摘要：分析了在热镀锌带钢清洗中影响带钢清洗效果的主要因素，通过控制冷轧带钢的表面粗糙度，及采用适宜的乳化液工艺可提高带钢的清洗效果。在优化的清洗工艺中采用10～30A/dm2高电流密度，70℃清洗温度尤其重要。

    关键词：热镀锌；带钢；清洗；工艺

    中图分类号：TG335122文献标识码：B文章编号：1003-9996(2008)04-0055-03

    1前言

    生产高品质热镀锌板，原板的表面清洗质量是关键。通常利用浸泡、刷洗、电解等手段，借助清洗剂，将带钢表面的油脂、铁粉等脏物除去。经过良好清洗的带钢，退火后进行锌浴会提高其浸润能力，从而获得良好的锌层表面质量。

    随着冷轧工艺的不断进步，热镀锌原板的表面状态发生了变化，从而对清洗工艺提出了更高的要求。本文将从原板状态、清洗剂、清洗设备方面介绍攀钢在带钢清洗工艺中的经验。

    2原板对清洗效果的影响

    热镀锌用原板要经过酸洗、冷轧、中间库存等工序，其表面状态发生了复杂的变化。

    2.1酸洗工序

    酸洗工序的主要目的是去除热轧带钢表面的氧化铁皮，氧化铁皮去除比例要控制适当，如清除氧化铁皮比例过低则有氧化铁皮残留，即使采用较高浓度的氢气气氛进行退火，也不能将其完全还原，导致镀锌时产生异常锌层；而过酸洗则导致钢基渗碳体暴露，经过冷轧、清洗工序后的带钢表面会变得粗糙，粗糙的凹凸部分成为冷轧过程中铁粉、油脂的聚集点，由于乳化液的油成分含有极性分子，因而使铁粉和油脂在凹凸部分与带钢紧密粘附，清洗工艺难以将其清除，导致该处锌层产生爆发组织。为了更好地控制氧化铁皮残留，甚至需要对热轧工序进行调整。

2.2冷轧工序

    带钢的表面状态主要有表面粗糙度和残留物两方面。

    2.2.1表面粗糙度

    冷轧带钢表面粗糙度的控制涉及到许多工艺因素，对经罩式炉退火的带钢，表面要有一定的粗糙度，以减轻粘结缺陷的产生。而对进行镀锌的带钢，应降低其表面粗糙度，这是因为带钢表面的微小凹凸将成为轧制残留物的吸附点，使清洗效率下降，进而降低锌浴对带钢的浸润性，镀层表面质量下降。

    为此，将原板表面粗糙度和微观形貌进行对比分析。

    喷丸毛化板表面凹凸不均匀，微坑或大或小，凹谷深浅不一，凸包或平滑或尖锐，单位面积内的凹凸少，见图1a。电火花毛化板表面凹凸较均匀，凹谷和凸包较圆滑，单位面积内的凹凸较之喷丸毛化板要多。

    2.2.2冷轧带钢表面残留物

    为了确保轧制过程稳定，必须使用乳化液，同时又可降低轧制力，改善带钢表面质量[2]。而带钢表面残留物与乳化液的特性密切相关。

    为了保证乳化液的使用，需要加入添加剂来改善性能，使润滑剂分子在金属表面形成一层或几层由极性分子形成的网状结构的吸附膜，而基础油分子则溶解在这个网状结构中，吸附膜具备一定的韧性和抗压强度，能有效阻止金属表面微凸起的直接接触，防止粘附，减少摩擦。

    由于乳化液中极性分子和金属表面的吸附力较大，所以添加剂一方面提高了乳化液的轧制性能，保证了轧制的稳定性，另一方面，添加剂中的极性分子与乳化液中的油性成分、细微的铁粉、轧机液压系统的泄漏杂油等杂质，通过极性分子的较强极性(吸附)作用，稳定地存在于钢板的表面凹凸区域[2]。

    根据清洗原理，污物要经过清洗剂的润湿、浸透、包裹、剥离的过程才能从钢板表面去除。而极性分子的强烈作用正好影响到上述清洗过程的进行，导致清洗效率下降。

    残留的油脂在热处理过程中碳化，可能导致镀锌层和带钢之间存在碳成分，2006年用户提出镀锌产品有单面脱锌现象。经过采用INCA能谱仪对缺陷区域进行分析，发现该脱锌区域没有异常形貌，但是碳的含量有异常峰值，确定为基板残留油份在退火过程中被碳化形成。

