浅谈热镀锌超薄锌层控制与实践

李钢，郭家涛，刘佑爽，符新涛

（1.新疆八一钢铁股份有限公司；2.宝山钢铁股份有限公司）

浅谈热镀锌超薄锌层控制与实践

李钢1，郭家涛2，刘佑爽1，符新涛1

（1.新疆八一钢铁股份有限公司；2.宝山钢铁股份有限公司）

介绍了通过对热镀锌锌层厚度控制关键因素分析，在实践中，从锌液成分、气刀能力和工艺控制等方面入手，实现了超薄锌层产品的批量稳定生产。

热镀锌；超薄锌层；锌层控制

近年来，随着汽车、家电、建筑等热镀锌下游行业的飞速发展，热镀锌产品在涂层、镀层、表面质量和机械性能等方面的要求越来越多样化，在量和质上热镀锌产品均实现了飞跃式发展，在建筑等行业使用的一般要求的热镀锌产品出现了同质化，市场竞争激烈。面对苛刻的市场条件和用户需求，钢厂必须从严进行质量控制，努力降低生产成本，生产适合用户、地区需求的产品，才能赢得在市场上的主动权。热镀锌产品中，锌耗是生产成本控制的主要因素[1～5]。八钢热镀锌生产线，在多年生产实践积累的基础上，通过对气刀本体进行技改、重新选型，对原气刀供风系统技改，同时对锌液化学成分、气刀工艺参数不断摸索总结，实现了超薄镀层厚度产品的顺利生产。

1　锌层控制的关键点

镀锌钢板是钢和锌复合形成的材料，热镀锌板是将热处理退火后的带钢浸入熔融的锌锅溶液中，并通过气刀的刮削作用实现锌层厚度控制的产品。气刀喷吹压力和气刀与带钢之间的距离是锌层厚度和均匀性控制的关键，同时钢板表面上的镀锌量还要受到锌液成分的影响。因此，超薄镀层产品生产控制的关键是锌液成分和气刀工艺参数。

2　锌层控制措施

2.1改善锌液的流动性

现生产工艺中铝含量一般在0.10%～0.20%，同时对铁、锑等元素在锌锅中的含量进行控制。成分决定了锌液的流动性能，而锌液的流动性直接影响到带钢出锌锅后自然带锌量的多少。有关理论认为锌液温度越高锌液流动性自然会越好，但李九龄等研究认为，锌液流动性和温度几乎没有关系，固体锌块熔化后就具备一定的流动性，进一步升高温度，锌液的流动性几乎保持不变[1、2]。

生产实践证明，铝、铁等元素对锌液的流动性有较大影响。不同锌液温度下，铁在其中的溶解度也不同：450℃时，铁在锌液中的饱和浓度为0.03%；500℃时为0.15%；600℃时为0.4%。铝和铁在锌液中发生化学反应生成Fe2Al5的浮渣。因此，在锌锅中适当提高铝元素含量，可以起到除铁、提高流动性的效果。锌液中铝含量和锌层厚度的关系见表1。

表1　锌液中铝含量和锌层厚度的关系[2]（机组厚度120m/min）

另有研究表明，稀土合金的加入可以改善锌液的流动性能。在相同温度下，锌锅中加入稀土合金，锌液流动性还能进一步提升。因稀土元素熔化温度远远高于锌液温度，相关技术还需要进一步研究。

2.2改善气刀结构

淘汰热镀锌线原有气刀体。通过比较KOHLER、FONE、DAK及杜马气刀最终确定采用七管进气、四腔气体分配的新型NRDQD-A气刀。该多腔气体分配装置能使气体的动压头降低，静压头增加，防止气流流速波动，提高气刀纵向气流的均匀性，同时能使气流尽可能地均匀分配到横向各点上，确保气刀腔内的横向各点的压力均匀，流速均匀。可显著提高钢带镀锌层的外观质量及镀层厚度的均匀性，极大降低镀层的厚度。NRDQD-A气刀为四腔式结构，气刀吹出气流更加均匀和统一，动压和静压都趋于平稳。在气刀内部，内腔截面积逐渐变小，喷嘴的尺寸渐变，因此，吹出的气流更加平稳，层流效果更为明显，气流对钢带的冲击力小，刮锌效果好，镀层的均匀性自然也好。即使在压力极低的条件下，在气刀整个宽度方向上，气流也能保持较好地一致性。

