生产实践Production Practice冶金信息导刊
热轧镀锌板钝化黄边与黄斑影响因素
及控制措施
赵凯星1 刘 力2 王金钢2
（1. 河钢塞尔维亚公司 塞尔维亚；2. 河北钢铁集团唐山钢铁股份有限公司冷轧部 河北唐山 063009）摘 要：根据缺陷产生的机理，并结合其形成原因，提出了相应的控制或消除缺陷的措施。挤干辊压力由原来的0.4~0.6 MPa调节到0.3~0.4 MPa；铬化上喷梁由雾状喷淋改造成直喷；在两个挤干辊后侧分别加一个风管，直吹带钢边缘与挤干辊的夹缝；缩窄带钢退火范围，普碳钢的炉内退火板温控制在700~720 ℃，结构钢的炉内退火板温控制在680~700 ℃；锌液中铝含量控制在0.18%~0.22%，铁含量调整在0.015%左右，从而提高了热轧镀锌产品的质量和企业的市场竞争能力。
关键词：热轧镀锌；钝化黄边与黄斑；消除措施；铝含量；铁含量
INFLUENCE FACTORS AND CONTROL MEASURES OF PASSIVATION YELLOW EDGE AND YELLOW SPOT ON
HOT ROLLED GALVANIZED SHEET
Zhao Kaixing1 Liu Li2 Wang Jingang2
(1. HBIS Group Serbia Company, Serbia; 2. The Cold Rolling Department of HBIS Group Tangshan Iron and Steel Co.,
Ltd., Tangshan 063009, China)
Abstract： According to the mechanism of defect generation and the reasons for its formation, the corresponding measures to control or eliminate defects are proposed. The pressure of the squeezing roller is adjusted from 0.4~0.6 MPa to 0.3~0.4 MPa; the chrome upper spray beam is transformed into a direct spray by mist spray; a wind pipe is added to the back side of the two squeezing rollers, and the seam between the edge of the strip steel and the squeezing roller is directly blown; the annealing range of the strip steel is narrowed, the annealed sheet temperature of the ordinary carbon steel is controlled at 700~720 ℃, and that of the structural steel is controlled at 680~700 ℃; the aluminum content in the zinc liquid is controlled at 0.18%~0.22%, and the iron content is adjusted to about 0.015%, thereby improving the quality of hot-rolled galvanized products and the market competitiveness of enterprises.
Key words： hot-rolled galvanizing; passivation yellow edge and yellow spot; elimination measure; aluminum content; iron content
0 前 言
由于金属表面的镀锌层具有良好的抗蚀性和
第一作者：赵凯星，男，42岁，工程师收稿日期：2019-07-08
外观，因此近年来镀锌技术取得了飞速发展，其中，热镀锌以低廉的成本、简单的工艺获得广泛应用[1-3]。其中，带钢连续热镀锌工艺主要有森吉米尔法、改良森吉米尔法和美钢联法等三种，目前发展最快的是改良森吉米尔法和美钢联法[2,4]。无论
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Production Practice生产实践的废气雾在箱顶发生液化，液化后的液滴又落到带钢表面上，形成钝化斑。
4）原先雾状喷淋喷射能力强，喷射范围大，易溅到挤干过的带钢上，经过烘干形成钝化斑缺陷。5）钝化黄边产生示意，如图1所示。在挤干过程中，挤干辊与带钢边期摩擦，形成不可逆的变形，最后变成沟槽，钝化液容易从挤干辊沟槽处带出来，流向带钢上和带钢侧边处，造成钝化斑和带钢侧面钝化黄边。
何种方法均是通过镀锌层将钢板基体保护起来，避免腐蚀介质直接接触基体。由于金属锌活泼性较高，将其裸露在空气中，会与空气中的氧气、水进行电化学反应，从而破坏镀锌板表面光泽度、影响产品观赏性，因此镀锌光整后通常需要钝化处理。但是在实际生产中因钝化所产生的黄边与黄斑屡见不鲜，难以有效的预防缺陷发生，大幅降低热轧镀锌板使用寿命。
故此，本工作基于热轧镀锌板钝化机理，依据钝化斑迹和黄边的形成原因进行深入分析，逐步对挤干辊硬度及压力进行调整，依次改造洗涤塔、喷梁、边部吹扫，分别控制炉内板度、镀锌板边厚、锌液参数，从而有效解决钝化斑和带钢侧边黄边等缺陷。
