Lagrangian坐标系下的运动方程(颗粒惯性=作用在颗粒上的各种力)。
2边界条件
2.1壁面条件
锌锅四周及底部按照壁面处理，为无滑移边界条件，锌渣颗粒与锌锅壁及带钢碰撞类型为trap，抽锌管与回锌管设为escape类型．带钢设为移动边界，稳定辊及沉没辊设为旋转边界．锌渣的初始体积分数为0.12%．本实验工况的带钢速度为2m•s－1，带钢宽度为1800mm，带钢进锅温度为465℃，抽锌管和回锌管的质量流量为10t•h
2.2物性参数
采用闭合取样装置在锌锅V形区的表面、中间和底部取锌液，待凝固后利用锌的蒸汽压比较低的特性，在高温真空条件下实现锌渣与纯锌的分离，分离后的锌渣利用PPMS-9T型物性测量系统测量锌渣的物性参数，如表1所示．
2.3锌渣颗粒
图2(a)为在锌锅中间位置取样的锌液经凝固后的金相组织，图中深灰色的颗粒即为锌渣颗粒．采用闭合取样装置在锌锅V形区的表面、中间和底部取样，凝固后进行金相制样观察，每个位置在100倍下分别选取10个视场，采用金相分析软件DT2000进行锌渣粒度分析，锌渣尺寸分布如图2(b)所示．根据锌渣颗粒分布，进行了Rosin--Rammler分布拟合，该拟合假定锌渣颗粒直径与大于此直径的颗粒的质量分数Yd之间存在如式(7)所示的指数关系［10］:Yd=e－(d/d)n．(7)式中，d为Yd=e－1≈0.368时颗粒直径，d为锌渣粒径，n为分布指数．得到如表2所示的锌渣粒径分布参数，配合分布指数n，将最小粒径、平均粒径和最大粒径全部用于数值模拟.
3数值模拟结果及讨论
3.1锌渣沉积规律
图3与图4为V形区内侧带钢(进)与带钢(出)上的锌渣质量浓度．进口带钢中锌渣质量浓度从大到小依次为悬浮渣、面渣和底渣，其中面渣与悬浮渣均在带钢中下部有较多的聚集，该位置对应着回锌管回流出的锌液对带钢的冲刷部位;底渣密度大，在经回锌管后会随锌液向下运动，故底渣在带钢的最下部边缘位置聚集较多，并且该位置的底渣极易被沉没辊碾压，造成带钢表面的点状压痕．出口带钢上锌渣质量浓度从大到小依次为悬浮渣、面渣和底渣，其中面渣在带钢上半部有较多的聚集，悬浮渣在带钢上分布较均匀，底渣在带钢上基本没有聚集．图5为带钢上锌渣质量浓度与锌渣尺寸的关系．锌渣越小，其在带钢上的质量浓度越高，即沉积率越高．锌渣在带钢表面的质量浓度最高的尺寸范围分别是:面渣为30～70μm;悬浮渣为0～30μm;底渣为70～100μm．根据董安平［8］的研究，当锌渣尺寸超过20μm，锌渣经过体外电磁净化装置的去除效率可以达到90%以上．因此，当锌渣粒径小于80μm时，锌渣的沉积率从大到小为:悬浮渣、面渣和底渣．在考虑所有尺寸锌渣的情况下，面渣会略大于悬浮渣0.00049kg•m－3，说明面渣中存在较多的大粒径锌渣．
3.2锌渣分布及运动规律
图6为面渣、悬浮渣和底渣从回锌管流出后的运动轨迹及锌渣的平均停留时间．面渣最终运动至锌锅表面且在带钢出口后侧的平均停留时间最长，即面渣在带钢背面聚集将会增加，这也解释了在带钢V形区内侧悬浮渣浓度高于面渣，但带钢正反面面渣的浓度却略高于悬浮渣的情况，因此该区域放置抽锌管可以通过体外循环装置有效净化面渣;悬浮渣在V形区会有较短的停留，大部分时间在带钢进口前侧运动，其运动轨迹遵循图7中锌液流动的涡流流动;而底渣则大部分在锌锅下半部运动，驻留时间最长的是带钢进口前侧贴近锅底的位置，该位置的底渣对带钢基本不会造成影响．
4结论
(1)锌渣粒径越小，其在带钢上的沉积率越高．在粒径小于80μm的锌渣中，沉积率从大到小依次为悬浮渣、面渣和底渣．
(2)面渣在带钢出口后侧的平均停留时间最长，该位置放置抽锌管将有利于面渣的去除．悬浮渣主要运动区域为带钢进口前侧，其运动轨迹与锌液流动的涡流一致;在V形区内侧悬浮渣在带钢上的质量浓度最高，其对带钢表面质量影响最大．底渣主要贴近锌锅底部运动，基本不会黏附于带钢，对带钢影响最小．
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[10]戴丽燕．关于Rosin--Rammler粒径分布函数的研究．工业安全与防尘，2000(5):6
【关键词】气刀设备；应用技术；革新和发展
前言
目前国内外带钢连续热镀锌机组通常采用吹气法来控制镀层的厚度。它是利用射流原理，采用一个横贯整个带钢宽度的矩形喷嘴在控制下连续向镀层表面喷吹扁平气流，将带钢表面多余的锌刮掉。因此，人们将采用吹气法来控制镀层厚度的设备称为“气刀”。气刀装置布置于热镀锌机组锌锅正上方，用于控制出锌锅后的带钢镀层厚度，主要包括气刀本体，气刀定位系统，气刀调节系统三大部分，如图1所示。气刀装置及其控制系统作为连续热镀锌机组的关键核心设备，其配置功能和控制水平的高低对镀锌板的产品质量起着决定作用。
