爐鼻子是架設(shè)在爐子與鋅鍋之間帶有密閉功能的帶鋼通道，為熱鍍鋅線重要設(shè)備，如果控制不當(dāng)則會(huì)產(chǎn)生鋅灰鋅渣聚集在爐鼻子內(nèi)部從而黏附在帶鋼表面或鍍層內(nèi)部，造成嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷，帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。新型排渣爐鼻子技術(shù)采用的獨(dú)特機(jī)械結(jié)構(gòu)有效避免了爐鼻子內(nèi)部鋅液表面浮渣與帶鋼的接觸，從根本上解決鋅渣對(duì)帶鋼表面質(zhì)量的影響；加濕噴梁的改進(jìn)有效抑制了鋅灰的產(chǎn)生。新型排渣爐鼻子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用表明，鋅灰鋅渣缺陷明顯減少，帶鋼表面質(zhì)量得到明顯改善。

近些年，鍍鋅板被廣泛應(yīng)用在汽車制造、家電行業(yè)領(lǐng)域，使得對(duì)鍍鋅產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高。目前由于合資及自主汽車品牌產(chǎn)品需求，冷軋廠爭先恐后地加入到汽車板，特別是高溢價(jià)產(chǎn)品鍍鋅汽車外板的生產(chǎn)中，從而對(duì)于鍍鋅汽車外板，特別是O5板[1]的表面質(zhì)量要求較高，要求其中的一面無任何的表面缺陷[2]。在外板生產(chǎn)過程中，制約質(zhì)量提升的關(guān)鍵性因素逐漸顯現(xiàn)，其中帶鋼表面鋅灰和鋅渣缺陷尤為顯著。資料顯示，國內(nèi)外各大鋼鐵企業(yè)均在想方設(shè)法有效控制鋅灰鋅渣缺陷，其中爐鼻子是需要攻克難題的重要設(shè)備。帶鋼在退火爐內(nèi)經(jīng)過加熱、保溫、冷卻等熱處理工藝后，需要在還原性氣氛保護(hù)狀態(tài)下進(jìn)入鋅鍋完成表面鍍鋅工藝過程，爐鼻子就是連接退火爐和鋅鍋的帶鋼通道(圖1)。爐鼻子控制極為重要，如果控制不良，爐鼻子內(nèi)部浮渣將會(huì)直接黏附在帶鋼表面，極易產(chǎn)生黑點(diǎn)狀的鋅灰鋅渣缺陷。為解決這些問題，采用了新型排渣爐鼻子技術(shù)解決鋅灰鋅渣質(zhì)量缺陷問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而改善企業(yè)的品牌效益。

爐鼻子鋅灰鋅渣產(chǎn)生機(jī)理

鋅灰和鋅渣缺陷是在鍍鋅過程中熔入鋅液內(nèi)的鐵與鋅、鋁等元素發(fā)生反應(yīng)生成的化合物。這些化合物經(jīng)常聚集在爐鼻子內(nèi)部從而黏附在帶鋼表面或鍍層內(nèi)部而產(chǎn)生缺陷，是連續(xù)熱鍍鋅產(chǎn)品的常見表面缺陷，也是熱鍍鋅生產(chǎn)過程中的難題。

鍍鋅板生產(chǎn)過程中，不斷產(chǎn)生的鋅渣(Fe2Al5)會(huì)大量聚集到爐鼻子內(nèi)部鋅液表面，而鋅灰(ZnO+固態(tài)鋅)[3-6]則吸附在爐鼻子內(nèi)壁四周(圖2)。帶鋼規(guī)格切換(焊縫通過)時(shí)，會(huì)對(duì)爐鼻子鋅液產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動(dòng)作用，并導(dǎo)致漂浮的鋅渣在劇烈晃動(dòng)后黏附到帶鋼表面，造成鋼卷頭尾部出現(xiàn)無規(guī)則鋅渣缺陷。為滿足客戶訂單需求，帶鋼頭尾鋅渣缺陷需全部切除，導(dǎo)致外板成材率大幅降低，經(jīng)濟(jì)損失較大。

目前外板生產(chǎn)時(shí)，由撈渣機(jī)器人或操作人員對(duì)爐鼻子周圍外露液面區(qū)域的鋅渣(浮渣)進(jìn)行清理，爐鼻子內(nèi)部鋅渣則無法清除。對(duì)于爐鼻子內(nèi)壁鋅灰，需要先移走鋅鍋并在爐鼻子端頭下方架設(shè)專用平臺(tái)，然后對(duì)其進(jìn)行人工清理。原爐鼻子加濕噴梁(噴嘴)安裝在爐鼻子中下部，與鋅液面距離遠(yuǎn)，且布置分散(圖3)，鋅灰抑制效果不理想。

新型排渣爐鼻子技術(shù)

新型爐鼻子結(jié)構(gòu)改進(jìn)

