王 鑫

（天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司，天津 300000）

降低鋅錠消耗的生產實踐

王 鑫

（天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司，天津 300000）

基于鋅液與帶鋼之間的反應機理，通過控制鋅液中鋁含量及鋅液溫度、規(guī)范鋅鍋撈渣方法、優(yōu)化氣刀設備與氣刀參數等措施，在保證鍍層質量的前提下，有效地控制了鋅的消耗量。經過階段性的生產實踐，鞍鋼天鐵鍍鋅機組的月均鋅錠消耗量較前期降低了14.8%，取得了良好的經濟效益。

鋅；溫度；鋁；鋼板

1 引言

鋅錠作為鍍鋅生產的重要輔料，價格大約是鋼板的3～4倍，在連續(xù)熱鍍鋅機組生產階段，如何減少鋅錠的消耗是節(jié)約生產成本的重要環(huán)節(jié)。

鞍鋼天鐵鍍鋅線是2009年開始生產的新企業(yè)，生產初期的重點一直是工藝設備調試及機組達產。在調試及達產完成后，我們發(fā)現產線實際耗鋅比在1.35以上，耗鋅比=∑實際消耗/∑（噸鋼理論消耗×產量），機組鋅渣產出率在14%以上，鋅錠消耗高于其他企業(yè)鍍鋅產線的平均水平。鍍鋅生產工藝中，在保證鍍層質量的前提下有效地控制鋅的消耗量從而控制生產成本，可以使產品獲得更大的利潤。根據機組掌握的資料和國內廠家（鞍鋼等）的經驗，鞍鋼天鐵鍍鋅線成立降鋅耗項目組，從帶鋼與鋅液間的關系入手，制定了相關方案，以控制和降低熱鍍鋅機組鋅錠的使用消耗，取得了較好效果。

2 帶鋼與含鋁鋅液的反應機理

鋼板表面的氧化鐵皮經退火爐加熱工藝被還原為海綿狀純鐵，其表面已處于活化狀態(tài)。再經退火爐冷卻工藝把鋼板冷卻到所要求的入鋅鍋溫度。

鋼板浸入鋅液中，有兩個過程同時發(fā)生[2]：一是帶鋼的熱量傳遞給鋅液，同時導致自身溫度下降，并基本與鋅液溫度保持平衡；二是化合物Fe2Al5中間層開始形成，并達到一定的厚度，有效抑制Fe的擴散。

圖1 合金層中鋁含量與反應時間的關系（鋅液溫度460℃，Al含量0.18%）

帶鋼離開鋅鍋，其表面帶出的液態(tài)鋅開始冷卻，并一直冷卻到鋅的凝固點419℃。在鋅液凝固前，由于液體鋅的活性較大，可能會發(fā)生Fe-Zn反應，然而鋼基與鋅液間的Fe2Al5對Fe-Zn反應有抑制作用（Fe2Al5合金層又稱抑制層），從而有效阻礙了鐵鋅化合物層的形成和增厚。

對含鋁鋅液與帶鋼間反應的研究基本可以得出較為統(tǒng)一的結論，即控制工藝參數在Zn-Al-Fe三元相圖的l+η區(qū)，可以保證好的鋅層粘附性，提高鋅層附著力，如圖2所示。

圖2 Zn-Al-Fe二維相圖富鋅角

3 對降低鋅錠消耗措施的探索

3.1 鋅液中Al含量的控制措施

綜合上述帶鋼與含鋁鋅液的反應過程可以看出：作為鋅液中最有益的添加元素，較好的Al含量設定值在生產階段可以有效抑制Fe與Zn的反應[4]，形成鐵鋅化合物，有利于鋅渣的上浮去除。同時，Al的合理添加會在產品的鍍層中形成鋁鐵合金層，控制鍍層黏附性，使鋼基與鍍層緊密地結合在一起，提升鋅層附著力。

結合設備及工藝條件，鞍鋼天鐵鍍鋅線在不同鋁含量的鋅液條件下進行鍍鋅板的生產測試，在測試后對成品樣板進行了鍍層的微觀形貌分析，得出以下結論：當鋅液中鋁含量大于0.18%時，合金層薄且致密完整，鋅層粘附性達到最佳。但鋅液中鋁含量大于0.22%時，合金層過厚，不僅鋅層粘附性不佳，易出現脫鋅現象，而且會隨生產階段產生大量的鋅渣。因此，鞍鋼天鐵鍍鋅線將正常生產中的鋅液鋁含量控制在0.18%～0.22%之間，在保證鍍鋅效果的同時，最大限度地減少鋅渣的產生。

3.2 鋅液溫度控制措施

根據目前掌握的熱鍍鋅理論知識及國內廠家（鞍鋼等）的經驗[3]，帶鋼連續(xù)熱鍍鋅過程的理論最佳工作溫度為455～465℃。低的鋅液溫度可以減少超厚鍍層現象的產生，減少鋅灰和鋅渣的形成。但過低的鋅液溫度（例如450℃以下）板面會呈現灰暗色差及鋅流紋缺陷，這是因為在過低的溫度下，鋅液的流動性變差。當鋅液溫度從450℃提升到470℃，帶鋼的鐵損量將呈拋物線急劇增加，鋼材浸鍍所產生的鋅層厚度將增加一倍，這是因為鋅液溫度越高，合金層形成越快，易導致鋅厚缺陷出現。繼續(xù)提高熱鍍鋅鋅液溫度至480℃以上時，鋅渣的生成量會大幅度提升。所以在進行鍍鋅操作時，需避開不合理鋅液溫度區(qū)域進行生產作業(yè)，才能在保證成品表面質量的同時，有效防止鋅渣的過多產生。將上述情況與設備工藝實際相結合同時，為盡可能地減少鋅鍋能源消耗，鞍鋼天鐵鍍鋅線將鋅液溫度設定為457～458℃，實際效果良好。