随着市场对镀锌板镀层质量要求的不断提高，促进了气刀设备的技术也得到了飞速发展，下面就从近几年国内大型国企引进热镀锌生产线中气刀设备应用技术上的革新和发展进行详述:
1 准确的气刀定位系统
气刀唇到带钢距离的准确定位对镀层厚度控制非常关键。应保证两个气刀唇与带钢平行且能获得每个气刀唇到带钢的准确距离，使带钢居于两侧气刀唇的正中，这样才能使出锌锅的镀锌板面沿宽度方向上获得准确均匀的镀层。
普通结构形式的气刀采用固定式框架，生产中为了保证气刀唇与带钢平行且设定一个合适的间距，通常通过调整沉没辊和稳定辊来实现。这种调整方式的控制精度不高，误差较大，在生产中因更换生产规格使带钢张力变化时，如不重新调整会增大误差值，使得镀层厚度的均匀性很难控制。而近几年出现的采用激光测距和活动式框架的气刀系统可以较好的解决这个问题，该系统通过激光测距可以自动准确的完成带钢与刀唇的平行度和间距值的监测，根据监测后的数据通过活动式框架的浮动调节进行自动跟踪定位刀唇与带钢的距离，可确保在带钢发生倾斜运动时，气刀唇总与带钢保持平行。
2 更加完善的气刀镀层控制系统的数模
新型的气刀控制系统中的数学模型不但有镀层厚度控制，还具有镀层均匀性控制及自适应功能，同时能对气刀角度、带钢与气刀唇的距离及气刀高度等参数进行匹配，保证产品镀层的质量要求。
3 气刀喷吹介质的选择切换
普通气刀的喷吹介质一般有压缩空气，它具有生产成本低、噪音小、工作环境好，有利于维护设备的特点。但它对带钢有很强的冷却作用，容易产生边厚，另外容易使锌液表面氧化产生表渣。因而有的厂家采用氮气作为喷吹介质，虽然改善了锌液的氧化现象，但却提高了生产成本，同时造成了工作环境的恶化。
新型的气刀系统可以实现压缩空气和氮气两种喷吹介质的选择切换。对于汽车板的生产来说，要求有很高的表面质量，所以锌层的氧化要很小，采用氮气喷吹；而对于普通产品就可以用空气进行喷吹，这样既可以保证高端产品的质量又可以降低成本，优化工作环境。
4 刀唇喷吹宽度自动调节系统
普通气刀工作时刀唇喷吹宽度无法调节，而新型气刀内由于设计成分段式的喷嘴结构，该系统的可根据运行带钢的宽度变化自动调节喷吹的宽度。当生产线运行窄带钢时，为了避免风机风量的大量输出，可通过分段式控制各区间喷嘴的开关，关闭多余区间的喷嘴，以避免在没有带钢的部分浪费氮气或压缩空气。经过试验证明，该系统根据带钢的宽度调整喷嘴的宽度，比不用该系统可以节省氮气或空气消耗量高达50%。
5 气刀快速打开、复位及缩回装置
气刀的快速打开、复位装置是指当带钢有焊缝、波浪经过气刀或出现其它危险情况时，避免气刀和刀唇的损坏，使气刀能快速打开一定距离，当焊缝或波浪经过后气刀又能自动准确的复位。
缩回装置是指当更换沉没辊的时候不必吊走气刀，通过手动或自动装置使气刀沿轨道滑离开锌锅表面，这样能节省时间快速更换沉没辊。
6 刀唇快速清理装置
新型气刀通过远程控制一套气动执行装置，在刀唇的内部和外部快速滑动，能在一秒钟内完成对刀唇内部和外部的清理。该装置可在生产过程中等待适当时机快速操作，以便减少带钢镀层的缺陷。
气刀装置是热镀锌线上控制镀层厚度和均匀度的关键部件，虽然近几年国内引进的高端镀锌机组的都引进了新型气刀技术，使得机组具备了生产高级汽车钢板的能力，但是到目前为止，产品规模和产品质量较国外还有较大差距，中国汽车工业还在大量进口热镀锌板，所以还需要广大技术人员认真消化吸收这些先进技术，为国家的繁荣富强而努力。
参考文献：
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[4]张启富，刘邦津等。热镀锌技术的最新发展。 钢铁研究学报 2002，（8）
[5]首钢京唐钢铁联合有限公司镀锌线气刀技术附件
作者简介：
关键词 ：热镀锌 耐腐蚀 盐雾试验
世界上每年因腐蚀而报废的金属制品质量大约相当于金属年产量的三分之一，因此，为了节约钢材并保证生产的正常进行，必须解决生产中钢材腐蚀的问题。热镀锌是热镀防腐方法中的一种。锌在大气环境中能在表面形成耐蚀性的薄膜，它不仅保护了锌层本身，而且也保护了钢基，所以经热镀锌后的钢材大大的延长了使用寿命。
镀锌板耐蚀试验主要包括两种，一种为模拟腐蚀环境试验检验，如：盐雾试验、老化试验、潮湿试验等;另一种试验为自然环境腐蚀试验，如国家自然环境腐蚀试验网站在不同气候和地理环境的典型大气试验站进行的挂片试验。目前国内外热镀锌板材产品交货条件（或标准）中对耐蚀性能均没有明确的要求。在五金、家电、汽车等具体行业的镀锌板用户中，用于检验或验证镀锌产品耐蚀性能的主要涉及中性盐雾试验。
1.热镀锌产品盐雾试验研究
五金、家电、汽车等行业的镀锌板用户主要采用中性盐雾试验对镀锌板进行耐蚀性能评价，一般要求镀锌量双面120g/m2及以下，镀锌产品出现红锈（5%）时间大于48小时（2天），双面镀锌量180g/m2及以上，镀锌产品出现红锈（5%）时间大于72小时（3天）。为了了解我厂生产的镀锌产品的耐蚀性能，在生产线稳定后，搜集了来自60个钢卷的样板，其中包括15件锌铝合金镀层产品样板，进行了盐雾试验，并进行了评价。
