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        連續(xù)熱鍍鋅表面露鐵原因及改進(jìn)措施分析

        2021-06-28 06:13:40趙浩然
        中國金屬通報 2021年8期
        關(guān)鍵詞:熱鍍鋅表面質(zhì)量鍍鋅

        趙浩然

        (唐山鋼鐵集團(tuán)高強(qiáng)汽車板公司,河北 唐山 063000)

        生產(chǎn)常用于汽車和家用電器的冷軋連續(xù)熱浸鍍鋅鋼板。隨著生活水平的不斷提高,各行各業(yè)對家用電器的熱鍍鋅表面質(zhì)量提出了更高的要求。家用電器面板生產(chǎn)的鍍鋅鋼板的表面質(zhì)量必須高于FC等級。換句話說,制成的鍍鋅鋼板在直角上不應(yīng)有缺陷,也不應(yīng)影響涂層和沖壓的后續(xù)特性,生產(chǎn)后的所有家用電器面板的涂層必須滿足外觀質(zhì)量要求。但在冷軋連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)過程中,由于原板的表面質(zhì)量缺陷或者設(shè)備工藝調(diào)整不當(dāng)?shù)葐栴},造成了熱鍍鋅基板的污染,最終產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量表現(xiàn)為表面有夾雜物心扎或者露鐵等問題。除此之外,熱鍍鋅伴隨的各類產(chǎn)品表面缺陷,還有表面劃傷,輥印,色差等問題,嚴(yán)重影響了冷軋熱鍍鋅帶鋼的表面質(zhì)量和后期加工性能。河鋼唐鋼熱鍍鋅生產(chǎn)線,根據(jù)產(chǎn)品出現(xiàn)的各類質(zhì)量問題及時調(diào)整工藝參數(shù),最終有效的改善了連續(xù)熱鍍鋅產(chǎn)品質(zhì)量。

        1 露鐵缺陷及形成原因

        1.1 露鐵缺陷種類

        在連續(xù)的熱浸鍍鋅工藝中,由于原材料或加工設(shè)備(例如加工區(qū)的加熱爐)的不穩(wěn)定性,鋅層與基材之間的結(jié)合不牢固,鍍鋅帶鋼表面出現(xiàn)局部脫鋅現(xiàn)象形成肉體缺陷,嚴(yán)重影響了表面治療問題。如圖1所示。

        圖1 露鐵缺陷

        1.2 露鐵缺陷形貌及組成

        1.2.1 端面露鐵缺陷形貌及組成

        針對在生產(chǎn)實踐過程中出現(xiàn)的帶鋼表面露鐵缺陷問題,對圖片中黑色部位和正常部位的形貌進(jìn)行了分析和化驗。通過化學(xué)分析結(jié)果表明,缺陷圖案中顯示的區(qū)域顯示點(diǎn)缺陷。 表面層主要包含O,C和Fe原子,并且Fe原子和C原子的分布相對規(guī)則。 C原子主要圍繞未氧化的部分,而O原子分布更均勻,形成氧化物,化學(xué)實驗分析如圖2所示,分析數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

        圖2 端面露鐵EDS分析

        表1 樣品成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

        1.2.2 板面露鐵缺陷形貌及組成

        采用Ф1 mm的準(zhǔn)直器進(jìn)行定性-半定量分析,板面露鐵EDS分析見圖3。光譜分析和疊加表明,F(xiàn)e的異常點(diǎn)明顯較高,而Zn的異常點(diǎn)明顯較低,這表明鋅涂層更薄,并且板表面上的鐵缺陷和樣品的正常組成如表2所示。

        圖3 板面露鐵 EDS 分析

        表2 樣品成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

        1.3 形成原因

        根據(jù)生產(chǎn)實踐和相關(guān)資料研究表明鍍鋅產(chǎn)品質(zhì)量問題,主要由于鍍層粘附性不好造成鋅層脫落。最終歸納為以下幾點(diǎn)原因。

        1.3.1 原材料工藝

        鍍鋅鋼板化學(xué)成分異常,特別是其中的si素含量超標(biāo),造成了鋅層結(jié)合,粘接力不穩(wěn)定。除此之外原料表面存在雜質(zhì)乳化液等殘留物,也會導(dǎo)致在鍍鋅過程中出現(xiàn)清潔力不足,形成不良等現(xiàn)象。

        1.3.2 爐區(qū)工藝

        加熱爐內(nèi)氣氛控制不好,露點(diǎn)高智齒帶鋼表面極容易形成氧化物,影響最終產(chǎn)品的鍍金效果,除此之外,在來料鋼板中殘留有未被還原的氧化物,也是造成這一現(xiàn)象的主要原因。如圖4所示。

        圖4 爐區(qū)異物圖片

        1.3.3 鋅鍋工藝

        鋅鍋鍍鋅過程中耐火材料脫落,灑落在蛋糕表面,也會出現(xiàn)露鐵現(xiàn)象。在生產(chǎn)過程中,如果添加的鋅錠的組成不正確,則容易在鋅容器中引起溶液組成的波動,這將導(dǎo)致帶材表面的形成和下垂。

