摘要：运用热基镀锌工艺生产的镀锌钢板因其加工性好和美观、耐腐蚀特性而得到越来越多的应用。但是家用电器等新兴应用领域对其外观和镀锌层的质量要求极高，使沉没辊辊印这一热基镀锌生产工艺中常见的质量问题越发突出。本文基于对沉没辊辊印在热基镀锌生产过程中发生规律的分析，探究辊印的形成与镀锌工艺温度、钢带进入镀锌锅时的温度与运动速度、镀锌锅中液体的不同元素比例以及沉没辊表面特征等因素之间的关联性，并且提出了一些预防与减少辊印形成的有效方法。
关键词：沉没辊辊印；问题分析；解决方法；热基镀锌
引言
由于制造业以及建筑工程等领域科学技术的进步，需要钢材生产企业在产品的物理性能以及加工工艺方面做出改进才能满足客户对产品的要求。而解决热基镀锌板的沉没辊辊印问题就是其中比较迫切的课题之一。
一、沉没辊辊印产生的规律及其关联因素的作用机理
在热镀锌钢板的生产过程中，沉没辊辊印的产生时间和缺陷程度存在一定的规律，而通过对印痕进行成分分析，发现其主要是铁与铝的化合物。因此，辊印的产生必然与化合物的生成速度、产生量以及钢带与沉没辊之间的相互作用力有关。
（一）沉没辊辊印产生的一般规律
在企业的生产实践过程中，技术人员发现沉没辊辊印首先发生在较厚的板材加工过程中，而当钢带厚度小于1mm时这一工艺缺陷的发生概率明显下降。并且辊印的严重程度呈现两端明显而中间较轻的规律，这是其两端厚度较中间略厚造成的。其次，当沉没辊因与镀锌液和钢带接触造成表面积聚颗粒状杂质，必须进行更换处理后的一个时期，辊印产生的问题明显改善或消失，而随着时间的推移又反复出现并加重，说明沉没辊的表面粗糙度与辊印的产生具有直接关系。
（二）镀锌生产工艺的温度对辊印发生的作用机理
由于辊印印痕的主要成分为铁与铝元素的化合物，因此对这二者之间的化合反应具有直接影响作用的温度变化，必然在辊印产生过程中起到了重要作用。而为了达到理想的镀锌工艺效果，通常将镀锌锅内液体的温度控制在450到460℃之间[1]。并且通过观察发现，当温度在这一范围内升高时，辊印的产生有明显加重趋势，但是温度进一步升高时，却又出现了缺陷程度有所缓和的迹象。分析认为这与高温锌液对铁元素的溶解度升高有关，使铁元素析出减少和降低了化合物的生成量。
（三）钢带进入镀锌锅时的温度与运动速度
在热基镀锌生产线上，钢带在出炉后冷却到一定温度进入镀锌锅，通常情况下其温度根据厚度不同设定一定的控制范围，并且以设定的生产线线速完成镀锌流程。而首先这一温度同样对铁铝化合物的反应速度和生成量具有明显影响，此外由于温度较高时会增加铁屑进入锌液的量。所以当入锅温度较高时，辊印缺陷就会增加。其次，线速与钢带和沉没辊之间的作用力大小成正相关，因而当线速较高时，颗粒状铁锌化合物更易在二者之间的较大作用力下附着于钢带，形成辊印缺陷。
（四）镀锌锅中液体的不同元素比例
由于辊印凸起的印痕中主要的成分是铁与铝的化合物，因此镀锌锅中的液体里这两种元素的比例也与辊印发生情况有直接关系。在锌液中加入一定比例的铝元素是为了增强液体的流动性并获得理想的镀锌效果，并且还能通过铝元素与沉渣的反应便于定期清理镀锌锅中的沉淀物[2]。而铁元素的来源则是钢带表面未能清洗掉的铁屑，铁屑的增加不仅直接造成镀锌工艺缺陷，还是镀锌锅中沉渣产生的重要原因。因此，如何减少钢带表面的铁屑残留和合理控制铝元素的添加比例是提高热基镀锌生产工艺质量的关键。
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（五）沉没辊的表面特征与辊印的产生
