傳統(tǒng)帶鋼鍍鋅線須耗用大量的鋅，由于鍍鋅工藝的波動（如帶鋼的運動）較大，必須涂鍍更多的鋅液才能確保所有點面均達(dá)到最低要求的鍍層。如果帶鋼運動穩(wěn)定，便可更加精確地調(diào)整涂鋅量，由此節(jié)省下來的鋅料可使生產(chǎn)成本下降。同時，由于帶鋼的運動更加平穩(wěn)，其運行速度便可提高，帶鋼與氣刀間的接觸風(fēng)險降低，從而可減少表面缺陷。

動態(tài)電磁鍍鋅優(yōu)化裝置適用于裝配氣刀的鍍鋅線，能夠起到穩(wěn)定帶鋼行走的作用。它通過感應(yīng)式檢測手段控制幾個磁力，可同時糾正帶鋼的各種不良動作或形態(tài)。該系統(tǒng)作用于調(diào)節(jié)鍍鋅層的氣刀的上方區(qū)域，以無接觸方式穩(wěn)定帶鋼。本文介紹的帶鋼穩(wěn)定系統(tǒng)一直在韓國Hysco鋼廠的連退鍍鋅線上成功運行，同時也在荷蘭的Wuppermann鋼廠、俄羅斯的MMK鋼鐵廠和德國的TKS鋼鐵公司投入了運行。

帶鋼鍍鋅原理剖析

鍍鋅板將鋅的優(yōu)良性能（如抗氧化和高品質(zhì)表面）與鋼的強度相結(jié)合，廣泛應(yīng)用于對材料性能要求較高的領(lǐng)域，如汽車制造業(yè)、建筑業(yè)、廠房建設(shè)和家電制造行業(yè)等。經(jīng)久的耐腐蝕性能是鍍鋅板的一大優(yōu)勢，因此，有一半以上的冷軋帶鋼被加工為熱鍍鋅板。

在傳統(tǒng)熱鍍鋅生產(chǎn)線中，退火后的帶鋼被浸入到鋅池（鍋溫約460℃）中，從鋅池出來時帶鋼表面附著一層鋅液，具體的鋅附著量取決于帶鋼的行走速度和表面組織，但要明顯超出要求的鍍層厚度，所以在前后兩端設(shè)有氣刀，采用細(xì)薄而強勁的空氣或氮氣射流吹掉多余的鋅液。除控制鍍層厚度以外，氣刀還能確保鋅液被均勻地涂鍍于帶鋼表面。經(jīng)氣刀吹除后，兩側(cè)均涂有鋅液的帶鋼被垂直引向上方。但是，由于帶鋼的運動和板形不可避免地存在偏差，帶鋼上必須保留較多的鋅液，以保證整個寬度和長度上獲得所需的鍍層厚度。

氣刀系統(tǒng)在帶鋼從鋅池出來以后用來控制涂層厚度。氣刀被安置于兩側(cè)，開口極細(xì)，以一定的壓力將空氣或氮氣吹到帶鋼上，系統(tǒng)化地刮去多余的鋅液。以這種方式獲得的鍍層厚度取決于吹氣壓力和刀口至帶鋼的間距。

熱鍍鋅鋼可劃分為兩類不同的產(chǎn)品：一種為鍍鋅板，或被稱為GI板。生產(chǎn)這類鍍鋅產(chǎn)品時，涂鍍有鋅液的帶鋼經(jīng)冷卻后獲得閃耀金屬光澤的高品質(zhì)鍍鋅層。另一種為經(jīng)擴(kuò)散退火的鍍鋅板，又被稱為GA板。生產(chǎn)這類產(chǎn)品時，涂有鋅液的帶鋼離開鋅池后由一個感應(yīng)爐加熱至500℃以上。這一退火工藝使鐵元素擴(kuò)散至鋅層中，形成一種鋅與鐵的合金鍍層，呈現(xiàn)暗然無光的灰色鍍層。然而，與GI板的純鋅鍍層相比，GA板具有更優(yōu)的焊接性能和涂飾性能。

在鍍鋅工藝中，帶鋼的行走是必不可少的。由于帶鋼上的鋅層仍為液態(tài)，帶鋼必須在鋅鍋與上撓曲輥之間（約35米~70米）做無接觸行走，沒有任何輥輪起穩(wěn)定帶鋼的作用。此外，鋅池和冷卻塔中產(chǎn)生的波動與鋅池輥輪都影響帶鋼的行走。因此，帶鋼在氣刀下波動越小，過分涂鍍量就越小。

