隨著汽車行業(yè)產(chǎn)品的不斷更迭，汽車行業(yè)對冷軋鋼板表面質(zhì)量的要求也越越來越高。其中合資車以及高端車型所使用的均為鍍鋅板，由于鍍鋅板表面鍍層的存在，使得鋅灰、鋅渣缺陷成為各廠目前最大的挑戰(zhàn)，更換排渣爐鼻子成為減少鋅灰、鋅渣中最常見的一種方法。排渣爐鼻子最大的特點(diǎn)在于爐鼻子腔內(nèi)鋅液不斷涌動(dòng)帶走表面沉積的鋅灰，從而使液面上的鋅灰不被存留在帶鋼表面上，帶鋼獲得更高的表面質(zhì)量。排渣爐鼻子的工作特點(diǎn)，加劇了鋅蒸汽的揮發(fā)，這些鋅蒸汽在爐內(nèi)加濕氣氛中發(fā)生氧化，在溫度較低的爐鼻子內(nèi)壁上結(jié)晶，而后脫落到帶鋼表面，導(dǎo)致新缺陷的產(chǎn)生。鍍鋅的白道缺陷產(chǎn)生的原因及控制措施的研究鮮有報(bào)道。本文針對使用排渣爐鼻子后產(chǎn)生的白道缺陷，從缺陷位置分布、微觀形貌及成分角度，分析了缺陷產(chǎn)生的原因及機(jī)理，并提出相應(yīng)改進(jìn)措施，對消除缺陷，提高鍍鋅板表面質(zhì)量，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[1−2]。

1.   實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法

試樣來源于某鋼廠具有白道缺陷的冷軋鍍鋅板，試樣規(guī)格為0.8 mm×10 mm ×10 mm。首先對生產(chǎn)現(xiàn)場表面檢測儀記錄白道缺陷與實(shí)物缺陷比對，對白道缺陷宏觀形貌進(jìn)行觀察記錄；取典型試樣缺陷，經(jīng)過丙酮超聲波清洗后，用酒精擦拭干凈，并用超聲波清洗器進(jìn)一步清洗，然后用吹風(fēng)機(jī)烘干，后用鉛筆標(biāo)出白道缺陷區(qū)域，并在白道缺陷區(qū)域標(biāo)記為1區(qū)，正常區(qū)域?yàn)?區(qū)，如圖1所示；利用掃描電鏡觀察白道缺陷微觀特征，并進(jìn)行能譜分析確定缺陷表面物質(zhì)的成分；同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場工藝參數(shù)、設(shè)備狀況分析白道缺陷產(chǎn)生原因，找出主要影響因素。

2.   實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1   缺陷特征

白道缺陷集中出現(xiàn)在帶鋼上表面，隨機(jī)無規(guī)律分布，長度方向與帶鋼軋制方向平行，呈細(xì)條狀，寬度1~2 mm，長200~500 mm，生產(chǎn)過程中，9000 Hz頻閃燈條件下，帶鋼 20 m/min爬行正光明顯可見，呈現(xiàn)白色，無手感；日光燈靜止條件下正面目視輕微不易發(fā)現(xiàn)，側(cè)光明顯可見，呈淺白色，如圖2所示。

2.2   白道缺陷形成原因分析

如圖3，在電子顯微鏡下，兩區(qū)域形貌并無明顯區(qū)別。通過表1，其中發(fā)現(xiàn)區(qū)域1相比區(qū)域2在成分分析，相比正常區(qū)域白道缺陷區(qū)域含有一定量的氧元素。白道缺陷總是出現(xiàn)在帶鋼上表面，在鋅層Z120（鍍層厚度16.5 μm）以下可見，但在鍍層厚度Z180（鍍層厚度24.75 μm）時(shí)缺陷不可見。因此推測可能是顆粒狀鋅灰掉落帶鋼導(dǎo)致，其顆粒直徑應(yīng)小于25 μm。如圖4，通過拆開排渣爐鼻短節(jié)子后發(fā)現(xiàn)，上表面（正面）爐鼻子內(nèi)壁存在大量顆粒狀鋅灰。對這些顆粒鋅灰進(jìn)行成分分析如表2，可以看出顆粒狀鋅灰成分為ZnO，如圖5，可以看出鋅灰顆粒直徑約為10~20 μm。印證了爐鼻子內(nèi)壁上表面鋅灰掉落帶鋼導(dǎo)致缺陷產(chǎn)生。

