格鲁克传感器
钢带热浸镀工艺参数的动态精确节制法子
许秀飞张雨泉
0弁言
钢带延续热浸镀层产物的临盆，包含镀锌、镀铝锌硅、镀锌铝等等是钢带深加工中难度较高的工艺经由之一，而此中最难以节制的便是热浸镀经由的温度设定与调度，包含钢带退火冷却后浸入锌锅时的温度和锌锅镀浴本身的温度，这两大工艺参数对最后的产物品质和临盆的成功实行有着万分急迫的影响。这两者之间有甚么关连，又怎样实行节制？是咱们面对的本质题目。本文归纳了做家在历久临盆尝试中探索出来的具备奇特视角和独到性的动态精确调度法子，收拾了这一临盆坚苦。1热浸镀锌工艺剖析
经由大批的协商和剖析讲明，热浸镀锌锌锅镀浴的温度必要在℃~℃的规模[1]。不过，这不过一个大概的方位，在临盆本质中必要对详细不同规格产物的工艺参数进举动态的精确节制。那末，详细操纵上以甚么为根据来实行节制，又究竟节制在几何度才适宜呢？
经由在临盆本质中的大批实习和协商剖析，咱们毕竟找到了节制热浸镀锌锌锅镀浴温度节制的规律，其节制根据的根根源则是：保证热浸镀镀浴与钢带的机体之间的物理和化学影响反适工夫节制在适宜的规模内。
钢带经由脱脂、退火、复原并冷却到必要的温度此后，投入镀浴中实行热浸镀的经由。当钢带投入镀浴中的那一刻起，固体钢带中的铁原子与锌锅中的铝原子、锌原子便最先实行强烈响应，一方面固体的铁熔解到镀浴中的铝、锌原子中心；另一方面铝、锌的原子也会渗入固体的铁原子中心。这一强烈的响应是热浸镀锌临盆经由的一大特色，也是工艺参数节制的难点。恰是这一强烈的响应才或者在最后产物的表面镀层与钢带基体之间产生一层金属化合物层，起到承先启后的影响，将镀层与钢带基体牢牢聚集在一同，有别于电镀产物。然而，这一金属化合物层是一种硬而脆的机关，在后续的加工变形时会影响镀层与钢带基体的聚集，要是合金层过厚，就会产生镀层的粉化、剥落，影响产物的行使机能。于是，必要严加节制。
2锌锅温度的动态精确节制
热浸镀锌锌锅温度决议的根据是，节制镀层与基板之间的金属化合物层的厚度在必要的规模内，既不能太薄也不能太厚，以保证产物的行使机能。但仅凭这一绳尺还不好实行本质操纵，咱们在尝试中探索出的操纵法子是节制冷凝线的高度。
冷凝线是冷却固结线的简称，是钢带经由热浸镀的经由，从锌锅镀浴中出来，经由气刀吹去有余的锌液，产生平匀的液态镀层此后，在冷却塔飞腾的经由中，温度降落，由液态镀层固结成固态镀层时的分畛域。在冷凝线如下，镀层是液体形态，反射率很高，像一面晶莹的镜子；冷凝线以上，镀层是固体形态，反射率降落，便是固态锌的雪白色，要是是零锌花产物，则是平匀一致的机关，要是是大锌花产物，就有锌花的光亮。
由于钢带在冷却的经由中，边部散热很快，而中心部位散热相对较慢，于是冷凝线的形态是一个下凹的抛物线形。与总共的液体结晶同样，镀层的结晶也有产生重点和晶粒长大的经由。冷凝线不光不过一条弧线，而是一个规模，在这个规模内，镀层最先结晶，并终了结晶的经由。于是，也许在冷凝线的规模内看到镀层的晶粒从无到有、由小到大，直至弥漫周全板面的经由，独特是在临盆镀锌产物，且镀层较厚、锌花较大的功夫。固然镀铝锌硅也也许看到，不过不太显然云尔，况且热浸镀铝锌硅必要采取镀后冷却箱实行冷却，于是看起来较量坚苦。