技術(shù)與設(shè)計保穩(wěn)定

無接觸電磁帶鋼穩(wěn)定系統(tǒng)的帶鋼穩(wěn)定功能是通過幾個電磁體和感應(yīng)傳感器實現(xiàn)的。這些電磁體和傳感器成對布局，安置在帶鋼的前后兩側(cè)，位于氣刀的上方。該系統(tǒng)測量并控制帶鋼的位置，將帶鋼的不良動作減少到最小程度。這些不良動作包括帶鋼的橫向跑偏（即振動）和縱向跑偏（如橫向彎曲）。

電磁體的定位和數(shù)量確定。電磁體安置在氣刀的上方，位于帶鋼兩側(cè)，且都處于同一水平上。與帶鋼寬邊平行的一對外側(cè)磁體是可移動的，而中間一對磁體是不可移動的。這些磁體采用快速卡蘭便捷地安裝到氣刀上。通過機械連接手段，氣刀系統(tǒng)的移動功能由帶鋼穩(wěn)定系統(tǒng)接管。這樣一來，中間對磁體總保持在帶鋼中心線的位置。

帶鋼穩(wěn)定效果隨磁體與氣刀間的距離增大而減小，如果氣刀間隙與磁體中心之間的距離大于帶鋼寬度的1.5倍~2倍，則系統(tǒng)對氣刀中帶鋼的振動和形態(tài)的作用相當(dāng)小。磁體與帶鋼間的距離為20mm~50mm，間距的選擇應(yīng)保證帶鋼與磁體間高效的磁力沖擊。

因為該系統(tǒng)是模塊化設(shè)計，可根據(jù)鍍鋅帶鋼的寬度和用戶要求選用3對或5對磁體，但至少需要3對線圈來緩沖帶鋼振動，消除可能發(fā)生的帶鋼橫向彎曲，兩對外側(cè)磁體可精確定位帶鋼邊部。由于Foen氣刀系統(tǒng)的移動功能，中間一對磁體總是位于帶鋼的中心。這種布置能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度的橫向彎曲糾正。對于采用5對磁體的擴(kuò)展型方案，外側(cè)磁體仍然安置于帶鋼邊部，其余幾對磁體的布置方式應(yīng)使帶鋼沿整個寬度受到均勻的控制，從而以穩(wěn)定的方式行走。對寬度小于1300mm的帶鋼而言，只須要使用3對磁體。

由于磁體對是可移動的，生產(chǎn)過程中帶鋼穩(wěn)定系統(tǒng)在板形校正方面具有極大的靈活性�？傮w而言，可移式外側(cè)磁體和模塊化設(shè)計在鍍鋅過程中為各種標(biāo)準(zhǔn)尺寸的帶鋼提供最好的穩(wěn)定作用。

微調(diào)。每對磁體安裝有一個位置檢測系統(tǒng)，可不斷地?zé)o接觸檢測磁體至帶鋼的間距，由快速控制回路對該傳感器測定的帶鋼位置與目標(biāo)位置進(jìn)行連續(xù)對比。該系統(tǒng)通過流經(jīng)穩(wěn)定線圈的電流的變化，對帶鋼的磁吸引力實行系統(tǒng)性控制，使帶鋼的行走更加均衡化。這樣一來，帶鋼的運動得到極大的緩沖，從而保證帶鋼以更加平穩(wěn)的方式行走。該動態(tài)控制系統(tǒng)的工作響應(yīng)時間僅為1毫秒~2毫秒。該可移式電磁體沿帶鋼邊部布置，確保了生產(chǎn)過程中實現(xiàn)與帶鋼邊部間距的最佳微調(diào)。

提高速度和可靠性。采用該帶鋼穩(wěn)定系統(tǒng)以后，鍍鋅生產(chǎn)線可以更快地運行。該穩(wěn)定系統(tǒng)還能提高設(shè)備可靠性，減少因表面缺陷造成的廢品，降低帶鋼與氣刀接觸的風(fēng)險。將帶鋼穩(wěn)定系統(tǒng)安裝于感應(yīng)爐的上游，可使帶鋼以更高速度平穩(wěn)地通過感應(yīng)爐，使上下兩面的涂層更加均勻，從而獲得更優(yōu)質(zhì)的GA產(chǎn)品。

節(jié)省鋅料。使用該系統(tǒng)后，鋅料的節(jié)省量取決于帶鋼寬度、行進(jìn)速度和所鍍鋅層的規(guī)格等。一般而言，該系統(tǒng)可為帶鋼每面節(jié)省12g/m2~2g/m2的鋅。當(dāng)鍍鋅層較厚時，鋅的節(jié)省量甚至可超過3g/m2。如果帶鋼每面節(jié)省1g/m2的鋅，對1500mm寬、160m/min中速的帶鋼而言，每小時可節(jié)省28.8千克的鋅。假設(shè)每年的生產(chǎn)時間為6500小時，總節(jié)省量為185噸。按鋅價900歐元/噸~3500歐元/噸計算，采用該帶鋼穩(wěn)定系統(tǒng)每年可節(jié)省16萬~65萬歐元。