2.3提高气刀压力和流量

原气刀供风系统110kW三相异步电机驱动ARE-200罗茨风机，压力 0.06MPa、 流 量56.8m3/min。改造后采用D100-2.0多级离心风机，功率：220kW压力0.11MPa，流量100 m3/min。通过对原气刀供风系统改造，提高了气刀风压和流量，这是减薄锌层最直接、最有效的方法。改造后，气刀压力升幅达70%，同时流量增幅达75%，大大提高了气刀的刮锌能力，为减薄锌层厚度提供了有力保障。

2.4优化气刀与带钢表面的距离

现场生产带钢与气刀之间的距离一般为8～30mm，这一距离超过了气刀刀唇缝隙的7倍，带钢与气刀之间的距离越大，钢板表面上的镀锌量越大。因此，工艺上一般通过调整气刀与钢带的距离来实现对镀层重量的控制。气刀与带钢之间的距离是以保证带钢不与气刀相碰为基本前提来确定的，即在一定的张力或张力调整的条件下，要充分考虑到不同厚度带钢的浪形等板形状况，确定最为合理的气刀距带钢表面的距离。实际生产时，在板形允许的条件下，气刀间距原则上尽可能小。

2.5优化气刀刀唇间隙

与镀层厚度控制精度和均匀性密切相关的另一变量是气刀刀唇间。现场生产时刀唇中间间隙要小，然后向带钢两边部间隙要逐渐加大，较大的边部刀唇间隙。当然，不同厚度的带钢，气刀刀唇间隙设置的要求也有所不同。气刀刀唇间隙的合理设置，可以较好地控制板宽方向上的气流均匀性，减少边部增厚风险，提高板宽方向上的镀层厚度控制精度。

3　实施效果

改进措施实施后，超薄厚度锌层产品已经实现了批量稳定生产，机组锌层控制能力得到明显提升，同样条件下气刀压力降低5%以上，锌层厚度控制精度提高20%以上。通过改造，降低了生产成本，提高了产品竞争力，也丰富了产品结构。

4　结语

目前，国内外各钢厂在连续热镀锌技术的生产实践的研究过程中，都将控制锌层厚度的精度和能力做为关键点。八钢公司通过对热镀锌产线气刀工艺控制能力的改造，实现了超薄锌层的批量稳定生产；通过锌液成分的优化和稳定控制，进一步提高了锌层控制精度，为降低生产成本奠定了基础。在超薄锌层产品的开发和实践过程中，加深了对锌锅锌液成分、气刀工艺控制等重要工艺参数的认识，为进一步提升镀层控制精度、保障产品质量奠定了基础。

[1]张启富，刘邦津，黄建中.现代钢带热镀锌.北京：冶金工业出版，2007.

[2]李九岭.带钢连续热镀锌.北京：冶金工业出版(3)，2012.

[3]袁思胜,李九岭,汪晓琳.带钢热镀锌超薄镀层研究.武汉工程职业技术学院学报，25，（2）.

[4]岑耀东.超薄锌层热镀锌板的研究进展.材料热处理技术，2012，(1).

[5]范磊,梁红影.浅析冷轧基板热镀锌薄镀层生产时锌层的控制.河北冶金，2014,(2).

Discussion on the Controls of Ultra Thin Layer of Hot-dip Galvanized Zinc in the Fabrication Process

Li Gang1，GuoJia-tao2，Liu You-shuang1，Fu Xin-tao1
（1.XinjiangBayi Iron&Steel Co.Ltd.；2.Baoshan Iron&Steel Co.Ltd.）

This paper introduces the ultra thin zinc layer of products stable batch production was fulfilled by the way of the adjustments of the composition of zinc liquid,gas knife skills and process control respectively.The expected target was achieved.

hot-dip galvanizing；ultra thin layer；zinc layer control

TG155.6

B

1672—4224（2016）02—0038—02

联系人：李钢，男，51岁，本科，高级工程师，乌鲁木齐（830022）新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂冷轧分厂

E-mail:ligang2@bygt.com.cn