咱们将从气刀起，到冷凝线最顶端的间隔界说为冷凝线高度，如图2所示。当钢带经由气刀后，就最先冷却、固结的经由，到冷凝线最顶端时，凝固竣事，于是说冷凝线高度的规模恰是镀层由液态变为固态结晶的经由。
要是冷凝线太低的话，则有或者在钢带经由气刀时，边部就很快冷却并最先固结了，气刀不能吹除边部有余的锌液体，就会涌现边沿镀层厚度超出板面其余地点的景象，即被称为“过镀锌”的毛病，卷取时钢卷双方厚度超出中心部位，翻开后产生边浪形板形。这类毛病大高产生在临盆薄板且锌锅镀浴温度较低的功夫，许多从业人士对此没有较量理解的理解，涌现了这类毛病不领会从抬高锌锅温度动手收拾，经常会走许多弯路。这也是决议锌锅镀浴最低温度根天性的根据。
要是冷凝线太高的话，最直觉的后果是：有或者在钢带抵达冷却塔的最顶端、经由塔顶转向辊时还未齐备凝固竣事，部份未固结的液领会粘附到辊面上去，不光会产生钢带表面镀层损伤，还会产生钢带表面压印等毛病。本来，这还不是最根蒂的题目，根蒂的题目是钢带表面的镀层处于液态的工夫太长，则铁—铝和铁—锌之间响应的工夫也很长，钢带基体与镀层之间的金属化合物层过厚，在后续的加工变形时，使镀层与基板的结协力降落，产生镀层粉化零落的毛病。要是反适工夫太长的话，最极度的景象是镀层中的纯锌统统改变为了金属化合物合金层，灰蒙蒙一片，没有金属光亮，也没有结晶产生的晶花。对于这一机理，部份从业人士也搞不理解，涌现了这类毛病不领会从下降锌镀浴的温度动手来收拾。
于是说，节制好冷凝线的高度，便是节制好液态镀层的冷却固结经由。不光保证了表面的结晶形态，消除了边部“过镀锌”毛病，更急迫的是保证了镀层与钢带基板之间的金属化合物合金层不致过厚，保证了镀层的结协力。这一点，对于临盆铝锌硅和合金化产物尤其急迫。
依照大批尝试讲明，冷凝线的高度最低不能低于1~2米，最高不能高于4~6米，最幸好2~4米的规模内。依照这一绳尺，在本质临盆中也许觉察，锌锅温度应当跟着钢带的厚度的不同而改变，钢带厚度越薄，锌锅温度必要越高。对于薄板或临盆较薄镀层的产物时，冷却速率较快，冷凝线会在较低规模内，但低于1~2米就必要抬高锌锅镀浴的温度。对于厚板或临盆较厚镀层的产物时，冷却速率较慢，冷凝线会处在较高的规模，于是，必要下降锌锅镀浴的温度；要是下降锌锅温度依然不能知足请求的话，就必要用镀后冷却风箱实行冷却，这是一个绳尺性的题目，绝对不能违抗。
3钢带温度工夫过错的补偿与衡量过错的校对
钢带投入镀浴的温度是热浸镀临盆经由节制的另一个工艺参数，要对其进举动态精确节制，首先就必要保证其数据的切确性。
在延续热浸镀临盆线上，钢带在退火炉内经由加热到退火温度，保证了必要的死板机能此后，采取快凉风机冷却，这时所冷却到的温度规模便是热浸镀所需的温度。个别是在炉子末尾的热张辊或转向辊前衡量钢带的温度，如图1所示。然而，这个温度还不是钢带最后投入锌锅镀浴时的温度，由于从这边到钢带投入锌锅镀浴还要经由热张辊或转向辊和炉鼻一段经由，严酷讲还会涌现温度的降落，独特是对于临盆薄板或炉鼻保温后果不好的临盆线而言，这个工夫产生的温度差必要加以思虑。
图1锌锅温度的动态精确节制旨趣
Fig.1Principleofdynamicandprecisecontrolfortemperatureofzincpot
1-退火炉冷却段2-冷却风机3-风机机电4-钢板温度节制系统5-钢板温度衡量探头
