熱鍍鋅裝備技術(shù)的創(chuàng)新之路

　　引入立式退火爐。美鋼聯(lián)法取代改良的森吉米爾法后引入了立式退火爐。立式退火爐的最大特點(diǎn)是：占地少，可大大縮短熱鍍鋅機(jī)組長(zhǎng)度；溫控好，帶鋼在爐中運(yùn)行距離長(zhǎng)，退火溫度控制調(diào)節(jié)余量大，連續(xù)退火效果佳，可以生產(chǎn)特深沖、高強(qiáng)度的熱鍍鋅產(chǎn)品。

　　立式退火爐由加熱段、均熱段、保溫段和冷卻段組成,預(yù)熱段不采用燃燒氣體直接預(yù)熱帶鋼的方式，而是利用加熱段燃燒廢氣通過(guò)熱交換器加熱保護(hù)氣體。再由循環(huán)風(fēng)機(jī)抽出，通過(guò)帶有噴孔的氣體噴吹風(fēng)箱，把熱保護(hù)氣體強(qiáng)制噴吹到帶鋼表面。溫度變低的保護(hù)氣體，通過(guò)風(fēng)機(jī)從風(fēng)箱的側(cè)縫中被抽出，再經(jīng)過(guò)熱交換器加熱，對(duì)帶鋼進(jìn)行循環(huán)噴吹，將帶鋼預(yù)熱到大約150℃—200℃。這種方式既能節(jié)約燃料大約7%—8%，又能減少對(duì)加熱段第一根轉(zhuǎn)向輥的熱沖擊，在延長(zhǎng)輥?zhàn)訅勖耐瑫r(shí)可以避免帶鋼升溫速度太快而引起的帶鋼變形，對(duì)薄規(guī)格產(chǎn)品的板形非常有利。加熱段主要采用W型輻射管間接加熱方式，有利于帶鋼表面清潔。輻射管交錯(cuò)布置在帶鋼兩側(cè)，可保證帶鋼均勻受熱。輻射管主燒嘴為鼓-抽式，其燃燒控制精確，燃燒效率高，并帶有換熱器，可以把助燃空氣預(yù)熱到500℃左右。這種燒嘴不但可以減少燃料消耗，還可以減少NOx的排放。為了減少輻射管對(duì)爐輥的直接熱輻射，減少帶鋼的熱瓢曲，該段裝有隔熱板，有的廠家在該段前幾套爐頂輥處還裝有輥?zhàn)油苟瓤刂葡到y(tǒng)。該段最高爐溫約960℃。采用輻射管加熱時(shí)，通常加熱段和均熱段為一體，中間不再設(shè)置隔墻，加熱和均熱除輻射管設(shè)置數(shù)量不同外，其他沒(méi)有嚴(yán)格界限。冷卻段是一個(gè)快速冷卻室,為獲得更高的冷卻速率，可采用高濃度氫氣作為冷卻介質(zhì)，再配合優(yōu)化的高速噴氣冷卻，最大冷卻速度可達(dá)130—160℃/s。

　　鍍鋅設(shè)備不斷完善。鍍鋅設(shè)備包括氣刀、沉沒(méi)輥、穩(wěn)定輥及附屬設(shè)備、鋅鍋及加鋅設(shè)備等。氣刀制造商不斷改進(jìn)氣刀，形成了方登、奧鋼聯(lián)、杜瑪、柯勒等著名專業(yè)廠商。每家氣刀各有特色，總的方向是能自動(dòng)跟蹤帶鋼，使氣刀與帶鋼保持穩(wěn)定距離；氣刀可整體組裝調(diào)整，有準(zhǔn)確定位機(jī)構(gòu)；噴嘴區(qū)域可實(shí)現(xiàn)壓力恒定的動(dòng)態(tài)控制；雙唇回轉(zhuǎn)氣刀；更佳的刀唇間隙曲線；設(shè)置遙控氣動(dòng)快速刀唇清理裝置；設(shè)置氣刀水平方向快、慢速打開及準(zhǔn)確復(fù)位系統(tǒng)；采用氣刀吹氮?dú)饧夹g(shù)生產(chǎn)汽車用熱鍍鋅板。鋅鍋多采用熔溝式陶瓷鋅鍋，鋅鍋容積趨向加大，有利于鋅液穩(wěn)定，通常沉沒(méi)輥的下緣距鍋底至少1800mm，汽車板熱鍍鋅機(jī)組的鋅鍋容積要更大些，多在320—350噸，并設(shè)置兩套自動(dòng)加鋅錠裝置，以確保鋅鍋鋅液面穩(wěn)定。

　　鋅層退火爐加熱方式。鋅層退火使帶鋼表面鋅層含有8%—10%的鋅-鐵加厚合金層。在鋅鍋的上方配備鋅層合金化裝置鋅層退火爐。在退火爐內(nèi)有加熱段、保溫段、冷卻段。為使帶鋼鍍鋅中的鐵元素合金化，必須將帶鋼加熱到500—600℃，保溫一段時(shí)間,以獲得較好的合金化效果。從鋅層退火工藝上看，加熱時(shí)間越短對(duì)合金化過(guò)程越有利。燃?xì)庵苯蛹訜崾茉O(shè)備本身結(jié)構(gòu)的限制，加熱時(shí)間不可能很短，同時(shí)火焰直接噴吹帶鋼表面，對(duì)鍍層表面質(zhì)量不利。感應(yīng)加熱方式可以在1秒甚至更短時(shí)間內(nèi)完成加熱過(guò)程，不僅對(duì)鋅層退火工藝有利，同時(shí)也可降低整體設(shè)備乃至車間廠房的高度，而且感應(yīng)加熱控制方便，反應(yīng)快速。因此加熱方式已從燃?xì)庵苯蛹訜岚l(fā)展為感應(yīng)加熱。