1.1 试验材料和方法
试验原料厚度为0.3一1.6mm，宽度为1000一1250mm，单面锌层重量68一158g/m2产品，表面包括未钝化、铬酸盐钝化、未涂油、轻涂油及各种组合。原料牌号为SGCC，生产流程为铁水预处理一LF炉一CSP一酸洗冷连轧一热镀锌。钝化为喷淋式，热风烘干，涂油为静电涂油。
试验条件：设备为盐雾试验箱，型号为Q一FOG，执行标准为GB/T10125一1997（eqvISO9227：1990）《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》，试验为中性盐雾试验（NSS试验）。样品尺寸为150×75mm，边缘用胶带保护，NaCl的浓度为5%土0.1%，PH值为6.5一7.2，试验箱设定温度为35士2℃，喷雾器压力设定为70一170kPa，（实际为100kPa左右），喷雾量为每80cm2的收集量为1.5ml/h，试验循环周期为24h。试验记录了出现5%白锈和5%红锈的时间。
1.2 试验结果和分析
1.2.1 纯锌镀层镀锌板的耐盐雾腐蚀性能
1.2.1.1 白锈（5%）出现周期
在试验过程中，为了保证箱内气氛的稳定，我们采取24小时开启一次，记录样板变化。
（1）第一个24小时内，未钝化产品全部出现大面积白锈，如图1。根据后续试验发现一般2一8小时就出现5%白锈;
（2）表面钝化产品在第二天才陆续开始出现小面积白锈，而且直到5%红锈出现，板面也只是局部锈蚀，如图2。
（3）所有试验样板中出现5%白锈周期最长的为5天，该样板属性未单面锌层厚度约为100g/m2的钝化涂油镀锌板;
（4）白锈出现的周期同是否涂油、锌层厚度等没有因果关系。
综合上述结果，白锈出现的周期主要同是否钝化有关，是判断钝化质量特别是钝化均匀性的一项重要指标，从生产设备和工艺角度看，喷淋工艺受喷嘴压力、角度及钝化液自重影响，钝化层均匀性比辊涂工艺总体要差。
1.2.1.2 红锈（5%）出现周期
下图横坐标为5%红锈出现的时间，图中纵主坐标为单面锌层重量，次纵坐标为钝化和涂油量，钝化以0表示未钝化，1表示钝化;涂油0表示未涂油，0.5表示涂油量为0.5g/m2。根据盐雾试验的结果，整理成相应的盐雾试验结果分析图3。
根据上表，可以分析得出：
（1） 钝化同红锈周期有较强的相关性
原因主要同腐蚀进度有关，当板面出现白锈时，腐蚀反应开始消耗镀锌层，由于钝化层的保护，锌层在钝化薄弱部分才产生白锈，由于不像未钝化镀锌板产生全板面的腐蚀消耗，所以钝化处理的镀锌层对基板的阴极保护周期会更长。盐雾试验红锈出现时的形貌也证明了这一点，见图4、5。
（2）涂油对于耐盐雾试验结果基本没有影响
涂油是一种物理阻隔，可以一定程度阻断空气和水对锌层的腐蚀，但盐雾试验过程的大量盐水雾很容易就冲掉表面的涂油层，使之不能起到保护作用。
（3）镀锌板单面锌层重量>70g/m2，无论是否钝化、涂油，盐雾试验红锈（5%）出现时间均4天（96小时，满足用户要求）;
1.2.2 锌铝合金镀锌板的耐盐雾腐蚀性能
锌铝合金镀层产品是锌层中含有约5%铝的产品，耐大气腐蚀能力比纯锌镀层强，如相关文献所述，锌铝合金镀锌板在冷凝过程中，形成直径为￠3一8mm（此尺寸取决于冷却速度，速度越快尺寸越小）。高度相差2一4μm的坑凹，宏观看类似浅色龟甲纹。这些特点对此产品的涂装质量有影响，但对该产品盐雾试验结果的影响并没有文献介绍。
1.2.2.1 白锈（5%）出现周期
白锈出现周期同纯锌镀层类似，未钝化产品第一个24小时就已经散布锈斑，钝化产品2一3天后出现小面积白锈，但随后的观察显示，锈斑的扩展速度比纯锌镀层产品慢，可能与锌铝合金镀层是细晶结构，而且表面富铝层厚于纯锌镀层热镀锌钢板有关。
1.2.2.2 红锈（5%）出现周期
锌铝合金镀层产品的红锈出现周期明显好于纯锌镀层产品，单面锌层约100g/m2时的平均盐雾试验红锈出现周期约17天，具体见图6。
2.结论
根据前期产品锈蚀的分析和生产稳定后产品的中性盐雾试验结果及分析，我们可以得到以下结论。
（1）常规镀锌产品应进行表面处理，否则会很快锈蚀，影响使用;防止锌层锈蚀的最经济有效的措施是进行钝化处理;
（2）锌铝合金热镀锌产品耐盐雾腐蚀能力明显好于纯锌镀层产品，从环保和资源有效利用角度，锌铝合金镀层产品值得推广;
（3）提高镀锌层耐盐雾试验能力，主要依靠均匀的钝化层，只有相对均匀，才会减少局部弱点，提高整个板面的耐盐雾腐蚀能力。当然镀层厚度和均匀性对之也有一定影响。从硬件设备保障看，辊涂比喷淋、全浸式等工艺更能保证钝化层的均匀性。
参考文献：
[1] 汤精明，姜忠宇. 表面完整性对40Cr钢耐腐蚀性的影响[J]. 热加工工艺. 2010（02）.
