王春喜，晏 欣，吳清泉，李賢強，姚玉華

(1.海軍工程大學(xué)湖北武漢430033;2.馬鋼股份有限公司冷軋總廠安徽馬鞍山243000)

馬鋼冷軋總廠北區(qū)有兩條鍍鋅機組，3#連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線產(chǎn)品定位在以高檔轎車用內(nèi)、外板為主，兼顧高檔家電板。3#鍍鋅線設(shè)計年產(chǎn)量45萬t，帶鋼厚度:0.4mm－2.5mm;寬度:900mm－2000mm;3#鍍鋅生產(chǎn)線設(shè)有兩個鋅鍋用于生產(chǎn)GI (純鋅)、GA(galvannealing:鋅鐵合金)兩種鍍層產(chǎn)品。4#熱鍍鋅生產(chǎn)線產(chǎn)品定位在高檔家電板為主，兼顧部分建筑板。4#鍍鋅線設(shè)計年產(chǎn)量40萬t，帶鋼厚度:0.3mm－1.6mm;寬度:800mm－1650mm; 4#鍍鋅生產(chǎn)線只生產(chǎn)GI一種鍍層產(chǎn)品。目前每月3#熱鍍鋅合金化產(chǎn)量約3000t－5000t。熱鍍鋅合金化鋼板具有優(yōu)良的耐腐蝕性能、涂裝性能及焊接性能［1］，盡管連續(xù)熱鍍鋅的表面質(zhì)量得到了很大改善，但是生產(chǎn)無缺陷鍍層的汽車外板仍是一件難度較大的工作［2］。在2011年8月份換鍋生產(chǎn)熱鍍鋅合金化產(chǎn)品時出現(xiàn)一種鍍層表面類似“雪餅”形貌缺陷(如圖1)，通過工藝調(diào)整、實驗室分析、仔細排查最終找出缺陷原因。

1 熱鍍鋅合金化缺陷簡述

2011年8月3號3#鍍鋅線換GA鍋生產(chǎn)合金化鍍鋅板時出現(xiàn)不完全合金化缺陷，鍍層表面呈“雪餅”形貌，上表面(與沉沒輥接觸面)較下表面嚴(yán)重(如圖1)，至8月6號共造成670多t產(chǎn)品降級，以前從未出現(xiàn)此類缺陷。

2 合金化不良缺陷處理過程

2011年8月3號3#鍍鋅線啟動生產(chǎn)合金化鍍鋅板鋼種DX51D+ZF規(guī)格0.80mm*1250mm投用合金化爐后，板面出現(xiàn)較為嚴(yán)重的合金化不良缺陷(如圖1)，在線進行以下調(diào)整:1、調(diào)整合金化爐主功率功率以及邊部加熱器提高合金化程度;2、調(diào)整清洗段參數(shù)提高清洗效果，同時用濾紙擦拭清洗后帶鋼表面檢查清洗效果，板面較為潔凈;3、更換來料卷生產(chǎn)其他批次原料卷依然存在合金化不良缺陷排除來料原因;4、調(diào)整GA鋅鍋鋁含量;5、清理氣刀風(fēng)機過濾器同時氣刀氣源由壓縮空氣改為氮氣;經(jīng)過以上調(diào)整缺陷依然存在，生產(chǎn)線被迫停機，同時取樣送實驗室分析(見實驗室檢測結(jié)果)。8月5號更換過氣刀，沉沒輥后繼續(xù)調(diào)試合金化生產(chǎn)，此時“雪餅”合金化不良缺陷消失，主要缺陷為邊部欠合金化如下圖2:其中包括其他鋼廠原料卷2卷，合金化不良依然出現(xiàn)，排除氣刀以及沉沒輥為導(dǎo)致此合金化不良缺陷之原因。

8月6號被迫換純鋅鍋生產(chǎn)純鋅產(chǎn)品，在其后生產(chǎn)純鋅鍍層產(chǎn)品過程中出現(xiàn)邊部色差、斜紋(8月13號)和“鋅點突起”(8月16號)如下圖3:

仔細觀察所謂“鋅突起”與鍍鋅線“亮點”缺陷拖著尾巴類似就像彗星，類似缺陷圖譜中稱之為Iron－Horse—Comet的缺陷，所謂“色差”就是觀察到運動中“鋅突起”。16號生產(chǎn)S350GD 2.5mm* 1250mm下線成品鍍鋅卷出現(xiàn)邊部露鐵(圖4)，同時在線實驗室取樣做脫鋅試驗出現(xiàn)脫鋅如下圖5，隨緊急停機查找原因。

3 實驗室檢測結(jié)果

取缺陷樣板送檢實驗室檢測結(jié)果如下:

圖7為合金化(GA)缺陷樣板掃描電鏡圖片，圖中右上角白色顆粒即為缺陷樣板上的白色顆粒，能譜分析其成分是鋅。試樣上黑色區(qū)域在掃描電鏡下發(fā)現(xiàn)存在細小的鋅顆粒。將左上圖中方框a區(qū)域放大至1000倍(圖8)發(fā)現(xiàn)表面存在三種不同形貌的物質(zhì)，分別為白色顆粒、灰色和黑色區(qū)域(圖中A、B、C)。能譜分析顯示，A為鋅鐵合金相，鐵原子百分比為13%左右;B為純鐵，沒有發(fā)現(xiàn)其他化學(xué)成分;C為氧化鐵(Fe3O4)。

4 缺陷原因分析

通過實驗室分析結(jié)果可知帶鋼表面存在本不該存在氧化鐵，同時結(jié)合在線實驗室“V”彎脫鋅試驗(圖5)分析:即帶鋼在入鋅鍋鍍鋅前已被被氧化。立即排查爐子區(qū)域漏氣點，經(jīng)過查找發(fā)現(xiàn)攝像頭冷卻氮氣管道與法蘭連接處漏氣，立即拆下攝像頭使用石棉繩加密封膠進行防漏密封此處法蘭(圖10)。17號重新啟動生產(chǎn)線生產(chǎn)純鋅產(chǎn)品，邊部露鐵消失，同時做脫鋅試驗無脫鋅現(xiàn)象，表面質(zhì)量合格，一切恢復(fù)正常。

攝像頭冷卻氮氣管道與法蘭連接處漏氣造成空氣進入爐鼻子空氣中氧氣與帶鋼反應(yīng)形成鐵的氧化物，鋅與基板之間存在一層鐵氧化物，在生產(chǎn)合金化時，帶鋼運行到合金化爐時被加熱550℃時由于鋅與基板之間存在鐵的氧化物阻礙鋅鐵原子相互擴散合金化反應(yīng)也就無法進行，而帶鋼表面鋅層在加熱到550℃時重新溶解為液態(tài)鋅，由于液體表面張力的作用液態(tài)鋅被聚簇成一個個小鋅點后冷凝最終形成“雪餅”狀的合金化不良缺陷相貌。同理鋅與基板之間的鐵氧化物造成純鋅層產(chǎn)品生產(chǎn)時鋅液對帶鋼表面浸潤性不良即鋅層粘附性不良從而出現(xiàn)邊部露鐵和脫鋅。

5 結(jié)語

通過仔細排查和分析造成合金化不良缺陷的原因為爐鼻子攝像頭冷卻氮氣管道與法蘭連接處漏氣。本文分析為以后處理類似缺陷提供的思路，為熱鍍鋅合金化生產(chǎn)尤其以合金化面板打下技術(shù)基礎(chǔ)。

［1］ 金鑫焱等.合金化熱鍍鋅IF鋼表面亮條紋缺陷分析［J］.理化檢驗－物理分冊，2008，44(12):698－701.

［2］ Tang N Y，Goodwin F E.A study of defcts in galvanized coatings［C］∥5th International Conference on Zinc and Zinc Alloy Coated Steel Sheet(Galvatech 2001).Brussels Belgium:Stahl Eisen Düsseldorf，2001:49－55.