机械设备零件及镀锌基板生产质量控制

欧 军

（广西柳州钢铁集团公司，广西 柳州 545002）

柳钢冷轧板带生产线主要机组有酸洗－轧机联合机组、罩退式退火炉、平整机组、重卷拉矫机组和包装机组，产品分为冷硬卷和冷轧卷。产品的主要技术参数：

表1 冷轧板生产工艺

1 生产实践

图1 冷轧工艺流程

1.2 生产控制

镀锌钢要获得优良的深冲性能，除了化学成分、钢质纯净度、热温度控制外，还应对冷轧总压下率、退火工艺制度进行控制。冷轧总压下率对镀锌基板深冲性能影响显著，保证充分的压下率是获得高的r值的重要条件。对于退火工艺，影响镀锌基板成品性能的主要因数是退火温度，其次是保温时间。结合柳钢生产实际情况，根据轧制成品厚度规格和轧机能力，冷轧总压下率≥70%，采用700℃以上的高温、长时间罩式退火工艺制度。

2 应用情况及缺陷分析

近年来随着高档热镀锌及其合金化镀锌钢板在汽车和家电领域的广泛应用,人们对镀锌板的表面质量越来越重视。镀锌板高的表面质量一般是指按后序加工工艺严格控制其表面粗糙度和表面状态,即要求板形平整,尺寸精度高、公差小,无表面缺陷等。研究发现热镀锌钢板表面缺陷的形成原因主要有两个方面,一是由于热镀锌用冷轧基板表面缺陷的遗传使得后续镀锌板表面质量不能满足要求；另一方面是由于在热镀锌生产过程形成的表面缺陷。而表面粗糙度的变化和表面划伤是冷轧基板常见的两种表面缺陷。本课题以不同表面粗糙度和不同类型划痕的冷轧基板为研究对象,并对其进行合金化热镀锌处理。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及辉光光谱(GDOES)等实验方法,观察研究了具有不同粗糙度和不同类型划痕的基板经热镀锌及合金化处理后镀层中Zn-Fe合金相形貌及其生长过程；研究了表面粗糙度和划痕对合金化镀层性能的影响。并用60°V试验、中性盐雾实验和电化学腐蚀等实验方法对不同基板表面状态下的合金化镀层进行了抗粉化性能和耐蚀性能的评价。 研究结果表明,在相同的合金化工艺下,随着基板表面粗糙度的增大,基板与锌液之间反应的比表面积增大,镀层中的Zn-Fe反应速度加快；在镀层的合金化过程中锌-铁扩散速度加快,镀层的合金化程度提高。镀层Fe含量的增多提高了镀层的焊接性和耐蚀性,但却降低了镀层的抗粉化性能。试验发现,在510℃,保温15s合金化工艺下,基板粗糙度0.6Ra≤0.8μm时,合金化镀层具有最佳的综合性能。 基板划伤的存在破坏了其表面的连续性和平整性,在热镀锌生产过程中对基板表面锌液的流动产生了阻碍,使镀锌后的镀层表面形成细小的凸起。在合金化过程中,划伤界面较正常界面的合金反应激烈,导致划伤部位锌—铁合金相异常长大,镀层表面形成凸起,凸起的高度与划痕深度和合金化程度有关。镀层凸起的产生降低了镀层的抗粉化性能,并对镀层的耐蚀性产生了不良影响。

针对极薄镀锌基板开发中出现的塌芯缺陷,通过分析下线钢卷层间的受力和形变,得出带钢层间环向均匀分布的径向压力大于局部薄弱部位的屈服强度是此缺陷产生的根本原因。通过降低设定卷取张力、增加带钢层间摩擦系数、降低轧制温度、精心操作、优化启车张力制度等综合措施,减小了层间径向压力,增大了钢卷失稳临界压力,使塌芯缺陷得到有效控制。

借助金相显微镜、扫描电镜和能谱仪等相关试验方法,对薄规格冷轧基板SPHC边部分层缺陷形成机理进行分析。对缺陷形貌、成分、金相组织、金属流线及轧制设备与工艺的综合分析结果表明,边部分层缺陷形成于精轧第6道次,该道次前钢板边部发生翻边是造成边部分层缺陷的直接原因;而钢板边部翻边是由于轧制过程中钢板严重跑偏,并与带有磨损凹槽的侧导板发生碰撞,钢板边部沿凹槽内缘上翘造成的。从避免钢板跑偏和侧导板严重磨损两方面采取措施后,成功地避免了该缺陷产生。

