2009年 10月第47卷第6期武钢技术
WISCOTECHNOLOGY Dec.2009
Vol.47 No.6・47・
热镀锌板镀层表面缺陷及其消除措施
朱久发
(武钢研究院,湖北武汉430080)
摘 要:介绍热镀锌钢板镀层表面存在的诸如划伤、气刀条痕、辊印、波纹和条纹等缺陷的产生原因及其消除措施,同时还侧重介绍热镀锌钢板今后需要研究的锌渣缺陷、镀层表面质量与漆膜质量之间关系的课题。
关键词:热镀锌钢板;镀层表面缺陷;改善措施
中图分类号:TG335.22 文献标识码:B 文章编号:100824371(2009)0620047204
Coatingsurfacedefectonhot2dipgalvanizedsteelsheetitsZHUJiu2fa
(R&DCenterof,)
Abstract:2intheautomobileindustryandhowtoeliminatethecoatingsurfacedefectsonhot2steelsheetisanissueofgreatconcernbetweensteelmanufacturerandusers.Thepresentpapermainlyintroducesreasonsofoccurrenceofthevariousde2fectsonthehot2dipgalvanizedsteelsheet,suchasscratches,airknifestreak,rollmark,wavycrackandlineardefectsandetc,andinthemeantimeemphaticallydescribesthemainresearchsubjectsneededonthezincdrossdefectandtherelationshipbetweenthecoatingsurfacequalityandthevarnishfilmqualityofthehot2dipgalvanizedsteelsheetinthefuture.
Keywords:hot2dipgalvanizedsheet;coatingdefect;preventivemeasures
近年来,汽车和家电工业对所用热镀锌板表面质量的要求越来越严格。一要表面无缺陷,因为镀层的表面缺陷在涂漆后会显现出来;二要镀层的表面平坦,涂漆后漆膜光亮,即所谓高的鲜映性。而影响热镀锌汽车板表面质量的主要缺陷有
2种:(1)与镀锌工艺和锌锅设备有关的缺陷,如镀层中嵌进的锌渣等;(2)热镀锌生产线其他部分引起的缺陷,如划伤、压印等。本文主要介绍热镀锌板表面质量的主要缺陷及其解决方法。
缺陷将更为明显。通过加强上道工序对来料质量的检查,完全可以杜绝有划伤的基板进入镀锌线。
1.2 锌锅辊造成的划伤
锌锅辊划伤是镀锌产品划伤的主要来源,它占划伤缺陷的70%以上。锌锅辊由沉没辊、校正辊、稳定辊3个辊组成。它处于锌液中的特殊位置,不利于安装电机进行传动,因此大多数锌锅辊是被动辊,完全靠带钢表面与锌锅辊辊面之间的摩擦力使锌锅辊与带钢同速运动;但有时由于锌液成分变化、锌锅辊的使用、工艺速度变化等因素的影响,致使带钢与沉没辊之间因传动摩擦力不足而发生相对滑动,从而产生锌锅辊划伤的表面缺陷。另外,粘附在锌锅辊上的锌渣也是造成划伤的主要因素。
锌锅辊划伤的解决方法:将锌锅区张力适当调
1 划伤缺陷[1]1.1 基板划伤
基板划伤是指由于轧机卷取等原因引起的冷轧基板表面划伤。由于基板划伤处的锌铁反应速度明显高于正常表面,带钢经热镀锌后,基板上的
作者简介:朱久发(19512),男,高级工程师
