锌锅区域控制锌灰锌渣

2019-05-31刘志恒

山西冶金 2019年2期

刘志恒，苗锋

（河钢乐亭钢铁有限公司，河北唐山 063000）

随着汽车行业和家电行业持续迅速发展，镀锌汽车板、家电板市场也迎来了更大的发展。而能够持续、批量地生产外板，是钢铁企业对产线控制能力的一个重要体现。因为汽车行业和家电行业的特殊性，对带钢表面质量的控制尤为重要，所以镀锌锌灰锌渣的产生对企业利润的影响是巨大的。目前产线形式下，锌灰锌渣的形成是无法避免的，所以热镀锌行业研究的方向都是通过制度、设备、技术，最大限度减少其生成，最大限度避免吸附到带钢表面[1]。

1 锌灰锌渣的成分和成因

1.1 锌灰

锌灰的主要成分是氧化锌，在炉鼻子封闭高温的微正压空间内，通过锌的气态和液态两种形式，与水蒸气发生氧化还原反应，生成氢气和氧化锌：Zn+H2O=ZnO+H2[2]。

1.2 锌渣

锌渣主要成分包括Fe-Zn系、Fe-Al系和Fe-Zn-Al系金属间化合物等。形成过程是铁元素在锌锅内溶解，扩散，与铝和锌形成金属间化合物[3]。

因为上述两种物质所涉及到的元素都是生产必须的，所以进行有效控制就尤为困难。

2 工艺制度控制

在炉鼻子内，锌液面上方，不断有气态的锌上升与气氛中的水蒸气反应生成锌灰，这个过程发生的重要因素是锌液与气氛的温差，温差越大，生成的锌灰越多，所以近年各大钢厂都取消了用带钢把锌锅温度带高的做法，此方法虽节约能源，但是生成的大量锌灰是企业无法接受的。

产线的做法是工艺方面控制带钢进入锌锅的温度，常规带钢牌号的范围是控制在锌锅温度的+5℃至+10℃范围以内，略高于锌液温度，减小炉鼻子隔板与锌液面区域的温度波动[4]。

控制带钢入锌锅温度还不够，需要控制锌锅的温度，在工艺上体现在添加锌锭的标准化操作上，没有自动加锌装置的生产线，要制订有效的制度，并保证制度规定的时间、时机、添加量被切实执行。

排产方面，执行严格的厚度、温度过渡制度，给工艺段充足的条件调整炉鼻子露点、锌液温度、带钢温度、锌液泵功率，以及震动炉鼻子震落锌灰、捞渣拔渣、提前打磨表面等作业，人工敲击震动炉鼻子的时机，应在过渡带阶段进行，在炉鼻子内设计接锌灰的托盘，然后在托盘上方两侧适合操作的地方开孔，定期人工清理托盘内累积的锌灰。

3 露点控制

炉鼻子内露点的控制，是目前为止减少锌灰生成最有效的手段。原理是用保护气经过加热的脱盐水罐，变成带有压力且含有水蒸气的热气，填充到炉鼻子内，因为添加的加湿气压力大于腔室压力，所以在高温环境下直接与锌液面反应，在锌液面持续生成氧化锌膜，避免了锌蒸汽上升发生反应生成锌灰的过程，有效减少锌灰生成量。下页图1为加湿气的流线图，可以直观表达加湿气在炉鼻子内的状态[10]。

下页图2为加湿系统简图，露点分析仪调节干湿气的比例，保持露点的恒定。

需要注意：不同厂家的设备不同，检测位置、流量、水蒸汽含量、注入点等也不同，而且各钢种对露点的要求也不同，加湿气对露点的调试工作也应随之变化，才能得到最佳的经济效益。

4 强制排渣

加湿气的投入，控制了锌灰的生成，但增加了锌液面的氧化锌生成速率，被带钢带出锌锅，造成表面缺陷，用锌液泵强制把锌灰锌渣抽走的技术应运而生，主要原理是在炉鼻子液面区域，增加环形或L形的容锌槽，通过锌液泵强制抽走锌液，泵的布置形式主要有抽取式和抽取注入式，锌液被抽走后，重力作用使液面下方的洁净锌液不断翻涌补充，形成槽中液位持续低于锌锅液位的循环，在这个环境下，带钢进入锌锅的部分是不断与纯净的锌液接触的。在实际生产中，高低表面质量要求的订单是交替的，在生产结构钢、普钢等低表面要求的订单时，产线会将泵的功率降低，甚至通过带钢带走部分锌灰来降低成本，当然此操作会在符合表面质量判定的基础上进行[5-8]。图3为示意图。

强制排渣使用期间，锌锅的液位应稳定保持在锌液泵要求的高度范围内，目前最新的排渣设备已对锌液槽做了大幅度改进，有效减少了因锌锅液位低造成的锌液泵损坏事故[9]。