500MPa 级热基板镀锌产品生产工艺的研究

2021-04-19魏东华唐嘉悦

世界有色金属 2021年1期

魏东华，唐嘉悦

（承德承钢钒钛冷轧薄板有限公司，河北承德 067000）

随着公路、铁路产业的快速发展，厚规格热轧镀锌板在建筑钢构业、制造业、仓储等行业有着良好的发展前景。厚度2.0mm 以下规格的热轧镀锌板在国内和国际都较为普遍，其生产工艺也较为成熟。但2.5 mm 以上规格的基本无经验可以借鉴。以热轧带钢为基板的热镀锌产品具有生产成本低、可生产厚规格3.0mm 以上产品等优势，且这些优势是冷基热镀锌板较难具备的。因此，在一些市场中，如建筑结构件、高速公路护栏、仓储等领域，热基镀锌占有一席之地[1]，有良好的发展空间且正在逐渐取代价格较高的冷轧镀锌板。

1 试验材料与研究方向

试验材料为S500GD+Z 钢种，钢板厚度3.0mm，宽度1500mm，锌层厚度为Z275，其化学成分要求和力学性能要求如表1、表2 所示。

表1 S500GD+Z 化学成分要求

表2 S500GD+Z 力学性能要求

本文以承钢热基镀锌机组为研究对象，分别从焊接工艺、退火工艺、气刀工艺、光整钝化工艺等方面进行了介绍和分析，对于镀锌生产工艺的制定具有理论指导意义。

2 焊接工艺

随着镀锌工艺的快速发展，对带钢焊缝的质量要求也越来越高。承钢镀锌线从武汉凯奇引进一台GD-10C-1630型固体激光对接缝焊机。该焊机采用固体激光器，最大焊接功率10KW，焊接规格1.0mm～6.0mm，具有焊接速度快，焊缝质量优良，设备操作简便，操作方式多样化(手动、半自动和全自动方式)等特点。以S500GD+Z 钢种为例，对其不同规格进行试焊，调整焊接功率、焊接速度、离焦量等参数，并在实际生产过程中不断积累经验，最后得出一套理想的焊机的工艺参数，并维护到焊机数据库。表3 为不同规格S500GD+Z 钢种的焊接参数设定表。

表3 焊接参数设定表

3 退火工艺

退火工艺是热镀锌板生产中的核心工艺，退火工艺直接影响镀锌板的力学性能，而退火炉是实现退火工艺的核心设备[2]。承钢热基板镀锌线于2019 年6 月开始调试，采用斯坦因卧式退火炉，炉子总长（不包括穿带棒平台）接近127m；宽度7800mm；高度10m。退火炉分为无氧化加热段（NOF）、辐射管加热段（RTF）、辐射管均热段（ESF）、喷射冷却段（JCS）和带有张紧辊的出口段（HBS）。退火炉的工艺参数要求如表4 所示。

表4 退火炉工艺参数要求

表5 SGH340+Z 退火制度

在分析了热镀锌退火过程特点的基础上，通过实验方法得出不同钢种退火过程作用的机理，大致确定退火工艺，然而该退火工艺制定与实际生产过程还是有一定的差距，需要在实际生产线进行不断验证。针对退火工艺制定与退火温度的控制问题，通过不断地调试积累经验并和理论知识相结合，优化各段退火温度，以3.0mm S500GD+Z 为例，工艺段速度48m/min，得出最佳的退火制度（如表5 所示），并实现量产。

表6 气刀开口度调节标准

4 气刀工艺

气刀采用悬挂安装于锌锅之上，其主要功能是应用流体冲击学的原理，去除带钢从锌锅中带出的多余锌液，控制镀层厚度[3]。主要设备有沉没辊、稳定辊、矫正辊、气刀等。其简图如图1 所示。

图1 气刀设备构造简图

镀层厚度控制主要通过调节气刀距带钢的距离、气刀压力和气刀距锌液面的高度来实现。其他辅助功能如锌层边部控制装置、刀唇清理装置等均是围绕如何获得较好的表面质量而进行的。承钢热基板镀锌线采用韩国POSJET 气刀，喷射介质采用压缩空气。该气刀不能在线进行气刀开口度的调节，故开口度也是影响锌层表面均匀性的重要因素。通过实际生产过程中经验累计，气刀开口度的不断优化，气刀开口度调节按表6 的数据进行调整。以3.0mm S500GD+Z，锌层Z275 为例，气刀控制参数如表7 所示。

表7 气刀控制参数

5 光整钝化工艺

本机组工艺采用四辊式光整机，传动方式为上下支撑辊传动，由普锐特公司设计，具体设备参数如表8 所示。

镀锌线光整机采用湿光整形式，在光整机入口侧板面上下喷淋脱盐水+光整液，清洁轧辊和钢带表面，减少轧辊光整后的辊印。光整机工作辊采用毛化辊，恒轧制力控制，轧制力2500KN～3000KN，过焊缝模式为轻开模式。

表8 四辊式光整机的相关参数

钝化辊涂机是四辊立式辊涂式设计，辊涂机可以在垂直带钢运行方向正向或反向涂敷钝化液，采用三价铬盐钝化。带有两组安装在独立框架上的辊式上下涂头，每组涂头带有1 个涂敷辊和1 个蘸料辊，分别由传动电机驱动[4]。其设备构造图如图2 所示。涂敷辊和蘸料辊的位置和平行度调整通过步进电机驱动丝杠实现。两组涂头都有液压缸驱动的快开装置，焊缝通过时可快速打开涂头。