第九章(熱鍍鋅設備與操作)

第九章熱鍍鋅設備與操作第一節(jié)鋅鍋設備一、沉沒輥裝置

1、沉沒輥裝置由沉浸在鋅液中的沉沒輥和鋅液面上部的支撐臂結構體等兩部分組成。沉沒輥懸吊在由兩個鎳鉻合金鋼制成的軸瓦中，吊臂又通過螺栓相連接，由此起到加固作用，如圖所示。2、爐中沒有設置熱張緊輥時，鋅鍋區(qū)的帶鋼張力和爐內帶鋼張力相同，其張力系數(shù)僅為4～6MPa，因張力小帶鋼經常在這里發(fā)生跑偏，所以必須設置一個帶有糾偏功能的沉沒輥裝置，如下圖所示。帶有糾偏功能的沉沒輥裝置，由沉浸在鋅液中的沉沒輥、鋅液面上部的調節(jié)系統(tǒng)及跨架焊接結構體等三個部分組成。沉沒輥為被動的轉向輥，驅動力為帶鋼與輥子表面的摩擦力。然而，帶鋼與輥面之間的鋅液會減小這個摩擦力，使輥子不能正常運轉。為了克服這種現(xiàn)象，在輥子表面加工溝槽，相當于一個排鋅溝，不斷把處于帶鋼與輥面之間的鋅液排走，以增大帶鋼與輥子表面的摩擦力。溝槽示意圖及尺寸如下。二、沉沒輥刮刀

生產過程中鋅液的鋅渣沉積在輥面上，導致沉沒輥有可能在底渣中轉動，影響產品質量。常常采用特制刮刀刮除輥面的鋅渣。三、穩(wěn)定輥帶鋼離開鋅鍋垂直向上至冷卻塔第一轉向輥，其間高達30～50m，不但沒有輥子托扶，而且還要經受氣刀、冷卻風管、鋅花控制機等噴吹的強大氣流沖擊，導致帶鋼擺動嚴重，影響氣刀控制鋅層的均勻性。所以穩(wěn)定輥主要起制止帶鋼擺動的作用。第二節(jié)鋅鍋工藝參數(shù)控制一、帶鋼入鋅鍋溫度和鋅液溫度的控制帶鋼浸入鋅液后就會立即發(fā)生熱量傳遞，當帶鋼溫度和鋅液溫度趨于一致時，會出現(xiàn)最高值，試驗時鋅液中鋁含量為0.1%～0.11%，如圖所示。試驗證明，若采用相同的生產率，而帶鋼寬度、帶鋼速度和鋅液中的鋁含量不同時，鋅液中較高的鋁含量和帶鋼較短的浸鋅時間都有利于鐵鋅合金層的減薄。所謂的浸鋅時間并不是一直到鋅液凝固的總時間，而是指帶鋼浸入鋅液純粹在鋅液中的停留時間。在森基米爾法熱鍍鋅中，當采用鐵制鋅鍋時，往往采用較高的帶鋼入鋅鍋溫度來加熱鋅液。實踐證明，為鋅液提供的熱量并不受帶鋼厚度的影響，而在很大程度上是受通過鋅液帶鋼表面積的影響。熱鍍鋅板鋅層的粘附性和多種因素有關，熱和鋅液化學成分的影響較大。其中帶鋼入鋅鍋溫度和鋅液中鋁含量起著決定性作用。實驗證明，當帶鋼入鋅鍋溫度和鋅液溫度的溫差愈大，則對提高鍍鋅層的粘附性就愈有利。主要是由于在高的帶鋼入鋅鍋溫度時，有利Fe2Al5中間粘附相層的形成。根據經驗，當帶鋼入鋅鍋溫度和鋅液溫度基本一致時，為了獲得良好的鋅層粘附性，就必須是鋅液中鋁含量保持在0.16%以上。二、帶鋼速度的控制帶鋼速度應該按照預先制定的生產率表或退火工藝曲線給定。它是決定帶鋼退火時間和浸鋅時間的重要參數(shù)。