连续热镀锌产品表面锌渣缺陷的分析与防治

2020-12-20王振国

中国金属通报 2020年4期

王振国

（河钢邯钢有限公司，河北邯郸 056000）

热镀锌产品以其表面光泽平整、强度高、耐腐蚀性好的诸多优点在加工制造业生产中广泛应用，是汽车板、家电板等中高端产品的首选。有着广阔的市场前景和极高的产品附加值，是企业重要的利润点。在热镀锌板材生产中，表面残存的锌渣颗粒是比较常见的质量缺陷，对产品表面平整度和光泽度有很大影响，而且锌渣颗粒脱落后，该处表面也很有可能成为板材的腐蚀点。因此，锌渣缺陷也是热镀锌产品表面质量控制的重点。

本文从热镀锌产品生产实践入手，分析了表面锌渣缺陷的成因，并提出了相关防治措施。

1 热镀锌产品表面锌渣缺陷的原因分析

锌渣缺陷是热镀锌带钢表面的大小不一的米粒状凸点，会导致带钢表面粗糙不平。冲压前渣体在原板上可见，冲压后由于渣体延伸，会在带钢表面形成放大的疤状缺陷。带钢表面锌渣通常呈线状、点状或蜂窝状分布，电镜扫描观察锌渣缺陷处与正常部位并无明显接线，成分分析主要为铁氧化物。

由此可初步判断锌渣主要是由于带钢出锌锅时，表面粘附较多的锌铁化合物锌渣所致，与锌液洁净度、带钢表面洁净度有以及一些工艺环节操作不当有很大关系。根据其形成机理锌渣缺陷可分为基板氧化物型、锌渣粘附型、气刀喷吹型、乳化液残留型等类型。从生产工艺角度考虑，形成锌渣缺陷的原因主要有以下：

（1）锌液温度的波动。一般情况下，较多和较大的锌渣颗粒会沉浸在锌锅底部，但是当锌锅中锌液冷热不均时，锌液会产生对流的现象，导致底部锌渣泛起并悬浮在锌液中层和面层，影响锌液的洁净度；特别是涌入到炉鼻子内的锌渣更难有效排除。这种情况下，细小的合金颗粒物比较容易吸附在沉没辊和带钢表面形成锌渣缺陷。

（2）带钢入锌锅温度。锌液温度应稳定控制在460℃～465℃，而带钢入锌锅温度与锌液温度相差应在10℃以内。如果带钢入锌锅温度偏低，会不利于带钢表面锌铁合金层的形成，影响锌层质量；如果温度过高的话，则会使锌液温度升高，铁损量增大，相应也会产生更多的锌渣。

（3）带钢表面氧化铁皮的带入。带钢表面氧化铁皮多为片状，且比重小于锌液。因此当氧化铁皮脱落降入锌锅后，会悬浮在锌锅表面并与锌液反应形成大量的面渣，致使锌液污染。因此，在带钢入锌锅前必然进行严格的酸洗除鳞，避免氧化铁皮带入。

此外，如果带钢表面较脏，残留较多的铁粉及非金属杂质物的话，也会造成锌液中铁含量的增加，产生较多的锌渣。由于带钢表面的铁粉很难完全清理干净，因此应在尽量保证带钢表面清洁的同时，通过控制锌液的温度和铁的溶解度，来减少锌液中的铁含量。

（4）锌液中铝含量。铝铁化合物是锌液中悬浮渣的重要来源，主要由溶解在锌液中铁、铝反应生成。铝是热镀锌中最为重要的微量添加元素，可以提高镀锌层的光泽度，减少锌液氧化，抑制锌铁合金层的影响。铝含量较少的话，锌铁反应更为活跃，易形成锌铁合金层使板材冲压性能下降，易产生锌铁化合物底渣；但铝含量过高的话将，镀锌产品的涂装性和焊接性能将受到影响。

研究发现，锌液中铝含量在0.2以下时，铁的溶解量随铝含量的升高而降低；铝含量在0.2以上时，铝含量越高则铁的溶解量升高越快，锌渣颗粒的尺寸和数量都会增大。

2 带钢热镀锌表面锌渣缺陷的防治

（1）控制锌液温度和带钢入锌锅温度。锌液温度的稳定控制是热镀锌产品生产的关键，最为理想的温度是460℃～465℃，此温度范围内铁溶解量较少，锌渣生成也比较少；带钢入锌锅温度应在锌液温度±5℃范围内。向锌锅添加锌锭时也要保持缓慢匀速，以避免锌液温度出现大的波动。

（2）做好带钢表面的清洁。首先是要在生产环节通过控制加热炉内气氛避免带钢表面氧化，较少氧化铁皮的产生。重点是合理控制炉内气氛的露点，密切关注保护气中的含水量；在允许范围内适当提高保护气内的氢含量，氢含量通常控制在5%～30%。再就是要加强对带钢表面的清洗，包括机械刷洗、碱液清洗等方式都可以有效去除带钢表面氧化铁皮以及铁粉、油脂、污垢和其它非金属杂质，对带钢表面具有很强的去污清洁效果。

（3）控制锌液中铝含量。铝的化学性质较铁来说更为活泼，在锌液中加入少量铝粉之后形成的铝铁化合物可抑制锌铁合金的生成，从而减少悬浮渣的形成，形成更容易打捞的铝铁面渣。此外，铝还有镀锌层附着力以及将底渣转化为浮渣和面渣的作用，有利于捞渣。实践证明，锌液中铝含量控制在0.22～023是比较合理的，有利于减少自由渣的产生。

（4）及时捞渣。热镀锌生产中，面渣产生量是比较大的，为了减少带钢表面粘附锌渣颗粒，必须要及时捞渣。正常生产状况下，应保证每20min捞渣一次。捞渣时应采用专门的捞渣工具，将面渣聚集在锌锅边沿后再捞出，如此可提高捞渣效率。锌液洁净时，带钢表面粘附锌渣的可能性越小，越不容易产生锌渣缺陷。