彩涂用差厚锌层镀锌板锌层脱落原因浅析

孟祥涛，左发

（1.武汉钢铁集团鄂城钢铁有限公司强盛薄板公司，湖北鄂州436002；2.山东省冶金设计院股份有限公司，山东莱芜271104）

彩涂用差厚锌层镀锌板锌层脱落原因浅析

孟祥涛1，左发2

（1.武汉钢铁集团鄂城钢铁有限公司强盛薄板公司，湖北鄂州436002；2.山东省冶金设计院股份有限公司，山东莱芜271104）

描述了上表面70 g/m2下表面30 g/m2彩涂用差厚锌层产品锌层脱落现象，从人、机、料、法、环、测6个维度分析了该缺陷产生的原因，并通过工艺参数优化、机械设备微创新、垂直管理横向职能协作的改善，达到消除缺陷和预防缺陷再产生的目的，从而提升产品质量，减少经济损失。

锌层脱落180°折弯实验球体冲击实验盐酸腐蚀试验

我国经济已经进入新常态，传统经济发展方式难以为继，经济下行压力进一步加大，钢铁行业形势日趋严峻。稳定产品合格率，预防质量事故是钢铁公司保持产品竞争力，维系市场份额的重要途径。本文以近期本厂一次批量锌层脱落质量事故，分析了该次锌层脱落缺陷产生的原因，提出了解决方案和预防措施。

1 工艺简介

武汉钢铁集团鄂城钢铁有限公司强盛薄板公司（以下简称武钢集团鄂钢）冷轧薄板厂设有推拉式酸洗线1条，六辊可逆轧机1组，连续热镀锌线1条，全氢罩式退火炉24座，平整机1套，重卷线2条。其中连续热镀锌机组工艺过程如下：

上卷→开卷→切头→焊接→脱脂（碱喷淋+碱刷洗+电解清洗+水刷洗+水清洗）→热风干燥→入口活套→退火还原→镀锌→空气冷却→水淬冷却→热风干燥→光整→拉矫→钝化→耐指纹→热风干燥→出口活套→涂油→分切→卷取→卸卷→包装。

2 脱锌现象

2013年12月批次生产差厚锌层产品共45块试样进行锌层粘附性实验。镀锌板粘附性的检测方法为球冲实验和180°折弯实验。为更加严格地检测镀层的粘附性能，实验后用胶带多次粘贴镀锌板球冲和折弯处，观察检测胶带上的粘锌情况，以上任一检测中出现脱锌现象就认为是镀层粘附性不良。实验结果仅11块合格，34块不合格样品中部分试样表面色泽差异大，存在块状轻微乳白色色差但未见漏镀。180°折弯实验全部不合格，脱锌现象如图1所示；球冲实验4块不合格，脱锌现象如图2。

图1 180°折弯实验

图2 球体冲击实验

3 研究与分析

3.1 盐酸腐蚀实验

将脱锌的镀锌板取样进行盐酸腐蚀实验，镀层腐蚀后有黑色块状油泥，无法轻易去除，如图3所示。该实验现象微观实验结果吻合[1]，证明该次脱锌缺陷主要原因是热镀锌基板存在污染物，锌液结合未达到最佳状态即基板与锌液中间存在污染物使镀层粘附性无法达到要求，导致锌层脱落。

图3 盐酸腐蚀

武钢集团鄂钢镀锌线采用的是改良森吉米尔法，采用了适当提高NOF炉温度，以便加大蒸发量除掉掉脏物。当原料表面清洁度低于退火炉清洁能力时，带钢表面将有剩余的残留物存在。这部分残留物总量超过镀锌的允许值时，部分低分子油脂化合物在高温下分解，裂解产物重新发生氧化聚合反应生成少量难以挥发去除的新化合物而沉积于板面上，形成去不掉黑斑并与铁粉混合而残留在带钢表面。正是这种黑斑浸入锌锅后使钢基与锌液分开，破坏Fe2Al5中间层形成并使Fe-Zn合金层增厚，降低锌层附着力[2]。

3.2 现场分析

3.2.1 人员自检

镀锌板生产一般要求基板残余物总量不大于1 000mg/m2，其中残油含量不大于700mg/m2。残铁含量不大于300mg/m2[3]。武钢集团鄂钢自检方法为入口操作人员用白色卫生纸在清洗段出口擦拭带钢表面，卫生纸上无明显黑灰为合格。由于部分油污在连退炉中灼烧也可以消除，所以检验人员忽略该部分检查。

3.2.2 机械设备

清洗脱脂段存在碱性腐蚀性溶液，槽内也含有长期残留的残渣等，在强腐蚀性条件下，泵、槽体、管道均容易出现故障。

1）热水槽老化，外包皮破损，底部腐蚀溢水，隔热效果欠佳，加热效果欠佳，二级换热系统运行效果差。

2）抽水泵虽然一备一用，但多次2个水泵同时出现故障，带钢处于无碱液喷洗状态。

3）喷嘴被油泥、刷辊毛等堵塞，碱喷淋、碱刷洗效果差。

3.2.3 原料表面

武钢集团鄂钢轧制工艺使用双机架可逆轧机，带钢咬入、工艺甩尾阶段存在乳化液残留过多问题，即原料头尾乳化液残留多。该部分主要由镀锌机组上卷时切头，换卷时切尾。由于机组为保证成材率头尾切除量少，致使带钢杂质较多的头尾部分未全部切除。

