武钢锌铁合金DC51D-ZF镀锌板上海现货销售
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武钢热镀锌高强IF钢达国际先进水平
2012年12月25日 08:01 作者：天琪期货 点击：4
日前，由武钢研究院、冷轧总厂、炼钢总厂、热轧总厂等单位共同完成的“220MPa级热镀锌高强IF钢的研究开发与制造技术”项目，通过了由公司科创部组织的科技成果鉴定会。鉴定委员会一致认为：武钢220MPa级热镀锌高强IF钢性能优良，产品实物质量达到了国际先进水平。
220MPa级热镀锌高强IF钢主要用于汽车行业制作乘用车、商用车等变形较为复杂的内、外覆盖件和结构件等零件。与普通IF钢相比，该钢既具有良好的深冲性能，又具有较高的强度，以及良好的耐蚀性
1 前 言
武钢冷轧厂热镀锌机组是70年代成套从德
国引进的先进机组。投产20余年,到1998年底共生产热镀锌板300多万t。该机组作为我国第一条和80年代唯一一条热镀锌机组,取得过辉煌的业绩,为我国板带工业作出了重要贡献。
然而,该机组投产20余年来,基本未进行过大的改造。机组装备仍停留在六七十年代水平,许多功能已经退化;且经过这20多年的发展,热镀锌工艺、技术已有长足的进步。该机组日渐显得工艺、技术装备落后,存在一定的产品质量问题,生产成本居高不下,尽管武钢在操作上进行过有益的摸索,但产品质量仍难以进一步改善。
进入90年代,我国宝钢、三水、本钢、攀钢等大型宽带钢现代化热镀锌机组相继投产,武钢镀锌板产品受到严重的挑战。尤其,随着我国市场
经济进一步推进,国内市场进一步开放,更加需求高质量的热镀锌板,受国外进口热镀锌板的冲击,国内镀锌板市场的竞争更趋激烈。武钢想在市场上占有一席之地,再创辉煌,镀锌板的质量必须再上一台阶,因此对镀锌机组改造已刻不容缓。
2 连续退火炉存在的问题及其分析
从用户反馈的质量情况来看,与退火炉有关的主要质量问题有:锌层脱落、附着力差,镀锌板表面质量差;从生产成本的剖析来看,与退火炉有关的成本问题主要反映在锌耗高,能耗高。图1用树枝法分析了镀锌板产品存在的问题。2.1 锌层脱落是热镀锌板的致命缺陷
锌层脱落历年来均为武钢镀锌板的主要缺陷之一,造成锌层脱落的原因很复杂,主要可归结为四个方面。
2.1.1 钢板表面残留轧制油挥发不充分
第37卷第5期1999年9月 武钢技术WISCOTECHNOLOGY
Vol.37No.5
Sep. 1999
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
镀锌板质量问题
影响因素
改造措施
有关风机采用交流调速
NOF炉及其排烟系统改造
能耗高
煤气消耗高
电耗高
风机未有用交流调速NOF废气未完全燃烬
NOF炉助燃空气未预热带钢未预热
锌耗高
→设立镀层闭环控制系统
→改用新型气刀→炉内增设热张紧辊锌层控制精度低
锌层控制无闭环
气刀装备水平低镀层段带钢张力不合适
气刀条痕厚边
→风冷辊改为水冷辊炉辊风冷效果差无氧化炉辊结瘤
炉辊压痕划伤表面锌粒→炉前增设刷洗段残余轧制铁粉高锌锅内锌渣多锌层脱落锌层附着力差
→增设高效快冷装置冷却能力不足锌锅超温
→改为U型负压辐射管→降低保护气氛露点等正压辐射管
保护气氛质量待改善还原能力差→增设预热段→炉前增设脱脂段→改用焦炉煤气
→采用新型比例调节系统→入口密封、排烟系统改造→炉温提高到1250～1300℃无氧化炉压短残余轧制油量太高残余轧制油挥发不充分燃料热值低且不稳定空煤气比例调节失灵炉温低、炉口吸风炉温低
无氧化炉呈
氧化性气氛图1 热镀锌板存在的问题及其分析
(1)原板表面轧制油污量远超过原设计值
700mg/m2(双面),据测试实际达2300mg/m2(双面)。根据经验,无氧化炉可有效清除原板表面小于1000mg/m2(双面)油污量,否则残留轧制油难以挥发充分。
(2)无氧化炉的脱脂功能不足,主要表现在无氧化炉没有预热段,炉子长度短,带钢表面油污来不及蒸发。
2.1.2 无氧化炉呈氧化性气氛
无氧化炉呈氧化性气氛,未按要求产生无氧化性气氛(微氧化性气氛),是造成锌层附着力差的最直接因素。
(1)无氧化炉所采用煤气热值低,波动大,且不稳定。通常无氧化炉所采用煤气均为高热值煤气,如宝钢1号CGL、攀钢的CGL、本钢的CGL以及武钢硅钢使用无氧化炉的各条机组均使用热值在16744J/m3(标况下)以上的焦炉煤气,无氧化炉