[关键词]热镀锌；技术设备
近年来，世界镀锌钢板需求量不断增加，产量增长也在不断加快，经过不断的生产实践改进，许多新兴先进设备在当代热镀锌生产线上得到了迅速的普及，对于连续热镀锌的生产起到了不可估量的作用。
1.我国热镀锌生产发展状况
我国热镀锌生产发展一直处于滞后状态。20世纪50年代到60年代陆续建成了l3条单张钢板熔剂法热镀锌机组，能力为10万t／a，但因产量低、成本高、质量差、污染环境、经济效益差等缺陷已先后停、转产。从20世纪70年代末，我国才开始建造大型宽带热镀锌机组。
热镀锌带钢在我国市场一直是紧缺品种。从20世纪90年代中期以来，每年都要从国外进口80－100万t左右。随着国内经济的发展，尤其是汽车、家电及建筑业的发展，对镀锌带钢的需求量也大大增加。我国近二十年来已建成了一批年产量10万t以上生产线，但从工艺流程、设备组成到产品品种上都属于低水平传统技术的热镀锌机组，在品种质量数量上也不能满足我国经济建设发展的需求，仍需建设新热镀锌线来满足市场需要。
20世纪90年代以来我国镀锌钢板生产取得了长足发展，国内已有和在建镀锌板加工能力达到近300万t。近几年国产镀锌板的市场占有率提高很快，由1996年的约27％提高到l998年的59％左右。国内主要生产厂家为宝钢、武钢、攀钢、本钢、广东南方。5家企业生产能力总和已超130万t。
我国现有的热镀锌机组与国外先进水平存在的主要差距在于绝大多数机组没有预清洗设备，对镀锌表面质量难以保证：现有光整机都是比较简单的两辊光整机（攀钢为四辊），无法更好地改善带钢的机械性能，特别是深冲性能；现有品种都是单一的镀锌板，仅有少量的合金化板，远不能满足市场需要。
2.热镀锌技术改进
随着科学技术的发展，连续热镀锌技术也有了很大的改进，不仅产量有所提高而且质量也有很大的进步。具体技术改进表现为以下几方面
2.1高温退火炉方面
立式高温退火炉的使用提高炉子的加热强度，使退火温度有所提高，改善了钢带的线速度及改善退火质量。立式高温退火炉主要由加热段、均热段和保温段构成，可以用5％H2的保护气体还原，将钢带从室温加热到退火温度全部采用煤气加热的辐射管。辐射管用厚3mm Intonel 1601板轧制并焊接成U形和W形的管子，它有很低的热惯性，可在变换产品种类时缩短热传导时间，提高热效率。
2.2气刀方面
以前认为双侧进气是合理的，但在实际中不可避免的遇到不可控制的两侧进气的气流交汇问题，这种交汇现象会随着不同供气量得到不同的状态，从而影响了内部同一位置的气体压力，刀唇形状又是固定的，那么同一位置的喷嘴射流压力必将受到影响。为此新开发的气刀采用了单侧进气代替以往双侧进气气刀，取得了明显的效果。带钢边缘的锌层受到两侧气刀的气流汇流影响，总是或多或少出现带钢边缘锌层偏厚的现象，我们不得不把收卷设备作相应调整以适应同一带钢横截面锌层的厚度变化。生产中设计安装随动挡风板技术很好的解决了气流汇流问题。
2.3锌锅铝量探针方面
通常使用向锌锅添加铝，使铝与铁优先反应形成稳定性好的Fe2Al5阻挡锌层来抑制镀锌层脆性相Zn-Fe化合物的形成。因此准确测定锌锅中有效铝含量极为重要。铝量探针探针利用电化学原理，测量纯铝和Zn-Al合金间的电位差，根据系列热力学关系，显示出锌锅中有效铝含量，方法简单，精度较高。只可惜该探针使用寿命过短，只有40多个小时。我国湘潭大学开发了测量锌池中有效铝的探测器及在线检测系统，在使用寿命时间上有很大的提高。
2.4锌锅内的沉没辊方面
镀锌板表面质量及生产效率在很大程度上取决于沉没辊的表面质量和其耐磨性。20世纪80年代以前均用SUS316钢制造，其耐磨性差，后来降低其中镍含量，使其耐磨性提高2倍。最新开发的喷涂WC-Co合金镀层使其寿命大大延长，其表面光滑，可用于生产汽车用合金化镀锌板，但由于喷涂层有小孔隙，易产生颗粒间的边界腐蚀，故而开发了一种封孔剂，使其使用寿命提高50％以上，为高质量、高效率地生产汽车用合金化镀锌板创造了条件。
2.5湿光整和湿拉矫工艺技术方面
两辊式光整机虽然结构简单、操作方便，但也有许多局限性，将双棍光整机为四辊光整机可以改善镀锌钢带表面质量。四辊光整机优点是：它除了有一对工作辊以外，还有一对直径较大的支撑辊来增加工作辊的刚度，以减小工作辊的变形，这样工作辊直径就可以小一些，在相同轧制力时的单位压力就大一些，或者说使镀锌板产生同样变形的总轧制力可以小一些。四辊光整机还有另外一个优越性，就是可以灵活地调整板形，或者说可以根据人口不同的板形采取不同的操作工艺来使出口的板形得到改善。这是因为有了支撑辊以后，不只是对工作辊有一定的支撑作用，减小工作辊的变形，同时还，可以使工作辊产生我们所希望的变形。这一作用是通过支撑辊与工作辊、工作辊与工作辊轴承座之间不同的作用力来实现的。除此之外四辊光整机支撑辊的辊面对工作辊也有支撑作用力的作用，辊颈部位在轴承座内还有辅助油缸，使支撑辊对工作辊的辊颈之间有一定的作用力。同样，上工作辊和下工作辊之间除了辊面通过镀锌板有相互作用力以外，工作辊辊颈部位也有辅助油缸，产生相互的作用力。
