孫方義 周詩正 周元貴 杜小峰

(武漢鋼鐵(集團(tuán))公司研究院 湖北 武漢：430080)

熱鍍鋅帶鋼鍍層亮點(diǎn)缺陷形成分析及改進(jìn)控制

孫方義 周詩正 周元貴 杜小峰

(武漢鋼鐵(集團(tuán))公司研究院 湖北 武漢：430080)

分析了某鍍鋅線帶鋼表面典型的亮點(diǎn)缺陷產(chǎn)生原因，研究發(fā)現(xiàn)，批量亮點(diǎn)缺陷主要是鋅渣缺陷，由鋅液中Al含量偏高引起，將鋅液中Al含量降低到0.19%～0.21%，鋅渣缺陷得到明顯控制。

熱鍍鋅；鍍層；亮點(diǎn)；鋅渣

帶鋼連續(xù)熱鍍鋅產(chǎn)品具有好的耐蝕性、焊接性及涂裝性。隨著汽車、家電行業(yè)對(duì)產(chǎn)品表面質(zhì)量要求越來越高,鍍層缺陷控制也更加嚴(yán)格。亮點(diǎn)缺陷是熱鍍鋅產(chǎn)品典型鍍層質(zhì)量缺陷之一[1-3]，本文結(jié)合某鍍鋅線典型亮點(diǎn)缺陷，分析了帶鋼表面鍍層亮點(diǎn)缺陷形成原因,提出一些改善鍍層質(zhì)量的工藝措施。

1 樣品及分析方法

典型亮點(diǎn)缺陷樣品在某批次生產(chǎn)的IF鋼熱鍍鋅板中選取，樣品為熱鍍鋅光整后試樣，亮點(diǎn)在帶鋼上下表面鍍層隨機(jī)分布，非表面機(jī)械損傷，帶鋼入鋅鍋板溫460-490℃，鋅液溫度463±2℃，鋅液成分如表1所列。

試樣經(jīng)酒精超聲清洗后，用Quanta 400掃描電鏡分析表面形貌，用18%鹽酸酒精溶液浸蝕鍍鋅層，觀察表面形貌。

表1 鋅液成分(wt%)

2 分析與討論

2.1 缺陷概貌

亮點(diǎn)缺陷不規(guī)則分布在樣板表面，平均1個(gè)/cm2亮點(diǎn)，直徑在0.2～0.5mm，肉眼不同角度觀察呈亮色或黑色，光學(xué)照片呈黑色，宏觀形貌如圖1所示，用掃描電鏡進(jìn)行觀察，一種為顏色暗灰色、邊部界限不明顯，如圖2所示，列為類型Ⅰ，另一種顏色灰白、邊部界限明顯，列為類型Ⅱ，掃描電鏡觀察多處缺陷點(diǎn)，僅發(fā)現(xiàn)1處類型Ⅱ缺陷，其他為類型Ⅰ缺陷。

圖1 亮點(diǎn)缺陷板宏觀形貌

圖2 類型Ⅰ形貌

圖3 類型Ⅱ形貌

2.2 缺陷成因分析

對(duì)于點(diǎn)狀缺陷類型Ⅱ，通過能譜儀分析化學(xué)成分，如圖4所示，缺陷點(diǎn)內(nèi)和邊緣的化學(xué)成分均為Zn，形貌特征符合金屬飛濺引起的亮點(diǎn)缺陷，其產(chǎn)生原因?yàn)閹т摮鲣\鍋后，由于氣刀高度偏高、壓力偏大等因素形成大量細(xì)小鋅液粒的飛濺，在半凝固態(tài)的帶鋼鍍層表面造成細(xì)微損傷，隨鍍層的快速凝固態(tài)形成亮點(diǎn)缺陷。

圖4 類型Ⅱ測(cè)量點(diǎn)a

圖5為類型Ⅰ試樣經(jīng)超聲波酒精清洗后的形貌，分析b點(diǎn)成分組成為鐵、鋅、鋁元素，缺陷的中心點(diǎn)c能譜分析主要是鋅元素和鐵元素，符合鋅-鐵及鐵-鋁金屬化合物型鋅渣特征，結(jié)果如表2所列。

表2 測(cè)試點(diǎn)微區(qū)成分(wt%)

圖5 類型Ⅰ成分測(cè)量點(diǎn)b、c

類型Ⅰ缺陷試樣經(jīng)18%鹽酸酒精溶液浸蝕鍍鋅層，待鋅板表面缺陷位置顏色剛轉(zhuǎn)為灰白色時(shí)，立即用酒精清洗試樣，處理過的試樣用掃描電鏡觀察，可以在缺陷點(diǎn)內(nèi)部發(fā)現(xiàn)完整的Fe2Al5中間粘附層形貌，如圖6、圖7所示，點(diǎn)d、e的成分測(cè)試也顯示相層元素主要為Fe元素與Al元素，另一方面，由于鹽酸酒精溶液浸蝕時(shí)間短，正常鋅層部位表面為純鋅層，如表2所列點(diǎn)f為100%的Zn元素，通過缺陷表面分析、中間粘附層分析，說明點(diǎn)狀缺陷類型Ⅰ的“亮點(diǎn)”缺陷應(yīng)為鋅鍋中鋅渣附于鋼板表面。

