第九章(热镀锌设备与操作)

第九章热镀锌设备与操作第一节锌锅设备一、沉没辊装置1、沉没辊装置由沉浸在锌液中的沉没辊和锌液面上部的支撑臂结构体等两部分组成。沉没辊悬吊在由两个镍铬合金钢制成的轴瓦中，吊臂又通过螺栓相连接，由此起到加固作用，如图所示。2、炉中没有设置热张紧辊时，锌锅区的带钢张力和炉内带钢张力相同，其张力系数仅为4～6MPa，因张力小带钢经常在这里发生跑偏，所以必须设置一个带有纠偏功能的沉没辊装置，如下图所示。带有纠偏功能的沉没辊装置，由沉浸在锌液中的沉没辊、锌液面上部的调节系统及跨架焊接结构体等三个部分组成。沉没辊为被动的转向辊，驱动力为带钢与辊子表面的摩擦力。然而，带钢与辊面之间的锌液会减小这个摩擦力，使辊子不能正常运转。为了克服这种现象，在辊子表面加工沟槽，相当于一个排锌沟，不断把处于带钢与辊面之间的锌液排走，以增大带钢与辊子表面的摩擦力。沟槽示意图及尺寸如下。二、沉没辊刮刀生产过程中锌液的锌渣沉积在辊面上，导致沉没辊有可能在底渣中转动，影响产品质量。常常采用特制刮刀刮除辊面的锌渣。三、稳定辊带钢离开锌锅垂直向上至冷却塔第一转向辊，其间高达30～50m，不但没有辊子托扶，而且还要经受气刀、冷却风管、锌花控制机等喷吹的强大气流冲击，导致带钢摆动严重，影响气刀控制锌层的均匀性。所以稳定辊主要起制止带钢摆动的作用。第二节锌锅工艺参数控制一、带钢入锌锅温度和锌液温度的控制带钢浸入锌液后就会立即发生热量传递，当带钢温度和锌液温度趋于一致时，会出现最高值，试验时锌液中铝含量为0.1%～0.11%，如图所示。试验证明，若采用相同的生产率，而带钢宽度、带钢速度和锌液中的铝含量不同时，锌液中较高的铝含量和带钢较短的浸锌时间都有利于铁锌合金层的减薄。所谓的浸锌时间并不是一直到锌液凝固的总时间，而是指带钢浸入锌液纯粹在锌液中的停留时间。在森基米尔法热镀锌中，当采用铁制锌锅时，往往采用较高的带钢入锌锅温度来加热锌液。实践证明，为锌液提供的热量并不受带钢厚度的影响，而在很大程度上是受通过锌液带钢表面积的影响。热镀锌板锌层的粘附性和多种因素有关，热和锌液化学成分的影响较大。其中带钢入锌锅温度和锌液中铝含量起着决定性作用。实验证明，当带钢入锌锅温度和锌液温度的温差愈大，则对提高镀锌层的粘附性就愈有利。主要是由于在高的带钢入锌锅温度时，有利Fe2Al5中间粘附相层的形成。根据经验，当带钢入锌锅温度和锌液温度基本一致时，为了获得良好的锌层粘附性，就必须是锌液中铝含量保持在0.16%以上。二、带钢速度的控制带钢速度应该按照预先制定的生产率表或退火工艺曲线给定。它是决定带钢退火时间和浸锌时间的重要参数。由于每卷带钢的规格变化，因此带钢速度也必须做相应改变，其他工艺参数也必须进行变更。三、镀锌层均匀性的调节一般来说，采用吹气法热度性可获得较均匀的锌层。四、带钢表面质量的控制锌锅操作不良是造成热镀锌板表面缺陷的主要根源。因此操作过程中应注意：①经常清理带钢两侧的浮渣，可使用工具扒到非操作侧；②每个3～5天，特别是利用处理炉内断带的机会，使用专用捞灰勺把炉鼻内锌液表面的脏物捞出来；③采用铁制锌锅时，应10天作用捞取一次底渣，及时刮除辊上的锌渣；④注意调剂气刀高度。第三节加锌与捞渣一、加锌热镀锌可采用火法(还原法)或电解法生产的锌锭。在热镀锌生产过程中，带钢把锌液从锌锅中带走，锌层镀层，因此，不需不断向锌锅中加入锌来补偿锌液的消耗。锌的消耗量主要取决于锌层重量，有下列关系式表示：带钢热镀锌，也称为加铝法热镀锌，即必须向锌液中加入一定量的铝，才能获得良好的镀板质量。向锌锅中加入铝的传统方法有三种：加纯铝，加锌-铝二元合金，加含铝大锌锭。二、捞渣1、锌渣生成分析①原板表面疏松铁的影响在热镀锌工序中，带钢表面的污染物首先在脱脂段被除去，然后表面氧化铁皮又在还原炉中被氢气还原为海绵状纯铁，当钢板浸入锌液之后，便开始了铁-锌之间的扩散过程。研究表明，在450℃时，铁在锌液中饱和浓度为0.03%，超过此值便会析出，沉于锅底，即为底渣。②气刀喷吹空气的影响在吹气法热镀锌中，若采用压缩空气为喷射介质，则表渣中氧化锌成分就会增多。③锌液温度的影响锌液工作温度为455～465℃，若锌液温度超过480℃时，则带钢的铁损量呈抛物线关系增加，当温度上升到500℃时，铁损量达到最大值。