使用高焦混合煤气的仅有武钢CGL一家;且煤气
热值波动大,超过了原设计值。众所周知,无氧化气氛是通过调节空气煤气的当量比即所谓的空气过剩系数来实现的,空气过剩系数控制在0.94左右,即煤气相对过剩。当煤气热值波动太大,尤其向下波动时,单位体积内可燃成分减少,所需的助燃空气当量也应该减少,而助燃空气流量的控制是根据煤气流量控制的,这样就造成空气相对过剩,产生了氧化性气氛。
(2)无氧化炉空气煤气比例调节系统失灵,开关空气煤气的电磁阀失灵,空气过剩系数的控制难以维持,炉内呈氧化性气氛。
(3)无氧化炉炉温控制不当。当带钢表面油膜在无氧化炉内被除去后,燃烧气体对带钢表面作用的大小主要取决于燃烧温度,从图2可以看出,当炉气温度为1100～1250℃,炉内为氧化性气氛,炉温通常比炉气温度低100～150℃,即为确保
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91・马国和:浅析武钢冷轧热镀锌机组连续退火炉的技术改造
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图2 钢的氧化-还原平衡图
炉气成分:4%～6%可燃成分(CO+H2)和0%氧
炉内为还原性气氛,炉子出口处温度必须在
1250℃以上(即炉气温度在1350℃以上)。而该炉第一段炉温为980℃,第二段炉温为1160℃,第三段炉温为1100℃,显而易见,在这种技术条件下,无氧化炉呈氧化性气氛。
(4)炉压低、炉口密封不严。无氧化炉炉口密封不严,一但炉压降低,空气进入炉内,破坏了炉内气氛。
2.1.3 还原能力不足
还原能力差主要原因为辐射管加热段采用的辐射管烧嘴型式不合理,炉用保护气氛的质量有待提高。
(1)辐射管烧嘴型式对炉内气氛影响很大。该还原炉采用了鼓入式辐射管烧嘴,空气过剩系数控制大于1,空气相对过剩,即燃烧产物是氧化性气氛,助燃空气由专用风机鼓入,管内为正压,且高于炉内保护气氛压力,其燃烧产物直接排入车间内。辐射管一旦破损,管内为氧化性燃烧产物,会进入炉内,破坏炉内还原性气氛,影响带钢的表面质量。因此,鼓入式辐射管烧嘴很少被使用在热镀锌连续退火炉上。
(2)炉用保护气氛的成份和质量、用气制度的合理与否也是造成还原能力不足乃至锌层附着力差的关键因素。该炉使用的保护气氛的露点较高为-40℃,残氧量也较高;保护气体通入时机、通入量的大小都是关键参数。2.1.4 冷却能力的不足
该机组冷却段虽然很长,达60多米长,由空气冷却管段和常规快速冷却段组成,自投产来,从未进行过大的改造,致使冷却能力下降,尤其在追
求高产量生产厚规格时,因冷却能力不足,带钢入
锌锅的温度达500℃,远超过正常生产时450～465℃。此时锌蒸汽沿锌鼻进入冷却段,随着温度的降低,锌蒸汽凝固在快冷却装置的冷却器上,致使冷却能力进一步下降,产生恶性循环。
冷却能力的不足,不仅造成锌锅严重超温,而且加速了锌铁合金层的扩散,合金层增厚至正常生产时的5～10倍。合金层较脆,当达到一定厚度时,易产生锌层脱落。
2.2 锌层表面质量差
与镀前连续退火炉有关的锌层表面质量问题
主要表现在:表面锌粒多,表面有炉辊结瘤压印,表面有划伤等。2.2.1 表面锌粒多产生表面锌粒的主要原因有:原板残余铁粉颗粒过多和锌锅超温。
(1)钢板经冷轧后,表面残余有铁粉颗粒,据对该机组钢板表面的测试,铁粉颗粒曾高达1145mg/m2(双面),无氧化炉虽有去除钢板表面油脂的功能,但不能去除铁粉,尤其在炉前未设清洗段的情况下,这么高的铁粉是产生锌层表面锌粒的主要原因。
(2)锌锅超温,锌锅表渣多,助长了锌层表面锌粒的产生。
2.2.2 表面有炉辊结瘤压痕及划伤
炉辊结瘤是带钢在炉内产生压痕、划伤的根本原因。
炉辊结瘤的主要影响因素有:(1)带钢进炉内前表面状况,主要指残余轧制油和铁粉的含量,尤其是铁粉;(2)带钢的运行速度和炉内各炉辊的线速度是否一致,两者线速度不一致,带钢和炉辊就产生相对运动,带钢表面上的残余轧制油和铁粉,尤其是铁粉易滞留在炉辊上,卧式炉炉辊和带钢的接触为线接触,炉辊传动方式为集体传动,带钢表面上的残留物尤其是铁粉很容易滞留在炉辊上;(3)炉辊的工作温度高和(或)炉辊表面的抗温度性差,都易使滞留在炉辊上的铁粉等异物结疤或结瘤。该机组无氧化炉炉辊为风冷辊,炉辊表面温度较高,是导致炉辊结疤或结瘤的重要因素。2.3 镀锌板生产成本高镀锌板生产成本高主要表现在锌耗高、能耗高,这是制约武钢热镀锌板市场竞争力的重要因
