隨著鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展和日趨激烈的市場環(huán)境,汽車、家電企業(yè)對鍍鋅板表面質(zhì)量的要求越來越高[1]。在鍍鋅板生產(chǎn)過程中,鋅渣缺陷的產(chǎn)生是不可避免的,如何有效地控制鋅渣缺陷,成為國內(nèi)外學(xué)者廣泛研究的課題。
郭芳芳[2]對模擬的鋅液流場、溫度場、A1和Fe濃度場進行分析,得出帶鋼入鍋溫度和鋅液溫度對鋅渣生成量的影響很大,鋅液溫度467 °C且?guī)т撊脲仠囟?79 °C時,對減少整個鋅鍋和帶鋼附近鋅渣生成量最為有利。陳剛等[3]采用掃描電子顯微鏡和能譜儀研究了熱鍍鋅板中5種隱形鋅渣缺陷的微觀形貌和微區(qū)化學(xué)成分,在采用高鋁控制工藝、設(shè)備優(yōu)化和調(diào)節(jié)露點控制等方法后,熱鍍鋅板的表面質(zhì)量得到明顯提高。王艷強等[4]通過對排渣爐鼻子結(jié)構(gòu)及加鋅控制系統(tǒng)的研究,分析了液位波動的原因及原有液位控制策略的不足,提出了一種保持鋅鍋液位穩(wěn)定的控制方法,該方法減小了鋅鍋液位波動和帶鋼表面粘渣及擦劃傷缺陷。
本文描述了鋅渣的產(chǎn)生機理,列出了相應(yīng)的影響因素,并將某鋼廠熱鍍鋅機組對于帶鋼表面鋅渣缺陷的控制措施進行了介紹。希望對鍍鋅板鋅渣缺陷控制相關(guān)的生產(chǎn)質(zhì)量管理工作有一定的借鑒意義。
1. 鋅渣的形成機理
鋅渣的主要成分是鐵鋅金屬化合物[5]。鋅渣形成的根本原因是:帶鋼進入鋅鍋的過程中,表面的鐵溶于鋅液。鋅鍋中的鋅液,由于帶鋼運動、鍋輥轉(zhuǎn)動、感應(yīng)加熱、熔鋅錠等因素,溫度、成分分布并不均勻。鋅渣便在Fe濃度較高、鋅液溫度較低的地方形成[6]。
隨著鋅液中Al含量變化,鋅渣形成的種類也有不同,分為浮渣、底渣、自由渣3類[7]。最常見的底渣為FeZn7,密度大于鋅液,底渣在鋅液沒有攪動時會緩慢下沉。浮渣主要為Fe2A15,其密度約為4.2 g/cm3,小于鋅液密度,浮在鋅液表面。自由渣主要是Fe、Al、Zn形成的三元金屬化合物,密度介于浮渣與底渣之間,懸浮于鋅液之間。
沉沒輥在帶鋼的作用力下,在鋅液中快速攪動,整個流場內(nèi)的鋅渣隨著鋅液的流動而流向帶鋼和沉沒輥、糾正輥表面,如圖1所示[8]。鋼帶運動帶動后側(cè)遠離鋼帶的流體向鋼帶運動(線a1?1),后側(cè)區(qū)域鋼帶附近的流體隨著鋼帶向前側(cè)區(qū)域運動(線a2?2),前側(cè)區(qū)域鋼帶附近流體沿著鋼帶上升(線a3?3)。前側(cè)區(qū)域遠離鋼帶的一部分流體向下運動至鋅鍋底部(線b1?1),再從前側(cè)區(qū)域運動至后側(cè)區(qū)域(線b2?2),后側(cè)區(qū)域鋅鍋底部流體向上運動(線b3?3);前側(cè)區(qū)域遠離鋼帶的另一部分流體向鋅鍋側(cè)壁運動(線c1?1、c′1?1′),再通過側(cè)壁運動由前側(cè)區(qū)域運動至后側(cè)區(qū)域(線c2?2、c′2?2′),最后后側(cè)區(qū)域側(cè)壁流體向鋼帶運動(線c3?3、c′3?3′)。前側(cè)區(qū)域沿鋼帶運動的流體運動至前穩(wěn)定輥與鋼帶結(jié)合處時,一部分流體上升并向前運動(線q1?1),另一部分向下運動(線q2?2)或斜向下運動(線qb2?b2、q′b2?b2′)沖擊底渣。此外,中間區(qū)域的流體流向鋼帶兩側(cè)(線d1?1、d′1?1′),再向后側(cè)區(qū)域流動(線d2?2、d′2?2′),最后在后側(cè)區(qū)域向鋼帶運動(線d3?3、d′3?3′)。鋼帶不包圍部分的沉沒輥轉(zhuǎn)動形成的沖擊流mb?b、m′b?b′以及前穩(wěn)定輥與鋼帶結(jié)合處形成的向下沖擊流q2?2,qb2?b2,q′b2?b2′
沖擊底渣形成5個深坑。