热浸镀锌板漏镀缺陷产生的机理、原因及其防控措施的探究

郭松岭，李山

（河钢乐亭钢铁有限公司，河北 唐山 063000）

镀锌板是指表面镀有一层锌的钢板。近几十年来，随着家电、汽车等行业的飞速发展，也带动了热浸镀锌板这一产品使用量急剧增高，镀锌板已成为各个冷轧厂最主要的产品。镀锌是一种普遍采用的经济有效的防腐方法。在热浸镀锌板的生产过程中，一旦发生漏镀将严重影响镀锌板的外观和防腐蚀性能，产品将被判定为非合格品，严重的直接判为废品。为了提高产品的合格率，增加经济效益，这里对漏镀缺陷产生的机理、原因进行细致、充分的研究，并找到相应的防控措施[1]。

1 镀锌反应机理

锌层形成过程是铁基体在外表附着一层锌液后与接触的锌液层发生反应，形成锌铁合金层的过程。带钢表面形成锌铁合金层，可以使得铁基体与纯锌之间有很强的附着力，结合稳固。其原理为，当锌液附着在铁基体表面时，与铁原子发生相互扩散，锌原子融入铁基体的晶格中替换出铁原子，形成锌铁合金，从而得到很好的锌层的黏附性。

2 漏镀产生的一般原因

漏镀产生的一般原因是铁基体表面发生一定的变化，导致铁基体局部在锌液中的浸润性变得很差，造成锌液附着于铁基体表面时不能很好地发生反应以形成锌铁合金层，导致这部分的锌层黏附性很差，造成锌层容易脱落，发生漏镀。

3 产生漏镀主要原因及防控措施

3.1 来料原因导致的漏镀

（1）由于热轧氧化铁皮过厚，酸洗过程无法清洗干净，导致轧制过程中将其压入带钢表面，深入带钢表面的氧化铁皮在退火过程中难以被还原，从而导致在镀锌过程中缺陷处的带钢浸润性不好，从而发生漏镀。对于压入不深的氧化铁皮，在经过退火炉时会被炉内的氢气在高温环境下还原为海绵铁，浸入锌锅后会由于海绵铁的表面的浸润性很差且与锌液反应形成锌渣，在气刀的作用下，会造成锌层的黏附性不强，部分出现漏镀。

防控措施：应从来料方向进行有针对性的排查，加强对热轧来料的表面质量检查，提前做好防范措施；并做好破鳞、酸洗等工序的控制工作。

（2）原料黏附铁粉、乳化液等异物在清洗段没有清洗干净导致。

防控措施：加强对清洗段的管理和把控，确保带钢清洗效果。

3.2 漏水到带钢表面造成的漏镀

包括清洗段到退火炉之间的地坑顶部冷凝水滴到带钢表面和炉内仪表（包括高温计、摄像头等）水冷套漏水滴到带钢表面等原因造成的漏镀。其成因是水中含有钙、镁等离子，当有水滴到带钢表面时，经过退火炉的高温作用，水迅速蒸发，形成水垢，最后经过镀锌、气刀吹扫的作用形成水渍形状的漏镀缺陷。由于水往下滴落，这种缺陷只能形成在带钢的上表面[2-4]。

防控措施：定期巡查清洗段到退火炉之间的地坑，定期点检炉内仪表的水冷套，发生漏镀时要做有针对性的分析，及时排查漏镀成因，并处理。

3.3 炉鼻子内部锌灰、锌渣造成的漏镀

锌液蒸发，在炉鼻子内部凝华为锌灰，并附着在炉鼻子、热张紧辊室内壁上，由于生产过程中炉鼻子设备会产生振动，导致附着在炉鼻子内壁的锌灰掉落在带钢表面导致漏镀；或者炉鼻子内锌液面上的锌灰、锌渣不断聚集，在生产过程中靠近带钢并黏附在带钢表面导致漏镀。由于锌灰一般会掉落在带钢的上表面，故这种原因造成的漏镀缺陷发生在上表面的概率更大。