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02・ 武钢技术 1999年第5期© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
素之一。2.3.1 锌耗高的主要原因
(1)入锌锅前带钢表面残余铁粉,1份铁粒,可生成9份或13份锌渣,带钢带入锌锅的铁粉越多,生成的锌渣越多,锌耗就越高。
(2)锌锅超温,也加速锌渣的生成。
(3)炉内未设热张紧辊,使得镀层段张力和炉内张力一样小,影响镀层控制;当然气刀装备水平低,镀层控制形不成闭环,这都是锌耗增高的因素之一。2.3.2 能耗高的主要表现
(1)无氧化炉无热回收装置,如无带钢预热段,助燃空气未预热,未燃烬的燃料中的可燃成分直接排出,这都致使煤气消耗升高。
(2)电耗高,连续退火炉所采用的风机,部分应该采用交流调速,如助燃空气风机、排烟机和快速冷却循环风机,这不仅有利于调节,还可以节省电能。
3 改造后的产品定位和目标
该机组原设计采用的工艺为改良后的森吉米尔法,镀前连续退火为卧式炉,因此,改造前的产品主要为建材、家电业服务。机组改造后,若镀前卧式连续退火炉的炉型不变,那么改造后的产品定位仍应以建材、家电为主;若以IF钢为基板,该机组还可以生产轿车内用板(深冲板)。
机组改造的目标应以提高产品的市场竞争力为主,即改善产品质量,降低生产成本;适当提高机组的生产能力。
4 改造应遵循的几个原则
(1)根据改造后的产品定位和改造目标,应先
制定机组整体技术改造的施工图方案(包括连续退火炉),改造的施工可视资金到位情况分期、分批实施。
(2)在满足工艺条件下,尽可能少改少动,退火炉的炉长保持不变。
(3)技术改造应尽可能地利用大修时间,减少停机时间和产量损失。
(4)需改造的设备尽可能离线组装成整体或
部件,然后在集中停机时进行整体或部件安装,以缩短集中停机的施工时间。
5 技术改造方案
5.1 连续退火炉的改造的工艺方案的选择
按照习惯,镀锌板热处理工艺主要有:森吉米尔法、改良的森吉米尔法、美钢联法和赛拉斯法(SEALAS)。按加热方法,又可分为直接加热法和间接加热法,森吉米尔法、改良的森吉米尔法和赛拉斯法均为直接加热,美钢联法则为间接加热法。目前,热镀锌机组大都采用这两类方法进行在线退火。武钢冷轧热镀锌机组就是典型的无氧化直接加热法。5.1.1 无氧化直接加热的特点
(1)将带钢加热和脱脂有机地结合起来,既能实现快速加热,又能降低一次性投资和生产成本。和辐射管间接加热比,将带钢加热到同样温度,无氧化直接加热的炉长可缩短一半左右;炉前至少可省去投资较高的电解清洗段,对于来料表面残留油污包括铁粉较低的,小于1000mg/m2(双面),甚至可省去化学脱脂段,生产成本就会降低。
(2)确保炉内无氧化气氛,带钢的表面质量是能够保证的。宝钢、攀钢和本钢的1号CGL都采用了无氧化直接加热,可满足建筑、家电业对热镀锌板的质量要求。1993年投产的加拿大“DNN”和日本福山3号热镀锌机组都采用了无氧化直接加热法,用于生产汽车外板。
(3)无氧化直接加热,热效率高。卧式炉也能达到50%以上,而辐射管间接只能达到40%左右。
(4)无氧化直接加热炉,控制惰性小,热响应速度快,更适应品种、规格变化频繁的机组。
(5)无氧化直接加热也有其明显的不足。无氧化直接加热必须采用高热值、低杂质煤气,对燃料要求高;无氧化直接加热涉及氧化还原的化学平衡,牵涉的因素较多,加之炉温较高,和辐射管间接加热比,对生产操作要求是苛刻的。无氧化直接加热虽具有脱脂除油功能,但不能去除带钢表面铁粉,对于表面铁粉残余量较高的来料来讲,炉前应设立清洗刷洗段。
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12・马国和:浅析武钢冷轧热镀锌机组连续退火炉的技术改造
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