带钢热镀锌线生产成本的控制

　　1 概述

　　目前国外带钢连续热镀锌生产线有600余条，生产能力约为1.2亿t/a;我国宽带钢连续热镀锌线已发展到195条，年生产能力达到3950万[1]。可见，热镀锌板的市场竞争相当激烈，而竞争的焦点是产品质量和生产成本。据作者多年的实践经验，现提出几项有效控制带钢热镀锌线生产成本的措施。

　　2 一次性投入成本的控制

　　带钢连续热镀锌线建设期一次性投入成本的有效控制，应注意以下几方面：

　　(1)应搞好市场调研，确立市场定位。

　　(2)应根据市场定位确定产品大纲，选择规格品种。

　　(3)根据所生产的品种规格，确定生产工艺和设备组成。

　　(4)应建设经济型机组。

　　①建设专业化机组而不建一机多用机组，即不建一机双锅线，既生产热镀锌板又生产铝锌硅板;既生产大锌花板又生产无锌花板;既生产纯锌层板又生产铁锌合金层板，这种机组不经济;不建厚度跨度太大的热镀锌机组，如可生产厚度规格为0.2～2.Omm、0.3～3.Omm等镀锌板;不建冷轧板退火和热镀锌线兼容机组;不建冷轧板和热轧酸洗板兼容热镀锌机组。

　　②根据企业经济实力和产品定位选择机组年产量。工艺段速度为80m/min时，年产量应达到10万t，产量偏低不经济;工艺段速度为120m/min时，年产量为15万t，卧式炉长应增加30m，比年产10万t的机组总投资会增加400万元，但产量可增加5万t，是经济型机组;工艺段速度为150m/min，年产量为20万t，卧式炉应改为立式炉，年产量可增加5万t，但总投资要增加1500万元。

　　由此可见，年产10、15、20万t的机组中，最经济型机组是工艺段速度为120m/min，年产15万t的机型。但也不能一概而论，年产20万t机组能否建，应具体情况具体分析，主要由产品大纲决定，如生产汽车板、高级家电外板等高附加值产品，利润空间较大，即使多投入1000多万元，也能很快收回投资。

　　③完整的冷轧深加工产业链应具备冷轧、镀锌、彩涂3道工序。经济实力达不到时，应先上厂家最熟悉的工序，例姆，做热镀锌板贸易的，对热镀锌市场比较了解，已有热镀锌板市场销售网络，应先建热镀锌线，再向冷轧、彩板两头延伸;又如，厂家熟悉冷轧技术的，应先上冷轧，然后再向镀锌、彩涂延伸;也可以先上彩板，再向镀锌、冷轧延伸。冷轧板、热镀锌板、彩涂板的价位都在市场调节中呈现高低式波浪前进，其中有些品种处于高价位状态，就可以保证企业的正常经营，因此具备3道工序无疑增加了抗风险能力;具备3道工序也有利于产品质量的稳定和生产成本的降低。

　　(5)为实现投入资金少、建设周期短、收回投入资金快，应找业绩多、经验丰富、实力强的承包商建设机组;同时应高起点起步，追求科技含量，加强竞争力。

　　3 炉子能耗成本的控制

　　炉子能耗占热镀锌生产成本的20%，所以必须采取降耗措施。

　　3.1能源介质选择

　　目前，热镀锌生产线退火炉用燃料有：天然气(70元/t)、电(120元/t)、石油液化气(180元/t)、水煤气(50元/t)。水煤气一定要净化处理，其技术指标为：焦油≤15mg/m3、H2S≤15mg/m3、萘≤200mg/m3、固体杂质≤5mg/m3、发热值≥5.861kJ/m3。

　　据经验，建议选择燃料顺序为：天然气一水煤气一电一石油液化气。

　　3.2加强炉子保温性，减少炉体热散失

　　(1)采用耐火砖砌筑炉墙。耐火砖的特点是热膨胀型，保温性好，炉体外壁温度低，节能效果好，炉体寿命长。但耐火砖的热惰性较大，加热慢、降温慢，不适合断续停炉，并且进炉处理事故再恢复生产，耗费时间长，通常需要I周时间。

　　(2)采用全纤维制造炉墙，纤维的特点是热收缩型，和辐射管及炉辊接触处加热后易产生孔，保温性不如耐火砖，寿命也短。但是其热惰性小，炉子加热快，散热快，处理事故快，炉子调温也快。

　　(3)采用耐火砖和纤维混合型炉墙，其综合了两者优点，克服了两者缺点。

　　(4)选择保温性良好的耐火材料。材料好，价格会高。为此要找到多投入资金与节能价值的平衡点，做到物尽其用、不功能过剩。

　　(5)增加炉墙厚度，降低炉壁外壳温度。增加炉墙厚度会增加建设投入，因此必须找到增加投入和所获得节能价值的平衡点。通常耐火砖炉墙厚度为500mm，全纤维炉墙厚度为330mm，耐火砖和纤维混合结构炉墙厚度为400mm。