沉没辊在热基镀锌生产过程中与钢带之间存在直接接触，并且是铁锌化合物附着和固化在钢带镀锌层上的重要原因。首先，沉没辊通过摩擦力带动钢带运动的过程中，给钢带表面施加了一定的压力，把二者运动过程中带起来的颗粒状化合物等固化在钢带表面。其次，为了使锌液均匀的分布在钢带表面，沉没辊的表面设计了均匀间距的导流槽，旨在优化锌液的流动性和将颗粒状杂质排出。但是在观察和总结辊印发生规律时发现，印痕的分布通常与沉没辊的导流槽具有一致性。即在导流槽与钢带表面接触的位置印痕明显比较突出。可见由于颗粒状杂质过多或沉没辊导流槽几何形状不够科学的原因，导致化合物杂质聚集在导流槽部位，并且通过沉没辊与钢带之间的相互作用而附着于产品表面形成凸起状的印痕。
二、预防与减少辊印产生的有效方法
根据目前对热基镀锌工艺沉没辊辊印发生规律的研究，在生产过程中合理的安排生产计划，调节温度与线速等各项工艺参数以及改良沉没辊的加工工艺与表面设计，能够有效改善辊印缺陷，提高产品的合格率和生产效率。
（一）调节生产过程中的各项工艺参数
在热基镀锌生产工艺中，首先适当的调整钢带入锅和锅内液体的温度，可以减缓铁锌化合物的生成和积聚速度。并且当发现产品发生辊印缺陷的迹象时，可以调节钢带冷却强度以及镀锌锅温度控制整定值，从而改善镀锌层的质量。其次，在加工较厚的镀锌板时，应将生产线的线速适当调低，降低沉没辊与钢带之间的作用力，减小发生辊印缺陷的概率[3]。最后，通过强化钢带表面预处理减少锌液中铁元素的含量，并且通过增加适量铝元素并及时清理锌液表面浮起的残渣，保持液体内各元素的合理比例与锌液的清洁度，从而有效控制锌液中颗粒状化合物的含量，减少产品的辊印缺陷。
（二）根据辊印产生的规律调整加工次序
根据对辊印发生规律的观察结果，当沉没辊更换后会有相当长一段时间没有辊印产生，而随着使用时间的延长则辊印发生的比较频繁且印痕越发明显。因此，可根据沉没辊的更新状况安排生产计划，优先安排易出现缺陷的较厚规格产品加工，根据厚度变化顺次生产不同规格的产品。通过这一安排不仅降低了问题产品的产出率，还延长了沉没辊的更换周期。
（三）改良沉没辊的加工工艺和表面特征
沉没辊是热基镀锌工艺中的重要部件，对产品的镀锌层质量有着非常重要的影响，并且对辊印的产生也起到了关键作用。因此，首先应对沉没辊的导流槽加工工艺进行改进，根据目前存在的颗粒状化合物聚集问题和流体力学原理加大导流槽两侧的倒角，使其能够顺利的将杂质排出[4]。其次，通过改进沉没辊的表面加工工艺，降低其表面粗糙度和附着力，从而因延缓沉没辊受到腐蚀和附着杂质造成的粗糙度超标，减少其运动过程中锌液中颗粒状杂质被带起并附着转移到产品表面的概率，并且延长沉没辊的更换周期。
三、结束语
通过采取上述措施，在减少辊印缺陷发生频率方面取得了明显效果，但是具体的工艺参数控制需要根据产品表面质量变化情况进行判断，并且在生产过程中不断总结规律。
参考文献
[1]马维杰. 热镀锌线水淬槽沉没辊辊印缺陷研究及解决方案[J]. 甘肃冶金, 2017(5).
[2]李文波 , 宋丹 , 肖激杨 , et al. 宽规格汽车板沉没辊印成因分析及控制技术[J]. 中国冶金, 2017.
[3]张洪涛, 赵欣. 热基镀锌沉没辊辊印问题的分析与解决[J]. 山西冶金, 2016, 39(1).
[4]刘润博. 热基镀锌沉没辊辊印工艺中的相关问题及处理对策[J]. 科学与财富, 2017(9).
论文作者:樊卫红
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
标签：镀锌论文; 颗粒状论文; 钢带论文; 表面论文; 化合物论文; 温度论文; 缺陷论文; 《基层建设》2019年第5期论文;