气刀发展对镀层影响的思考

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气刀发展对镀层影响的思考

作者：卢丰

来源：《中国科技博览》2014年第14期

[摘要]气刀的发展对提高镀锌板质量，外观美观具有重大意义，同时通过对锌耗的精确控制，有效的利用匮乏的锌资源，对于降低企业生产成本，提高企业市场竞争力，节约地球枯竭资源具有重大而深远的意义。

[关键词]气刀发展 镀层 闭环系统

中图分类号： TG174.4 文献标识码：A 文章编号：

随着国家经济的发展，国家镀锌板的发展也是迅猛的发展，特别是涂镀板核心设备之一的气刀发展就特别具有不同的意义，通过对气刀的使用现状研究，有了许多思考。

1、国内气刀的使用现状描述。

最早使用的辊镀法在实践中暴露出作业线速度慢、镀层控制误差大、操作维修麻烦等缺陷早已从市场上销声匿迹，取而代之的是吹气法，其优良适用的特点已经得到验证，已广泛应用在生产实践中。

据不完全统计，国内镀锌板大部流入建材行业，随着市场的发展趋势，家电板，汽车板也逐步扩大市场比例，但是占据市场主流的依然是建材板。镀锌板的用途直接决定气刀的档次定位。对于一般的建材板生产厂家，机组速度不是很快，板面质量要求不是很高，大部分选用的如图结构的气刀，即我们常说的科勒气刀，

图1 气刀图

也称三腔气刀。它具有结构简单，使用方便，价格便宜的特点，是我们最早国产化引进的气刀。气流从两端进入第一个圆柱形的气刀腔，然后通过管壁上的两排直径为19.5mm，间距为50.8mm的气流分配孔进入第二个气刀腔，再通过一个孔板，进入最后一个气腔，向最后一个气腔的中心方向流动。气流向下偏转25°，最后以水平速度吹出，关键是喷嘴越接近锌液面，就越能放置锌液往四周飞溅。这种气刀也有不足的地方：生产厚镀层容易造成厚边；无法生产薄镀层，如30～40g/㎡的镀层它就很难达到；气流不够稳定，生产GL产品时，易产生气刀横向条痕。但目前，科勒气刀依然是建材板的首选。

随着社会经济的发展，人们对家电产品和汽车车身面板的要求也越来越高，这种产品除了本身需要具有优良的力学性能和深冲性能外，美丽而均匀的镀层也是用户选用的必要条件，显然科勒气刀无法满足这样的要求。我国大型汽车生产厂家选用的家电板、汽车板大都是具有一流家电板，汽车板生产能力的国有钢铁企业，他们所选用的气刀都是高价从国外引进的高端气龙源期刊网

刀，如日立气刀、方登气刀、达克气刀、杜马气刀等，这些气刀对于生产薄镀层、控制气流的稳定性、节约锌锭、获得美丽的锌外观有着特有的功能。他们结构不用于科勒气刀，又各自有自己研发设计的闭环控制系统，结构上也有着各自的特色，他们控制着国内高端镀锌板的市场。引进这样的气刀，价格昂贵，显然引入该类气刀对于一般的民营企业不是一个好办法。但是，此类气刀依然代表着气刀未来的主流发展趋势。

2、注重吹气法对镀层的影响因素，通过人工干预气刀控制镀层。

无论选用何种气刀，吹气法永远都是控制着现代机组镀锌层的精髓，正所谓万变不离其宗，选用高端气刀，不明白其中真正的精髓，固有一台好的气刀，无法最大化去利用它，也是对资源的一种浪费。一个好的气刀手胜过一台无法最大化利用的高端气刀。尤其是刚刚投产的机组，一名经验丰富，操作熟练的气刀手就显得十分珍贵。所以，培养自己的优秀气刀手也十分重要，这也是无法上高端气刀的企业值得一个注重的方面。