2.6自动化控制方面
现代热镀锌机组全线均采用计算机控制，除了基础自动化外，电气传动系，仪表系统等均由高度自动化的计算机控制。这样对该工艺的整个环节如运行速度、炉温、锌锅温度、炉子气氛都可以有效的进行监管控制。
3.结束语
[关键词] 带钢 连续热镀锌 选型
1.引言
为加快建设“国内领先、国际一流”的钢铁集团，进一步开发高附加值深加工产品，满足国内和国际市场的需要，邯钢投资建设了年产131万吨的冷轧厂。该厂包括：酸洗--冷轧联合机组、连续热镀锌机组、全氢罩式退火炉机组、平整机组、彩涂机组、横切机组及包装机组、重卷机组。其中连续热镀锌机组引进奥钢联公司技术，机组关键设备由外商提供，邯钢设计院承担施工图设计。整个工程设计指标优良，工艺设备先进，自动化水平高，居国际领先水平。
2.生产规模及主要技术指标
机组年产量为35.6万吨，其中3万吨以定尺板状态交货，20万吨以卷状态交货，其余供彩涂机组作原料。
带钢规格：0.25~2.0×900~1650mm
钢卷内径：Ф610mm，Ф508mm
钢卷外径：Ф1100~Ф2000mm
钢卷重量：4~33t
产品等级：FH、CQ、DQ、DDQ、HSS
表面状态：普通锌花、平整锌花、零锌花、小锌花、涂油、钝化、预留耐指纹表面。
3.工艺流程
本机组以酸洗――冷轧机组生产的冷轧薄板为原料。由轧后钢卷库吊车将钢卷吊至热镀锌机组的入口鞍座上。机组工艺流程如下：
原料上料开卷矫直切头、切尾焊接入套清洗退火锌锅镀锌气刀厚度控制淬水冷却光整张力矫直机出套带钢检查静电涂油张力卷取钢卷储存入库
4.主要设备及参数
1)开卷机：用于支撑钢卷并开卷，在生产时提供和控制后张力。设有带钢对中装置，采用悬臂型支撑。卷筒公称直径： 610mm；卷筒有效长度：2090mm ；CPC纠偏精度：±5mm；开卷张力：10吨。
2)夹送矫直机：用于平整板形。采用5辊式，辊径：80mm；辊身长度：2000mm。
3)切头剪：用于切除带头。采用上切式液压剪，最大剪切厚度：3.0mm。
4)焊机及挖边剪：焊机用于焊接前后卷带钢，使生产线连续运行；挖边剪将不同宽度带钢的焊缝切出圆弧，避免划伤作业线辊面。采用ML74”电阻搭接焊机，配有内置液压双切剪，焊轮在线自动修磨装置，带钢搭接补偿装置，焊缝监测系统等。焊接速度：3~20m/min；搭接量：0~6mm（自动设定，有搭接补偿功能）；焊缝强度：100%同退火后基板强度。
5)入套：用于储存带钢确保入口段换卷操作停车时，工艺段的连续运行。立式结构，活套工作存量：400m。
6)NO.1烘干机：烘干清洗后的带钢，确保进入退火炉带钢表面干燥。采用热气循环式，温度自动控制；V型喷嘴；蒸汽盘管式换热器；热风温度：110~120℃。
7)锌锅：为热镀锌产品提供熔融的锌液。采用熔沟式感应加热陶瓷锌锅，带激光液位检测装置；容量~200t。
8)气刀装置：用于镀层厚度控制。刀唇可以线外调成任意形状，水平调节范围：-15~+100mm，高度调节范围：-50~+800mm，角度调节范围：-50°~ +50°。
9)淬水槽系统：将镀后带钢由170℃冷却到40~50℃，并进行干燥。该系统由淬水槽、冷却器、循环槽、挤干辊、烘干器、废水槽等组成。采用喷淋浸入式。
10)光整机：用于改善镀后带钢的机械性能、板型、改变带钢表面状态、提高表面的均匀性。采用带湿平整功能的四辊平整机，可在线换辊。最大延伸率：2%；最大轧制压力：800t。
11)拉矫机：改善镀后带钢板型。采用带湿拉矫功能的六辊三单元拉矫机，拉伸单元：2套，6辊式；矫直单元：1套，6辊式；延伸率：max.2%；出口张力：max.19t
12)钝化装置：向带钢表面辊涂钝化液，使之其表面形成防锈钝化膜。采用两辊双头立式涂机，钝化液：CrO3，2%，温度≤40℃；钝化膜重：15~30mg/m2(双面)。
13)烘干装置：用于烘干带钢表面钝化膜内的水分。采用热气循环式，温度自动控制；V型喷嘴；蒸汽盘管式换热器；热风温度：max.110℃。