6-镀锅感到体7-锌锅温度节制系统8-锌锅温度衡量探头9-锌锭10-锌锅
图2冷凝线高度默示（图1的A向视图）
Fig.2Heightofcondensingline(AviewofFigure1)
咱们在尝试中碰到的别的一个须要思虑的过错是钢带温度衡量法子的过错。个别都是行使光学高温计来衡量钢带的温度，其旨趣是依照不同温度下钢带对光线的反射率不同来衡量的。但钢带的反射率除受温度的影响除外，还遭到钢带的成份、表面氧化形态、表面粗劣度，以及炉内气体的穿透性等一系列成分的影响，于是衡量的数据与本质的过错较大，况且没有想法对钢带的本质温度实行衡量，也就没法校对光学高温计的精度。
为理收拾这两个过错题目，咱们探索出了采取热均衡法来反推钢带入镀锅时的切确温度的法子。以锌锅为热均衡的协商目标，临盆形态下热量的收入有两项，一是钢带本身温度带进的热量Q1，另一个是镀锅感到体加热产生的热量Q2；热量的支拨也有两项，一是参与镀锅内的锌锭凝结并升温到镀熔温度所汲取的热量q1，另一个是镀锅本身分散出去的热量q2。要是q1=0且Q2=q2的话，则Q1=0，也便是说钢带的温度与锌锅镀浴的温度一致，没有带进热量。而这边Q2也许很便利地计划出来，q2也也许经由本质衡量到。q2衡量的法子是：在临盆线停机时，在中止镀锌、中止参与锌锭，但气刀个别做事，镀锅处于与个别做事时雷同的温度和散热形态下，纪录单元工夫内锌锅加热器所损耗的电能，便是锌锅本身分散出去的热量q2。在开机后，一段工夫短暂不加锌锭，使q1=0，并居心调度钢带温度，抵达使锌锅感到体所损耗的电能与q2一致，即Q2=q2，则这时钢带投入镀浴的本质温度与锌锅镀浴温度一致。个别而言，镀浴温度是采取两只以上的热电偶来衡量的，衡量的精度较量高，基天性知足咱们实行精确节制的须要，如图1所示，于是这时咱们也许将钢带光学高温计显示的温度与镀浴热电偶显示的平匀温度调度一致，如斯就不光使钢带在衡量点与入镀浴之间的工夫温度差补偿掉了，又补偿了光学高温计的衡量过错。
4钢带温度的动态精确节制法子
在临盆本质中，不少临盆线都是依照阅历数据来设定钢带的温度。然而，设定的根据是甚么？怎样进举动态调度？这些都不为人知。咱们探索出了以锌锅镀浴温度为基准，节制钢带与镀浴之间的温度差来设定钢带温度的法子，既保证产物品质，又简略易行，觉察题目后还也许实时调度。
热浸镀工艺旨趣有一个基础的前提便是钢带的温度与镀浴的温度基础一致，能力保证钢带与镀浴有较好的浸湿性，以及钢带基体和镀层有较好的结协力[2]。如前所述，为了保证产物的表面品质和内涵品质，经由节制冷凝线的高度来调度镀浴温度是很科学正当的法子，在镀浴的温度肯定此后，就也许经由调度钢带与镀浴之间的温度差来节制钢带的温度，将温度差节制在正当的规模内，能力保证产物的品质和临盆的成功实行。
对于镀锌而言，锌和铁之间的响应性不是很强烈，要是钢带温度比镀浴温度高一些，不会产生太大的影响，于是为了省俭电能，也许采取合适抬高钢带温度来增长镀浴热量的做法。同时，由于薄板从测温点到投入锌锅这段间隔内，温度降落要大于厚板，况且所带领的热量较少，于是，钢带厚度越薄，退火后的钢带温度必要越高，况且，这两者不是线性的关连。
表1是某临盆线锌锅温度和钢带入锅温度节制的本质数据，仅供参考。
表1镀锌锌锅温度和钢带入锅温度节制案例