防控措施：若想有效控制这种漏镀的产生，必须控制炉鼻子内部锌灰和锌渣的量。高湿气氛可以有效防止锌液蒸发，其原理是水蒸气与锌液反应生成氧化锌，在锌液表面形成一层均匀的氧化锌薄膜，可以减少锌液蒸发。故一般有高表面质量要求的镀锌产线的炉鼻子都配置有加湿器以及用以实现闭环控制的单独的露点分析仪。通过控制炉鼻子露点为-20℃～-10℃来减少锌灰的形成。并且在产线定修时可以辅以敲击炉鼻子外壁和氮气吹扫内壁等方法去除炉鼻子内壁聚集的锌灰；在清炉时也要安排专人对炉鼻子及与其相连的热张紧辊室的锌灰进行彻底清理。现在有些单位研发出一种可以循环过滤炉鼻子内部气氛中的锌灰的设备，可以进一步减少炉鼻子内锌灰的量，更加有效地提高带钢表面质量。由于锌渣主要来自于带钢表面的铁粉与锌液反应，所以没有有效的方法来防止锌渣形成，目前普遍采用的是使用锌灰泵将炉鼻子内部的锌渣抽出的方法。

3.4 直燃炉的直燃段局部氧含量过高造成的漏镀

在直燃炉的生产过程中，由于烧嘴输出功率造成波动或其他控制原因等造成燃烧不稳定而出现局部氧含量过高导致带钢部分被氧化严重，这些被严重氧化的带钢在后面的还原段很难被还原回来，导致带钢的浸润性变差，造成漏镀。

防控措施：针对这种漏镀，须严密监控直燃段的燃烧系统，确保整个燃烧过程是欠氧燃烧，不能出现氧气过量的现象。

在不同品种、规格过渡时，应缓慢过渡，不能跳跃尺度过大，造成控制波动过大。同时应保证还原段的氢气含量在规定范围内，实现还原的效果，如发生漏镀，适当增高还原段氢气含量。

3.5 炉内气氛变化造成的带钢漏镀

炉内氧含量过高、露点过高都可造成带钢被氧化，如在进入锌锅前不能将其还原，则会导致漏镀的现象发生。辐射管、换热器、管道、炉壳、循环风机等部位的泄漏都会导致炉内氧含量和露点升高，但由于整个炉膛是正压状态，轻微泄漏不会造成太大的影响，循环风机进风口的机械部位和管道处是负压状态，一旦发生泄漏，对炉内气氛影响巨大，所以，对这部分的维护应格外注意。

防控措施：应定期查漏，针对重点部位，增大查漏的频率。

3.6 炉内耐火材料脱落造成的漏镀

炉顶和炉壁的耐材一般采用陶瓷纤维毯。生产过程中，炉内气氛的流动、设备运行造成的振动以及停炉启炉时的热胀冷缩等原因会使陶瓷纤维毯碎屑局部脱落。这些脱落的碎屑可能会落到带钢上，造成漏镀。

防控措施：主要在退火炉安装过程中进行把控，一是应选用渣球含量较低的陶瓷纤维毯，避免渣球过多地脱落；二是安装时避免陶瓷纤维毯过于松散，应压紧压实；三是最外层的内衬板安装应从上往下安装，确保下层内衬板压住上层的内衬板，这样碎纤维即便脱落也会聚集在内衬板内部，而不会飞进炉膛内和带钢上；四是进行清炉作业时应重点对炉壁进行清理和检查，发现有破损的内衬板，应及时合理地修复，避免裸露陶瓷纤维毯。

3.7 高锰钢等高强钢由于锰、硅元素析出造成的漏镀

生产双相钢等高强度钢种时，多采用高锰钢作为原料。在800℃左右的温度下，锰和硅元素容易析出带钢表面，生成比较稳定的氧化物，使带钢的浸润性下降，造成漏镀。

防控措施：针对高锰钢的生产，现在退火炉的加热段中多配置预氧化段，用来在带钢加热到550℃左右时预先对带钢进行氧化，在带钢表面形成一层铁的氧化膜，以防止硅、锰等元素析出。带钢表面的氧化膜在进入锌锅前被炉内的还原性气氛进行还原，大大提高了带钢的浸润性，提高表面质量，防止漏镀的发生。另外，目前有些公司开发出了氧化膜测厚仪，可以参与到预氧化的控制当中，可以很好地控制氧化膜的厚度，以防止在预氧化段带钢发生过氧化而不能在后面被很好地还原，造成漏镀问题发生。

4 结语

通过对热镀锌反应机理、漏镀发生的一般原因分析探究，并对以上各种漏镀原因所做的系统的总结、归纳，希望为以后的镀锌板生产过程提供借鉴和指导[5]。