由于每卷帶鋼的規(guī)格變化，因此帶鋼速度也必須做相應改變，其他工藝參數(shù)也必須進行變更。三、鍍鋅層均勻性的調節(jié)一般來說，采用吹氣法熱度性可獲得較均勻的鋅層。四、帶鋼表面質量的控制鋅鍋操作不良是造成熱鍍鋅板表面缺陷的主要根源。因此操作過程中應注意：經常清理帶鋼兩側的浮渣，可使用工具扒到非操作側；每個3～5天，特別是利用處理爐內斷帶的機會，使用專用撈灰勺把爐鼻內鋅液表面的臟物撈出來；采用鐵制鋅鍋時，應10天作用撈取一次底渣，及時刮除輥上的鋅渣；注意調劑氣刀高度。第三節(jié)加鋅與撈渣一、加鋅熱鍍鋅可采用火法(還原法)或電解法生產的鋅錠。在熱鍍鋅生產過程中，帶鋼把鋅液從鋅鍋中帶走，鋅層鍍層，因此，不需不斷向鋅鍋中加入鋅來補償鋅液的消耗。鋅的消耗量主要取決于鋅層重量，有下列關系式表示：帶鋼熱鍍鋅，也稱為加鋁法熱鍍鋅，即必須向鋅液中加入一定量的鋁，才能獲得良好的鍍板質量。向鋅鍋中加入鋁的傳統(tǒng)方法有三種：加純鋁，加鋅-鋁二元合金，加含鋁大鋅錠。二、撈渣1、鋅渣生成分析原板表面疏松鐵的影響在熱鍍鋅工序中，帶鋼表面的污染物首先在脫脂段被除去，然后表面氧化鐵皮又在還原爐中被氫氣還原為海綿狀純鐵，當鋼板浸入鋅液之后，便開始了鐵-鋅之間的擴散過程。研究表明，在450℃時，鐵在鋅液中飽和濃度為0.03%，超過此值便會析出，沉于鍋底，即為底渣。氣刀噴吹空氣的影響在吹氣法熱鍍鋅中，若采用壓縮空氣為噴射介質，則表渣中氧化鋅成分就會增多。鋅液溫度的影響鋅液工作溫度為455～465℃，若鋅液溫度超過480℃時，則帶鋼的鐵損量呈拋物線關系增加，當溫度上升到500℃時，鐵損量達到最大值。2、撈渣方法表渣底渣加強鋅渣管理第四節(jié)氣刀應用流體沖擊學原理控制帶鋼鍍鋅層厚度的方法，稱為吹氣法鍍鋅。該方法是采用一個橫貫整個帶鋼寬度的縫形噴嘴，它噴出連續(xù)的像刀一樣的扁平氣流，把帶鋼表面多余的鋅刮掉。如圖所示。一、氣刀的結構近年來，在不少帶鋼連續(xù)熱鍍鋅機組上，出現(xiàn)了性能比較完善的氣刀，如圖。氣刀可上升下降，最大行程500mm。氣刀又可以水平移動來調節(jié)它與帶鋼的距離。這種氣刀主要有三氣槍構成，借助于氣槍間的孔型分配，以保證縱向氣流的穩(wěn)定。調節(jié)定距滑動塊來決定噴嘴唇的開口度。噴射介質為壓縮空氣，從兩端進入氣室，然后氣流從縫形噴嘴射出，由此達到控制鍍層厚度的目的。氣刀的噴嘴唇以特殊耐熱鋼制成，并用埋頭螺釘把噴嘴唇固定在氣刀體上，見圖。二、氣刀的噴射介質氣刀最初采用過熱蒸汽作為噴射介質。目前大都使用壓編空氣取代了過熱蒸汽，改進后具有如下優(yōu)點：第一，降低了生產成本；第二，降低了噪聲；第三，改善了操作環(huán)境；第四，有利于設備維修(用蒸汽易使設備受潮損壞)；第五，減輕了帶鋼表面氧化，提高了鍍鋅質量。三、氣刀的維護當帶鋼的板形不好，噴嘴距離帶鋼又近，同時帶鋼的張力也低的情況下，最易吧把氣刀的噴嘴唇碰壞。