由于使用的是排渣爐鼻子，腔內(nèi)的鋅液不斷地涌動(dòng)把沉積在液面上的鋅灰?guī)ё邷p少鋅灰鋅渣。氮?dú)饪撞粩嗟赝ㄈ氲獨(dú)猓訚竦獨(dú)饪资桥c爐鼻子內(nèi)壁成一定夾角），對爐鼻子內(nèi)壁進(jìn)行冷卻，爐鼻子區(qū)域鋅液面溫度在440~480 °C，鋅蒸汽在爐鼻子內(nèi)部與加濕氮?dú)饣旌虾鬁囟仍?50~480°C，而爐鼻子內(nèi)壁溫度只有150~300 °C，因此鋅蒸汽會(huì)與氣氛中的水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生氧化鋅，并凝結(jié)在爐鼻子內(nèi)壁上。更換排渣爐鼻子后爐內(nèi)氣氛并未根據(jù)設(shè)備變化進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，導(dǎo)致原加濕氮?dú)鈿夥詹荒芤种品瓭L鋅液的揮發(fā)[3]。爐鼻子傾斜插入鋅液面，爐鼻子上表面內(nèi)壁凝結(jié)的顆粒會(huì)掉落在鋼表面，在鍍層厚度不能覆蓋顆粒鋅灰的時(shí)候，在經(jīng)過沉沒輥和穩(wěn)定輥的碾壓拉蹭，最終形成白道缺陷。相比上表面，爐鼻子內(nèi)壁下表面即使有鋅灰掉落，也不會(huì)直接落到帶鋼上，而是掉落至接灰斗中。這就導(dǎo)致了白道缺陷總是出現(xiàn)的帶鋼上表面（正面）。

3.   白道缺陷的控制措施

（1）設(shè)備改造：改變氮?dú)獾膰姶捣较颍o排渣爐鼻子加濕氮?dú)饪滋砑託怏w擋板，使氣體噴吹方向向下，直吹腔內(nèi)液面，直接抑制翻滾的鋅液的揮發(fā)，同時(shí)鋅液能夠一定程度上加熱氮?dú)猓档偷獨(dú)饫鋮s爐鼻子內(nèi)壁的作用，減少鋅灰在內(nèi)壁的結(jié)晶[4]，如圖6所示。

（2）工藝參數(shù)改進(jìn)：適當(dāng)提高露點(diǎn)溫度，由干濕氮?dú)饬髁靠刂坡饵c(diǎn)，改為通過控制加濕氮?dú)夤逌囟葋肀ＷC露點(diǎn)。既能加強(qiáng)加濕氮?dú)鈱︿\蒸汽揮發(fā)的抑制，也減少了在高露點(diǎn)下由于加濕氮?dú)庵袣怏w流量波動(dòng)導(dǎo)致露點(diǎn)升高，從而造成帶鋼表面發(fā)生氧化產(chǎn)生漏鍍?nèi)毕?/span> [5]。

4.   實(shí)施效果

通過采取上述措施，帶鋼正面白道缺陷基本消除，再次拆開改進(jìn)的爐鼻子短節(jié)后，見圖7，可以看出爐鼻子內(nèi)壁無顆粒狀鋅灰，內(nèi)壁只留下較淺的一層薄灰。改進(jìn)前高等級(jí)表面汽車板因白道缺陷造成產(chǎn)品降判約50%，改進(jìn)后無因白道缺陷的降判情況發(fā)生。

5.   結(jié)論

（1）本文研究的白道缺陷主要分布在鍍鋅鋼帶上表面，沿軋制方向呈無規(guī)律連續(xù)直線分布。由于在使用排渣爐鼻子過程中，腔內(nèi)鋅液翻滾，氮?dú)饪讎娚浼訚竦獨(dú)馕粗苯訉?zhǔn)鋅液面，未能有效抑制鋅蒸汽快速蒸發(fā)，同時(shí)爐鼻子內(nèi)壁溫度較低，鋅蒸汽氧化凝固在爐鼻子內(nèi)壁后形成顆粒狀鋅灰后掉落在帶鋼表面，鍍層厚度不足以覆蓋顆粒鋅灰，經(jīng)輥?zhàn)幽雺豪洌罱K導(dǎo)致帶白道缺陷的形成。

（2）通過改進(jìn)加濕氮?dú)鈬姶捣较?、適當(dāng)提高露點(diǎn)以及改變爐鼻子腔內(nèi)露點(diǎn)控制方式抑制了鋅蒸汽的揮發(fā)，減少了鋅灰在爐鼻子內(nèi)壁的凝結(jié)，最終消除了白道缺陷的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

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[3]劉志恒, 苗峰. 鋅鍋區(qū)域控制鋅灰鋅渣. 山西冶金,2019(2):18doi: 10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2019.02.08

[4]栗良煒, 幸福堂. 爐鼻子內(nèi)鋅液表面氮?dú)饬鲌龅木鶆蛐詢?yōu)化. 電鍍與精飾,2018,40(10):31doi: 10.3969/j.issn.1001-3849.2018.10.007

[5]楊榮強(qiáng). 加濕在熱鍍鋅生產(chǎn)中的應(yīng)用及優(yōu)化. 鋼鐵研究學(xué)報(bào),2012,24(增刊1):88doi: 10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.2012.s1.026

文章來源——金屬世界