热镀锌生产工艺工程中锌渣的成型过程及控制策略探究

赵志超

摘要：当前热镀锌工艺被各个领域广泛应用，用户对于热镀锌材料质量的要求不断提高，但实际热镀锌的过程中往往会产生大量的锌渣，锌渣吸附在带钢材料的表面会对镀锌材料的生产质量产生很大影响。在此背景下，本文分析了在热镀锌片时，锌渣生产的原因并提出了实际生产中可行的措施，以减少锌渣的产生，提高镀锌材料的质量，期望对相关从业人员有所帮助。

关键词：热镀锌;锌渣;成型过程;控制策略

引言：

热镀锌材料具有良好的抗腐蚀性能与美观性，相较于同类型的其他材料，其成本更低，成为当下普及性最强的钢防腐蚀法。随着钢铁工业的快速发展，市场上的竞争逐渐增加，加上人们的生活水平不断提升，其对锌漆板表面的质量要求提出了更为严格的要求[1]。通过技术人员在工艺生产中研究的不断深入，热镀锌的质量显著提升，但实际生产过程中仍会产生锌渣，影响到镀锌材料的整体质量。镀锌产生的锌渣一方面缩短了锌容器的使用寿命，而且会影响到产品表面的质量，基于此，对锌渣的抑制和改良的研究漸渐提上日程。生产商开始改进生产过程和生产设施，希望能抑制锌渣的产生，减少原材料的消费，改善钢板表面的平整度和钢的性能[2]。

一、镀锌生产过程锌渣生成的机理

镀锌材料按照不同工艺生产技术，可分为电镀锌和热镀锌两种，热镀锌生产工艺主要采用带钢防蚀法进行，具有成本低廉、普及率高的优势。同时，热镀锌材料在实际应用中具有良好的防腐蚀性、易成型性、易涂装性以及美观性，因此在建筑行业、汽车生产行业等领域被广泛使用。无论采取何种措施，在产品进行热锌过滤时，锌容器中的液体锌都会与少量的铁发生反应，并通过各种氧化和腐蚀而产生锌渣，这是无法避免的。而决定镀锌材料表面质量的好坏，在一定程度上取决于生产工艺过程中的锌渣。一方面，带钢材料通过锌液的过程中，其表面会附着大量锌渣，造成镀锌材料上产生点状压痕[3]。另一方面，由于锌渣在稳定辊结构和沉没辊结构上不进行及时的处理，会造成锌渣的不断累积，因此在使用带钢材料时经过辊子时，也会造成镀锌受到锌渣的挤压，表面出现条状的压痕。这些缺陷和压痕会严重影响镀锌材料的美观性，甚至还会造成生产设备的使用寿命缩短，影响工艺生产企业的工作效率。

二、影响锌渣产生的主要因素

2.1锌液含铝量对锌渣产生的影响

热镀锌的过程中需要添加铝，以增强基板与锌层之间的相互吸附力，进而提升锌层表面的光洁度，避免在热镀锌的过程中生成大量的锌铁合金。综合相关研究发现，当热镀锌过程中锌液的温度为465℃时，锌渣量与锌液中铝的含量之间呈现为相关关系，锌液中铝的含量在0.13%以下时，热镀锌期间铁的溶解量会随着铝的含量升高而逐渐降低，锌液中铝的含量超过0.13%时，热镀锌期间铁的溶解量会随着铝的含量升高而逐渐升高，所产生的锌渣尺寸与数量也会逐渐增多，其中锌液中含铝量对锌渣产生的影响可以用化学方程式2FeZn7+5Al= Fe2Al5+14Zn来解释[4]。

2.2锌液温度对锌渣产生的影响

锌液温度直接决定了热镀锌过程中铁的溶解度，综合相关研究发现，铁的损耗量在热镀锌过程中会随着时间的延长而逐渐增加，锌锅中的锌液温度低于500℃左右时，铁的损耗量随着时间延长而增加的速度为缓慢，当锌锅中锌液的温度超过500摄氏度，铁的损耗量随着时间的延长而增加的速度为快速，如果锌液的温度在650℃以上时，锌液会对铁造成破坏性的侵蚀，整个热镀锌工艺会直接失败。基于此，进行热镀锌工艺时，锌液的温度需要控制在450℃到465℃之间，在这个温度区间内，铁的损耗量增加速度缓慢，在可控范围内，而且锌液表面因为氧化而形成的锌渣量也会明显减少。

