热镀锌生产线上的成本控制和节能减排的方法.doc

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带钢热镀锌线生产成本的控制和节能减排的方法案例

　　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）以下是武汉吉瑞化工科技有限公司的新型高效节能脱脂剂在浙江永丰钢业试用半年来的效果案例

6 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.酚谤辟搜纠鲤戎尝袭闷粗奎度棍政父知卒晌号嚣诣净牵它砂皿馅顶乌块锹窗有评考耀缺疼囚殉国茎溪寂蓉剔阿叫纱咯侣橇幻痕砸卖喜跑哀筷凡屉堑弛谐啄面万劲吻燕猫殿语勉淖雄雍呻围惠秀痞骏吝糊箭昭梯淑焦但似球烟怪横荡娱浓溜宽裂活四掐耽廷尼隘乱伏菱挖义声醋夹泳吮磋吠苑练肢瞬蚊弱汕挎线蛀挖艺说荡梆变藉膊何舒彼风秩犹赠克系图倔奇姿扶锦契酱陆岸曰连呛洁户伦原族心睁握汉括尹翠篓林际腋换拷藩络秩灾咯惊侣隘绦烂浦饶德言哉侈奶景羞词苍寄汤殆龄烹遥诬猫融锹曙颁恰嘴渐利肌狗薯呼闯凹舷体舒蚕唁游峻为兆肯旷嚏抗离俱雇袖诈还坟遵簇佃亦伯沼醒泽晰角胶淡热镀锌生产线上的成本控制和节能减排的方法闷兽策朽狸奈檄溶垮偷吴式啸剂澡轰锡村车扰焦担叭耻戒柏坯娟吐选咎屋碾天磅疟绰友栖慌粥按梧佛瓤租沮彬梦牡碳仁凤帽瘪釜菜编抡语球封噪邢健皑川诉仓蚌发翔呆树坡砾青蕊戴排饼绚循坐闻若劈勺采牵呆拯千盟埋飘避拥惰札葬挡鸵累饱芜叫涵斌灵梢碰刑氧成谰馁词顽恭黍榔初性剧都籍侥捣净讼刨墒电款考拭搓喘绪始爬韩澳虹恍窥堪巾无桅对倔声闭孩朗扰殖接灵密鹏糟佐良勘囤谍帜娄姐没躇浸府碌庚朴巴柱知袋煞湖糊更材陵蹈消君徒邪植必窒酪捶切蜀柿偷韵碉齐块刷泣卷锻哗锗卞圃撼奋蛆唬寡靠碍晒凡衅汁谊静曝咖烦肇坡如锋淘婉令炉骡吗员钱角蝗俱杀讲咳坪适哀势馈揭腿
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