涂鍍產品是指把退火處理后的帶鋼浸入到熔融的金屬合金液中，在帶鋼表面形成金屬合金鍍層，涂鍍產品的工藝流程為清洗、退火、涂鍍、光整、后處理，主要設備有清洗段、退火爐、鋅鍋、氣刀、光整機等。涂鍍產品具有良好的耐蝕性和裝飾性，在家電、汽車行業得到了廣泛的應用，人們審美的提高對家電、汽車行業提出更高的需求，高表面涂鍍產品也越來越受到客戶的青睞。漏鍍是最常見的缺陷，影響高表面涂鍍板生產[1−2]。其中因帶鋼表面殘留物清洗不凈或退火爐內氣氛異常造成表面氧化等引起的漏鍍缺陷已經得到了解決，隨著設備的更新，產品質量的提升使得工藝參數變更，新類型的漏鍍缺陷隨之產生，嚴重影響了涂鍍產品的生產。某鋼廠在生產涂鍍產品時，出現了3種新型漏鍍缺陷，經分析，該漏鍍缺陷的成因排除了表面殘留物清洗不凈和退火爐氣氛異常影響因素。本文采用掃描電鏡（SEM）和能譜儀（EDS）對3種新型漏鍍缺陷進行了微觀形貌和缺陷區域成分分析，分別找出了漏鍍缺陷的形成原因，并提出了解決措施。

1.   實驗內容與方法

試樣來源于具有漏鍍缺陷的冷軋涂鍍板，試樣規格為長寬10 mm×10 mm。首先對生產現場表面檢測儀記錄的漏鍍缺陷與實物缺陷比對，對漏鍍缺陷宏觀形貌進行觀察記錄，漏鍍可分為3種，一種是條狀漏鍍缺陷，一種是塊狀漏鍍缺陷，一種是點狀漏鍍缺陷。取缺陷試樣，將條狀漏鍍缺陷、塊狀缺陷、點狀缺陷分別標注為I、II、III類缺陷并同時把缺陷區域標記為1區、2區、3區。如圖1所示。利用掃描電鏡觀察漏鍍缺陷微觀特征，并進行能譜分析確定缺陷表面物質成分；結合現場工藝參數、設備狀況分析缺陷產生原因，找出影響因素。

2.   漏鍍缺陷的特征

2.1   宏觀特征

熱鍍鋅板表面的漏鍍缺陷可分為3類，分別如圖2所示，左側圖像為缺陷照片，右側圖像為帶鋼表檢圖片，紅圈內為缺陷在帶鋼長度方向上的分布位置。其宏觀特征如下。

（1）I類缺陷：集中出現在某個批次，形貌為細線狀凹坑，中間些許斷點，顏色發黑，基板裸露，表面無鍍層覆蓋，缺陷寬度約5 mm，長度小于1 m，手感強烈，如圖2（a）所示。

（2）II類缺陷：集中出現在某個批次，缺陷形貌類似塊狀凹坑，顏色發黑，基板裸露，表面無鍍層覆蓋，表面無鋅層覆蓋，缺陷寬度約為10~15 mm，長度 20~30 mm，手感強烈，如圖2（b）所示。

（3）III類缺陷：缺陷形貌類似點狀凹坑，數量大而且正反兩面均存在，黑色向周邊逐漸變淺，黑色部位無鍍層覆蓋，缺陷直徑小于1 mm，手感明顯，如圖2（c）所示。

2.2   缺陷基體微觀形貌和成分

（1）I類缺陷掃描電鏡如圖3所示，能譜分析結果如表1所示，缺陷區域主要元素為Fe、Zn、Al、O。

（2）II類缺陷掃描電鏡如圖4所示，能譜分析結果如表2所示，缺陷區域除存在Fe、Zn、Al、O元素外，還存在Ca、Cr、Ni等其他元素。

（3）III類缺陷掃描電鏡如圖5所示，能譜分析結果如表3所示，缺陷區域主要元素為Fe、Si、Al、O。

3.   缺陷形成的原因分析

3.1   I類漏鍍缺陷

根據上文的分析結果，判斷I類缺陷成因可能為基板在進入鋅鍋前表面氧化或者異物掉落至基板導致。I類缺陷形貌呈均勻的條狀，由于爐鼻子內壁鋅灰（異物）不會持續在同一位置連續掉落，可以排除鋅灰掉落導致I類缺陷。將爐鼻子加濕參數控制曲線與漏鍍缺陷在帶鋼分布圖像進行擬合，發現I類漏鍍缺陷與露點曲線存在對應關系，缺陷出現在露點急速升高時[3−4]，如圖6所示，圖中左側黃色標識表示的是缺陷在帶鋼長度和寬度方向的位置，對應右側曲線為露點升高拐點。

