钢板热镀锌漏镀分析及预防措施

2024-03-20曹光明刘万春金光宇董立华

山东冶金 2024年1期

曹光明，宇凡，刘万春，金光宇，董立华

（山东钢铁集团日照有限公司，山东日照 276826）

钢板通过热镀锌处理，使得镀锌钢板具有良好的耐腐蚀性能。漏镀缺陷是一种常见的镀锌缺陷，漏镀区域无锌层保护，耐腐蚀性能会大大降低，是生产过程中需要重点消除的缺陷[1］。在连续热镀锌过程中，退火气氛不合理、原料状态异常等都可能会导致漏镀产生。对几种不同因素导致漏镀实例进行研究和分析，并提出对应的预防及消除措施。

1 连续热镀锌工艺

连续热镀锌生产工艺：冷硬钢卷→上卷→窄搭接焊接→清洗[热碱液浸洗→热碱液刷洗→电解清洗→热水刷洗→热水漂洗→热水喷淋清洗→热风干燥］→退火炉热处理[预热→加热→（预氧化）→均热→冷却→均衡］→热浸镀锌→光整→后处理→卷取。

带钢经过退火炉退火，并浸入液态锌液（含有0.2%左右的铝）后，锌和铁的交界面上会生成一层Fe2Al5，称为抑制层，是钢板和镀锌层之间的黏附层。若抑制层连续质密，则镀锌层的附着性良好，若抑制层缺失或者过厚时，则镀锌层的附着力较差，导致锌层脱落，从而产生漏镀缺陷。影响抑制层形成的因素有很多，通常可以将其分为两类，一是钢板表面状态，例如表面有残留氧化铁皮，干涸的水渍，附着的杂质等；二是镀锌工艺，例如锌锅内铝含量、锌液温度等。

2 漏镀缺陷原因分析

2.1 残留氧化铁皮

热轧工序由于温度较高，钢坯、钢卷表面与氧化性气氛接触会产生氧化铁皮，主要组成成分为FeO、Fe2O3、Fe3O4，通常热轧卷表面都会附着一层氧化铁皮。热轧卷经过酸洗工艺，可以将表面的氧化铁皮除去，但氧化铁皮压入过深或Fe 含量较高等导致酸洗后仍残留部分氧化铁皮，残留的氧化铁皮若经过退火炉后未被充分还原，表面浸润性差，从而导致漏镀。

图1 为加磷高强钢HC220YD+Z 在边部产生的漏镀缺陷，对其正常锌层处及缺陷处进行能谱成分检测，缺陷处成分为Fe和O，见表1。缺陷板经酸洗去锌层后，缺陷处呈现小凹坑形貌，判定为氧化铁皮压入导致的漏镀。

表1 能谱成分（质量分数） %

图1 HC220YD+Z高强钢漏镀形貌

对于氧化铁皮残留导致的漏镀，预防措施：（1）根据板坯的合金元素，设定合理的板坯加热温度，尤其的C、Si 含量较高的板坯，适当提高加热温度，减少红色氧化铁皮的产生。（2）热轧工序增加除鳞道次，提高除鳞水压力，保障除鳞效果。（3）氧化铁皮程度较重的钢种，酸洗工序提高酸洗自由酸浓度，保障酸洗效果。（4）退火均热段炉内氢含量≥4%，确保还原性气氛。

2.2 耐火材料脱落

退火炉内层由退火材料堆砌而成，正常检修时开炉、停炉，以及辊系转动的振动，都会导致耐火材料剥落。此外，带钢跑偏剐蹭等异常状况也会损伤耐火材料。当微量耐火材料掉落黏附在带钢上，会造成偶发的漏镀；当较多的耐火材料脱落，对辊系产生污染时，会导致持续的漏镀。

图2a 为镀锌机组在带钢跑偏后出现的漏镀缺陷，分布在传动侧。通过能谱成分检测（图2b），缺陷处发现O、Na、Mg、Ga 等对应耐火材料的成分。连续生产缺陷不消除，停机清理退火炉，发现被耐火材料污染的密封辊及脱落的耐火材料。

图2 耐火材料脱落导致的漏镀及漏镀处能谱检测成分

耐火材料污染导致的漏镀，预防及解决措施：（1）严格执行原料板型上线标准：楔形命中率≥70%，钢带镰刀弯不得大于5 mm/2 m，任意10 m 内不得超过15 mm。（2）退火炉均热温度降温平稳，设定降温幅度不超过10 ℃，降低跑偏风险。（3）疑似辊系污染时，通过变化带速对辊进行打磨，无效果时需开炉清理。

2.3 合金元素析出

高强钢添加合金较多，会对镀锌带来不利影响，其中Mn、Si等元素，在高温下向带钢表面析出，并氧化生成氧化物[2］，这些氧化物难以被还原，影响带钢浸润性。

通常合金析出及选择性氧化随Mn、Si等元素含量增加而加重，含量较低时一般无明显影响，较高时会产生在整个板面无规律的斑点状亮点缺陷，甚至在亮斑内产生针眼大小的漏镀缺陷。图3为高Mn钢在热镀锌后表面出现的斑点状缺陷，成片存在，在板面上无明显分布规律，在微观上表现为斑点处锌层偏薄，欠光整。在部分斑点缺陷的中间，存在尺寸0.1～0.3 mm的小黑点漏镀缺陷，对黑点部位进行扫描分析，缺陷部位明显Mn元素析出并氧化。