所以必須經常檢查氣刀的噴嘴有無損傷。若發(fā)現(xiàn)有小的破口，可采用銼刀和砂紙打磨；若出現(xiàn)大的破口，則必須更換氣刀。四、氣刀的發(fā)展趨勢多腔式氣刀、多點進氣式氣刀、多嘴式氣刀。第五節(jié)鍍鋅層厚度的控制一、吹氣法各因素對鍍鋅層厚度的影響鍍鋅層厚度主要取決于噴嘴的吹氣壓力(固定噴嘴縫隙)。曲線反?，F(xiàn)象原因：因為噴吹采用的是冷的壓縮空氣，氣流一方面把液體鋅吹掉，另一方面氣流對于液態(tài)鋅也產生一個冷卻作用。低壓力時，由于氣體量少，吹掉鋅占主導地位；當壓力大于0.03MPa時，空氣的冷卻作用超過了噴吹壓力的刮鋅作用，鋅不再被吹掉，而是在噴嘴前就已凝固，所以壓力愈大，冷卻愈嚴重，鍍層就愈厚。帶鋼速度對鍍層厚度的影響噴嘴與帶鋼距離對鍍層厚度的影響噴嘴距鋅液面高度對鍍層厚度的影響如果被噴吹的鋅還處于液態(tài)，則噴嘴句鋅液面的高度對鍍層厚度實際上沒有影響，生產時，噴嘴高度的工作范圍在70～600mm之間。帶鋼離開鋅液上升時，由于熱量散失，使鋅液的黏度逐漸增大，最后完全凝固。鋅液黏度增大即會影響噴吹效果，因而噴嘴高度必須要有一定的限度。根據經驗，在帶鋼速度不超過150m/min時，噴嘴的高度極限為400mm以內。噴嘴角度對鍍層角度的影響噴嘴角度的概念是：當噴吹氣流垂直于帶鋼時規(guī)定為零度，氣刀向上轉動，角度為正；氣刀向下轉動，角度為負。因為帶鋼是垂直于鋅液面向上運行，被帶出鋅鍋的鋅液因受重力而下落，因而氣刀正角度噴吹是沒有實際意義的。通常噴嘴角度的工作范圍在0°～-6°之間，大致的趨勢是：噴嘴角度愈負，則鍍層愈薄。第六節(jié)熱鍍后的冷卻一、冷卻的意義帶鋼離開鋅鍋之后，鐵與鋅之間的熱擴散仍然繼續(xù)進行。實踐證明，帶鋼溫度愈高，則擴散反應愈強烈。這樣會使合金層加厚，影響鍍層的韌性。為了盡快終止這種擴散，必須及時對鍍鋅帶鋼實行強制冷卻。一般認為，帶鋼溫度低于300℃，此擴散反應才會減弱到微小的程度。一般認為鍍鋅帶鋼的光整與拉伸矯直必須在室溫下進行，進入光整和拉伸矯直機時，應保證帶鋼溫度不高于40℃，否則由于高溫時效作用，易使帶鋼產生明顯的拉伸裂紋。帶鋼進行鉻酸鈍化處理時，也不希望有高的帶鋼溫度。高的帶鋼溫度將會加速鈍化溶液的揮發(fā)，從而惡化操作環(huán)境。由上述可知，鍍鋅帶鋼的迅速冷卻是十分重要的。二、冷卻方法風冷風冷是對帶鋼進行冷卻的主要手段。氣霧冷卻為了滿足高強度、厚規(guī)格、鍍層合金化鋼板后冷卻的要求，以兩相流為介質的冷卻技術。主要是采用空氣或氮氣來霧化水，霧化后的微小水滴和氣體的混合物直接噴射到帶鋼表面，以較快的速度冷卻帶鋼。具有傳熱系數(shù)高、冷卻時間短、終點溫度可控、鍍層冷卻后能自動干燥等優(yōu)點，是一種優(yōu)良的具備中等冷卻速度的冷