液位計相關文章

邯鋼邯寶冷軋廠鋅鍋鋅渣生成原因與控制攻關

日期：2019-04-25 來源：作者：

摘要：本文通過分析影響鋅鍋鋅渣生成的各項因素，結合現場實際鍍鋅板鋅渣影響表面質量的狀況，對癥下藥，從材料成分、鋅鍋反應、溫度控制與鋅鍋液面波動等方面進行分析攻關，并實現了電葫蘆自動加鋅控制裝置的自主設計及應用。有針對性地對各種影響因素進行分析，達到了提高板材表面質量，提高穩定生產作業效率的目的，使得鍍鋅板的產品表面質量得到了有效提升，為高端板材的發展提供了有力的理論與實踐的支持。

一、前言

在熱鍍鋅板不斷進入家電板市場的今天，客戶對于家電鍍鋅板材的表面質量要求也在不斷提高，能否在激烈的競爭中脫穎而出，板材質量顯得尤為重要。鋅渣在板材鍍鋅的過程中是不斷出現的，一旦鋅渣在板帶運動過程中附著于表面上，會使得板材表面產生點狀或條狀缺陷，影響合同的正常交付，因此采取有效措施降低鋅渣的產生是十分有必要的。

二、鍍鋅板鋅渣缺陷及原因分析

鍍鋅板表面缺陷的產生主要由以下幾個方面造成：

1.原料帶鋼板材本身所具有的缺陷，如原帶鋼材料銹蝕，冷軋吹掃不良，表面殘油、殘鐵過多導致冷軋乳化液殘留物過多等。

2.原料帶鋼板軋制生產工藝前處理不當，如脫脂堿點超標、脫脂劑使用不當導致的脫脂不盡，刷毛磨損掉落、刷洗輥電流過小導致的表面刷洗不良，擠干輥表面不良、壓力不均導致的擠干不良，漂洗溫度、水流流量不過度調整導致的漂洗不完全等。

3.退火爐中帶鋼退火工藝缺陷，如無氧化加熱段空燃比過大、爐子存在泄漏、氫氣通氣流量低導致的帶鋼表面氧化，鋅渣鋅灰過多附著在帶條上導致的帶材表面殘留物多等。

4.穩定輥、沉沒輥本身缺陷壓入鋅渣，如輥子溝槽合金層過厚，倒角、粗糙度過小，輥面粗糙度過大，輥子水平度、圓周跳動過大，軸瓦磨損過大等。

5.鋅鍋內帶鋼鍍鋅工藝不適宜，如鋅錠投入過快，帶鋼生產規格頻繁變換導致的鋅鍋溫度波動大，鋅錠投入量不匹配，鋅鍋內鋁含量不穩定或含量過低，輥子支架腐蝕，帶鋼表面還原不良導致的 Fe 溶出過多等。

通過提高對原材料表面質量的要求及有針對性措施的實施，以及退火爐中帶鋼退火工藝的不斷完善，鍍鋅板表面缺陷的影響得到了有效控制，但是在實際生產過程中，鋅鍋鋅渣對于鍍鋅板表面質量的影響仍占有極大的比重。

鋅渣對鍍鋅板表面質量的主要影響如下：

1.嚴重影響鋼卷表面質量。在正常情況下，生產出來的鍍鋅鋼帶表面不應有漏鍍、鍍層脫落、肉眼可見裂紋等影響用戶使用的缺陷，而鋅渣會嚴重影響到帶鋼鍍鋅層的質量，造成鍍層粗糙，產生凹陷、麻點、鋅瘤等，嚴重時會導致大面積鍍層脫落，造成大批量鋼卷質量降級，甚至變成廢品。

2.嚴重影響設備使用壽命。鋅鍋中的鋅渣會增加傳動機構的運行阻力，同時加大鋅鍋內部設備的腐蝕，易造成載荷增加甚至超載，加快設備損壞失效。

3.嚴重影響熱鍍鋅成本。當在生產同樣多的鍍鋅板時，鋅灰鋅渣嚴重會使 Zn 元素在鋅渣中所占的比重更大，則其鋅鍋鋅錠消耗量會比正常狀況下鋅錠消耗量多一倍以上，大大提高熱鍍鋅成本。

4.嚴重影響企業聲譽及形象。由于鋅渣的影響，生產出來的鍍鋅板表面出現缺陷時，一旦發貨外送后被廠家在使用中發現，將會造成極大的品牌負面影響。在市場競爭如此激烈的今天，任何細節都決定著企業的形象。

我們對鍍鋅作業生產現場進行了長期細致觀察，有針對性地進行重點分析，發現鋅渣在鋅鍋中存在的表現形式主要有三種：面渣、懸浮渣與底渣。鋅鍋內的主要成分是鋅液,因此我們可以得到面渣的密度是低于鋅液的密度，其表現為漂浮在鋅鍋表層；懸浮渣的密度與鋅液的密度近似或相等，其表現為懸浮在鋅鍋鋅液中的各個角落；底渣的密度是高于鋅液的密度，其表現為沉淀在鋅鍋的zui底部。經過對鋅渣組成成分進行檢驗和分析后，其主要成分為鐵鋅化合物、鐵鋁化合物、氧化鋅和氧化鋁，它們互相間的轉化反應使得鋅渣在鋅鍋中的表現形式相互轉換，其反應示意圖，如圖 1 所示，其過程如下：

