连续热镀锌钢带锌渣缺陷的分类及形成机理

王永

摘 要：本文根据成因不同对冷轧钢带热镀锌时产生的锌渣缺陷进行了分类，并分析了各类锌渣的形貌、形成机理及酸洗后基板的形貌，最后提出了消防措施。

关键词：连续热镀锌；锌渣；冷轧钢带

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.019

1 概述

连续热镀锌是目前主要的钢带热镀锌工艺之一。利用该工艺生产冷轧钢带时，钢带一般先进行清洗、退火，然后经炉鼻入锌锅浸镀，最后利用气刀精确控制锌层厚度。在浸镀环节产生的锌渣缺陷是热镀锌主要缺陷之一，其成因复杂，整改效果差，一直困扰着热镀锌生产者。如能对其进行准确分类，明确各类锌渣缺陷的形貌、形成机理及产生工序，就能做到有的放矢及时，有效控制减少缺陷量。

2 锌渣缺陷的分类及形成机理

2.1 基板氧化物型

此类缺陷指镀锌基板在热轧时板面存在较大氧化物，酸轧时氧化物溶解板面出现腐蚀性凹坑，浸镀时因板面凹坑产生的锌突起。基板氧化物型锌渣缺陷表面光滑，与正常部位锌层的颜色相近，表面无锌花，拉矫后锌渣缺陷边缘圆滑。因这类锌渣缺陷一般突起高度较小，拉矫时缺陷部位基板变形不大，拉矫后钢带另一面的缺陷对应处无明显突起。如用盐酸清洗，锌渣快速溶解，缺陷部位钢基出现明显的腐蚀性凹坑（非压入型）。

（1）形成机理。如热轧钢带存在较大氧化物，冷轧酸洗时氧化物溶解，板面出现凹坑。如凹坑较深，冷轧压下率较小，凹坑就不易被压平，冷轧后依然存在。轧制时凹坑内聚集乳化液及轧制油，表面不与轧辊接触，轧制后凹坑内部粗糙度较大。浸镀时粗糙度越大，越容易在凹下部分形成致密的δ1相及薄的ζ相，突出部分形成裂开的δ1相及疏松的、体积很大的网状ζ相。这样生成的铁-锌结晶体的海绵状组织形成了结晶的粗糙表面，它比其它部位的光滑铁-锌合金层带出较多的锌液。再者ζ相最易在棱角上形成，因为粗糙表面的棱角部位突出，所以ζ相很发达，从而生成较厚的锌铁合金层，最终发达的合金层和纯锌层便导致了凹坑处的锌层厚度增加[1]。其次因为粗糙度越大，钢带的实际表面积就越大，根据啮合原理，凹坑处的合金层与锌液的结合力就越强，气刀吹扫时，锌液越不容易被吹薄。气刀吹扫后，凹坑处粗糙大，形核表面大，形核率高，在其它条件不变的条件下，锌液凝固速度就越快，这样凝固速度较慢部位的锌液还会向凹坑处补充，最后导致该处锌层突起。

（2）消防措施。热轧时通过适当降低钢坯加热温度、减少加热时间、保证除磷机优良状态等方法减少热轧卷氧化物残留。对于存在氧化物的热轧镀锌原料板，在冷轧轧制时可通过调整计划，增加压下率的方法减少乃至消除凹坑缺陷。如锌渣清洗后发现有碳状物残留时可通过提高清洗段碱洗电导电率及刷洗功率来增加清洗效果，降低缺陷影响。

2.2 锌渣粘附型

此类锌渣缺陷是指底渣、浮渣、自由渣粘到钢带上形成的锌渣缺陷。粘附型锌渣缺陷表面可分为粗糙型和光滑型两种。粗糙型锌渣缺陷表面呈灰白色，无金属光泽，经拉矫辊挤压后、锌渣缺陷处钢基下凹，锌渣缺陷表面被压平，四周棱角分明。光滑型锌渣缺陷形态与氧化物型相同。缺陷部位经盐酸清洗时，小锌渣部位的基板与正常部位无区别，大锌渣，特别是表面粗糙型锌渣的缺陷部位板面出现压入型凹坑（非腐蚀性）。

（1）形成机理。粗糙型锌渣缺陷一般由上浮的底渣粘附在钢基上形成。由于底渣熔点高，在锌液中呈固体形式存在，且呈多孔疏松状，因此在锌渣表面形成粗糙表面。光滑型锌渣一般由浮渣及自由渣粘附在基板表面形成的。由于锌渣的流动性差，经气刀吹扫后未均匀覆盖在基板表面，形成了突起的锌渣缺陷。

（2）消防措施。要减少此类锌渣缺陷的产生，一方面通过调节锌锅及钢带入锌锅温度、降低清洗钢带的铁残余量及调节锌液的中的铝含量等措施来减少锌锅中产生量；另一方面通过及时清理锌渣、减少锌液扰动、提高沉没辊的排渣能力来降低锌渣粘在钢板上的几率。

2.3 气刀喷吹型

此类缺陷是指被气刀喷吹飞散出来小的锌颗粒飘浮到未凝固的钢带上形成的缺陷。这类锌渣缺陷一般尺寸特别小，手感轻微，大面积分布，有时甚至会布满整个板面。

（1）形成机理。气刀控制参数不合适时，钢带表面的部分锌液会部分从钢带表面分离，凝固后形成了细小的尘状锌渣，飘散到出气刀后，锌液未凝固的钢带上形成的缺陷。此类缺陷的钢板用盐酸洗去锌层时，基板表面无任何异常。此类一般出现在生产速度较快、锌层较薄、气刀喷吹压力较大、刀唇间距较大、气刀高度较高的情况下。锌液飞溅的原因主要有：气刀离液面过近、喷吹压力过大、气刀发生对吹。

（2）消防措施。出现此类缺陷时，先适当提升气刀高度，观察效果，如改善不明显可适当减少刀唇间距，从而降低气刀喷吹压力，如还未消除可利用降低生产速度的方法降低喷吹压力。

调整气刀喷吹角度使刀唇微向下倾斜对减少洗液飞溅的效果也是很明显的。

2.4 乳化液残留型

这类缺陷指因镀锌基板冷轧时，轧机出口的乳化液未吹扫干净，镀锌后乳化也残留部位出现的锌渣缺陷。此类锌渣缺陷一般分布在一个延轧制方向的带状区域内，锌渣呈点状或片状。

（1）形成机理。冷轧轧机出口吹扫不良时，钢带表面就会存在乳化液残留，如这些残留物未清洗干净，缺陷部位锌层就会才出现异常锌渣带。点状锌渣经盐酸清洗基体暴露后锌渣处有深色的黑斑。黑斑没有厚度，表面粗糙度与周围基板相当。

（2）消防措施。出现此类缺陷时，可通过增加清洗段的清洗能力来缓解，但效果不太明显，最根本的方法还是改善冷轧轧机出口的吹掃装置，减少乳化液残留。

3 结论

（1）热镀锌锌渣缺陷根据成因不同可分为：基板氧化物型、锌渣粘附型、气刀喷吹型、乳化液残留型。

（2）锌渣分类分析法是快速查找缺陷原因，及时消除或减少缺陷的有效途径。

参考文献：

[1]程浩等.新编连续热镀锌钢板、钢带生产新工艺、新技术与其性能检验及缺陷分析实用手册[S].北方工业出版社，2007.

[2]李九岭.带钢连续热镀锌[M].冶金工业出版社.