退火加热中断质量控制工艺恢复办法：

（1）在350℃以下因故障导致加热中断的，要优先保证氢气不断供，恢复生产后设置直接升温到350度即可。

（2）在（350℃~600℃），氢气吹扫期内因故障导致加热中断的；如果连续故障时间在3个小时内，则恢复生产后设置直接升温到故障前炉内气氛温度，继续走该工艺段剩余时间。如果连续故障时间超过3个小时，则恢复生产后直接升温到故障前炉内气氛温度，需要延长的时间=（连续故障时间-3）×1/3，之后继续走该工艺段剩余时间。

（3）在（600℃~保温时间）区间内因故障导致加热中断的，如果连续故障时间在3个小时内，则恢复生产后设置以45℃/h的升温速度加热至炉内气氛温度，继续走该工艺段剩余时间。如果连续故障时间超过3个小时，则恢复生产后以45℃/h的升温速度加热至炉内气氛温度，需要延长的时间=（连续故障时间-3）×1／3，之后继续走该工艺段剩余时间；

（4）在保温时间内因故障导致加热中断的，如果连续故障时间在3个小时内，则恢复生产后直接加热至炉内气氛温度，继续走该工艺段剩余时间。如果连续故障时间超过3个小时，则恢复生产后直接加热至炉内气氛温度，需要延长的时间=（连续故障时间-3）×1／3，之后继续走该工艺段剩余时间；

（5）对于保温段因为煤气、烧嘴因素造成炉内温度延迟的现象，做如下设定：①如炉内气氛温度晚于设定值迟到时间在60分钟内（含60分钟），则不需要进行操作处理；②如炉内气氛温度晚于设定值迟到时间超过60分钟 ，则需要进行补时，所需要增加时间为迟到时间数；③当炉内气氛温度与设定值差值在±8度内时均可默认达到保温温度。对于发生故障导致中断加热、保温段炉内气氛温度延迟而进行温度和时间修改的炉子，要在班组交接班本上做好操作处理记录。

电力中断质量控制应对措施：①接到按计划停电通知后，根据停电计划，提前做好炉台生产安排，联系煤气吸附站做好氢气的保供措施；原则上减少氢气吹扫的炉台数，优先保证炉内钢卷质量，处于高温、保温阶段、冷却阶段的炉内钢卷不被氧化。②碰到突然停电，控制系统自动启动应急措施。如可预知停电时间较长，在保证炉台设备安全的前提下，对于炉内气氛温度≤250℃的炉台，降低或关闭炉台循环水流量；对于喷淋阶段的炉台，关闭喷淋水阀门。之后根据实际生产情况和炉群设备情况再采取进一步措施。

煤气供应限供或中断质量控制应对措施：①接到停煤气计划后，机组人员根据停气时间结合生产实际情况，做好安排上料计划。②原则上停气前两个班内只装炉不点火（具体安排以现场和排产计划结合考虑），尽量保证停气前所有加热保温阶段的的炉台均能走完保温程序；无法避免碰到被迫加热保温中断的炉子，要做好记录，待煤气恢复后根据退火加热中断工艺恢复办法。③遇到突发停气事故或压力骤降，操作系统监测到信号后第一时间自动启动应急程序措施；此时主操要迅速查明故障原因，掌握故障将会延续的时间，并根据生产情况对时间进行预估。处理原则是优先保即将保温结束的炉子，停掉刚点火不就的炉子。

氢气供应限供或中断应质量控制对措施：①接到停氢气计划或者出现氢气压力过低后，机组人员根据停气时间结合生产实际情况，做好安排上料计划；对在炉加热、保温阶段的炉子进行统计。②原则上停气前两个班内只装炉不点火（具体安排以现场和排产计划结合考虑），尽量保证停气前所有加热保温阶段的的炉台均能走完保温程序；③遇到突发停气事故或压力骤降，影响退火生产的，此时主操要迅速查明现场故障原因，并积极和调度、煤气吸附站联系，掌握氢气动态压力，并结合退火生产现场进行处置；④对于氢气压力降低，并可预计持续超过1个小时的，停止点新炉，优先关停处于保温阶段炉台的氢气吹扫操作，以及刚点火未到350度的炉子，减少氢气用量，保住处于加热段的炉子。

平整后钢卷质量的要求：①带钢表面：没有高粘度油、污物，不得有影响使用的辊印、划伤、勒印、折皱等。②平整液应吹干，表面没有湿润的平整液附着。③没有影响重卷使用的松卷、塌卷、破边、塌形等缺陷。

3 结语

参与本次生产攻关项目，初步了解罩式炉的加热温度、保温时间对镀锌基板性能和生产效率的影响情况，并对普通用途的冷轧板退火工艺进行了适量调整，提高了生产效率。以后要为改善冷轧产品综合性能，把冷轧产品做精做优多做贡献。