3.2.4 生产工艺

1）考虑本条镀锌线生产能力，在以节能降耗为大趋势的生产条件下对清洗段脱脂剂加入量放宽控制要求，每个班加入量由75 kg/班放宽为25~75 kg/班，脱脂效果相对降低。

2）一级换热系统是将烟气中的余热回收，产生高温热水，作为二级换热系统热载。检查发现换热后水温仅80~90℃，再经过管道热量损失，作为二级换热系统的水温偏低。

3.2.5 清洗环境

1）生产时时值冬季，温度偏低，热回收、换热系统热量损失大。

2）带钢清洗后除去大量的表面油污、铁粉、粉尘等固体杂质污物均流在循环脱脂液内，生产饱和未彻底清除污泥，杂质沉淀积累逐渐增多，造成脱脂液的二次污染，即脱脂液含有大量铁粉、碳粉、粉尘颗粒。换卷时，带钢有1~2min停滞，此时固体颗粒在带钢上沉淀、积累，形成块状污渍，经过刷辊、挤干辊时部分杂质仍然粘黏在带钢表面形成块状污渍，部分杂质粘黏在挤干辊表面，大量积累后造成挤干辊表面二次污染，带钢通过时复印在表面形成块状污渍，如图4所示挤干辊被污染。

图4 挤干辊二次污染

3.2.6 温度测量

工艺要求脱脂液工作温度50~80℃，由于水泵工作异常、管道堵塞，脱脂液流量小，而脱脂液测温点离喷嘴较远，导致到达喷嘴处温度偏低，测量时结果如图5所示。操作工均以水泵处测量温度为准，造成实际工作脱脂液温度偏低。

4 优化方案

4.1 降低原料残留物

1）疏通乳化液喷淋喷嘴、管道，对喷射角度、压力参数进行优化，确保乳化液喷射均匀。

图5 温度测量

2）提高乳化液残留自检标准，发现卷中乳化液残留过高立即作质量停机处理。

3）以产品质量为重，镀锌入口增加卷头和卷尾切除量。

4.2 提高清洗效率

1）脱脂剂加入量调整为75 kg/班。

2）温度测量点改为管道喷嘴分流处。

3）更新设备，热水槽外包皮翻新，更换碱刷、碱喷淋水泵。

4.3 建立预防机制

1）建立清洗段线内槽槽体定期清污机制，定期清污，保证槽体清洁度，清洗段辊面的污染。

2）要求每8 h进行一次线外槽污水排放，防止脱脂液二次污染。

3）脱脂液温度检查在电脑界面确认，同时要对管壁温度进行触摸抽检。

4）落实机组自检、成品常检、科室抽检，并做好相应记录。

5 结论

1）2016年2月落实完成优化方案，2016年3月批次共生产差厚锌层产品2 423.775 t，未出现脱锌现象，优化方案达到及时消除锌层脱落缺陷的目的。

2）2015年8月至2016年3月差厚锌层产品月产量1 000 t以上，样本量50块/月以上，黏附性实验未出现不合格现象，优化方案改善了镀锌原料清洁度，提高了清洗段清洗能力，有效预防了锌层脱落缺陷的再产生。

[1]姚敢英，张磊，代敏敏，等.热镀锌钢板表面色差缺陷的微观检测分析[J].汽车工程学报，2015（1）：24-27.

[2]贺俊光，周旭东，李俊，等.影响连续热镀锌镀层粘附性因素的探讨[J].钢铁研究，2005（1）：41-44.

[3]张瑜.镀锌板锌层脱落原因分析及改进[J].昆钢科技，2007（1）：19-22.

（编辑：苗运平）

Reasons Analysis of Zinc Layer Falling off of Thick Zinc Coating in Galvanized Sheet

MENG Xiangtao1,ZUO Fa2
（1.Qiangsheng Sheet Com pany,W uhan Iron&Steel Group Echeng Iron&Steel Co.,Ltd., Ezhou Hubei436002;2.Shandong Province M etallurgical Engineering Co.,Ltd.,Laiwu Shandong 271104）

The phenomenon of zinc layer falling off in upper surface 70 g/m2and bottom surface 30 g/m2coated with thick layer of zinc products are described,from the human,machine,material,method,environment and measurement, the causes of the defects is analyzed,and through process parameters optimization,mechanical equipment micro innovation,verticalmanagement horizontal function collaboration improvement,the defects are eliminated and defect prevention is realized so as to enhance the quality of products and reduce economic losses.

zinc layer falling off,180°bend test,ball impact test,hydrochloric acid corrosion test

TG174.4

A

1672-1152（2017）02-0083-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.02.32

2017-03-18

孟祥涛（1983—），男，工程师，现在武钢集团鄂钢从事轧钢专业工作。