热镀锌沉没辊常见问题分析及维护与改进措施

尹红滨

摘 要：介绍了热镀锌机组沉没辊的基本结构，分析了沉没辊在生产过程中的主要问题，并提出了沉没辊的维护与相应的改进措施，以提高沉没辊的工作性能和使用寿命，有效改善热镀锌产品质量。

关键词：热镀锌;沉没辊;维护;改进

在冷轧热镀锌生产中，机组的锌锅内采用的沉没辊设计，其结构构成主要包括沉没辊、定位辊、稳定辊及其横梁安装框架机构。沉没辊横梁通过固定螺栓和定位销安装于锌锅上方两侧的基座上，沉没辊则浸没在460℃-600℃的锌液内，并与带钢接触，属于从动辊。由于沉没辊在锌锅内长时间的浸泡和腐蚀，其辊面质量逐渐下降，若不及时更换则会严重影响镀锌产品表面质量。但频繁更换沉没辊又必然会增加机组的停车次数，产量降低的同时，废次产品大大增加，严重影响经济效益。因此，有效延长沉没辊的使用寿命对于提高热镀锌产品质量、增效创收具有重要意义。

1 沉没辊的结构

沉没辊与稳定辊和定位辊统称为锌锅三大件。沉没辊机构由沉没辊装配体和支撑臂结构两部分组成，浸没于锌液中的沉没辊悬吊在两侧支撑臂下端的轴瓦内。其中沉没辊装配体由沉没辊辊体、轴承座、轴套、压环及石墨密封等组成。沉没辊直径通常取600-900mm，早期设计时，为增加设备的纠偏能力，沉没辊辊面带有一定凸度，但这种设计容易使带钢产生瓢曲缺陷，已被取缔。

沉没辊为从动辊，通过辊面与带钢表面间的摩擦力驱动。为了避免带钢在辊面上滑动，需保证两者之间具有较高的摩擦系数。但处于两者之间的锌液具有良好的润滑作用，犹如油膜轴承使带钢在辊面打滑。因此为了将锌液和锌渣及时挤压排出，通常在沉没辊辊面加工排锌沟槽。比较常见的沟槽型式有环状沟槽和双螺旋沟槽两种形式。

2 沉没辊在生产过程中的主要问题

2.1 寿命短

使用寿命短一直以来是沉没辊的致命缺陷。热镀锌生产工艺一般要求沉没辊的使用寿命约为15天，但普通沉没辊的使用周期很难超过10天，尤其是镀铝锌硅的寿命更短。辊子轴套磨损、辊面结渣、辊面磨损等是沉没辊使用寿命短的主要原因。其中轴套磨损后将直接导致沉没辊发生偏斜、振动、旋转不畅，进而造成带钢跑偏、表面缺陷等问题。由于沉没辊的使用寿命较短，机组换辊频繁，生产效率低下，同时还会因停机换辊产生大量废次产品，从而带来巨大的经济损失。

2.2 辊面结渣

沉没辊在工作一段时间后，常会在辊面黏附一层不规则的锌渣，其主要成份为Fe2Al5。这是由于在锌液中含有少量的铝和铁，铁与锌发生反应形成铁锌合金，与铝发生反应则形成Fe2Al5。由于锌液密度为6.8kg/dm3，Fe2Al5密度为4.2kg/dm3，Fe2Al5会上浮形成表渣;当镀铝锌硅时镀液密度较小，为3.7kg/dm3，Fe2Al5就会下沉形成底渣。这些渣附着到沉没辊上便会在辊面形成结渣。因此，普通沉没辊上线连续使用5天左右，便会在带钢镀层表面产生轻微压痕，并随时间逐渐恶化，10天以上时，就会因产品表面质量达不到要求而更换沉没辊。实践证明，在镀铝锌硅时，沉没辊结渣速度较快，两周后辊面结渣厚度可达10-20mm，但相对于镀锌时辊面结渣层较薄，也较为均匀。

2.3 辊面缺陷

沉没辊使用的工艺特点要求辊面具有很高的表面质量。当沉没辊辊面质量较差时，镀锌产品表面易出现渣滓、沟槽痕迹等质量缺陷。在沉没辊材质不断改进的同时，其表面处理技术也在不断改进。热镀锌用沉没辊常采用WC-Co、3%-9%B+Mo、Cr+W+Mo等涂层，并进行涂层的封孔处理。但在喷涂前必须首先消除沉没辊的辊面缺陷或选择无辊面缺陷的辊体进行表面处理。尤其是奥氏体不锈钢材质的沉没辊，因其塑性变形性能好，因此经车削等机械加工后容易掩盖原有辊面缺陷，通常采用喷砂处理可检查这些缺陷。

3 沉没辊的维护与改进措施

3.1 改进材质

优质的沉没辊应具有耐磨性好、抗腐蚀性能强、表面粗糙度适中及良好的尺寸热稳定性。较早的沉没辊轴套及辊身均采用0Crl3Nil3或类似耐热不锈钢类似的材质，耐磨性较差。改进后，轴套材料采用高钴合金，辊身采用316L+Ti，不但能有效降低辊面结渣，且具有良好的热稳定性和耐磨性，显著提高了沉没辊的使用寿命。

3.2 沉没辊轴套的改进

当原料板形较差时，特别是带钢浪形严重时，沉没辊表面与带钢不能均匀接触，使得带钢张力不均，从而易发生跑偏现象，沉没辊及带钢均会因带钢轴向滑动而被划伤。经分析发现沉没辊两侧轴端间隙过大，沉没辊产生径向跳动。通过改进轴套减小轴端间隙，这一问题得到有效控制。

3.3 提高沉沒辊装配精度

沉没辊的装配精度将直接影响结构的受力情况，在进行沉没辊装配时，应在专用安装调整架上进行，并严格控制装配精度。

3.4 降低辊面结渣的影响

目前的技术还不能彻底解决辊面结渣，可通过以下措施降低辊面结渣的危害：①沉没辊的一个使用周期内，须遵循带钢先宽后窄的原则;②采用刮刀以人工或自动的方法将辊面凸起的结渣刮掉;③严格控制镀液的温度范围，正常生产时波动不宜超过±2℃，减少辊面结渣;④根据现场使用情况制定合理的沉没辊更换周期;⑤沉没辊辊面做喷涂处理，喷涂金属陶瓷碳化钨。

参考文献：

[1]孙焕德，杨晓芳.热镀锌机组沉没辊轴套磨损理分析[J].宝钢技术，1997（5）.

[2]宋加.热镀锌板生产技术发展及相关问题探讨[J].轧钢，2009，26（2）：39-43.