随着钢铁行业的快速发展和日趋激烈的市场环境,汽车、家电企业对镀锌板表面质量的要求越来越高[1]。在镀锌板生产过程中,锌渣缺陷的产生是不可避免的,如何有效地控制锌渣缺陷,成为国内外学者广泛研究的课题。
郭芳芳[2]对模拟的锌液流场、温度场、A1和Fe浓度场进行分析,得出带钢入锅温度和锌液温度对锌渣生成量的影响很大,锌液温度467 °C且带钢入锅温度479 °C时,对减少整个锌锅和带钢附近锌渣生成量最为有利。陈刚等[3]采用扫描电子显微镜和能谱仪研究了热镀锌板中5种隐形锌渣缺陷的微观形貌和微区化学成分,在采用高铝控制工艺、设备优化和调节露点控制等方法后,热镀锌板的表面质量得到明显提高。王艳强等[4]通过对排渣炉鼻子结构及加锌控制系统的研究,分析了液位波动的原因及原有液位控制策略的不足,提出了一种保持锌锅液位稳定的控制方法,该方法减小了锌锅液位波动和带钢表面粘渣及擦划伤缺陷。
本文描述了锌渣的产生机理,列出了相应的影响因素,并将某钢厂热镀锌机组对于带钢表面锌渣缺陷的控制措施进行了介绍。希望对镀锌板锌渣缺陷控制相关的生产质量管理工作有一定的借鉴意义。
1. 锌渣的形成机理
锌渣的主要成分是铁锌金属化合物[5]。锌渣形成的根本原因是:带钢进入锌锅的过程中,表面的铁溶于锌液。锌锅中的锌液,由于带钢运动、锅辊转动、感应加热、熔锌锭等因素,温度、成分分布并不均匀。锌渣便在Fe浓度较高、锌液温度较低的地方形成[6]。
随着锌液中Al含量变化,锌渣形成的种类也有不同,分为浮渣、底渣、自由渣3类[7]。最常见的底渣为FeZn7,密度大于锌液,底渣在锌液没有搅动时会缓慢下沉。浮渣主要为Fe2A15,其密度约为4.2 g/cm3,小于锌液密度,浮在锌液表面。自由渣主要是Fe、Al、Zn形成的三元金属化合物,密度介于浮渣与底渣之间,悬浮于锌液之间。
沉没辊在带钢的作用力下,在锌液中快速搅动,整个流场内的锌渣随着锌液的流动而流向带钢和沉没辊、纠正辊表面,如图1所示[8]。钢带运动带动后侧远离钢带的流体向钢带运动(线a1�1),后侧区域钢带附近的流体随着钢带向前侧区域运动(线a2�2),前侧区域钢带附近流体沿着钢带上升(线a3�3)。前侧区域远离钢带的一部分流体向下运动至锌锅底部(线b1�1),再从前侧区域运动至后侧区域(线b2�2),后侧区域锌锅底部流体向上运动(线b3�3);前侧区域远离钢带的另一部分流体向锌锅侧壁运动(线c1�1、c′1�1′),再通过侧壁运动由前侧区域运动至后侧区域(线c2�2、c′2�2′),最后后侧区域侧壁流体向钢带运动(线c3�3、c′3�3′)。前侧区域沿钢带运动的流体运动至前稳定辊与钢带结合处时,一部分流体上升并向前运动(线q1�1),另一部分向下运动(线q2�2)或斜向下运动(线qb2�b2、q′b2�b2′)冲击底渣。此外,中间区域的流体流向钢带两侧(线d1�1、d′1�1′),再向后侧区域流动(线d2�2、d′2�2′),最后在后侧区域向钢带运动(线d3�3、d′3�3′)。钢带不包围部分的沉没辊转动形成的冲击流mb�b、m′b�b′以及前稳定辊与钢带结合处形成的向下冲击流q2�2,qb2�b2,q′b2�b2′
冲击底渣形成5个深坑。