1 钝化机理
钝化膜的形成过程是相当复杂的，半个世纪以来，有不少学者和研究人员提出多种看法，其中比较有代表性的理论有：钝化的薄膜理论、吸附理论。然而，迄今尚未形成完整的理论。
目前，解释钝化状态广泛应用的理论是钝化薄膜理论。这种理论认为，钝化过程是金属和介质发生化学反应，生成了一层极薄的保护膜，这层薄膜通常是氧化剂和基金属的化合物。它能够抑制阳极反应，从而保护了锌层。热镀锌板进行铬酸钝化时，可通过下列反应形成钝化膜：
Zn+H2CrO4=ZnCrO4+H2 （1）铬酸钝化膜中的三价铬难溶于水，化学性质不活泼，起骨架作用，而其中的六价铬易溶于水，能在钝化膜划伤时起再钝化作用（自愈作用）[5,6]。因此，在一定限度内，钝化膜能防止蒸汽和空气直接侵蚀锌层，对锌层起保护作用。
为了提高钝化膜的耐蚀性，就必须提高钝化液中的铬含量，因六价铬呈现黄色，所以钝化液的浓度越高，则钝化后板面颜色越深。2 钝化斑迹和黄边的形成原因分析
1）挤干辊硬度太高，柔性就降低，从而降低了挤干辊与板面的附着力，并增加了挤干辊的弹跳，使钝化液残留。
2） 挤干辊两端压力不均，并且挤干辊压力过大。
3）洗涤塔容积太小，加上洗涤塔内部的过滤器经过高温变形，除雾层小孔被废气物堵塞，所以钝化箱里的钝化液气体就抽不干净，致使钝化箱内
带钢
磨损的沟槽
图1 钝化黄边生成示意
6）由于带钢在炉子内加热不均匀导致带钢有浪板现象，这样的带钢经过挤干辊时，由于带钢板型不好，挤干辊无法挤净带钢上残留的钝化液。7） 带钢出现边厚时，在经过钝化系统处理后，带钢会出现钝化黄边的现象。
8）带钢表面锌渣对钝化斑产生的影响。锌渣附着在带钢上，在经过挤干辊时，由于带钢上附着大锌渣而凹凸不平，导致带钢与挤干辊之间有缝隙，造成钝化液挤不净，形成钝化斑。
3 消除缺陷工艺方案制定3.1 挤干辊硬度及压力的设定
消除钝化斑点缺陷首先是在挤干辊硬度上进行改良，挤干辊硬度由原来的65~75 HRA改变为现在的55~60 HRA，有效地减少钝化液的残留。硬度的降低，不但增加带钢与挤干辊的附着力，而且增加了挤干辊的寿命。
挤干辊压力的调节，在安装挤干辊的时候要保证辊子两端的压力均匀，在0.4~0.6 MPa的压力使用范围，使用寿命也短，一般使用寿命在一周左右，经过经验的积累，挤干辊压力不能太小，压力太低，带钢边部与挤干辊的啮合就不好，边部的钝化液就挤不净，通过调节挤干辊压力，把挤干辊压力调节
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生产实践Production Practice到0.3~0.4 MPa，使带钢与挤干辊的啮合程度达到最好，消除了带钢把钝化液带走的现象，减少了钝化斑的形成，并且使原来的使用寿命增加两周。图2为挤干辊在两个压力范围内的磨损消耗。
挤干辊
挤干辊磨损量
天数
挤干辊磨损量
天数
钝化黄边风管
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带钢方向
图3 改造增加风管的示意
要解决这一现象，必须先解决边厚问题，这时在生产过程中，要把气刀调到最佳状态，不能直接对吹，否则会造成扰流现象；在换薄厚规格时，升降速度要均匀，速度不能过慢，否则速度低，边部散热量大，边部刮锌量少，会造成边厚现象。这样就解决了因带钢边厚而形成的黄边现象。
锌液中铁含量低于0.02%，锌液中铝含量要控制在0.18%~0.22%，锌液温度为460 ± 5 ℃。如果锌液温度超过480 ℃时，带钢被锌液腐蚀的速度呈抛物线关系增长，锌液中铁含量也会迅速增加，导致锌渣量大，同时影响到镀锌表面质量。4 结 论
1）挤干辊硬度由原来的65~75 HRA改变为现在的55~60 HRA。
2）将洗涤塔的体积由原来的1.2 m3加大到4.5 m3，并更换了质量更好的耐高温过滤器。3）前后气刀高度相差2 mm，厚板厚镀层时，气刀高度直降到180 mm。升降速度每次只增加或减少2 m。
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a b
a-压力调节在0.4~0.6 MPa；b-压力调节在0.3~0.4 MPa
图2 挤干辊的磨损量
3.2 洗涤塔、喷梁、边部吹扫的改造
钝化斑的消除也离不开对洗涤塔的改造，将原
来洗涤塔的体积增大，并更换了质量更好的并耐高温的过滤器，从而解决了钝化斑现象。原来，洗涤塔的体积较小，气体容量就小，洗涤塔内部的过滤器经过高温变形，加上除雾层小孔被废气物堵塞，所以钝化箱里的钝化液气体就抽不干净，致使钝化箱内的废气雾在箱顶发生液化，液化后的液滴又落到带钢表面上，形成钝化斑。现在，将洗涤塔的体积由原来的1.2 m3加大到4.5 m3，并更换了质量更好的并耐高温的过滤器，使抽风压力加大，不至于把钝化箱内的废气滞留下来，从而解决了钝化斑现象。
将原来铬化上喷梁雾状喷淋改造成直喷，不仅减少了喷淋范围、减少了钝化液四处飞溅，而且避免了钝化斑的形成。
由于挤干辊是橡胶制成的，带钢边缘跟挤干辊长期摩擦造成不可逆的变形，形成沟槽。在挤干过程中，钝化液从沟槽内溢出，流到挤净的带钢表面上和带钢的侧边处，形成钝化斑和带钢侧边黄边缺陷。现在，两个挤干辊后侧分别加一个风管，如图3所示，向带钢内侧吹扫。这个方法解决了钝化斑和带钢侧边黄边的缺陷。
3.3 炉内板温、边厚、锌液参数的控制
在带钢加热时，注意调节炉子内的温度，使带钢均匀加热，不至于出现浪板现象。普碳钢炉内退火板温控制在700 ~720 ℃；结构钢炉内退火板温控制在680 ~700 ℃。
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