帶鋼在加熱后直到進入鋅液之前，為了使表面的氧化鐵還原并不再被氧化，需要處在還原性的保護氣氛之中?？刹捎玫谋Ｗo性氣體是氫氣。純正的氫氣有最強的保護性能，但是從生產(chǎn)上來講幾乎是不可能的。因此工業(yè)上采用的保護性氣氛是氮氫混合體系，而且處于安全上的考慮，在確保其保護性能的前提下，采用的含氫量盡可能的低[1]。
氫氣具有很強的還原能力，在高溫下可從鐵的氧化物中奪取氧，使之還原為純鐵，而且氫的還原能力隨著溫度的升高而顯著加強。氮氣性質(zhì)很穩(wěn)定，不自燃也不助燃，通常不和其他元素化合，屬于中性、惰性氣體。保護氣體中的氮，實際起著加強氫與氧化物反應的運載工具的作用。
資料表明[2]，在爐中保護氣體中的氫含量絕對量高而百分含量低，或者保護氣體中氫氣絕對含量低而百分含量高兩種情況下，都能生產(chǎn)出質(zhì)量滿意的熱鍍鋅鋼帶。這是因為當保護氣體總量小時，氮氣含量也少，但氫氣百分含量高，氫分子仍然有更多機會運動到鋼帶表面與氧化鐵反應，達到氧化鐵還原目的。當保護氣體總量大時，氫氣百分含量雖然較低，但氮氣含量高。百分含量低的氫分子仍然有更多機會被氮分子碰撞到鋼帶與氧化鐵發(fā)生還原反應，達到還原目的。為了降低成本考慮，應該選擇保護氣體總量小、氫氣百分含量高的。
鍍鋅退火爐的爐內(nèi)氣氛控制難點主要在于NOF段內(nèi)無氧化氣氛的控制，NOF未呈無氧化氣氛直接影響了鋅層的附著力[3]。
（1）NOF所采用的煤氣熱值低，波動大。無氧化氣氛是通過調(diào)節(jié)空氣、煤氣的當量比（即空氣過剩系數(shù)）來實現(xiàn)的，在NOF，空氣過剩系數(shù)一般控制在0.94左右，即煤氣相對過剩。當煤氣熱值波動太大，尤其向下波動時，單位體積內(nèi)可燃成分減少，所需的助燃空氣當量也應該減少，而助燃空氣流量的控制是根據(jù)煤氣流量控制的，這樣就造成了空氣相對過剩，產(chǎn)生了氧化性氣氛。
（2）NOF爐溫控制不當。當帶鋼表面油膜在NOF內(nèi)被除去后，燃燒氣體對帶鋼表面作用的大小主要取決于燃燒溫度，從鋼的氧化-還原平衡圖（見圖1）可以看出，當爐氣溫度在1150℃以下時，爐內(nèi)為氧化性氣氛，即為確保爐內(nèi)為還原性氣氛，爐子出口處溫度必須在1100℃以上（即爐氣溫度應在1200℃以上，通常爐溫比爐氣溫度低100~150℃）。
（3）NOF空氣、煤氣比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈，開關空氣、煤氣的電磁閥失靈，空氣過剩系數(shù)的控制難以維持，爐內(nèi)呈氧化性氣氛。
（4）NOF爐口密封不嚴，一旦爐壓降低，空氣進入爐內(nèi)，破壞了爐內(nèi)氣氛。
（1）燃料選用精脫硫、高熱值的焦爐煤氣，熱值波動范圍控制在±5 %。
（2）采用先進的爐溫檢測及控制系統(tǒng)，連續(xù)燃燒采取分區(qū)控制，每段爐溫單獨控制和測量，每一區(qū)的燃料和燃燒空氣量單獨控制,使空燃比固定。
（3）定期對開關空煤氣的電磁閥進行檢查，當某個電磁閥失靈時，在中央操作室的HMI上應該有紅色報警顯示。