　　性能優(yōu)良的光整機(jī)與拉矯機(jī)。光整機(jī)通過(guò)控制軋制力或者延伸率來(lái)獲得良好的帶鋼平直度。光整機(jī)已從兩輥發(fā)展到四輥，而且設(shè)干、濕兩種光整工藝，對(duì)帶鋼進(jìn)行濕式光整有利于提高表面質(zhì)量和工作輥壽命。為防止光整機(jī)區(qū)域輥?zhàn)诱充\問(wèn)題，光整機(jī)設(shè)置高壓水清洗系統(tǒng)，用于工作輥、支撐輥的清洗，清洗水最高壓力140bar。濕光整采用脫鹽水和光整液兩種濕光整劑，在生產(chǎn)合金化產(chǎn)品時(shí)，濕平整通常采用脫鹽水。而生產(chǎn)高粗糙度且要求純鋅板時(shí)則采用專門的光整液作為濕光整的介質(zhì)。光整機(jī)采用大、小兩種直徑工作輥，分別適應(yīng)于軟鋼和硬鋼的特殊需要。工作輥輥面采取毛化處理，以滿足汽車板或者高檔家電板對(duì)帶鋼表面的粗糙度要求。生產(chǎn)800MPa高強(qiáng)度熱鍍鋅板，光整機(jī)可選擇最大軋制力為1000噸，最大延伸率為2%。

　　無(wú)鉻鈍化后處理技術(shù)。根據(jù)用戶不同需求采用多種后處理方式，2006年以前應(yīng)用最多的是用六價(jià)鉻酸鹽鈍化處理，但因其為劇毒物質(zhì)，2003年歐盟議會(huì)及理事會(huì)發(fā)出ROHS指令，從2006年7月1日起禁止在新投放市場(chǎng)的電氣電子設(shè)備產(chǎn)品中使用。為滿足對(duì)環(huán)境友好型熱鍍鋅表面處理鋼板的需求，無(wú)鉻熱鍍鋅鈍化涂層鋼板的開發(fā)和生產(chǎn)逐漸得到重視。在尋找鉻酸鹽的替代物過(guò)程中，國(guó)外研究較多的有鉬酸鹽、鎢酸鹽、硅酸鹽、鈦鹽、含鋯溶液、含鈷溶液、稀土金屬鹽溶液、Cr3+溶液、磷酸鹽鈍化等無(wú)機(jī)鹽類鈍化，也有采用單寧酸、植酸、丙烯酸、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅烷等有機(jī)類鈍化。

　　先進(jìn)的冷卻技術(shù)。為了使熱鍍鋅機(jī)組生產(chǎn)烘烤硬化鋼、雙相鋼等產(chǎn)品，機(jī)組需要具備高速冷卻的能力，冷卻速度要求達(dá)到50℃/s或更高。熱鍍鋅退火爐上使用的冷卻技術(shù)主要為噴氣冷卻和高速噴氣冷卻。高速噴氣冷卻是把爐內(nèi)保護(hù)氣體高速噴射到帶鋼表面，以達(dá)到在冷卻段快速冷卻帶鋼和減少帶鋼表面溫差的目的。由于噴氣冷卻具有收斂的自穩(wěn)定特點(diǎn)，即如果帶鋼溫度不均勻，溫度高的部位與氣體的溫差大，冷卻快；反之，帶鋼溫度低的部位與氣體的溫差小，冷卻慢，從而最終達(dá)到整個(gè)板面溫度均勻的目的。日本新日鐵住金開發(fā)的高速噴氣冷卻在帶鋼寬度方向上分5個(gè)區(qū)段，設(shè)置5個(gè)擋板，與出口側(cè)的掃描溫度計(jì)配合，控制帶鋼橫向板溫使之均勻。JFE開發(fā)的高速噴氣冷卻與輥冷技術(shù)結(jié)合形成高速噴氣冷卻加輥冷復(fù)合技術(shù)（RGCC）。新日鐵住金的高速噴氣冷卻技術(shù)與JFE的主要差別是噴嘴不同。新日鐵采用圓柱狀噴嘴，JFE采用窄縫噴嘴，并采取了如噴嘴橫向移動(dòng)等能有效減輕氣體回流的對(duì)策措施，以保證帶鋼寬度方向的均勻冷卻。與JFE的窄縫噴嘴相比，圓柱狀噴嘴達(dá)到相同的冷卻能力，所需的能量更小。與其他冷卻方式相比，高速噴氣冷卻技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品缺陷少，板形控制能力更強(qiáng)，冷卻的起始溫度可以較高，約675℃，有利于提高鋼板性能，更適合薄板高速穩(wěn)定運(yùn)行。