关少康，王子明，尤增辉，石风海
河钢集团邯钢公司 冷轧厂，河北 邯郸 056015
摘要：本文分析了0.5mm及以下厚度厚锌层热镀锌产品出现厚边的原因，通过优化气刀控制参数、控制带钢入锌锅温度、调整锌液温度及铝含量等手段，消除厚边缺陷，提高产品表面质量。
关键词：热镀锌，厚锌层，气刀控制，工艺参数
0. 引言
邯钢冷轧厂冷基镀锌线采用美钢联法立式炉加热方式，配备窄搭接焊机及方登气刀，产线速度45-150mpm，产品规格（0.28-2.0）mm*（900-1600）mm。在生产0.5mm及以下厚度规格的厚锌层产品时，经常出现成品卷两侧向内1-3cm距离出现光感鼓包，严重时有手感，开平后呈现边部浪板，产品降级或降废，严重影响产品质量，尤其是锌层≥180g/m2。
为解决上述问题，通过研究镀锌工艺及影响锌层的因素，调整镀锌工艺及气刀参数等方法，消除厚边缺陷，提高薄规格厚锌层产品的质量。
1. 生产工艺及产品情况
0.5mm厚度275锌层产品在某次生产过程中的工艺参数如表1所示，钢卷的左侧向内有鼓包并伴有轻微手感。对该成品卷宽度方向上取样测量锌层重量发现端部位置的锌层重量比中间部位高出8-10g/m2，在卷取过程中的累积作用导致成品卷外观上表现出端部鼓包，即出现厚边缺陷。
.png)
2. 生产工艺分析
2.1 镀锌工艺分析
在热镀锌生产中，当锌液温度在455-465℃时，带钢入锌液温度稳定在450～480℃的范围内，最有利于形成粘附性良好的锌层。如果锌液温度过高，同等条件下Fe-Zn合金层增厚的速率远大于中间粘附层和纯锌层，Fe-Zn反应更加激烈，会造成铁损成几何倍数的增加，锌液中的底渣和悬浮渣不断产生，这些锌渣不会在锌液中重溶，只能将其捞出，增加锌耗。在生产厚规格产品时可以适当降低，薄规格产品必须提升[1]。带钢入锌锅温度较低，会降低带钢周围锌液的温度，使锌液黏度增高，对带钢的浸润性变差；带钢入锌锅过高，会破坏Fe-Al合金层的形成，Fe-Zn合金层变厚，降低锌层的粘附性及韧性。铝含量一般控制在0.2-0.24%之间，铝可以提高锌层的附着力，同时随铝含量的提高，锌液的流动性增强，可以提高气刀的刮锌能力，有利于避免出现边部过镀锌缺陷[2-3]。
2.2 气刀参数分析
在连续热镀锌生产中，带钢表面的镀锌层厚度与均匀性的影响因素主要有生产速度、气刀压力、气刀与带钢的距离、气刀高度和气刀角度等。一般情况下，气刀角度是固定的，生产过程中通过调节另三个参数来控制锌层。在其他工艺参数不变的情况下，生产速度越快，在泵升作用下带钢带出的锌液多，同时气刀对锌液的作用时间减少，从而使带钢的锌层变厚[4]。在其他参数不变的情况下，气刀压力越大，对锌液的作用力越大，刮锌量越大，锌层就越薄。气刀与带钢的间距越小，气体对锌液的作用越大，锌层越薄，相同锌层控制时使用的气刀压力也越小，可以节省气体用量；但在实际生产中考虑到带钢板形及抖动的因素，为避免带钢刮蹭刀唇，及防止堵气刀状况，气刀与带钢的距离不宜过小，冷基镀锌线气刀与带钢间距一般不低于8.5mm。
3. 厚边缺陷原因分析及调整
导致产品厚边的原因较多，在原料存在板形缺陷（如边浪、镰刀弯等）或者工艺参数选取不当都可能会产生厚边缺陷。
在带钢宽度方向上距边部较远位置处，气刀喷吹气流打到带钢表面后只能向上或向下流动，但在带钢端部位置的气流可能还会向两侧流动，同时在带钢边缘以外位置上下气刀唇缝喷出的气流会相互对吹出现扰流、旋涡等，这些会使气流对带钢端部位置等作用力降低，导致出现边部锌层偏厚现象；另外在带钢出气刀锌液尚未凝固时，在表面张力的作用下部分锌液会移向边部位置，导致厚边。
3.1 镀锌工艺对厚边的影响
锌锅温度低时，带钢出锌锅的温度也较低，同样会使带钢边部快速冷却，造成边部过镀锌，所以产线速度低时，需要提高锌液温度。在本次生产中由于带钢规格偏薄，出锌锅后冷却速度快，尤其是边部位置，所以就需要较高的锌液温度，同时带钢入锌锅温度也应该提升以避免在出锌锅未到气刀前带钢表面的锌液已经开始凝固，所以生产过程中应将带钢入锅温度提升至470-480℃。同时适当提升锌液的流动性，提高气刀的刮锌能力，可以将锌液铝含量提至0.22%左右。
3.2 气刀控制对厚边的影响
气刀风压、高度及气刀与带钢间距的参数契合性对锌层厚度均匀性起着至关重要的作用，理论上气刀压力越低、间距越大，则锌层越厚。
由于带钢厚度偏薄，冷却速度快，所以应适当降低气刀高度，减小带钢出锌锅运行至气刀的时间，以避免在气刀刮锌前出现凝固。
减小气刀与带钢间距，降低喷吹气流运行到带钢过程中的动量损失，可以有效的缓解气刀边部效应及带钢边部效应带来的不利影响，使喷吹到带钢表面的气流更均匀。
另外可以提高锅区的张力，配合使用矫正辊调节，减小带钢的振动，使带钢运行保持平直，保证锌层的均匀性。在生产中必须使用气刀挡板可以部分消除带钢边缘效应带来的不利影响，提高带钢边部质量。
表3.1为优化后的生产参数，在生产过程中根据实际情况进行微调，已获得均匀的锌层。
.png)
4. 结论
薄规格厚锌层产品在生产过程中需要提高带钢入锌锅温度和锌液温度，避免在运行过程中带钢表面的锌液提前冷却凝固；适当减小气刀与带钢间距，减小气流等动量损失，使对带钢边部保持同样的喷吹效果；在生产厚锌层时必须使用边部挡板改善边部质量。
参考文献
[1] 许秀飞.钢带热镀锌技术问答[M]. 北京：化学工业出版社，2007: 199-200.
[2] 何俊, 刘世扬. 浅析热镀锌工艺锌液中的铝含量[J].第二十一届全国薄板宽带生产技术信息交流会，190-194.
[3]徐兵. 连续热镀锌锌层厚度的控制[J]. 青年科学:教师版, 2013, 34(5).
[4] 郑永春，岑耀东，田荣彬. 带钢连续热镀锌层厚度控制技术的研究[J]. 电镀与环保，2012, 32(6)：18-20.
作者简介：关少康（1992- ），男，工程师，硕士研究生，2017年毕业于河北工业大学材料学专业，现在河钢集团邯钢冷轧厂涂镀车间从事热镀锌技术管理工作