2.1 吹气法各因素对镀层的影响：

2.1.1压力大小。实践证明，镀层厚度的主要取决于喷嘴的压力，在喷嘴角度、高度、间距都固定的前提下，压力越大镀层与薄。

2.1.2 带钢速度。通过实验证明，带钢速度越大，镀层越厚。

2.1.3 喷嘴与带钢的间距。其规律为，距离越远镀层越厚。

2.1.4 喷嘴距锌液面的距离。喷嘴高度的调节取决于喷嘴压力和带钢速度，根据经验50mm～400mm比较合理。

2.1.5 喷嘴角度。当喷吹气流垂直于带钢时为零度，向上转动为正，向下转动为负，大致趋势是角度越负，则镀层越薄。根据长期的结论，零度时为最佳。

以上五个因素在生产实践中经常纵横交错，十分复杂，在实际生产中应该不断摸索规律，总结经验。

2.2. 改进气刀系统的几点措施：

对于没有条件上闭环控制系统的厂家，除了让操作工熟练掌握气刀的操作外，还可以通过以下几点辅助人工干预气刀的操作，对降低镀层、提高锌层外观质量也有很大的帮助。

2.2.1 在机组中安装测厚仪，随时监测锌层厚度，人工干预气刀参数，调节锌层厚度到最佳。测厚仪的位置一般是安装在光整前面。此种方法投资小，信息反馈快，已经广泛应用在许多镀锌机组。 龙源期刊网

2.2.2 提高气刀气体压力。实践证明，随着气压的增加，锌层重量下降。不更换气刀专用风机而提高风机的出口气压一般有2种办法：第一是提高风机转速；第二是提供风机入口气体压力。一般气刀风机均属于高速风机，通过提高转速显然不现实，通过提供风机入口气体压力则相对容易。可以采用串联一台风机来实现，即增加一台风机，将其出口对接气刀风机的入口来达到想要的效果。经过某厂的实验测定，串联后的气刀风机出口气压相比增加不少，在生产速度一定的条件下，可以精准的控制镀层的厚度，从而大大的降低锌耗，节约大量成本。

对于许多中小型经济机组，上面的两个气刀系统改进的办法无需大量资金投入就可以实现更好的控制镀层的目的，相信对一些经济型企业是一个不错的办法。

3、气刀闭环控制系统的引入

对于想生产高品质镀锌板而且也有足够的经济实力的企业，引入气刀闭环控

制系统就显示十分必要，因为使用传统的人为调节系统会因为操作工的不同而对气刀的干预有所不同。在上面国内气刀的使用现状中提到，目前国外研发的气刀系统大部分都有自己的闭环系统，因此，研发国内自己的控制系统就显示意义深远。据统计，闭环控制系统比人工控制可节锌10%。

通过研究文献资料发现，镀层厚度的计算机系统一般都是以PID控制为核心，进而引入闭环系统，使得对生产线改造的同时带来巨大的经济效益。以下介绍几个国内外使用闭环控制系统的厂家。

3..1 比利时希格尔工厂。瑞美公司提供的X射线测厚仪，奥钢联提供的达克气刀本体和闭环控制系统，包括两个纵向调节和两个横向调节。优点：4个调节均为自动调节、偏差值5%、噪音很低（2米内对话自如）、板面锌层均匀色泽一致。产品供欧洲名牌轿车使用，节锌效果显著。

3.2 奥地利斯达尔工厂。杜马气刀本体及闭环系统，采用热态+冷态两台锌层测厚仪与锌层控制，为X射线。第二台冷态测厚仪兼有测量Zn-Fe合金厚度的功能。

3.3 酒钢镀层控制系统使用的是日本新日铁公司提供的镀层控制系统，其控制系统是采用控制器加冷态测厚仪的方法。热态测厚仪安装在气刀的上方，紧挨着气刀，由于温度高且带钢抖动，所以，它的位置主要是检测带钢中心线附近的镀层。冷态测厚仪安装位置远，可以对带钢沿宽度方向的镀层进行测量，测量精度高。

4、气刀的未来发展与镀层控制的意义

虽然多年来，各个著名气刀厂商不断研发出自己的特色气刀，但总的发展方向是使气刀能自动跟踪带钢，与带钢保持稳定的距离，有准确的定位机构，能实现对喷嘴区域压力的稳定动态控制，向多腔式、多点式、多嘴式气刀发展；逐步向降低噪音、自动检测、节能环保的方向龙源期刊网

发展；闭环控制系统也将逐渐向更加准确、系统模型更加优化的方向发展，闭环控制系统也将逐渐取代传统的人工干预操作。

相信通过气刀的不断发展，极大利于企业提高产品的竞争力。

参考文献：

[1]李九岭.带钢连续热镀锌（第三版）[M].北京：冶金工业出版社，2010.

[2]朱久发. 连续热镀锌技术研究动向与热点[J].武钢技术，2010.

[3]张启富. 带钢连续热镀锌[M].北京：冶金工业出版社，2007.