圖6 類型Ⅰ處理后成分測(cè)量點(diǎn)d

圖7 類型Ⅰ處理后成分測(cè)量點(diǎn)e、f

生產(chǎn)實(shí)踐表明，冷軋鋼帶表面密實(shí)性的破壞可能導(dǎo)致凸起條帶或光亮顆粒的產(chǎn)生，尤其是鋼基表面存在缺口(孔洞)導(dǎo)致Fe-Zn合金相異常生長(zhǎng)而產(chǎn)生鋅粒缺陷，為檢驗(yàn)基板是否影響亮點(diǎn)缺陷類型Ⅱ的產(chǎn)生，將實(shí)驗(yàn)樣片用鹽酸酒精溶液進(jìn)一步脫鋅處理，脫鋅后樣片表面沒有發(fā)現(xiàn)基板表面形貌可導(dǎo)致鍍鋅缺陷亮點(diǎn)的異常，表面形貌照片如圖8所示，而同批次軋鋼產(chǎn)品在另一鍍鋅產(chǎn)線生產(chǎn)則沒有亮點(diǎn)缺陷產(chǎn)生，結(jié)合亮點(diǎn)出現(xiàn)的隨機(jī)性和1個(gè)/cm2的發(fā)生概率，可以排除基板是導(dǎo)致亮點(diǎn)缺陷原因。

圖8 樣品鹽酸脫鋅后表面形貌

一般認(rèn)為，生產(chǎn)熱鍍鋅板時(shí)鋅液中有效鋁(指鋅液中尚未發(fā)生反應(yīng)的A1)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.16%～0.20%較為適宜[4]。如果熱鍍鋅過程中鋅液中的有效Al含量相對(duì)低，或者鍍鋅時(shí)間過短(帶鋼速度過快會(huì)導(dǎo)致浸鋅時(shí)間不足)，帶鋼附近的Al被消耗后，鋅液中遠(yuǎn)離帶鋼區(qū)域的A1來不及擴(kuò)散造成帶鋼附近貧A1，不能保證形成Fe2A15中間粘附層的有效A1濃度，失去了形成粘附層的充分條件，造成鍍鋅板表面質(zhì)量和鋅層附著力不良；加入過多的鋁使鐵在鋅液中的溶解度降低，以致生成更多的鋅渣，且鋁本身也極易氧化生成Al2O3浮渣，影響鍍鋅帶鋼表面質(zhì)量。而本批次生產(chǎn)鋅液中Al含量偏高，達(dá)到了0.225%-0.235%的水平，是導(dǎo)致鋅液中鋅渣較多的主要原因。

3 表面亮點(diǎn)缺陷的改善

該生產(chǎn)批次初期，采用調(diào)整氣刀位置、角度等控制鋅飛濺引起亮點(diǎn)缺陷的措施，由于鋅飛濺引起的缺陷類型Ⅰ并不是批量亮點(diǎn)缺陷產(chǎn)生的主因，因此無實(shí)際改善效果；后期針對(duì)缺陷主要為鋅渣的判斷，嚴(yán)格控制入鋅鍋帶鋼的潔凈度，同時(shí)穩(wěn)定帶鋼走速和入鋅鍋帶鋼溫度，保持鋅液溫度穩(wěn)定，重點(diǎn)調(diào)整鋅液中Al含量，將鋅液中Al含量降低到0.19%～0.21%，鋅渣缺陷得到明顯控制，批量生產(chǎn)的產(chǎn)品可以達(dá)到汽車外板的應(yīng)用要求。

4 結(jié)論

(1)熱鍍鋅表面的批量亮點(diǎn)缺陷主要是鋅渣缺陷，由鋅液中Al含量偏高引起。

(2)采用控制入鋅鍋帶鋼的潔凈度，保持鋅液溫度穩(wěn)定，將鋅液中Al含量降低到0.19%～0.21%的措施，鋅渣缺陷得到明顯控制。

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

[2] 劉萬中．鍍鋅產(chǎn)品亮點(diǎn)缺陷研究[J]．金屬世界,2010,(2):34-36．

[3] 郭太雄,劉春富,金永清．熱鍍鋅亮點(diǎn)缺陷成因及其預(yù)防[J]．軋鋼,2002,29(4):56-60．

[4] 張啟富,劉邦津,黃建中.現(xiàn)代鋼帶連續(xù)熱鍍鋅[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2007.

(責(zé)任編輯：李文英)

Analysis and Improvement of Bright Spot Defect in Hot Dip Strip Coating

SUN Fangyi ZHOU Shizheng ZHOU Yuangui DU Xiaofeng

(Research and Development Center of WISCO，Wuhan 430080，Hubei)

The causes of bright spot on the surface of strips produced by CGL of WISCO Cold Rolling Mill have been analyzed. The result shows that the mass of bright spot defects are caused by high Al contents in zinc bath. The zinc dross defect will be controlled effectively when the Al contents in zinc bath decrease to 0.19% ～ 0.21%.

hot galvanizing； coating；bright spot；zinc dross

2014-10-13

孫方義(1976～)，男，高級(jí)工程師.E-mail:sfy0970@wisco.com.cn

TG157

A

1671-3524(2015)02-0045-03