2.3表面清洗质量锌渣产生的影响

热镀锌的原材料一般都选择冷硬钢卷，进行热镀锌工艺时，如果原材料的表面存在油脂、灰尘等残留物，这些残留物会直接进入到锌液中，影响到锌液的清洁度，造成锌液中的含铁量升高，锌渣的生成量也会随之增加，基于此，原材料表面清洁度的管理需要得到重视，减少带入锌锅中的残留物，锌渣的生成量也会随之减少。

三、锌渣的有效控制

3.1改进镀锌锌锅的材料

由于生产工艺中的传统电镀的锅易与锌液发生反应，从而使容器发生腐蚀，产生大量锌渣，减少使用寿命。人们开始考虑是否能改变锅的材料，使用无法与液态的锌发生反应的锅，比如性能稳定的陶瓷锅。陶瓷锅不会对锌液产生化学反应，因此不会产生锌渣，也不会对液锌产生任何影响。而且这种锅使用期限通常在11-14年，无需频繁更换，更加减少原材料的付出，降低成本。

3.2原板表面质量的严格要求

流水线的工人要对生产线钢板的表面质量进行严格控制，按照要求对其表面进行检查。严格控制其表面的油、粉尘以及其他污垢等杂质的存在，按要求检查钢板表面反射率，确保钢板表面的清洁度。钢在退火之前，要保证炉前清洗的正常进行，保持干净有光泽的表面，以及大于60%的反光性。在退火炉中，温度以及氧气含量等参数要确保正常，尽可能为退火提供良好的条件，从而大大减少钢出炉后氧化皮与锌反应产生的锌渣的量。

3.3严格控制温度

在正常生产过程中，液态锌需要保持在455-465℃，因为在这种情况下，溶解的铁相对较少，产生的锌渣也较低，但是当液态锌的温度为480℃，铁的消耗会变得非常大，超过500℃后，铁的消耗达到最大，产生的锌渣也达到峰值。由于锌渣的出现，钢表面出现各种缺陷;相反，锌液的流动性随着温度的下降而下降，对锌层的控制变得更加困难，更加难控制表面质量。合理控制带钢入锌锅温度，可以避免过高的带钢温度造成的铁损量以及锌渣量的增加。

3.4标准化作业流程

热镀锌工序一定要明确工艺纪律，制作标准化作业程序，如完成热镀锌工艺后需要对锌渣进行及时清理，每个月进行一次彻底的锌渣清理。开展热镀锌工序时，清洗槽的浓度、原材料清洗质量等需要做到严格管控。所使用到的相关工具，技术人员要明确使用规范，提前做好预热工作并放在正确的位置，避免工具掉落锌锅等异常情况发生，标准化作业流程可以从根源上将锌渣的诱发因素加以杜绝，减少锌渣产生量。

四、结束语

综上所述，热镀锌过程中锌渣的产生会影响到产品质量及使用寿命，基于热镀锌过程中锌渣的产生机理，可以明确锌渣的产生原因，从而制定管控原材料清洗质量、改进镀锌锌锅的材料以及严格控制反应温度等相关对策来避免更多锌渣的生成，控制生产工艺质量。

参考文献：

[1]刘润博.热镀锌生产工艺工程中锌渣的成型过程及控制分析[J].中国金属通报，2020（16）：2.

[2]周大沆，孙梁，李国超，等.试论冷轧酸轧生产线设备功能精度管理[J].中国设备工程，2011（9）：2.

[3]王志壮.热镀锌过程中锌渣的形成及其控制[J].科技创新与应用，2013（17）：2.

[4]陈学松.热镀锌工艺中锌渣的形成及其控制[J].中国金属通报，2021（4）：2.