爐鼻子是架設在爐子與鋅鍋之間帶有密閉功能的帶鋼通道，為熱鍍鋅線重要設備，如果控制不當則會產生鋅灰鋅渣聚集在爐鼻子內部從而黏附在帶鋼表面或鍍層內部，造成嚴重的質量缺陷，帶來較大的經濟損失。新型排渣爐鼻子技術采用的獨特機械結構有效避免了爐鼻子內部鋅液表面浮渣與帶鋼的接觸，從根本上解決鋅渣對帶鋼表面質量的影響；加濕噴梁的改進有效抑制了鋅灰的產生。新型排渣爐鼻子技術的實際應用表明，鋅灰鋅渣缺陷明顯減少，帶鋼表面質量得到明顯改善。

近些年，鍍鋅板被廣泛應用在汽車制造、家電行業領域，使得對鍍鋅產品的質量要求越來越高。目前由于合資及自主汽車品牌產品需求，冷軋廠爭先恐后地加入到汽車板，特別是高溢價產品鍍鋅汽車外板的生產中，從而對于鍍鋅汽車外板，特別是O5板[1]的表面質量要求較高，要求其中的一面無任何的表面缺陷[2]。在外板生產過程中，制約質量提升的關鍵性因素逐漸顯現，其中帶鋼表面鋅灰和鋅渣缺陷尤為顯著。資料顯示，國內外各大鋼鐵企業均在想方設法有效控制鋅灰鋅渣缺陷，其中爐鼻子是需要攻克難題的重要設備。帶鋼在退火爐內經過加熱、保溫、冷卻等熱處理工藝后，需要在還原性氣氛保護狀態下進入鋅鍋完成表面鍍鋅工藝過程，爐鼻子就是連接退火爐和鋅鍋的帶鋼通道(圖1)。爐鼻子控制極為重要，如果控制不良，爐鼻子內部浮渣將會直接黏附在帶鋼表面，極易產生黑點狀的鋅灰鋅渣缺陷。為解決這些問題，采用了新型排渣爐鼻子技術解決鋅灰鋅渣質量缺陷問題，提高產品質量，從而改善企業的品牌效益。

爐鼻子鋅灰鋅渣產生機理

鋅灰和鋅渣缺陷是在鍍鋅過程中熔入鋅液內的鐵與鋅、鋁等元素發生反應生成的化合物。這些化合物經常聚集在爐鼻子內部從而黏附在帶鋼表面或鍍層內部而產生缺陷，是連續熱鍍鋅產品的常見表面缺陷，也是熱鍍鋅生產過程中的難題。

鍍鋅板生產過程中，不斷產生的鋅渣(Fe2Al5)會大量聚集到爐鼻子內部鋅液表面，而鋅灰(ZnO+固態鋅)[3-6]則吸附在爐鼻子內壁四周(圖2)。帶鋼規格切換(焊縫通過)時，會對爐鼻子鋅液產生強烈擾動作用，并導致漂浮的鋅渣在劇烈晃動后黏附到帶鋼表面，造成鋼卷頭尾部出現無規則鋅渣缺陷。為滿足客戶訂單需求，帶鋼頭尾鋅渣缺陷需全部切除，導致外板成材率大幅降低，經濟損失較大。

目前外板生產時，由撈渣機器人或操作人員對爐鼻子周圍外露液面區域的鋅渣(浮渣)進行清理，爐鼻子內部鋅渣則無法清除。對于爐鼻子內壁鋅灰，需要先移走鋅鍋并在爐鼻子端頭下方架設專用平臺，然后對其進行人工清理。原爐鼻子加濕噴梁(噴嘴)安裝在爐鼻子中下部，與鋅液面距離遠，且布置分散(圖3)，鋅灰抑制效果不理想。