Table1Examplesofgalvanizedzincpottemperatureandstriptemperature
钢带厚度
/mm
锌锅温度
/℃
（钢带温度-锌锅温度）
/℃
钢带温度
/℃
本质冷凝线高度
/m
0.2
25
2.2
0.4
20
2.5
0.6
10
2.9
0.8
7
3.2
1.0
6
3.4
1.2
5
3.6
1.5
4
3.8
2.0
3
3.9
2.5
2
4.0
要是镀铝锌硅也选择如斯的法子，则会产生与钢带来往处的部分镀浴温度更高，钢带中的铁与镀浴中的铝响应愈加强烈，既会产生镀层与基板之间的金属化合物层过厚，影响产物品质，也会产生产渣量增高[3]，于是不能选择这类法子。
热浸镀铝锌硅时，最好计划是采取钢带投入镀浴的温度低于锌锅镀浴的温度，使钢带范畴的部分锌锅温度低于整个温度，产生一个低温区，跟着温度的下降，铁在锌锅中的熔解度是降落的，如斯子就也许使钢带与锌锅来往的部分地区铁的熔解度处于过饱和形态[4]，既也许在热浸镀时按捺铁熔解于锌锅中，也也许在热浸镀竣事后的冷却经由中增长镀层的冷却速率，合适下降冷凝线。于是，不光抬高了产物品质，又缩小了产渣率，是较量正当的做法。固然，不同厚度的钢带必要选择不同的温度差，对于薄板而言所带的热量较少，温度差也许大一些；对于厚板不光带领的热量较多，而上表面与芯部本身的温度差较大，于是与锌锅的温度差必要小一些。
表2是某临盆线锌锅温度和钢带温度节制的本质数据，仅供参考。
表2镀铝锌硅镀浴温度和钢带入锅温度节制案例
Table2ExamplesofGalvalumepottemperatureandstriptemperature
钢带厚度
/mm
镀浴温度
/℃
（镀浴温度-钢带温度）
/℃
钢带温度
/℃
本质冷凝线高度
/m
0.2
20
2.2
0.4
18
2.5
0.6
16
2.9
0.8
14
3.2
1.0
12
3.4
1.2
11
3.6
1.5
10
3.8
2.0
8
3.9
2.5
7
4.0
5题目商议
1）锌锅温度调度与产渣题目
由于锌锅温度与铁在镀浴中的熔解度相关，锌锅温度的改变会引发锌渣的增长[5]，这是弗成回避的题目。然而，要是是以而错误锌锅温度做出调度的话，是不正当的。这是由于，这类跟着临盆的产物规格自动对锌锅温度做出的调度，尽管幅度较大，但频率很小，于是，对锌渣的产生影响是很小的。锌锅温度影响锌渣产生的重要因为黑白人为节制的摇动，譬喻感到器节制精度或加锌锭等等景遇，这类情状下，尽管幅度不大，但频率很高，影响就很大。
2）对于零锌花产物涌现锌花题目
冷凝线的高度影响到冷却的速率，从而影响到锌花的尺寸，不管大锌花依然零锌花，都是如斯。采取无锌花增进元素的纯锌临盆零锌花产物时，经常锌锭的纯度不能知足工艺的须要，要是冷凝线太高的话，结晶的经由很慢，就有或者会涌现锌花的景象。这时也必要下降锌锅温度，经由下降冷凝线来征服锌花尺寸偏大的题目。固然，要是采取镀后冷却风机对钢带实行冷却，放慢结晶速率的话，且冷凝线在镀后冷却风机的规模，也能临盆出及格的无锌花产物。
3）对于铝锌硅厚板临盆的题目
铝锌硅产物镀层中的铝含量很高，镀层和基板的响应独特强烈[6-7]，下降冷凝线是独特必要的，要是临盆规格很厚且很高镀层的产物时，涌现锌锅温度低于℃但冷凝线依然高于6米的情状时，必要采取更大的镀后冷却速率，譬喻喷雾化水冷却等，下降冷凝线的高度。