14)出套：用于储存带钢，确保出口段换卷操作或带钢表面检查停车时，工艺段的连续运行。立式结构，活套工作存量：320m。
15)涂油机：向通过的带钢上下表面连续涂油，用于防锈。采用可抽出式静电涂油机，涂油量：300~3000mg/m2(单面)。
16)出口剪：用于按设定长度剪切带钢，取样，切除废料。采用固定式液压驱动上切剪，剪切能力：2.5×1650mm。
17)卷取机：用于在张力状态下卷取带钢。钢卷内径：Φ508mm、Φ610mm；钢卷外径：Φ1000~Φ2000mm；钢卷重量：4~33t；芯轴胀缩：Φ430/Φ440/Φ468mm；卷筒尺寸：Φ508、Φ610×1850mm（卷筒带橡胶套）
5.设备选型特点
本机组引进关键技术和设备，确保生产线的先进性和可靠性；同时立足于国产化，最大限度降低投资（机组设备总重量：1800吨，其中引进133吨）。机组设备选型特点如下：
1)采用的窄搭接焊机，可自动设定焊接参数并带有焊缝质量监测系统，通过焊缝参数判断焊缝质量。
2)清洗段采用热碱浸洗、热碱刷洗、电解清洗、热水刷洗及串级漂洗的清洗方式，可有效地清除带钢表面的油污和铁屑。
3)退火炉采用全辐射管加热的立式炉，带钢在炉内通过间接加热完成再结晶退火。对保证带钢表面质量、提高镀层的粘附性有利。
4)炉辊采用矢量电机单独传动、炉内设置纠偏及出口热张紧辊装置，有利于炉内带钢的张力控制、保证稳定运行。
5)采用感应加热熔沟式陶瓷锌锅，带有锌液温度控制和锌锅液面监测系统。
6)气刀水平方向、垂直方向角度均可调整，定位方便。喷嘴压力均匀并可调。可满足高速下生产均匀薄镀层的要求。
7)后冷段风机采用矢量电机传动，控制方便、简单、节能
8)气刀配有镀层厚度的闭环控制系统，镀层厚度控制精度高。
9)采用四辊平整机及六辊拉伸矫直机。平整机配有工作辊正、负弯辊，液压压上，高压水辊面清理装置，湿平整系统，利于改善带钢的机械性能、板形、表面质量和提高工作辊寿命。
10)采用常温辊涂式钝化工艺，无需烟雾收集，且不产生废液，有利于环保。
11)采用静电涂油机，油膜薄而均匀，涂油量可自动控制。
12)采用低（无）铅镀锌工艺生产零锌花、小锌花产品。
整条生产线自动化程度高，大量节省劳动定员。整个热镀锌车间生产操作人员、维修人员和技术管理人员共计65人，全员劳动生产率为5000吨/人.年，达到了国际先进水平。
6.结束语
关键词：光整机 功能 液压
1.引言
随着近几年钢铁工业产能的不断扩大，特别是镀锌板的产量也不断增加，热镀锌机组如雨后春笋般不断建成投产，虽然镀锌板被各行业广泛使用，但仍以家电、汽车、建筑、彩涂基板行业居多，家电、汽车行业的激烈竞争和大幅降价已家喻户晓。因此，对于镀锌板厂的竞争就是产品的表面质量、产品的机械性能和生产成本的竞争。为了提高产品的表面质量和产品的机械性能，国内所有镀锌线，都在镀锌机组镀锌工艺段后设置了光整机。
2.光整机的主要作用
1）通过光整，可使产品的屈服平台消失或不太明显，能够防止在以后作拉伸或深冲加工时出现滑移线。
2）提高产品的平直度和平坦度。同时也可把表面的锌粒压平，使带钢表面光滑，提高带钢的深冲性能和改善带钢的外观。
3）使用毛化的光整辊，经过光整后的镀锌板表面具有一定的粗糙度。能提高涂层粘附力，还能储存一定量的油脂，在深冲加工时，对冲模的有益和减小带钢表面的各向异性，改善带钢的延伸率，提高带钢的深冲性能。
4）对于以后作涂漆处理的镀板，特别是对于某些要求很高的镀锌板，经光整机光整处理后，可使镀锌板获得一个更加均匀一致的银白色的外观，从而提高带钢镀层的附着力和涂漆的光亮度。
3.热镀锌线中光整机主要功能
光整机及拉矫机系统布置流程图如图1所示。
光整机有以下2个主要功能：平整带钢提高光洁度；与入口S辊和中间S辊一起为冷轧带钢板和合适的延伸率。
光整机的控制方式选择基于产品、用户要求以及初始输入数据（PDI）。共有以下2种控制方式可选。
1）延伸率控制方式。以控制延伸率优先的张力控制，即延伸率保持不变，调整轧制力，光整机出口的张力保持不变。具体控制方法为：在所选的预置延伸率下通过闭环调节轧制力实现延伸率控制，通过测量入口S辊和中间S辊速度求得延伸率。光整机的出口张力通过中间S辊进行调整。如果轧制力饱和后仍无法达到所需延伸率则应调整光整机出口张力设定值。
2）轧制力控制方式。以控制轧制力优先的张力控制即轧制力保持不变，延伸率为动态，光整机的出口张力恒定。具体控制方法为：通过闭环调节使轧制力保持在所选预设值，出口张力由调整中间S辊的速度来控制，若出口张力值稳定后仍无法实现表面光洁度的要求则需修正轧制力预设值。