懸浮渣在鋁的作用下在鋅鍋中上浮轉化為面渣：Al+

FeZn7→Fe2Al5+Zn；

底渣在鋁的作用下在鋅鍋中上浮轉化為面渣：Al +

FeZn13→Fe2Al5+Zn；Al+Fe5Zn21→Fe2Al5+Zn；

底渣在鋅鍋中在沒有鋁的作用下分解成為懸浮渣：

FeZn13→FeZn7+Zn；

底渣在鋅鍋的底部自我轉化：FeZn13→Fe5Zn21+Zn；除此之外在鋅鍋中的鐵與鋅液也會發生反應，生成鐵鋅化合物，其中鐵鋅所占比例的不同決定了鐵鋅化合物在鋅鍋中存在的表現形式：nFe+mZn→FenZnm；

由上述分析可得，鐵鋅化合物與鐵鋁化合物為鋅渣的主要組成成分，因此 Fe 元素含量的多少是鋅渣生成控制的重中之重。鋅鍋中 Fe 元素主要是由三方面產生的：在鋼板進入鋅鍋后發生的反應產生 Fe 元素，原料板表面上的 Fe 粉殘留，鋅鍋中機械設備在鋅液中腐蝕所轉移的 Fe 元素。其中帶鋼板進入鋅鍋后發生的反應是鋅鍋內 Fe 元素的主要來源。

三、鍍鋅板鋅渣控制攻關

通過對鋅鍋 Al 元素含量與鋅鍋溫度的控制，可以有效地控制鋅鍋內 Fe 元素的含量，進而大大減小鋅鍋鋅渣的產生。適當增加鋅鍋中鋁元素含量可以提高鋅錠中鋅的利用率，同時將鋅鍋底部的底渣與鋅鍋鋅液中的懸浮渣轉化成為漂浮在鋅鍋表面的面渣，再通過機械手進行撈渣作業，進而減少鋅液中存在的鋅渣。除此之外，Al 元素含量的增加可以減少 Fe 的溶出，降低 Fe 在鋅液中的溶解度，如圖 2 所示，這樣可以加大鋅液黏度和表面張力，優化鍍鋅層的力學性能，提高鋅液的浸潤性，更有利于鋅液附著在帶鋼表面上，保證鍍鋅板的使用性能。

鐵在鋅液中的溶解度是隨溫度環境的變化而變化的，因此隨著時間推移，鋅鍋中鋅液溫度的變化影響著鋅鍋內zui終的鐵損量，當鋅鍋內鋅液的溫度處于 500 ℃附近時，鐵損量隨時間急劇增加，幾乎成為正比例關系。鋅液的溫度低于 500 ℃的范圍內，鐵損量隨著時間的增加上升幅度變得緩慢，近似為拋物線曲線，分析可知在 500 ℃附近時，鐵損量是極大的，即鋅液對工件及鋅鍋的腐蝕是zui為嚴重。當溫度過高達到660 ℃以上時，鋅對鐵產生破壞性的浸蝕，隨著時間的增加，鐵損量幾乎無窮地上升， zui終導致無法進行正常的鍍鋅作業。鍍鋅作業鋅鍋zui適宜的溫度大多選在 430 ℃～450 ℃左右進行，此時鐵損量隨著時間的增加上升幅度緩慢，且鐵損增加量短時間內趨于平緩。鋅鍋溫度的適當降低還可減少鋅鍋鋅液表面由于氧化而產生的面渣氧化鋅，避免面渣附著。而鋅鍋溫度過低則會導致鋅液的流動性變差，影響鋅在帶鋼表面的粘附。

此外，為了進一步減少鋅渣對帶鋼表面質量的影響，采取了多種措施，如鋅鍋爐鼻子改造，四角側面移動式通氮氣吹掃，大大減少其內部的鋅渣殘留。每次停車檢修時，通過提高鋅鍋內鋁元素，使用氮氣對鋅鍋進行攪拌吹掃，讓鋁與鐵鋅合金進行充分地反應，轉換鋅渣狀態，上浮成為面渣后再將其撈取，經過 3 個多小時以上再投入生產后，鋅鍋中鋅渣的含量將會大大降低。

針對鋅鍋液面波動所帶來的板材表面鋅渣缺陷，我們對鋅鍋加鋅過程進行優化改造，采用液位自動控制系統，具體實施為加鋅錠電葫蘆改造，在地面加裝電氣控制箱，由 PLC控制，葫蘆內部電氣元件全部拆除，通過拖纜將電氣線路引至地面控制箱；原有線控制手柄改為無線遙控器。自動加鋅時，電葫蘆使用低速下降，根據上級磁翻板液位計指示運行和停止，在 PLC 程序中使用計時器控制吊鉤下降距離，使其能夠不依靠下限位停車。其控制流程圖，如下圖 3 所示。

當電葫蘆設備通電啟動后首xianjin入手動操作模式，操作人員手動操作電葫蘆掛鋅錠并運行到指定位置；操作人員按下“自動”按鈕，電葫蘆進入自動加鋅模式。喂料結束有兩種保護模式：一是運行時間累計到一定值（整塊鋅錠投入所需時間），退出自動。二是到達下極限位立即退出自動；在自動運行模式下操作人員按下“自動”按鈕可立即退出自動。自動加鋅改造前原電葫蘆為升降雙速，平移單速純手動電葫蘆，沒有任何自動功能。在進行改造優化設備功能后，zui終實現可靠穩定的連續自動加鋅功能。