新型爐鼻子主體由上、下兩部分組成。上部為碳鋼密封廂式結(jié)構(gòu)，與爐殼相連接，不接觸鋅液。上部外殼裝有用于爐鼻子升降調(diào)節(jié)的伺服電動(dòng)絲杠和用于擺動(dòng)調(diào)節(jié)的手搖絲杠，還裝有帶鋼高溫計(jì)、爐鼻子測溫?zé)犭娮琛夥昭鹾亢吐饵c(diǎn)檢測孔、攝像頭和照明燈等監(jiān)測單元，以及兩組用于隔離爐子氣氛的翻板閥和與之配套使用的氮?dú)獯祾邍娏?。下部端頭為不銹鋼材質(zhì)，生產(chǎn)過程中末端始終浸泡在鋅液中。爐鼻子端頭為雙層結(jié)構(gòu)，前后各有一個(gè)頂部開口、底部封閉的“口袋型圍堰”，即鋅液貯存槽。端頭兩側(cè)各有一臺(tái)調(diào)速鋅渣泵，泵殼為一體化設(shè)計(jì)，吸入口與鋅液貯存槽底部相貫通，排出口浸沒在鋅鍋液位以下，可以隔絕空氣避免帶鋼氧化。爐鼻子端頭(圖4)位于兩個(gè)貯存槽正上方各裝有一組直槽形氮?dú)饧訚駠娏?，用于?dòng)態(tài)控制爐鼻子內(nèi)部氣氛露點(diǎn)。

新型爐鼻子技術(shù)改進(jìn)

◆鋅渣消除

初始狀態(tài)時(shí)，新型爐鼻子端頭內(nèi)部各處液位均與鋅鍋液位持平，兩個(gè)貯存槽中充滿鋅液。當(dāng)鋅渣泵啟動(dòng)后，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生定向推力，將貯存槽中的鋅液逐漸排出到鋅鍋中；當(dāng)貯存槽內(nèi)外出現(xiàn)液位差后，端頭底部鋅液在重力勢能作用下不斷自下而上逆著帶鋼涌入貯存槽，帶鋼附近漂浮的鋅渣和鋅灰同時(shí)被鋅液帶入貯存槽(圖4)。外板生產(chǎn)過程中鋅渣泵連續(xù)運(yùn)行，貯存槽內(nèi)外始終存在液位差，鋅液由下向上不斷翻涌，鋅渣和鋅灰無法在爐鼻子端頭內(nèi)聚集，帶鋼入鍋時(shí)始終與純凈鋅液接觸，因此不會(huì)產(chǎn)生鋅渣缺陷[7-9]。

◆鋅灰消除

槽形加濕噴梁與鋅液面距離很近(圖5)，加濕后的氮?dú)庋刂鴰т撨\(yùn)行方向連續(xù)向鋅液噴吹，并使鋅蒸氣發(fā)生微量氧化后轉(zhuǎn)換成ZnO粉末下落到鋅液表面，進(jìn)而形成保護(hù)層阻止鋅蒸氣繼續(xù)揮發(fā)。同時(shí)，加濕N2形成的“風(fēng)幕”能夠阻擋高溫鋅蒸氣繼續(xù)上升冷卻后在爐鼻子內(nèi)壁形成鋅灰，起到了有效的抑制作用。檢修時(shí)先關(guān)閉爐鼻子上部的兩組翻板閥，再抬升爐鼻子至端頭高于鋅鍋液位，然后打開氮?dú)獯祾邍娏?，便可將頂部?nèi)壁四周積存的鋅灰自上而下吹出爐鼻子。

新型爐鼻子技術(shù)效益估算

項(xiàng)目實(shí)施后，困擾鍍鋅汽車外板生產(chǎn)的鋅渣和鋅灰缺陷得到有效控制，在提高外板成材率的同時(shí)，能夠更好服務(wù)于高端汽車板用戶需求，有助于進(jìn)一步提升鋼廠汽車板的品牌價(jià)值和市場占有率。直接經(jīng)濟(jì)效益：減少切損，按照鍍鋅汽車外板成品與廢品間差價(jià)3000元/t計(jì)算，項(xiàng)目預(yù)計(jì)實(shí)施后兩年可收回投資成本。潛在經(jīng)濟(jì)效益：消除鋅渣和鋅灰缺陷后可以為合金化(GA)汽車外板的開發(fā)和生產(chǎn)打下前期基礎(chǔ)，有助于進(jìn)一步汽車板多元化戰(zhàn)略發(fā)展。

結(jié)束語

通過采取爐鼻子端頭安裝直槽形氮?dú)饧訚駠娏旱冉Y(jié)構(gòu)改造以及優(yōu)化加濕噴梁位置等措施，爐鼻子內(nèi)的氣氛環(huán)境得到改善，鋅灰鋅渣等質(zhì)量缺陷得到有效控制。爐鼻子端頭內(nèi)部改造，帶鋼始終與純鋅液接觸，避免了鋅渣缺陷的產(chǎn)生；通過濕氮?dú)庀到y(tǒng)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)爐鼻子內(nèi)部氣氛露點(diǎn)動(dòng)態(tài)控制，鋅灰缺陷顯著減少。在新型排渣爐鼻子系統(tǒng)的應(yīng)用下，鍍鋅汽車外板的表面質(zhì)量顯著提升。

文章來源——金屬世界