　　3.3 降低废气排放温度

　　(1)选择热利用率高的辐射管，减少烟气带走的热量。辐射管类型有直单管、直套管、U型管、W型管、单P管、双P管。直单管、直套管的废气排放温度均大于650℃;U型管、w型管废气排放温度均为600℃左右;新型双P管废气排放温度约为550℃。所以建设新机组时，根据炉型应选择U型管、W型管或双P管。

　　(2)采用蓄热式烧嘴，废气排放温度低于200℃。但该技术在热镀锌线辐射管上的应用还不成熟，应谨慎选用。

　　(3)余热利用。辐射管排放的废气温度约为600℃，通过热交换器可把保护气体预热到400℃，再将此保护气体直接喷射到带钢上，带钢可被加热到250～300℃，由此废气温度可被降低;利用废气预热空气，再利用热空气烘干脱脂后带钢、淬水槽后带钢、钝化后带钢，废气经进一步气、水换热后温度可被降至200℃以下。

3.4选择合理的加热制度

　　加热制度合理是节能的重要途径。

　　FH全硬板，应采用半退火工艺，带钢温度控制在550℃左右;CQ机械咬合级镀锌带钢，温度应控制在730℃左右;DQ冲压级镀锌带钢，温度应控制在780℃左右;DDQ深冲级镀锌带钢，温度应控制在830℃左右。

　　4锌锭消耗成本控制

　　由于全球性锌矿资源的枯竭，造成锌价飞涨。而锌消耗成本占整个热镀锌工艺生产成本的70%以上，所以需加大节锌力度。锌消耗的去向只有2个：一是被带钢带走形成热镀锌层;二是形成锌渣。

　　4.1锌层厚度控制

　　(1)热镀锌板在大气中主要发生电化学锈蚀，钢板为阴极，锌层作为阳极牺牲溶解，保护钢板不被腐蚀。在非海洋性气候和非重工业区，锌层每年被腐蚀1μm，锌层重量2759/m2(双面)，单面锌层厚度为20μm，可使用20年。锌层厚度一般由用户根据使用场合而定，如洗衣机的整体设计寿命为10年，则用热镀锌板作外壳时其单面锌层厚度应为10μm。

　　(2)根据热镀锌板现行标准，热镀锌板镀层厚度只允许大于或等于用户所要求的厚度。所以要实现锌层厚度既符合标准又不造成锌浪费，应在机组中安装在线锌层测厚仪，随时监测锌层厚度，人工干预气刀参数，调节锌层厚度最佳值。如用户要求锌层为150g/m2(双面)，则操作给定值为153g/m2(双面)就可以实现目标控制。若人工操作，一般给定值为170g/m2(双面)，才可实现150g/m2(双面)的目标值。闭环控制系统比人工控制可节锌10%。

　　(3)根据国际标准，用户在合同中没有注明锌层厚度时一律按商用板供货，即锌层厚度为275g/m2(双面)。随着锌锭市场价格攀升，锌消耗在生产成本中的比例加大，最直接的解决办法是和用户协商降低商用板锌层厚度，而要实现吹薄锌层可采用以下措施：

　　①增加气刀喷吹动能[2]

　　根据机组工艺段最高速度来选择气刀风机排风量和电机功率，见表1。

　　②降低机组运行速度

　　风机电机功率不变时，应降低机组运行速度，因为速度越高锌层越厚，带钢运行速度和锌层厚度关系见表2。

　　③提高锌液流动性实践证明，提高锌液流动性可以减薄镀锌层。长期以来，人们认为锌液温度越高锌液流动性越好，这也是结构件热镀锌行业一直追求的目标。带钢热镀锌可以用气刀喷吹减薄镀锌层，而结构件热镀锌主要依靠锌液流动性来减薄锌层。所以过去结构件热镀锌在550～600℃的温度下进行，但结果适得其反，温度越高反而锌层越厚。研究证明，锌液流动性和温度几乎没有关系，固体锌块熔化后就具备一定的流动性，进一步提高温度，锌液的流动性几乎保持不变。锌液的流动性主要取决予锌液中的铁含量，即铁含量越高锌液流动性越差。铁在锌液中的饱和浓度随锌液温度增高而上升，例如450℃时，铁在锌液中的饱和浓度为0.03%，500℃时为0.15%，600℃时为0.4%。由此可见，高温镀锌时，因为锌液中含铁多，锌液流动性差，得不到薄镀层。目前，钢结构热镀锌全部采用了低温镀锌，热镀锌温度控制在435～440℃，由此获得了薄镀层。

　　提高锌液流动性的主要措旌是向锌液中加入一定量的铝来除铁。铁在锌液中以铁锌合金状态存在，铝和铁在锌液中可发生化学反应：

　　2FeZn7+5Al→Fe2Al5+14Zn

液态锌的密度为6.89/cm3，Fe2A15金属间化合物的密度为4.29/m3，所以Fe2Al5可上浮成为表渣而除铁净化锌液，提高锌液流动性，从而容易把锌层吹薄。锌液中铝含量和控制锌层厚度的关系见表3。