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大,以增加传动摩擦力;适当提高锌液温度,同时适当提高锌液中铝和锑的含量,降低铁含量,这样有利于降低锌液的黏稠度,增强锌液流动性,从而增强锌锅辊的传动性。另外,粘附在锌锅辊的锌渣,也可以通过浸没辊刮刀及铲刀进行适当清理。
(3)浸锌的时间过长———如果生产线速度过低,
浸锌时间太长,让锌与铁之间有足够的反应以及扩散时间,同样也会促使铁损量加大。
2.2 控制锌渣生成的措施
(1)控制锌液中的铝、铁含量。锌液的铝以2
1.3 其他辊划伤
其他辊划伤是指全线托辊、转向辊、张紧辊、
纠偏辊造成的划伤,它又分为驱动辊划伤和非驱动辊划伤。这类划伤产生的主要原因是接触板带的辊子转速和板带运行速度不一致,带钢和辊子产生相对滑动而产生的划伤。
解决方法:如果发现有划伤,应立即确认是镀前划伤还是镀后划伤,然后确定划伤区域。由驱动辊造成的划伤,可以通过速度的匹配来解决;由非驱动辊造成的划伤,则通知机械维护人员检查辊子轴承,域的张力、划伤产生种形式存在,一种以游离的形式存在,另一种以
Fe2Al5形式存在。底渣的主要成分为FeZn7,由于铝比锌与铁具有更强的化学亲和力,因此,铝与锌液中的FeZn7将发生下列化学反应[2]:
(2)2FeZn7+5Al=Fe2Al5↑+14Zn 由于Fe2Al5的密度只有4.2kg/cm3,远小于
熔融锌的密度,可以浮于锌液表面,这样底渣就可以转换为浮渣,然后以撇渣的形式去掉。当锌液中w(Al)0.12,,同样也要控制锌液中铁的含量,使锌液中w(Fe)小于铁在锌液中溶解度的0.03%。
(2)控制锌液温度。当锌液温度在480～530℃,铁损量急剧增加;温度过高也容易使锌和锌中铝自身氧化产生锌渣。溶解的铁一部分被镀层带走,剩下的都以浮渣、底渣以及游离渣的形式存在于锌锅中。锌渣极易粘结在带钢表面,影响带钢的表面质量。一般锌锅温度控制在(460±3)℃,但是当温度过低时,锌液的流动性和浸润性变差也影响带钢的表面质量。
(3)捞渣。在镀锌生产中由于铝自身的化学性质以及锌液的温度决定了锌渣的产生是不可避免的,底渣的主要成分为FeZn7,浮渣的主要成分为Fe2Al5。现代的连续热镀锌生产中底渣的去除方法一般不采用捞渣的方式,而采用化学方法(反应式2);浮渣一般采取捞渣的方式,一定要注意锌锅中带钢出口处浮渣的捞取,因为此处的浮渣容易粘附在带钢的表面。
2 锌渣/[2]2.1 锌渣的生成
锌渣主要分为浮渣和底渣2种,浮渣悬浮于锌液的表面,处理不及时易附着于带钢表面形成锌疤等缺陷;底渣富集于锌锅的底部,当锌液流动时容易使带钢表面形成锌粒缺陷。锌渣的生成不仅影响镀层的表面质量,而且增加锌耗量,使镀锌生产成本提高,因此控制锌渣的生成是热镀锌作业的重点工作。
带钢在进入锌锅以后,就开始铁锌之间的反应以及扩散,锌进入到基体钢形成锌铁合金层,而铁也同样进入到锌锅中形成锌-铁合金,沉于锅底形成底渣。合金层中铁与锌渣中的总铁称为铁损,通常用铁损来反应锌铁之间的反应速度。其化学反应式[2]为:
(1)Fe+7Zn=FeZn7
一般认为锌渣有以下3个形成因素:(1)锌液温度过高———当锌液温度超过480℃时,铁损急剧增加;锌液温度到达500℃左右时,铁损量达到最大值;而当温度过高时,同样有利于浮渣的形成以及锌中铝和锌的自身氧化。(2)锌液中有铝和铁———在较短的浸锌时间内,当锌液中的w(Al)>0.2%时,铁损随铝含量的增加而增加;当w(Al)
2.3 锌粒缺陷生成原因与控制措施
