隨著汽車行業產品的不斷更迭，汽車行業對冷軋鋼板表面質量的要求也越越來越高。其中合資車以及高端車型所使用的均為鍍鋅板，由于鍍鋅板表面鍍層的存在，使得鋅灰、鋅渣缺陷成為各廠目前最大的挑戰，更換排渣爐鼻子成為減少鋅灰、鋅渣中最常見的一種方法。排渣爐鼻子最大的特點在于爐鼻子腔內鋅液不斷涌動帶走表面沉積的鋅灰，從而使液面上的鋅灰不被存留在帶鋼表面上，帶鋼獲得更高的表面質量。排渣爐鼻子的工作特點，加劇了鋅蒸汽的揮發，這些鋅蒸汽在爐內加濕氣氛中發生氧化，在溫度較低的爐鼻子內壁上結晶，而后脫落到帶鋼表面，導致新缺陷的產生。鍍鋅的白道缺陷產生的原因及控制措施的研究鮮有報道。本文針對使用排渣爐鼻子后產生的白道缺陷，從缺陷位置分布、微觀形貌及成分角度，分析了缺陷產生的原因及機理，并提出相應改進措施，對消除缺陷，提高鍍鋅板表面質量，具有十分重要的現實意義[1−2]。

1.   實驗內容與方法

試樣來源于某鋼廠具有白道缺陷的冷軋鍍鋅板，試樣規格為0.8 mm×10 mm ×10 mm。首先對生產現場表面檢測儀記錄白道缺陷與實物缺陷比對，對白道缺陷宏觀形貌進行觀察記錄；取典型試樣缺陷，經過丙酮超聲波清洗后，用酒精擦拭干凈，并用超聲波清洗器進一步清洗，然后用吹風機烘干，后用鉛筆標出白道缺陷區域，并在白道缺陷區域標記為1區，正常區域為2區，如圖1所示；利用掃描電鏡觀察白道缺陷微觀特征，并進行能譜分析確定缺陷表面物質的成分；同時結合現場工藝參數、設備狀況分析白道缺陷產生原因，找出主要影響因素。

2.   實驗結果與討論

2.1   缺陷特征

白道缺陷集中出現在帶鋼上表面，隨機無規律分布，長度方向與帶鋼軋制方向平行，呈細條狀，寬度1~2 mm，長200~500 mm，生產過程中，9000 Hz頻閃燈條件下，帶鋼 20 m/min爬行正光明顯可見，呈現白色，無手感；日光燈靜止條件下正面目視輕微不易發現，側光明顯可見，呈淺白色，如圖2所示。

2.2   白道缺陷形成原因分析

如圖3，在電子顯微鏡下，兩區域形貌并無明顯區別。通過表1，其中發現區域1相比區域2在成分分析，相比正常區域白道缺陷區域含有一定量的氧元素。白道缺陷總是出現在帶鋼上表面，在鋅層Z120（鍍層厚度16.5 μm）以下可見，但在鍍層厚度Z180（鍍層厚度24.75 μm）時缺陷不可見。因此推測可能是顆粒狀鋅灰掉落帶鋼導致，其顆粒直徑應小于25 μm。如圖4，通過拆開排渣爐鼻短節子后發現，上表面（正面）爐鼻子內壁存在大量顆粒狀鋅灰。對這些顆粒鋅灰進行成分分析如表2，可以看出顆粒狀鋅灰成分為ZnO，如圖5，可以看出鋅灰顆粒直徑約為10~20 μm。印證了爐鼻子內壁上表面鋅灰掉落帶鋼導致缺陷產生。