維護(hù)和改造。由于采用了快速卡蘭裝置，日常維護(hù)時可方便地拆卸電磁體。這樣一來，人們可在專門設(shè)計的檢修臺上對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，也可調(diào)整磁體與測量傳感器的間距。另外，檢查磁體的線性運動和氣動快速開啟功能也很便捷。該帶鋼穩(wěn)定系統(tǒng)可通過改造適用所有型號的Foen氣刀。這樣，該系統(tǒng)便可輕易地安裝到配備Foen氣刀的原有鍍鋅線上。

實際生產(chǎn)顯效果

韓國Hysco鋼廠。該裝置的樣機系統(tǒng)在韓國Hysco鋼廠鍍鋅線上一直成功運行。Hysco鋼廠在Foen氣刀上方安裝了3對電磁體�？紤]到帶鋼寬度，兩對外側(cè)磁體定位于帶鋼邊部，而中間對磁體指向帶鋼的中心。這樣一來，可最大程度地消除帶鋼整個寬度上的橫向彎曲，實現(xiàn)帶鋼在氣刀間的無振動行走。氣刀間隙與磁體中心之間的距離約為1500mm。實際生產(chǎn)表明，使用電磁帶鋼穩(wěn)定系統(tǒng)能減少鍍鋅板和退火鍍鋅板的過度涂鍍現(xiàn)象。

兩方面的原因減少了過度涂鍍：一方面，帶鋼中心部位的振動幅度減少了40%，邊部振動減少了60%，使帶鋼的行走更加平穩(wěn)；另一方面，外側(cè)磁體的精確定位可消除橫向彎曲，使帶鋼寬度上的鍍層更加均勻。該系統(tǒng)使Hysco鋼廠帶鋼鍍層的標(biāo)準(zhǔn)偏差平均減少1g/m2~3g/m2。

此外，生產(chǎn)GA板時帶鋼在感應(yīng)爐行走更加平穩(wěn)，尤其是當(dāng)帶鋼速度為140m/min~180m/min時效果最為明顯。

Hysco鋼廠的現(xiàn)場試驗表明，在不使用帶鋼穩(wěn)定系統(tǒng)的情況下，帶鋼的頂面平均須涂鍍143.184g/m2的鋅，底面平均須涂鍍143.192g/m2的鋅。啟用帶鋼穩(wěn)定系統(tǒng)后，這一參數(shù)分別下降至141.860g/m2和141.920g/m2。因此，啟用穩(wěn)定系統(tǒng)后帶鋼的頂面少涂鍍1.324g/m2的鋅，底面少涂鍍1.272g/m2的鋅，總體可節(jié)省鋅2.596g/m2，每噸鍍鋅板可節(jié)省0.5kg鋅。

荷蘭Wuppermann鋼廠。安裝于荷蘭Wuppermann鋼廠熱鍍鋅線上的帶鋼穩(wěn)定系統(tǒng)首次使用了5對磁體配置，使超寬型帶鋼也可進(jìn)行優(yōu)化。對于寬度小于1300mm的帶鋼，只須使用其中的3對磁體。

該裝置取得了良好的效果，尤其是應(yīng)用于超寬型帶鋼時，5對磁體能夠保證帶鋼平穩(wěn)行走，以改進(jìn)帶鋼的涂鍍效果。因為與帶鋼寬度平行的5對磁體是可移動的，所以可根據(jù)所有帶鋼寬度有效地調(diào)整布局，而且能在運行期間實施進(jìn)一步的微調(diào)。

由于帶鋼穩(wěn)定系統(tǒng)使帶鋼的行走更加平穩(wěn)，帶鋼表面涂鍍的鋅液得以減少，而且因帶鋼顛簸導(dǎo)致的生產(chǎn)停頓大大減少。5對磁體的設(shè)計還使超寬熱軋帶鋼的運行更加穩(wěn)定，對優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)起到了促進(jìn)作用。

使用該系統(tǒng)可節(jié)省鋅料，一條鍍鋅線每年可節(jié)省約190噸~370噸的鋅，具體數(shù)量取決于生產(chǎn)的帶鋼產(chǎn)品。

(關(guān)鍵字：動態(tài)電磁 帶鋼鍍鋅線 鋅 涂鍍 成本)