2、捞渣方法①表渣②底渣③加强锌渣管理第四节气刀应用流体冲击学原理控制带钢镀锌层厚度的方法，称为吹气法镀锌。该方法是采用一个横贯整个带钢宽度的缝形喷嘴，它喷出连续的像刀一样的扁平气流，把带钢表面多余的锌刮掉。如图所示。一、气刀的结构近年来，在不少带钢连续热镀锌机组上，出现了性能比较完善的气刀，如图。气刀可上升下降，最大行程500mm。气刀又可以水平移动来调节它与带钢的距离。这种气刀主要有三气枪构成，借助于气枪间的孔型分配，以保证纵向气流的稳定。调节定距滑动块来决定喷嘴唇的开口度。喷射介质为压缩空气，从两端进入气室，然后气流从缝形喷嘴射出，由此达到控制镀层厚度的目的。气刀的喷嘴唇以特殊耐热钢制成，并用埋头螺钉把喷嘴唇固定在气刀体上，见图。二、气刀的喷射介质气刀最初采用过热蒸汽作为喷射介质。目前大都使用压编空气取代了过热蒸汽，改进后具有如下优点：第一，降低了生产成本；第二，降低了噪声；第三，改善了操作环境；第四，有利于设备维修(用蒸汽易使设备受潮损坏)；第五，减轻了带钢表面氧化，提高了镀锌质量。三、气刀的维护当带钢的板形不好，喷嘴距离带钢又近，同时带钢的张力也低的情况下，最易吧把气刀的喷嘴唇碰坏。所以必须经常检查气刀的喷嘴有无损伤。若发现有小的破口，可采用锉刀和砂纸打磨；若出现大的破口，则必须更换气刀。四、气刀的发展趋势多腔式气刀、多点进气式气刀、多嘴式气刀。第五节镀锌层厚度的控制一、吹气法各因素对镀锌层厚度的影响①镀锌层厚度主要取决于喷嘴的吹气压力(固定喷嘴缝隙)。曲线反常现象原因：因为喷吹采用的是冷的压缩空气，气流一方面把液体锌吹掉，另一方面气流对于液态锌也产生一个冷却作用。低压力时，由于气体量少，吹掉锌占主导地位；当压力大于0.03MPa时，空气的冷却作用超过了喷吹压力的刮锌作用，锌不再被吹掉，而是在喷嘴前就已凝固，所以压力愈大，冷却愈严重，镀层就愈厚。②带钢速度对镀层厚度的影响③喷嘴与带钢距离对镀层厚度的影响④喷嘴距锌液面高度对镀层厚度的影响如果被喷吹的锌还处于液态，则喷嘴句锌液面的高度对镀层厚度实际上没有影响，生产时，喷嘴高度的工作范围在70～600mm之间。带钢离开锌液上升时，由于热量散失，使锌液的黏度逐渐增大，最后完全凝固。锌液黏度增大即会影响喷吹效果，因而喷嘴高度必须要有一定的限度。根据经验，在带钢速度不超过150m/min时，喷嘴的高度极限为400mm以内。⑤喷嘴角度对镀层角度的影响喷嘴角度的概念是：当喷吹气流垂直于带钢时规定为零度，气刀向上转动，角度为正；气刀向下转动，角度为负。因为带钢是垂直于锌液面向上运行，被带出锌锅的锌液因受重力而下落，因而气刀正角度喷吹是没有实际意义的。通常喷嘴角度的工作范围在0°～-6°之间，大致的趋势是：喷嘴角度愈负，则镀层愈薄。第六节热镀后的冷却一、冷却的意义带钢离开锌锅之后，铁与锌之间的热扩散仍然继续进行。实践证明，带钢温度愈高，则扩散反应愈强烈。这样会使合金层加厚，影响镀层的韧性。为了尽快终止这种扩散，必须及时对镀锌带钢实行强制冷却。一般认为，带钢温度低于300℃，此扩散反应才会减弱到微小的程度。一般认为镀锌带钢的光整与拉伸矫直必须在室温下进行，进入光整和拉伸矫直机时，应保证带钢温度不高于40℃，否则由于高温时效作用，易使带钢产生明显的拉伸裂纹。带钢进行铬酸钝化处理时，也不希望有高的带钢温度。高的带钢温度将会加速钝化溶液的挥发，从而恶化操作环境。由上述可知，镀锌带钢的迅速冷却是十分重要的。二、冷却方法①风冷风冷是对带钢进行冷却的主要手段。②气雾冷却为了满足高强度、厚规格、镀层合金化钢板后冷却的要求，以两相流为介质的冷却技术。主要是采用空气或氮气来雾化水，雾化后的微小水滴和气体的混合物直接喷射到带钢表面，以较快的速度冷却带钢。具有传热系数高、冷却时间短、终点温度可控、镀层冷却后能自动干燥等优点，是一种优良的具备中等冷却速度的冷却方式。其最关键的部件我气雾喷箱，作用是将水分散为微小的雾滴，再均匀地喷洒到带钢表面。③水冷水冷槽既可以放置在冷却塔的中部，也可放在下部，为热镀锌机组的高效率工作增加了很大的灵活性，见图。注意问题：使用软水；软化冷却水循环使用；在带钢进入淬水槽的入口，采用4～8排冷水管预喷带钢表面，可以使冷却速率大大提高；槽中水面要保持稳定；淬水槽要增加顶盖，避免灰尘、脏物进入槽内。