　　注：风机排风量为5400m3/h，风机电机功率为132KW，锌液温度为460°C。

　　4.2锌渣生成量控制

　　控制锌渣生成量的措施有：

　　(1)控制锌液中的铁含量

　　锌液中铁含量是影响锌渣生成量的主要因素。锌液温度为450～460℃时，铁在锌液中的饱和浓度为0.03%，若是超过此值便会从过饱和的锌液中析出，生成铁锌合金，俗称硬锌，其金属间化合物为Fe2A15，FeZn13或FeZn25带入锌锅中

　　1kg铁粉，可平均生成13kg锌渣。

　　(2)强化脱脂工序[3]

　　锌锅中铁含量增高，其90%的原因在于不良的脱脂工序。所以要减少锌渣就必须强化脱脂工序。

　　普通国营大型5桃架连轧机生产的冷硬板，其表面残油、残铁总量约为800 1200mg/m2(双面)，而民营企业十二辊及六辊可逆式轧机，其产品残油残铁高达1500～1800mg/m2(双面)。据测定，铁粉含量占残留物总量的40%～50%，所以冷硬板表面的残余铁粉量约为350～900mg/m2(双面)。目前国内外的热镀锌机组，不管是采用N.O.F法还是采用全辐射美钢联法，均配置有完善的脱脂段。根据实践经验，脱脂段的组成应为：带有高压逆向成45。角喷射脱脂剂装嚣的化学脱脂;带有4对高速逆向旋转尼龙刷辊边喷脱脂剂边刷洗的刷洗脱铁;带有4～6对电极的电解精脱脂，以及喷水刷洗，3级热水漂洗，挤于，热干燥。冷硬板经过优良的脱脂工序一般应除去80%～95%的残留物。一条热镀锌线是否能达到较好的脱脂效果，在具有完善的脱脂设施的基础上，选择优质脱脂剂是重要的一环i脱脂剂有别于普通碱。由于油污的表面张力较高，普通碱对其浸润力较差，脱脂效果不好。而脱脂剂是以碱为基础材料，与高效表面活性剂复合而成，具有较高的脱脂效率。目前国产表面活性剂价格为10元/kg左右，而进VI表面活性剂为60元/kg上下。购置脱脂剂应以质论价，只求价格低，会给生产带来更大的损失。如脱脂剂选择不当，脱脂后只能除去总残油、残铁量的1/3～1/2，会把大量的残铁粉带入锌锅，破坏锌液中铝(A1)除铁的动态平衡，可使锌液中的铁含量在3个月内由0.03%上升到0.10%，不仅出现大量锌锅底渣，而且在热镀锌板面也会出现严重的锌粒缺陷。

　　对于缺少化学脱脂段或电解脱脂段的机组，更应采用优质脱脂剂，才能保证产品质量。

　　(3)避免锌液温度超高

　　锌锅中铁含量增高，其10%的原因是锌液温度超高。带钢最佳热镀锌温度应为455～465℃，475℃为极限点。由铁、锌反应曲线可知，若超过此温度，铁在锌液中的溶解度呈抛物线关系增长，从而形成大量锌渣，并可造成以下危害[4]：

　　①由于底渣、表渣增多，直接增加10%～15%的锌消耗;

　　②增加10%～15%的含铝合金消耗;

　　③生成大量底渣，每月须捞取底渣，降低了生产作业率;捞取底渣会对耐火砖砌制的工频感应锌锅造成碰撞，减少了锌锅使用寿命;

　　④会使热镀锌板表面出现锌粒缺陷，严重影响产品质量。

　　(4)避免捞渣带锌

　　①实施前勤后懒的操作方法，具体做法是在前面气刀下方要勤快扒渣，把气刀喷吹造成的表渣及时向锌锅后部扒，不让表渣粘在运行的带钢上。锌锅后部应让表渣全部遮盖，这样可防止锌液面被氧化。锌锅后部每8h捞表渣1次，且应捞去2/3的表渣，留1/3继续覆盖表面，做到表面不结硬壳为佳;

　　②捞渣勺子应呈浅片稍带弧形，捞表渣时只取表渣不接触锌液，要做到这一点，表渣层必须积存一定厚度;

　　③捞表渣时取渣不能过快，必须让纯锌液从捞渣勺的孔中流回锌锅，不让渣中夹带纯锌。

　　(5)加强锌渣管理

　　①锌渣生成量必须有专人管理;

　　②应计算出每月吨钢的锌渣生成量;

　　③年度列表统计，找出每月锌渣生成量产生差异的原因，从而得出最好的控制方法。

　　5 结语

　　在带钢连续热镀锌作业中，锌锭消耗占工序成本的70%;能耗占工序成本的20%，只有有效控制这两项生产成本才能提高产品的竞争力。

　　[参考文献]：

　　[1]李九岭.我国宽带钢热镀锌现状及市场前景[J].轧钢，2005，22(3)：3—6.

　　[2]李九岭.带钢连续热镀锌[M].北京：冶金工业出版社.2001.

　　[3]汪晓林.脱脂工艺与设备[Z].武汉：武汉吉瑞科技集团.2005.

　　[4]李九岭，郑洪道，汪晓林，冷轧带钢表面污染物及其对热镀锌的影响[J].武钢技术.2006，(3)：36—39.