4）冷凝线的清楚水平是产物品质的急迫响应
要是钢带表面的杂质多、粘有炉鼻灰、表面存在划伤等毛病时，会增进镀层的结晶[7-8]，在冷凝线如下就最先结晶，也许产生冷凝线朦胧不清，规模很大，变得不规定。于是，从液态镀层的反光的情状和冷凝线规模内结晶的情状，还也许看出前责罚洗濯的后果、炉内有无尘埃，等等题目，决断临盆物在结晶和镀层附着方面的品质情状。
5）冷凝线的形态是钢带温度的可靠写真
锌是晶体，到了其固结点就会结晶成固体，于是冷凝线的凹凸，便是温度的凹凸[9-10]。在个别情状下，冷凝线是向下凹的抛物线。然而，偶尔会涌现很尖的三角形冷凝线，以至“山”字形的，那便是炉内快凉风箱出了题目，致使钢带横向温度严峻不平匀。
6论断
做家在历久临盆尝试中探索出了一套便利易行、行之灵验的钢带延续热浸镀镀锌临盆工艺，对钢带退火冷却后浸入镀浴时的温度和锌锅镀浴本身的温度，这两大工艺参数进举动态精确调度，其法子如下：1）热浸镀锌锌锅温度的动态精确节制的绳尺是，经由观看和调度冷凝线的高度来决断锌锅温度的凹凸，当冷凝线高度低于1米~2米时，合适抬高锌锅温度，当冷凝线高度高于4米~6米时，合适下降锌锅的温度。2）钢带温度工夫过错的补偿与衡量过错的校对法子是，临盆该临盆线打算厚度规模的中心厚度的产物，且中止参与锌锭，调度钢带温度，当镀锅加热器所损耗的电能适值即是镀锅散热的数目时，则将测温仪器的显示温度调度为热电偶衡量到的锌锅的温度。3）热浸镀时钢带温度的动态精确节制法子是，以锌锅温度为基准，节制不同厚度钢带温度与锌锅温度之间的差，来节制钢带的温度，钢带厚度越大，则所述温度差越小，反之，越大。临盆热镀锌产物时，钢带温度高于镀浴温度；临盆热镀铝锌硅产物时，钢带温度小于镀浴温度。4）锌锅温度的自动调度不会对锌渣产生很大的影响，而冷凝线的调度对产物品质意义很大。尝试证实，采取这类法子对钢带退火冷却后浸入镀浴时的温度和锌锅镀浴本身的温度，这两大工艺参数进举动态精确调度，合乎热浸镀锌的工艺旨趣，有益于保证临盆出优异的产物，省俭动力，并保证临盆的成功实行。参考文件
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[10]李九岭,许秀飞,李守华.带钢延续热镀锌临盆问答[M].北京：冶金出书社,
做家简介
许秀飞
许秀飞，熏陶级高档工程师、九三学社社员、重庆市涪陵区四届政协常委，获得天下钢铁产业做事楷模、重庆市有卓绝孝敬的中青年行家、重庆市产业先进个体等光荣名称，享用国务院非常补助，现任中冶赛迪高档磋商师，建有重庆市机关部授牌的行家做事室。出书了多本专科著做，主宰草拟国度准则6项、行业准则8项。掌管终了的多项后果，分获省部级科技先进奖一等奖2项、二等奖3项、三等奖2项。
做家简介
张雨泉
张雨泉，原武钢冷轧总厂厂长，宝武鄂钢富强有限负担公司总司理，熏陶级高工，宝钢冷轧技能委员会常务委员，华夏冶金金属网第一行家，华夏金属学会轧钢分会（冷轧协会）副主任。理解冷轧工艺、把握冷轧技能、更好的为我国冷轧、工艺、品质、设置的进展孝敬气力。
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