由于使用的是排渣爐鼻子，腔內的鋅液不斷地涌動把沉積在液面上的鋅灰帶走減少鋅灰鋅渣。氮氣孔不斷地通入氮氣（加濕氮氣孔是與爐鼻子內壁成一定夾角），對爐鼻子內壁進行冷卻，爐鼻子區域鋅液面溫度在440~480 °C，鋅蒸汽在爐鼻子內部與加濕氮氣混合后溫度在350~480°C，而爐鼻子內壁溫度只有150~300 °C，因此鋅蒸汽會與氣氛中的水蒸氣反應產生氧化鋅，并凝結在爐鼻子內壁上。更換排渣爐鼻子后爐內氣氛并未根據設備變化進行相應調整，導致原加濕氮氣氣氛不能抑制翻滾鋅液的揮發[3]。爐鼻子傾斜插入鋅液面，爐鼻子上表面內壁凝結的顆粒會掉落在鋼表面，在鍍層厚度不能覆蓋顆粒鋅灰的時候，在經過沉沒輥和穩定輥的碾壓拉蹭，最終形成白道缺陷。相比上表面，爐鼻子內壁下表面即使有鋅灰掉落，也不會直接落到帶鋼上，而是掉落至接灰斗中。這就導致了白道缺陷總是出現的帶鋼上表面（正面）。

3.   白道缺陷的控制措施

（1）設備改造：改變氮氣的噴吹方向，給排渣爐鼻子加濕氮氣孔添加氣體擋板，使氣體噴吹方向向下，直吹腔內液面，直接抑制翻滾的鋅液的揮發，同時鋅液能夠一定程度上加熱氮氣，降低氮氣冷卻爐鼻子內壁的作用，減少鋅灰在內壁的結晶[4]，如圖6所示。

（2）工藝參數改進：適當提高露點溫度，由干濕氮氣流量控制露點，改為通過控制加濕氮氣罐溫度來保證露點。既能加強加濕氮氣對鋅蒸汽揮發的抑制，也減少了在高露點下由于加濕氮氣中氣體流量波動導致露點升高，從而造成帶鋼表面發生氧化產生漏鍍缺陷 [5]。

4.   實施效果

通過采取上述措施，帶鋼正面白道缺陷基本消除，再次拆開改進的爐鼻子短節后，見圖7，可以看出爐鼻子內壁無顆粒狀鋅灰，內壁只留下較淺的一層薄灰。改進前高等級表面汽車板因白道缺陷造成產品降判約50%，改進后無因白道缺陷的降判情況發生。

5.   結論

（1）本文研究的白道缺陷主要分布在鍍鋅鋼帶上表面，沿軋制方向呈無規律連續直線分布。由于在使用排渣爐鼻子過程中，腔內鋅液翻滾，氮氣孔噴射加濕氮氣未直接對準鋅液面，未能有效抑制鋅蒸汽快速蒸發，同時爐鼻子內壁溫度較低，鋅蒸汽氧化凝固在爐鼻子內壁后形成顆粒狀鋅灰后掉落在帶鋼表面，鍍層厚度不足以覆蓋顆粒鋅灰，經輥子碾壓拉蹭，最終導致帶白道缺陷的形成。

（2）通過改進加濕氮氣噴吹方向、適當提高露點以及改變爐鼻子腔內露點控制方式抑制了鋅蒸汽的揮發，減少了鋅灰在爐鼻子內壁的凝結，最終消除了白道缺陷的產生。

參考文獻

[1]宋乙峰, 朱陽林, 王平, 等. 熱鍍鋅板表面白色現狀缺陷的分析與控制. 電鍍與涂飾,2018,37(19):895

[2]齊春雨, 馮超凡, 李振. 一種新型排渣爐鼻子技術. 金屬世界,2020(3):77doi: 10.3969/j.issn.1000-6826.2020.03.020

[3]劉志恒, 苗峰. 鋅鍋區域控制鋅灰鋅渣. 山西冶金,2019(2):18doi: 10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2019.02.08

[4]栗良煒, 幸福堂. 爐鼻子內鋅液表面氮氣流場的均勻性優化. 電鍍與精飾,2018,40(10):31doi: 10.3969/j.issn.1001-3849.2018.10.007

[5]楊榮強. 加濕在熱鍍鋅生產中的應用及優化. 鋼鐵研究學報,2012,24(增刊1):88doi: 10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.2012.s1.026

文章來源——金屬世界