4.光整机液压轧制控制
液压轧制的作用是通过调整位于光整机机架底部的2个液压缸的位置和压力进而获得所需的轧制力。在相对较高的轧制力下，带钢的延伸（率）改善了产品的金属性能如屈服强度等，并且提高了带钢表面的平整度。光整机所施加轧制力和延伸率的实际效果取决于轧辊的光洁度、产品特性以及轧制模式等因素。光整机的轧制力由位于其机架底部的2个液压缸来提供。两液压缸为液压阀控制单独调节。为使液压缸缩回（打开辊缝），电磁阀为液压缸有杆侧提供了1个固定的反向压力，即背压。每一侧液压缸均单独配有1个位移传感器和1个压力变送器。通过压力变送器可以迅速地获得轧机每一侧的轧制力大小。而每一侧液压缸的压力均由伺服阀控制，且上下极限位置均装有接近开关。为使液压缸缩回迅速彻底，通过一电磁阀向其有杆侧施加一个固定的反向压力。液压控制方式为：平均位置控制、倾斜控制、轧制力和、轧制力差。整个闭环控制系统由两组调节器组成，分别为：位置/总轧制力控制和倾斜/轧制力差控制。光整机液压控制系统示意图如图2所示。
5.工作辊的弯辊控制（WRBC）
弯辊控制系统的作用是控制安装于光整机基座内的16个弯辊液压缸动作并通过它们对工作辊轴承座施力以实现弯辊控制。这些弯辊缸通过控制轧制力曲线进而保证了带钢在整个轧制宽度内的平整度。弯辊所需压力大小由伺服阀调整并与驱动阀的电信号成比例。通过弯辊缸调整工作辊的挠度，正负弯辊力控制环路相互独立并共同作用于工作辊上。每一环路均各自控制着光整机的操作侧和传动侧。正弯辊力表现为使工作辊正弯即轧辊弯曲方向与轧制力使轧辊弯曲方向相反，除包含所需正压力外还附加有一个抵消上工作辊重力作用的附加压力。最小的正弯辊力需要保持工作辊至少不会因为重力作用而“塌陷”。负弯辊力表现为使工作辊负弯即轧辊弯曲方向与轧制力使轧辊弯曲方向相同。正弯辊力有2个作用，分别为实现工作辊平衡进而保证光整机运行期间工作辊与相应支撑辊辊面的完全贴合和使工作辊“正”弯。负弯辊力的作用是保证工作辊“负”弯，工作辊弯辊示意图见图3。
6.结论
光整机开发和设计不仅对机械设备的设计是一项非常复杂的工作，而且对液压和自动化控制设计也是如此。对于开发更加先进的光整机不仅需要到现场对光整机的使用情况更加深入地了解和听取光整后产品用户的使用意见，而且需要借助于先进的设计方法和计算手段对设计加以优化，提前预见光整机在工作中的状态。光整机自投产以来运行效果良好，产品的延伸率和光洁度都达到了预期的目的。所有规格的热镀锌产品经过光整后产品质量均有较大的提高。通过我们对光整机的设备组成、液压系统的原理做了系统的总结，对今后热镀锌生产线光整机的调试及生产操作起到了指导作用。
参考文献：
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[4] 凌全伟，刘建秋.热镀锌技术的现状及发展[J]，鞍钢技术，2004
关键词：热镀锌 镀层缺陷 缺陷控制
热浸镀锌是提高钢铁抗大气腐蚀性能的有效方法之一，因其镀层性能优良、使用寿命长、作为保护层基本不维护而被广泛应用于输电铁塔、微波塔、高速公路护栏、路灯杆、电力金具等长期室外暴露的钢铁制件的防腐蚀。热镀锌层表面有许多常见质量缺陷如漏镀、条状羽毛白花纹、镀层超厚、粗糙、灰暗、泪痕条纹、龟裂纹、晶体状凸起纹、“白锈”等，其影响因素较多，且控制相对较难。对此，可以从加强工艺控制着手，辅以必要的工艺措施，以提高热镀锌表面质量。下面就热镀锌层表面缺陷原因及控制方法进行分析：
1、表面预处理
表面预处理不好是造成漏镀（露铁）的主要原因。钢材在出厂、存储、运输、加工过程中不可避免地沾上油漆或矿物脂，有时焊接部位探伤面需涂抹难清理的特殊油脂等，大多数企业又无脱脂工序，仅靠酸洗去除表面杂质，从而很容易造成漏镀（露铁）。另一种情况则是因酸洗过程中酸洗件比较集中、堆放密集、重量大等因素，造成欠酸洗和夹线，或因酸洗浓度过高使酸盐沉淀于表面、沟槽之中，不水洗或水洗不彻底，也很容易形成漏镀、虚镀现象。再者，因溶剂老化、失效，加之在烘干过程中没有及时将工件摆开，或烘干时间较长使钢件表面出现二次微氧化、形成酸性铁盐覆盖在表面上时，也极易出现漏镀，特别是在相对湿度较大的气候和大雾天气时较为常见。此种情况往往容易被忽视。此外，采用溶剂热镀锌时，最常用的ZnCl2与NH4Cl混合水溶液的配比不正确时，没有形成共晶点，特别是在浓度过高的情况下，在支撑板焊接角缝圆形孔内极易出现夹灰性漏镀。
2、镀锌层厚度不够
镀锌层厚度达不到标准要求将直接影响产品的使用寿命。镀锌层厚度不够的原因如下。