3.3 鋅鍋撈渣作業(yè)方面

由于鋅液會與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應，形成鋅鋁的氧化物（鋅渣主要由氧化鋅和氧化鋁組成）。為了有效避免板面鋅粒、鋅疤、漏鍍等鍍鋅成品缺陷發(fā)生，要及時清理鋅鍋中的表渣，避免其影響鍍鋅效果。

鋅渣的產出量越多，日平均要添加的鋅錠量就越多，每噸產品的成本也就相應地提高[1]。因此，在日常生產中我們要盡量少撈渣、勤扒渣，以節(jié)約鋅的耗損。為了減少機組鋅渣產出量，降鋅耗項目組對撈渣作業(yè)提出要求：規(guī)定了氣刀區(qū)域下方的鋅液面必須保持無渣狀態(tài)。爐鼻子區(qū)域后部的鋅渣嚴禁塊狀凝結，區(qū)域兩側鋅渣的清理周期為每小時一次，以保證日常生產中的鋅液面浮渣狀態(tài)，節(jié)約鋅的耗損。撈渣工使用大眼（勺眼由∮6改為∮8）撈渣工具。撈渣時要將漏勺在鍋沿處停留5～10s，以保證流動的鋅液最大限度地回流到鋅鍋內。經過上述撈渣控制措施，鋅渣產出率由前期的14%降到10.9%，在同行業(yè)對標中處于先進水平。

3.4 氣刀設備調整及參數控制措施

機組調試階段的鋅層控制設定值比較寬泛，人員操作水平較薄弱。同時，氣刀設備存在噴吹壓力較低，限制機組產能的問題。

借鑒同行企業(yè)經驗，鞍鋼天鐵鍍鋅機組對氣刀設備進行了改造，封堵刀唇的部分區(qū)域，解決了氣刀工作區(qū)域外氣量空耗的問題，優(yōu)化了氣刀的噴吹壓力及防氧化功能。同時，隨著鍍鋅工藝理論的積淀與操作工技術能力的提高，從人員操作方面基本實現了對氣刀實行精確控制，基本鋅層控制數值見表1。

表1 鞍鋼天鐵鍍鋅線鋅層控制表

通過對氣刀設備的調整與精確控制，以規(guī)格為0.8 mm×1 250mm帶鋼、單面鋅層重量40g/m2為例：鋅層重量集中在40～41 g/m2（檢化驗實測數據顯示），對比2011年同規(guī)格產品的單面鋅層重量（均值42～43 g/m2），平均單面鋅層重量降低2 g/m2，鍍層重量滿足國家和企業(yè)標準，鋅錠消耗明顯降低。

4 降低鋅錠消耗措施的成效

以上措施自2012年開始在鞍鋼天鐵鍍鋅線實施，以2011—2012年的數據作對比：機組鋅渣產出率由前期的14%降至10.9%，機組整體鋅耗比由前期的1.35降至1.15左右，耗鋅降低了14.8%。在月產量相同的條件下，鋅錠消耗量由月均約255 t降低至約217 t，每天節(jié)約鋅錠914 kg左右（約一塊標準鋅錠重量），按目前市場價格計算，每天可節(jié)約鋅錠成本1.5萬元左右。

5 結語

降低鋅錠消耗是一個較為復雜的課題，更是一項長期的工作。因此，結合現階段的設備工藝條件，從鋅液鋁含量及鋅液溫度控制、鋅鍋撈渣作業(yè)、氣刀參數調整方面等一系列環(huán)節(jié)入手，是取得良好效果的關鍵。

[1] 潘勛平.熱鍍鋅帶鋼鍍層鋅渣缺陷形成分析及改進技術[J].寶鋼技術，2004（3）：24-27.

[2]陳劍華.熱鍍鋅工藝中鋅渣的形成及其控制 [J].電鍍與精飾，1990（1）：41-42.

[3] 宋加.熱鍍鋅板生產技術發(fā)展及相關問題討論[J].軋鋼，2009，26（4）:39-43.

[4] 李建英，齊長發(fā)，姚連勝.熱鍍鋅用鋅鍋的發(fā)展及鍍鋅工藝控制[J].河北冶金，2006（3）：11-13.

Production Practice of Reducing Zinc Ingot Consumption

WANG Xin

(Tianjin Angang Tiantie Cold Rolling Sheet Company Limited,Tianjin 300000,China)

Under the prerequisite of ensuring coating quality,zinc consumption was effectively controlled through measures of controlling the aluminum content and temperature of liquid zinc,standardizing zinc bath deslagging method and optimizing pneumatic blade and its parameters,based on the reaction mechanism between liquid zinc and steel strip.Periodical production practice showed 14.8%monthly average zinc slab consumption reduction at Angang Tiantie galvanizing unit.Good economic benefit was achieved.

zinc;temperature;aluminum;steel plate

2013-02-09

2013-03-06

王鑫（1984—），男，天津人，主要從事連續(xù)退火機組工藝技術管理工作，E-mail：pqhoty51@163.com。

（編輯 潘娜）