造成锌粒缺陷的主要原因是锌液中的浮渣和底渣。浮渣是由于气刀气流在液面形成的2个涡流吸附着周围的空气和灰尘,致使锌液发生氧化而产生的。通常机组的速度越高,生产的镀层越薄,浮渣的生成量就越大。产生底渣的主要原因是铁在锌液中已达到过饱和浓度,铁与锌结合生成铁锌合金,沉入锅底而形成的。锌液液流搅拌起的底渣通过锌锅辊直接粘到板带的表面而形成
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锌粒缺陷。
锌粒缺陷的解决方法[1]:维护好锌液的清洁
)以及带钢度,合理的控制锌液温度(450～470℃
)。严格控制锌锅进入锌锅的温度(450～480℃
中w(Al)(0.15%～0.22%)。适当降低锌液中Al含量,能够减少锌液中锌渣的生成,减少辊面锌渣粘结,从而使镀层锌粒缺陷减少。加强清洗段操作,提高入锌锅板带的表面清洁度,减少铁粉带入量,也是减少锌渣产生的主要方法。另外在生产时应随时注意锌锅中的浮渣,防止浮渣粘到板带表面。并且根据板带质量情况定期对底渣进行清除,以提高锌液清洁度。
力辊上引起带钢表面产生周期性的突起或凹坑,这种缺陷在汽车厂是不允许的。必须及时发现并消除。其措施是,可以在辊子上安装专用的刮刀装置来保持辊面清洁。目前广泛采用的辊面喷涂层也可能脱落而造成异物粘附缺陷[3],所以必须对辊面进行有效的管理。
(2)沉没辊条纹。沉没辊条纹是在沉没辊辊面开槽处与带钢挤压而产生的,可优化辊面开槽形式,辊面采用陶瓷喷涂,调整机组工艺参数等方法得到减轻或消除[4]。
(3)沉没辊、稳定辊压印。沉没辊和稳定辊辊面上粘附的锌渣会引起带钢相应部位的突起和凹坑。,合金,,除、锌锅、辊面的检[4]。
(4)平整工作辊粘锌辊印。带钢在平整时,带钢镀层表面上的小锌花峰会在变形期间弄破。轧辊表面和带钢之间的速度差使这些锌粒沿着初始锌层移动。有些锌粒会粘附在辊缝内辊子的表面上,吸引其他锌粒并使其形成大锌块。最后在镀层表面上形成明显的辊印。通过安装的专用力矩控制系统[3]和湿平整、高压水冲洗或安装专用刷辊装置,能对此缺陷进行有效控制。
(5)光整缺陷。在生产光整锌花产品时,主要的光整缺陷有光整印、光整亮边、光整褶皱。光整印主要是由于锌粒或锌皮粘到光整机的工作辊上或者由于工作辊局部粗糙度差异而在板带相应位置形成的周期性印痕。光整亮边是通过光整机后镀锌板两边各有一定量的条带难于压下,光整不到,形成5～10mm的亮边。光整亮边缺陷在板带厚度大于1.0mm时比较常见。而光整褶皱是由于光整机在板带两边的轧制力不一致而造成的斜纹状褶皱。
解决方法:如果发现板带有光整印应及时进行工作辊更换,防止支承辊表面损坏,产生更大的影响。对于光整亮边可以用增大轧制力、增加负弯辊力来减轻光整亮边缺陷。光整褶皱出现后必须在短时间内将板带两侧的轧制力进行协调,并且通过抗皱辊的高度来消除此缺陷。这种缺陷严重时可以损坏工作辊,甚至造成断带事故的发生。
3 气刀条痕、辊印等各种缺陷3.1 厚边缺陷
据文献[1]报道,,:,增加板带边部的喷吹压力。另外更重要的是气刀高度要随着生产线速度进行相应的调节。生产线的速度低时,板带在出了锌锅后到达气刀的时间变长,在锌液冷却过程中板带边部冷却较快,锌液开始凝固,所以当它经过气刀时,边部锌层会比较厚。这时如果及时降低气刀高度缩短锌液冷却时间,则可以解决此问题。而在生产线速度较高时,由于气刀喷吹压力增大,造成锌液飞溅也大,容易堵塞气刀,所以应及时提高气刀高度。
3.2 气刀条痕缺陷
当气刀喷嘴发生局部堵塞时,带钢对应的位置会产生锌层超厚,形成条痕。它的形成主要是在生产线速度变化大时气刀压力突然变化,造成锌液飞溅,堵塞气刀。或者是气刀距带钢间距过小且来料浪形、瓢曲、带钢受热不均、带钢张力过小等造成带钢刮气刀形成堵塞,产生条痕[3]。
