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        一種熱鍍鋅合金化不良缺陷的分析

        2015-04-04 08:44:56王春喜吳清泉李賢強(qiáng)姚玉華
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)

        王春喜,晏 欣,吳清泉,李賢強(qiáng),姚玉華

        (1.海軍工程大學(xué)湖北武漢430033;2.馬鋼股份有限公司冷軋總廠安徽馬鞍山243000)

        馬鋼冷軋總廠北區(qū)有兩條鍍鋅機(jī)組,3#連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線產(chǎn)品定位在以高檔轎車用內(nèi)、外板為主,兼顧高檔家電板。3#鍍鋅線設(shè)計(jì)年產(chǎn)量45萬t,帶鋼厚度:0.4mm-2.5mm;寬度:900mm-2000mm;3#鍍鋅生產(chǎn)線設(shè)有兩個(gè)鋅鍋用于生產(chǎn)GI (純鋅)、GA(galvannealing:鋅鐵合金)兩種鍍層產(chǎn)品。4#熱鍍鋅生產(chǎn)線產(chǎn)品定位在高檔家電板為主,兼顧部分建筑板。4#鍍鋅線設(shè)計(jì)年產(chǎn)量40萬t,帶鋼厚度:0.3mm-1.6mm;寬度:800mm-1650mm; 4#鍍鋅生產(chǎn)線只生產(chǎn)GI一種鍍層產(chǎn)品。目前每月3#熱鍍鋅合金化產(chǎn)量約3000t-5000t。熱鍍鋅合金化鋼板具有優(yōu)良的耐腐蝕性能、涂裝性能及焊接性能[1],盡管連續(xù)熱鍍鋅的表面質(zhì)量得到了很大改善,但是生產(chǎn)無缺陷鍍層的汽車外板仍是一件難度較大的工作[2]。在2011年8月份換鍋生產(chǎn)熱鍍鋅合金化產(chǎn)品時(shí)出現(xiàn)一種鍍層表面類似“雪餅”形貌缺陷(如圖1),通過工藝調(diào)整、實(shí)驗(yàn)室分析、仔細(xì)排查最終找出缺陷原因。

        1 熱鍍鋅合金化缺陷簡述

        2011年8月3號(hào)3#鍍鋅線換GA鍋生產(chǎn)合金化鍍鋅板時(shí)出現(xiàn)不完全合金化缺陷,鍍層表面呈“雪餅”形貌,上表面(與沉沒輥接觸面)較下表面嚴(yán)重(如圖1),至8月6號(hào)共造成670多t產(chǎn)品降級(jí),以前從未出現(xiàn)此類缺陷。

        2 合金化不良缺陷處理過程

        2011年8月3號(hào)3#鍍鋅線啟動(dòng)生產(chǎn)合金化鍍鋅板鋼種DX51D+ZF規(guī)格0.80mm*1250mm投用合金化爐后,板面出現(xiàn)較為嚴(yán)重的合金化不良缺陷(如圖1),在線進(jìn)行以下調(diào)整:1、調(diào)整合金化爐主功率功率以及邊部加熱器提高合金化程度;2、調(diào)整清洗段參數(shù)提高清洗效果,同時(shí)用濾紙擦拭清洗后帶鋼表面檢查清洗效果,板面較為潔凈;3、更換來料卷生產(chǎn)其他批次原料卷依然存在合金化不良缺陷排除來料原因;4、調(diào)整GA鋅鍋鋁含量;5、清理氣刀風(fēng)機(jī)過濾器同時(shí)氣刀氣源由壓縮空氣改為氮?dú)?經(jīng)過以上調(diào)整缺陷依然存在,生產(chǎn)線被迫停機(jī),同時(shí)取樣送實(shí)驗(yàn)室分析(見實(shí)驗(yàn)室檢測結(jié)果)。8月5號(hào)更換過氣刀,沉沒輥后繼續(xù)調(diào)試合金化生產(chǎn),此時(shí)“雪餅”合金化不良缺陷消失,主要缺陷為邊部欠合金化如下圖2:其中包括其他鋼廠原料卷2卷,合金化不良依然出現(xiàn),排除氣刀以及沉沒輥為導(dǎo)致此合金化不良缺陷之原因。

        8月6號(hào)被迫換純鋅鍋生產(chǎn)純鋅產(chǎn)品,在其后生產(chǎn)純鋅鍍層產(chǎn)品過程中出現(xiàn)邊部色差、斜紋(8月13號(hào))和“鋅點(diǎn)突起”(8月16號(hào))如下圖3:

        仔細(xì)觀察所謂“鋅突起”與鍍鋅線“亮點(diǎn)”缺陷拖著尾巴類似就像彗星,類似缺陷圖譜中稱之為Iron-Horse—Comet的缺陷,所謂“色差”就是觀察到運(yùn)動(dòng)中“鋅突起”。16號(hào)生產(chǎn)S350GD 2.5mm* 1250mm下線成品鍍鋅卷出現(xiàn)邊部露鐵(圖4),同時(shí)在線實(shí)驗(yàn)室取樣做脫鋅試驗(yàn)出現(xiàn)脫鋅如下圖5,隨緊急停機(jī)查找原因。

        3 實(shí)驗(yàn)室檢測結(jié)果

        取缺陷樣板送檢實(shí)驗(yàn)室檢測結(jié)果如下:

        圖7為合金化(GA)缺陷樣板掃描電鏡圖片,圖中右上角白色顆粒即為缺陷樣板上的白色顆粒,能譜分析其成分是鋅。試樣上黑色區(qū)域在掃描電鏡下發(fā)現(xiàn)存在細(xì)小的鋅顆粒。將左上圖中方框a區(qū)域放大至1000倍(圖8)發(fā)現(xiàn)表面存在三種不同形貌的物質(zhì),分別為白色顆粒、灰色和黑色區(qū)域(圖中A、B、C)。能譜分析顯示,A為鋅鐵合金相,鐵原子百分比為13%左右;B為純鐵,沒有發(fā)現(xiàn)其他化學(xué)成分;C為氧化鐵(Fe3O4)。

        4 缺陷原因分析

        通過實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果可知帶鋼表面存在本不該存在氧化鐵,同時(shí)結(jié)合在線實(shí)驗(yàn)室“V”彎脫鋅試驗(yàn)(圖5)分析:即帶鋼在入鋅鍋鍍鋅前已被被氧化。立即排查爐子區(qū)域漏氣點(diǎn),經(jīng)過查找發(fā)現(xiàn)攝像頭冷卻氮?dú)夤艿琅c法蘭連接處漏氣,立即拆下攝像頭使用石棉繩加密封膠進(jìn)行防漏密封此處法蘭(圖10)。17號(hào)重新啟動(dòng)生產(chǎn)線生產(chǎn)純鋅產(chǎn)品,邊部露鐵消失,同時(shí)做脫鋅試驗(yàn)無脫鋅現(xiàn)象,表面質(zhì)量合格,一切恢復(fù)正常。

        攝像頭冷卻氮?dú)夤艿琅c法蘭連接處漏氣造成空氣進(jìn)入爐鼻子空氣中氧氣與帶鋼反應(yīng)形成鐵的氧化物,鋅與基板之間存在一層鐵氧化物,在生產(chǎn)合金化時(shí),帶鋼運(yùn)行到合金化爐時(shí)被加熱550℃時(shí)由于鋅與基板之間存在鐵的氧化物阻礙鋅鐵原子相互擴(kuò)散合金化反應(yīng)也就無法進(jìn)行,而帶鋼表面鋅層在加熱到550℃時(shí)重新溶解為液態(tài)鋅,由于液體表面張力的作用液態(tài)鋅被聚簇成一個(gè)個(gè)小鋅點(diǎn)后冷凝最終形成“雪餅”狀的合金化不良缺陷相貌。同理鋅與基板之間的鐵氧化物造成純鋅層產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)鋅液對(duì)帶鋼表面浸潤性不良即鋅層粘附性不良從而出現(xiàn)邊部露鐵和脫鋅。

        5 結(jié)語

        通過仔細(xì)排查和分析造成合金化不良缺陷的原因?yàn)闋t鼻子攝像頭冷卻氮?dú)夤艿琅c法蘭連接處漏氣。本文分析為以后處理類似缺陷提供的思路,為熱鍍鋅合金化生產(chǎn)尤其以合金化面板打下技術(shù)基礎(chǔ)。

        [1] 金鑫焱等.合金化熱鍍鋅IF鋼表面亮條紋缺陷分析[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè),2008,44(12):698-701.

        [2] Tang N Y,Goodwin F E.A study of defcts in galvanized coatings[C]∥5th International Conference on Zinc and Zinc Alloy Coated Steel Sheet(Galvatech 2001).Brussels Belgium:Stahl Eisen Düsseldorf,2001:49-55.

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