3清洗剂对清洗效果的影响

    3.1带钢表面残留物特征

    冷轧过程中带钢表面残留物包括：金属颗粒、分解的碳氢化合物、附带的化学反应产物(如铁皂化物)、泄漏的机械油等。

    带钢表面存在的油脂成分比较复杂，动植物油组分以脂肪酸甘油脂为主，其不溶于水而能够和碱起皂化反应将油脂溶解；而矿物油、碳氢化合物、机械油等，属于非皂化油脂。

    由于带钢表面残留物种类多、组成复杂，所以带钢清洗要侧重两方面：一是污垢从基材脱离；二是脱离的污垢分散、悬浮在清洗剂中，防止污垢再次集合或者返回带钢表面。

    3.2清洗剂与污物的作用机理

    油脂类污垢可利用强碱的皂化作用，生成水融性肥皂，同时用分散剂防止皂垢长大和粘附在带钢表面。

    非皂化油脂清洗过程是以表面活性剂的表面活性为主导作用，去污过程分2个阶段：首先，清洗液借助表面活性剂对金属的润湿、渗透作用，穿过油污层到达金属表面，在那里作定向吸附，并向油污金属界面不断渗入，使油污从金属表面剥离，这一过程称之为卷离。其次，在卷离后，被分裂的细小油污通过胶束增溶、乳化及分散进入溶液中。

    如果表面活性剂的润湿作用差，金属表面油污的分离就不完全；如果乳化、分散作用弱，则污垢将再沉积于表面。良好的乳化作用使得被乳化油污破乳，油污浮于表面，经溢流、过滤将浮油除去，这时表面活性剂消耗少，清洗剂使用期长。

    清洗液中存在大量Fe、Ca、Mg等金属离子，这些金属离子与污物分解产生的脂肪酸化合成金属皂碱。金属皂碱不溶于水，在清洗设备内沉积。它会再次粘附于钢板表面，导致清洗效率下降。螯合剂可与这些金属离子化合成配位化合物，从而可抑制其与脂肪酸形成金属皂碱。

 4清洗段设备运行与维护

    在清洗工艺段，沿着带钢运行方向依次有浸泡槽、碱刷洗槽、电解槽、水刷洗槽和水漂洗槽，其运行特点与维护方法如下：

    (1)碱浸泡槽

    通过槽体内维持一定的液位，使清洗剂对带钢表面的污垢进行润湿、软化，为进一步清洗做准备。

    (2)碱刷洗槽

    通过喷射梁将清洗剂直接喷射到带钢表面，同时刷辊逆带钢运行方向进行刷洗。喷射梁角度与带钢呈45°，喷嘴使用一定时间后要进行疏通，确保高压力、大流量喷射。

    对循环使用的清洗剂，由于含有大量的皂化物、铁粉，要利用电磁鼓过滤铁粉，老化的清洗剂要定期进行排放。应选择适宜的清洗剂，以减少泡沫导致清洗剂有效成分的流失；清洗剂温度设定在70℃左右，防止高温使皂化物水解、表面活性剂性能下降。

    根据刷辊的表面检查，应及时更换脱落刷毛或过度磨损的辊子；由刷辊传动电机的电流，给定刷辊与带钢的压紧力度。

    应定期检查挤干辊辊面弹性、表面损伤情况、转动平衡和圆度，以防止挤干效率下降，减少相邻槽体内的清洗剂互相影响。

    (3)电解槽

    电解过程会产生大量的泡沫，含有氢气、氧气，为防止气体的聚集，需通过抽排风机进行排气。清洗剂的成分也要调整，减少电解槽内液体表面产生过多皂垢，阻碍气体排放。

    电解电流保持在总电流6000A以上，保证较高的电流密度。通过在线电导率测量结果，调整清洗剂浓度，电导率值在80ms/cm以上。

    挤干辊的维护与碱刷洗槽要求相同。

    (4)水刷洗槽和水漂洗槽

    喷射梁角度与带钢呈45°，喷嘴使用一定时间后要进行疏通，确保高压力、大流量喷射。由于带钢表面或多或少带有清洗剂，所以应及时补充水箱的水，使较脏的回流污水随时通过溢流口排放。刷辊和挤干辊的维护与碱刷洗槽要求相同。

    5结语

    原板清洗效果与热镀锌板的表面质量密切相关，原板残留的油脂和铁粉将导致镀锌时产生异常锌层，甚至脱锌。而原板残留的油脂和铁粉来自冷轧工序，会降低冷轧板的表面粗糙度；而采用适宜的轧制油将有助于减轻清洗工序的压力。

    酸洗工序之后的带钢表面质量，将遗传到镀锌工序，对锌浴有重要影响。

    良好的清洗工艺制度，能明显提高带钢清洗质量。