解决方法:操作人员在生产线升降速时幅度不要过大,并且注意来料板形,如果板形较差,应及时将气刀间距调大,同时通过对张力以及校正辊、稳定辊进行调节使带钢在气刀喷嘴中间得到一个良好的平直度,防止带钢刮气刀形成堵塞。如果出现气刀条痕可以在焊缝通过时快速打开气刀,用专用工具进行清理。
3.3 各种辊印缺陷
(1)辊子压印。异物粘附在出口转向辊和张
3.4 其他缺陷
(1)钝化斑。钝化斑是指带钢表面棕黄色的斑
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迹。其产生原因是由于钝化涂敷辊变形或辊面破损,在带钢表面造成斑点;或在生产带钢规格由窄到宽时,由于涂敷辊边部磨损造成钝化边[5]。解决方法如下:在一个周期中安排生产计划时,板带宽度应由宽到窄进行生产;如果由窄向宽过渡,应提前换辊;如果橡胶辊面有破损,应及时更换新辊。
(2)合金化顶辊的板型异常。由于高张力的带钢经合金化上部水冷顶辊后,因温降不均匀导致板形不佳,造成带钢在辊面偏移形成镀层表面的刮痕。这种缺陷可以通过改善辊子的冷却或采用特殊衬套来解决。
晰的了解。因此,研究的内容应包括:钢板进入锌锅和锌液的初期反应;铝在锌锅中的状态;铁在锌锅中的状态;锌液的温度场和流动场;锌渣的析出和溶解的动力学;锌锅中的锌渣特性和状态[6]。
实际上,进行上述研究的目标有3个:①如何使锌锅中产生的锌渣量最少;②如何使产生的锌渣不到或少到钢板上去;③如何使产生的锌渣尽可能小,即使嵌入镀层也不影响表面质量。
(2)加强对镀层表面质量与漆膜质量之间关系的研究。对于汽车用热镀锌钢板,平坦的镀层对得到光亮的漆膜外观是必要的。为建立镀层表面质量与漆膜质量之间的关系,要进行3个层次的研究:①首先了解描述镀层表面质量和漆膜鲜映性的方法②;③镀文献]
[1] 刘文栋,欧阳承祝,许 强.邯钢冷轧镀锌板生产中缺陷产
4 几点建议
(1)加强对锌渣缺陷的研究。对与镀锌工艺和
锌锅设备有关的缺陷,如镀层中嵌进的锌渣等缺
陷,由于涉及锌锅中的复杂反应,、全面的认识。热镀锌板表面缺陷不单是由镀锌引起的,从炼钢到热轧、冷轧、退火,直到平整都可能产生表面缺陷,要消除表面缺陷,应从提高整个生产线的操作水平着手。对基板引起的表面缺陷应给予足够的重视,很多最初认为是镀锌引起的缺陷最终确定是由基板引起的。在高强度钢板的热镀锌中,基板引起的缺陷将更多。
要掌握消除热镀锌板由锌渣引起的表面缺陷技术,必须对锌锅中发生的反应和运动有一个清
生及解决方法[J].上海金属,2007(5):1182120.[2] 李建英,齐长发,姚连胜.热镀锌用锌锅的发展及镀锌工艺
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(收稿日期:2009204227)
专利信息
硅钢片层间电阻、叠装系数联合测量装置
专利号:[1**********]3.3
专利权人:武汉钢铁(集团)公司
本实用新型涉及一种测量硅钢片层间电阻、叠装系数的装置。其解决目前存在的功能单一,需用设备、操作复杂、劳动强度大、测量叠装系数的准确率及及时率较低等不足。解决的技术措施:本装置包括电阻测量器、固定在电阻测量器上的电极板,其特征在于在电极板的上部安装有动力装置,在电极板的下部依次安装电阻测量台或叠装系数测量台、电气柜,导轨与电气柜的上端面连接,叠装系数测量压块安装在弹簧固定板的下端面上。优点在于集测量硅钢片层间电阻与叠装系数于一体、测量准确、快速,操作简单,减少设备,生产投入成本低,易实施。
(武钢知识产权管理部供稿)