（1）锌液温度的影响。当锌液的温度低于430oC时，锌铁扩散速度低，不易生成足够的铁锌合金层，整个镀层就薄；当温度在460oC时锌层增厚，当温度继续升高，锌液变稀，锌层又变薄。所以必须严格控制锌液温度以保证带钢质量的稳定。
（2）带钢在锌液中停留时间的影响。带钢在锌液中停留时间有一定的时间范围。根据带钢的厚薄来确定，随着镀锌时间的延长，镀层厚度将增加，但过分地延长镀锌时间又会使锌层变脆，反而影响质量。
〔3）镀锌件从锌液中引出方法的影响。镀锌件从锌液中引出时应垂直引出，带钢倾斜引出时锌层就薄。因此，带钢引出锌锅时应保持垂直引出。
3、锌液中其他成分
锌液中夹杂过多其他金属成分或有害元素，可能造成如锌渣颗粒粘附在镀层表面和一些非正常的花纹、龟裂纹等缺陷。
（1）铁 热镀锌一段时间后，钢制件表面会出现锌堆积和微小锌渣颗粒，致使镀层表面粗糙，光滑度也随之下降。这种微小颗粒一般是Fe—Zn合金颗粒渣。在450℃镀锌时，铁在锌液中的饱和溶解度为0.02%，锌液中铁的含量超过此值时，会析出ζ和δ1相形成锌渣，由于这种颗粒渣与锌密度差异不大，其聚集下沉很慢，悬浮在锌液中的合金渣会夹在锌液中被制件带出，镶嵌在镀层中，从而影响镀锌层的表面质量。锌液中铁的来源一般有锌锅的腐蚀、制件的溶解、助镀剂中的铁离子及制件上的铁盐4方面。因此，为了获得平整光滑的镀层，必须严格控制锌液中铁含量，减少铁离子的带入，控制锌液温度，避免锌液温度的忽高忽低，降低锌锅的腐蚀速度等。一般锌液中铁含量应0.20%时，必须降温静置并打捞锌渣。
（2）铝 铝是热镀锌中最常用的添加元素。在锌液中添加不同浓度的铝可以获得不同性质的镀锌层。一般认为热镀锌时，在锌液中加入
（3）锡、铅 一般情况下锌锭中不含锡，仅有微量的铅。近年来一些锌合金供应商为了使镀锌温度下降，并获得白亮镀层，在所谓的多元合金中加入锡、铅。当锌液中添加了这种多元合金后，锌液面在430℃下可以出现镜面并能保持10～20 min，但在热镀钢铁制件时，镀层表面会出现羽毛状花斑和细小难看的白斑，含锡、铅的合金添加量一旦达到0.5%时，就会出现锌花，锌灰明显增多，生产效率也下降了，给企业造成不应有的损失。铅和锡因其熔点低，含量过高时，迅速使锌液的凝固温度下降，在镀锌层冷却过程中极易形成粗大的结晶和出现龟裂纹现象，影响锌层的表面光滑度和耐腐蚀性能。晶间腐蚀对杂质铅最敏感，腐蚀速度随镀层中铅含量的增加而加快，铅量达到0.02%就会出现晶间腐蚀，在镀层中沿晶界破裂而失去附着力，严重时表面会出现黄豆粒大小的气泡。因此我们在应用锌铝合金或多元合金时一定要弄清楚其中铅、锡、铝的含量，决定是否在锌液中添加。
（4）镍 锌液中的镍是为了解决热锓镀中因钢材中含硅出现的圣德林现象而作为合金元素加入的，是近几年来国内逐渐认同的解决镀层色差现象的一种新工艺技术。在锌液中添加锌镍合金可有效地降低锌和铁原子在ζ相中的扩散速度，因而可以控制浸镀层厚度的增长，当锌液中Ni含量为0.06%时，ζ相金属间化合物中Ni含量可达0.8%，加入Ni后ζ相的厚度增长明显得到控制，δ相的厚度相应有所增加，因而可有效地控制浸镀层厚度的增长，并能改善锌液的流动性能。因此，使用锌镍合金进行热浸镀锌的镀层厚度更加均匀，表面更光亮，锌花少。
4、镀锌工艺
热镀锌工艺不完善的主要问题有以下4个方面：（1）酸洗后不水洗或水洗不充分，直接进入溶剂池内，使溶剂的酸性提高，铁离子增多；或者以盐酸作助镀剂，使被带钢表面上覆盖一层铁盐，带进锌液中，镀锌时形成合金渣附着在工件表面；（2）溶剂老化，铁离子多，杂质多，若不进行过滤即与带钢一起进入锌液中，则使锌液粘度增大，使镀层变厚和粗糙，附着力差；（3）工件不烘干，溶剂带水进行热镀锌时会形成Zn（OH）2颗粒，影响产品外观质量；（4）溶剂一般呈弱酸性，不加热或温度低将延长烘干时间，也会腐蚀制件表面而形成粘附的铁盐，镀锌时形成合金渣附在工件表面，使镀层表面粗糙。
“白锈”是镀锌层常见的缺陷，其原因主要是因镀锌工艺中缺少钝化处理，带钢上留有水分或者钝化液配制不合格起不到钝化作用，带钢水冷后没有完全干燥，存放在潮湿和通风不良的环境中发生电化学腐蚀而出现“白锈”或灰色粉状腐蚀沉淀物，直接影响着产品和工程质量，这种白色或灰色粉状物主要是由碱式碳酸锌等化合物组成。
总之，热镀锌后带钢表面缺陷情况较复杂，产生的原因也较多，解决办法是多方面的，需要做大量艰若细致的工作，使热镀技木提高一步。
参考文献：
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