爐鼻子露點是通過向爐鼻子內部通入一定比例的干氮氣和濕氮氣的混合氣進行控制的，濕氮氣比例越高，爐鼻子露點越高。通過查看干濕氮氣流量與露點曲線對應關系，干濕氮氣流量無異常波動情況，但露點急劇升高，如圖7所示，綠色曲線為干氮氣流量、橙色曲線為濕氮氣流量、藍色曲線為爐鼻子露點曲線。加濕氣體分支管路冷凝水每4 h排放一次，露點急速升高發生在排放冷凝水后約2 h。每個爐鼻子內加濕氮氣孔對應一組分支管路，分支管路狹窄細長容易受到外界氣溫影響，由于加濕氮氣溫度較環境溫度高，加濕氮氣中的水蒸汽在外界溫度較低時（環境溫度低于25 °C）容易凝結。冷凝水在管路中的彎角處積攢，當積攢到一定量后，被加濕氮氣攜帶進入爐鼻子內部，導致露點突然升高。進入爐鼻內的冷凝水噴射到帶鋼表面，并沿帶鋼軋制方向流動，使帶鋼進入鋅鍋前表面被氧化，最終產生了長條狀形貌的I類漏鍍缺陷。測量I類漏鍍缺陷在帶鋼寬度方向上的位置，與加濕氮氣孔位置一致，印證了上述分析。

II類漏鍍缺陷：

根據上文的分析結果，II類漏鍍缺陷含有Fe、Zn、Al、O、Ca、Cr、Ni等元素，判斷其成因與I類漏鍍缺陷不同，不是由于表面氧化造成的，而是由于帶鋼基板表面粘附異物導致鍍鋅不良造成的漏鍍。對比相同批次鋼卷在其他鍍鋅線生產情況未發現II類漏鍍缺陷，排除了原料影響；鍍鋅線清洗段采用脫脂劑對帶鋼表面殘油殘鐵進行清洗，而缺陷成分中未檢測到Na元素，可排除清洗段影響；退火爐內壁及爐輥表面涂層含有Cr、Ni等元素，與II類漏鍍缺陷成分有交集，因此重點排查退火爐內是否有異物粘附到帶鋼表面[5−7]。

產線檢修時進入退火爐內檢查，發現爐輥表面存在灰白色絮狀物，如圖8所示。對其進行取樣分析，發現灰白色絮狀物成分與II類漏鍍缺陷處成分接近，如表4所示。同時爐輥表面灰白色絮狀物形貌與II類漏鍍缺陷形貌較也為相似。最終確定導致II類漏鍍缺陷的原因是爐輥表面的絮狀物粘附到帶鋼表面造成涂鍍不良。

III類漏鍍缺陷：

根據上文的分析結果，III類漏鍍缺陷含有Fe、Al、Si、O等元素，其成因可能與I類漏鍍缺陷相似。通過對爐鼻子參數控制曲線與表檢進行擬合，未發現對應關系，推斷III類漏鍍缺陷與爐鼻子參數無關。通過觀察缺陷形貌，III類漏鍍呈點狀且數量較多，正反面同時出現。通過表檢系統查看漏鍍缺陷和灰渣缺陷在帶鋼表面的分布位置，發現III類漏鍍缺陷分布與灰渣缺陷位置一致，如圖9所示，而I類漏鍍缺陷無此規律，因此推斷III類漏鍍是由于灰渣粘附導致。查詢現場控制參數發現，帶鋼出現該類漏鍍缺陷之前曾批量生產厚度小于0.6 mm的薄規格帶鋼，由于薄規格帶鋼入鍋溫度低導致鍋溫降低，為保證鍋溫穩定，電感應加熱器高功率模式自動啟動，造成鍋中熔融金屬擾動，灰渣翻滾上浮，粘附到帶鋼表面形成缺陷。部分灰渣涂鍍后與帶鋼基板剝離，產生III類點狀漏鍍缺陷。

4.   缺陷控制措施及實施效果

I類漏鍍缺陷措施。

（1）加濕氮氣管路包覆伴熱帶；

（2）在所有加濕管路包括分支管路包覆保溫棉；

（3）爐鼻子加濕管路冷凝水排放頻率由4 h 1次提升至1 h 1次。

II類漏鍍缺陷

（1）退火爐清爐頻次由每年1次改為每年2次。

（2）適度提高爐鼻子內露點，減少鋅蒸汽揮發，減少鋅灰與其他雜物混合。

III類漏鍍缺陷

（1）生產過程中，發現表面灰渣量較大時，及時進行撈渣。

（2）電感應加熱器高功率啟動時機改為每卷帶鋼尾部100~150 m，通過對帶尾及下卷鋼帶頭進行切除，保證兩卷鋼表面狀態。

通過采取上述措施，消除了I類、II類漏鍍缺陷。III類漏鍍缺陷雖然未能根本消除，但通過上述措施把缺陷位置轉移到帶鋼頭尾并進行切除。雖然損失了部分成材率，但保證了整卷帶鋼的表面質量，提升了產品合格率。

5.   結論

I類漏鍍缺陷是由于加濕氮氣管路中冷凝水累積達到一定程度后，被加濕氮氣帶到爐鼻子中，一部分冷凝水噴射到帶鋼表面，使帶鋼氧化導致；II類缺陷是由于退火爐輥輥面異物粘附到帶鋼基板，涂鍍后脫落導致。III類漏鍍缺陷是由于鍋中灰渣粘附到帶鋼基板，涂鍍后脫落導致。

通過對加濕管路增加保溫措施，減少冷凝水的形成可有效避免I類漏鍍缺陷；通過增加退火爐清理頻次，可有效避免II類漏鍍缺陷。通過降低鍋中灰渣量，控制電感應加熱器高功率啟動時機，將III類漏鍍缺陷產生位置轉移至帶鋼頭尾，保證了鋼卷帶中表面質量。

參考文獻

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文章來源——金屬世界