        2 缺陷原因確定

        通過對連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)過程中鋼板露鐵缺陷的排查發(fā)現(xiàn)在爐區(qū)生產(chǎn)過程中存在異物,主要成分為氧化鐵。整個加熱爐區(qū)域發(fā)生氧化,主要有兩點(diǎn)因素影響,第一爐區(qū)存在泄漏點(diǎn),致使?fàn)t區(qū)以外的空氣進(jìn)入到加熱爐內(nèi),影響了整個加熱爐內(nèi)的氣氛控制和露點(diǎn)升高,最終致使帶鋼表面發(fā)生氧化現(xiàn)象,這也是產(chǎn)生待崗氧化的根本問題所在。第二,關(guān)于與加熱爐區(qū)域的監(jiān)視設(shè)備有關(guān)的異?,F(xiàn)象,當(dāng)諸如漏點(diǎn)或氧氣含量的工藝參數(shù)存在偏差時,操作者不能及時提醒操作者進(jìn)行控制和改進(jìn),所以這是生產(chǎn)過程中參數(shù)控制不在合理范圍區(qū)間。

        2.1 工藝點(diǎn)泄漏排查

        首先利用肥皂水對加熱路區(qū)域各段進(jìn)行檢查,油漆各類蓋板,人口膨脹節(jié)等區(qū)域的密封性。第二排查爐區(qū)的攝像頭和高溫區(qū)冷卻水管道等是否存在泄漏現(xiàn)象。第三對加熱爐的壓縮空氣,氮?dú)夂蜌錃夤艿烂芊庑赃M(jìn)行檢查。第四對爐鼻子區(qū)域的加濕系統(tǒng)進(jìn)行檢查。通過對整個加熱爐區(qū)域進(jìn)行排查,發(fā)現(xiàn)整個鍍鋅生產(chǎn)過程中造成露鐵現(xiàn)象,主要有三方面因素。第一高溫劑在冷卻水管線中的泄漏非常小。 第二,一部分壓縮空氣混入氮?dú)夤芫€和加熱爐區(qū)域,這會導(dǎo)致加熱爐中的氧氣含量異常。第三,烤箱頂部的加濕器的泄漏點(diǎn)被控制在合理范圍之外。

        3 改進(jìn)措施

        3.1 工藝設(shè)備功能恢復(fù)

        第一,立即在加熱爐區(qū)域安排生產(chǎn)大修和維修高溫劑和冷卻水的管道,同時控制整個加熱爐,使氧含量在正常范圍內(nèi),從而優(yōu)化高壓水管的流量。溫度范圍,控制和延長使用壽命的管道服務(wù)。

        第二,將聯(lián)合機(jī)組焊機(jī)使用的氮?dú)夤艿琅c壓縮空氣管道進(jìn)行分離,同時加裝閥門,確保兩種氣體不混合進(jìn)入加熱爐。

        第三,隨著整個鍍鋅設(shè)備使用年限的增加,加熱爐區(qū)域氧含量監(jiān)測設(shè)備存在一定老化現(xiàn)象,致使整個加熱爐區(qū)域的漏點(diǎn),監(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,根據(jù)生產(chǎn)實驗要求,及時調(diào)整檢驗周期和校定標(biāo)準(zhǔn),確保整個加熱爐生產(chǎn)過程中各參數(shù)控制在合理范圍之內(nèi)。

        3.2 工藝參數(shù)優(yōu)化

        第一,制定爐弓露點(diǎn)控制和保護(hù)氣體流量的標(biāo)準(zhǔn),流量調(diào)節(jié)為15~20m3/h,露點(diǎn)調(diào)節(jié)范圍為-20℃~-10℃,其他地區(qū)的露點(diǎn)≤-20℃,爐區(qū)內(nèi)氧氣含量應(yīng)≤35×10-6,工藝參數(shù)應(yīng)包括在技術(shù)規(guī)范中。

        第二,明確控制爐膛中保護(hù)氣體壓力的要求,增加出口部分的氮?dú)饬髁浚瑴p少爐膛上部安全閥的開度,并避免爐膛壓力異常波動。

        4 實施效果

        通過對連續(xù)鍍鋅機(jī)組加熱爐區(qū)域高溫劑冷卻水管道的修復(fù),同時改進(jìn)了整個生產(chǎn)線的工輔設(shè)備管道設(shè)置,重新標(biāo)定了爐區(qū)在線檢測裝置的基準(zhǔn),已經(jīng)設(shè)置了合理的過程參數(shù)并調(diào)整了控制范圍。 根據(jù)小批量生產(chǎn)時間數(shù)據(jù),可有效改善鋼帶的表面質(zhì)量,而不會出現(xiàn)脫鋅現(xiàn)象。 調(diào)整后的鍍鋅產(chǎn)品的質(zhì)量與調(diào)整前相同,產(chǎn)品質(zhì)量比較,如圖5所示。通過圖示不難發(fā)現(xiàn),通過整個工藝的改進(jìn),整個產(chǎn)品質(zhì)量得到了有效提升,滿足了用戶的要求。

        圖5 調(diào)整后帶鋼質(zhì)量

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