新型排渣爐鼻子技術

新型爐鼻子結構改進

新型爐鼻子主體由上、下兩部分組成。上部為碳鋼密封廂式結構，與爐殼相連接，不接觸鋅液。上部外殼裝有用于爐鼻子升降調節的伺服電動絲杠和用于擺動調節的手搖絲杠，還裝有帶鋼高溫計、爐鼻子測溫熱電阻、氣氛氧含量和露點檢測孔、攝像頭和照明燈等監測單元，以及兩組用于隔離爐子氣氛的翻板閥和與之配套使用的氮氣吹掃噴梁。下部端頭為不銹鋼材質，生產過程中末端始終浸泡在鋅液中。爐鼻子端頭為雙層結構，前后各有一個頂部開口、底部封閉的“口袋型圍堰”，即鋅液貯存槽。端頭兩側各有一臺調速鋅渣泵，泵殼為一體化設計，吸入口與鋅液貯存槽底部相貫通，排出口浸沒在鋅鍋液位以下，可以隔絕空氣避免帶鋼氧化。爐鼻子端頭(圖4)位于兩個貯存槽正上方各裝有一組直槽形氮氣加濕噴梁，用于動態控制爐鼻子內部氣氛露點。

新型爐鼻子技術改進

◆鋅渣消除

初始狀態時，新型爐鼻子端頭內部各處液位均與鋅鍋液位持平，兩個貯存槽中充滿鋅液。當鋅渣泵啟動后，葉輪旋轉時產生定向推力，將貯存槽中的鋅液逐漸排出到鋅鍋中；當貯存槽內外出現液位差后，端頭底部鋅液在重力勢能作用下不斷自下而上逆著帶鋼涌入貯存槽，帶鋼附近漂浮的鋅渣和鋅灰同時被鋅液帶入貯存槽(圖4)。外板生產過程中鋅渣泵連續運行，貯存槽內外始終存在液位差，鋅液由下向上不斷翻涌，鋅渣和鋅灰無法在爐鼻子端頭內聚集，帶鋼入鍋時始終與純凈鋅液接觸，因此不會產生鋅渣缺陷[7-9]。

◆鋅灰消除

槽形加濕噴梁與鋅液面距離很近(圖5)，加濕后的氮氣沿著帶鋼運行方向連續向鋅液噴吹，并使鋅蒸氣發生微量氧化后轉換成ZnO粉末下落到鋅液表面，進而形成保護層阻止鋅蒸氣繼續揮發。同時，加濕N2形成的“風幕”能夠阻擋高溫鋅蒸氣繼續上升冷卻后在爐鼻子內壁形成鋅灰，起到了有效的抑制作用。檢修時先關閉爐鼻子上部的兩組翻板閥，再抬升爐鼻子至端頭高于鋅鍋液位，然后打開氮氣吹掃噴梁，便可將頂部內壁四周積存的鋅灰自上而下吹出爐鼻子。

新型爐鼻子技術效益估算

項目實施后，困擾鍍鋅汽車外板生產的鋅渣和鋅灰缺陷得到有效控制，在提高外板成材率的同時，能夠更好服務于高端汽車板用戶需求，有助于進一步提升鋼廠汽車板的品牌價值和市場占有率。直接經濟效益：減少切損，按照鍍鋅汽車外板成品與廢品間差價3000元/t計算，項目預計實施后兩年可收回投資成本。潛在經濟效益：消除鋅渣和鋅灰缺陷后可以為合金化(GA)汽車外板的開發和生產打下前期基礎，有助于進一步汽車板多元化戰略發展。

結束語

通過采取爐鼻子端頭安裝直槽形氮氣加濕噴梁等結構改造以及優化加濕噴梁位置等措施，爐鼻子內的氣氛環境得到改善，鋅灰鋅渣等質量缺陷得到有效控制。爐鼻子端頭內部改造，帶鋼始終與純鋅液接觸，避免了鋅渣缺陷的產生；通過濕氮氣系統的優化，實現爐鼻子內部氣氛露點動態控制，鋅灰缺陷顯著減少。在新型排渣爐鼻子系統的應用下，鍍鋅汽車外板的表面質量顯著提升。

文章來源——金屬世界