气刀缺陷分析及改进措施

杨智超

摘要：分析了热镀锌线气刀工作时及维护过程中的不足，通过改进刀唇的结构形式、优化设计参数、提高装配精度、改善表面处理方式等措施，使气刀在使用过程中，气刀痕与锌液结渣等缺陷有了明显的遏制，降本增效的同时，保证了带钢表面质量，从而使生产可以连续稳定的运行。

关键词：气刀;表面处理;镀锌;带钢

引言

气刀是现代带钢连续热镀锌产线控制镀层质量的重要设备。气刀的结构优良与否，对取得好的镀层的质量有重要的意义。提及改善镀层的均匀性，必须强调的是高质量的镀锌板和一般企业生产的镀锌板在锌层控制上有根本区别，一般企业锌层控制在标准上下一定范围内，而高质量的镀锌板锌层要求板面上所有点的数值都必须大于标准要求，从这一点来看，为了降低生产成本，提高镀层的均匀性，缩小其波动范围就有十分重要的意义。

天津轧一冷轧薄板有限公司镀锌机组气刀设备有DANIELI设计制造，与目前国内主流气刀结构大体一致。其结构复杂、调节维护困难证、在生产过程中经常会发生结渣的情况、以及刀唇硬度低易损坏等缺陷。经常导致带钢镀层质量不达标，产线被迫停车检修，这对于连续生产的产线来说打击是致命的。不仅造成了设备维修费用的增加，影响了产量及能源的浪费，为公司带来了很大的经济损失，针对此类问题，本文分析了气刀的几处不足的地方，并提出了一些改进措施。

气刀的主要结构缺陷分析

气刀的结构

天津轧一镀锌线气刀采用单侧进气，由两个进气孔分流，向气刀腔进气，然后流向刀唇缝隙处，形成压力均匀的高压气流，从而达到控制带钢表面锌层的目的，气刀有上、下板面之分，但其除了框架朝向不同之外，其余所有备件都可以通用，保证备件的互换性。

气刀的主要失效形式

刀唇结渣 刀唇表面为电镀铬处理，生产过程中，刀唇处喷出高压的气流，吹在带钢上的同时使锌液四处飞溅，当锌液溅到刀唇上冷却后，就会粘在刀唇上形成结渣，结渣会随时间变得越来越大，最终堵塞刀唇缝隙，形成气刀痕缺陷。

风压不稳定 DANIELI气刀由于采用刀唇两端进气，通过管道进入单一气腔，然后直接从刀唇缝隙吹出，这样的进气方式，会在气腔内产生对流，导致气腔内风压的不稳定，直接导致的带钢锌层厚度在长度方向无法保证。

刀唇的导流效应差 锌层在宽度方向上厚度不均匀，表现为调节完毕的气刀在投入生产时，容易出现厚边或中间鼓起等缺陷。

缺陷原因分析

刀唇工艺处理分析

连续热镀锌气刀在理想状态下工作时，可以认为刀唇不受外界影响，但实际的生产过程中，气刀与带钢的距离较近，通常在8mm左右，其主要功能就是保证将从锌锅内出来的锌液吹扫下去。当带钢的板型不良时，即存在边浪或C行缺陷时，两者之间容易产生剐蹭，由于刀唇材质较软，极易将刀唇刮伤，影响带钢锌层质量。并且刀唇表面粗糙度较高，锌液容易黏连在刀唇上形成结渣，产生气刀痕缺陷。

气腔结构形式分析

生产过程中，风机产生的高压气体，经过气刀两端的一次分流，进入腔体后直接从刀唇的缝隙吹扫出去，带钢表面的锌层厚度在长度方向上一直在波动，很难在订单的范围内稳定下来，经技术人员深入的研究，根据系统反馈的气腔内压力，分别多次对气刀相关的设备进行优化测试，但效果差强人意。

当压缩空气进入腔体后没有稳流过程，这也是锌层厚度难以控制的原因之一。

上下刀唇結构分析

带钢表面镀层质量的好坏，主要取决于刀唇处高压气流是否均匀，而这与上、下刀唇的配合方式密不可分，当刀唇缝隙为0时，两者在长度方向上为线接触，气体经由刀唇处无任何稳定过程，继而造成带钢锌层在宽度方向上不均匀，在卷取机收卷时易出现鼓起缺陷。

调节方式分析

气刀刀唇在调节缝隙时，下刀唇为水平方向移动，上刀唇为与水平呈45°角方向运动。调节时，上刀唇不仅有竖直方向上的运动，还有水平方向的移动，这种结构增加了调节难度，且精度难以保证，无法达到工艺要求，导致带钢表面质量的下降，甚至无法满足客户要求。

改进措施与效果

根据以上几点分析，并结合生产实际情况，从气刀的气腔结构、刀唇的表面处理、刀唇的结构以及调节方式等角度出发，为气刀的不足提出以下改进措施。

改进刀唇的材质及表面处理工艺

经过研究与实践，对刀唇的材质进行了改进，将其表面进行淬火工艺，提高其表面硬度，这样的设计就可以避免带钢与刀唇刮蹭时损伤刀唇的情况发生。同时刀唇表面用碳化钨喷涂工艺替代原有的电镀铬工艺，经过碳化钨喷涂处理后，可以降低锌液的附着力，这样的设计可以很大程度上的减少结渣缺陷的发生。

优化气刀腔体结构

新气刀改变了气刀的进气方式，在结构上采用多点进气，将进气孔的数量由原来的2个增加至7个，气流进入第一个气腔之后，再通过一道配气孔板稳流后，再流向刀唇，这样的设计极大程度的降低了空气对流效应，使气刀腔内形成一个稳定的压力环境，解决了带钢镀层在长度方向上不均匀的问题。

刀唇结构的改善

进过实践我们发现，气刀刀唇各处气流的稳定对带钢锌层厚度均匀性有着重要的影响，所以在设计与试验过程中十分注重气流的层流效应。与原刀唇最大的区别在于其下刀唇是平底的，而且上刀唇的平直段也较长。这对气流有很好的导向作用，使其能均匀地以层流的形式喷出，所以，气流对带钢的冲击力和刮锌效果较好，经过实验室试验和现场论证，带钢宽度方向的锌层均匀性非常稳定，对防止带钢表面纵向吹痕和横向锌层鼓起最有利，也能较好地防止边部过镀锌。

刀唇调节方式的改进

在气刀维护时，主要的工作就是清理刀唇上的结渣与对刀唇缝隙的重新校验。新式气刀的上刀唇与刀架为竖直方向上的配合，这样的设计你消除了上刀唇在水平方向上的移动，即在调节时，上刀唇只会有竖直方向上的运动，缩减了工作量，提高了工作效率的同时又可以很好的控制调节精度，是产品的锌层质量有了更好的保障。

参考文献

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刘超.连续热镀锌带钢表面缺陷原因分析及解决措施[J].鞍钢技术，2017（6）：62–65.

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