（4）在預熱段入口設置密封設備，并且密封門的位置手動可調(diào)，密封氣體連續(xù)供應；在廢氣風機上游安裝有壓力控制擋板，以此控制預熱段的壓力；同時，用燒嘴負荷條件來控制廢氣風機的轉(zhuǎn)速，提高了爐子壓力的可控性；在PH/NOF段入口處安裝爐壓傳感器,實時對爐壓進行監(jiān)控。
露點是指空氣中水蒸氣飽和時的空氣溫度。退火爐內(nèi)氣氛的露點是爐內(nèi)保護氣體中含水量的標志，露點的高低可影響鋼帶表面氧化鐵的還原。通過爐內(nèi)露點的測量與分析可間接地推斷爐內(nèi)保護氣體成分變化和鋼帶表面被氫氣還原的狀態(tài)。
保護氣體中的氫還原氧化鐵生成水，保護氣體露點逐漸變高。保護氣體是逆著鋼帶運行方向，所以從冷卻段末端保護氣體入口到退火爐鋼帶的入口端，保護氣體露點是遞增變化的，如圖2。
在還原爐中鋼帶表面氧化鐵被氫還原時，露點溫度不應是發(fā)生還原反應的控制因素。在一定溫度下，只要供給氫氣充足，即氫氣的分壓大于水蒸氣的分壓，鋼帶還原反應即可徹底進行[2]，即在生產(chǎn)中，只要符合平衡曲線，還原反應就可以進行徹底，并獲得良好的鍍鋅層附著性。
一般工業(yè)中退火氣氛是N2+5%H2，露點為-30℃，稱之為鍍鋅氣氛。該氣氛下能夠減少氧化鐵皮，但是不能阻止合金元素的氧化，因為氣氛中還存在少量的水蒸氣和氧氣，這就是選擇性氧化[3, 4]。
退火氣氛是影響合金元素的選擇性氧化物顆粒形態(tài)的最主要因素。連續(xù)熱浸鍍鋅線上再結(jié)晶退火爐中保護氣體一般為純N2氣氛和N2+H2的混合氣氛兩種。而在N2+H2的混合氣氛中的H2只[3]能還原帶鋼表面鐵的氧化物,并不能阻止帶鋼內(nèi)部合金元素的表面氧化。所以說無論使用哪種保護氣體，帶鋼內(nèi)部合金元素的表面氧化都是不可避免的。而大多數(shù)帶鋼表面氧化的實驗證實：在純N2氣氛中，一般帶鋼表面非常容易形成有棱角的富錳氧化物顆粒；而在N2 + 10%H2的氣氛中則容易形成扁平的富硅氧化物微粒。這意味著，在退火處理過程中，退火氣氛嚴重影響了選擇性氧化物的化學組成和原子結(jié)構[5]。
帶鋼的熱鍍鋅生產(chǎn)過程中，露點是影響帶鋼表面合金元素的選擇性氧化和帶鋼鍍鋅性能的重要因素之一。隨著露點的變化，帶鋼表面合金元素的選擇性氧化物形態(tài)和成分也隨之變化，不同的鋼種形成的氧化物成分也不盡相同。不同的選擇性氧化物成分，導致帶鋼的鍍鋅性能也好壞不一，隨著露點溫度的增加，氧氣或氧化性元素的擴散能力增強，導致帶鋼的內(nèi)部氧化層深度增加。隨著露點的升高，氧分壓逐漸增加，氣氛中氧化性也增強。當氧化性足夠強時，氧往帶鋼內(nèi)部擴散的貢獻大于合金元素向外擴散的貢獻，存在著外部氧化向內(nèi)部氧化轉(zhuǎn)變的問題。所以合金元素的表面氧化轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部氧化，合金元素表面氧化物的含量降低，內(nèi)部氧化物層變厚，從而改善了帶鋼的鍍鋅性能[5]。
Liu H[6]等研究發(fā)現(xiàn)，如果水蒸氣分壓足夠高，提高退火氣氛中氫氣的含量將不起作用；提高氫氣的含量，會提高開始析出氧化物的露點；如果露點為一定值，提高氫氣含量可以避免有些氧化物的形成。Cvijovic I等[7]發(fā)現(xiàn)，H2含量提高時，氧分壓減小，因此表面氧化物較少。同時氧的滲透能力下降，轉(zhuǎn)變成內(nèi)部氧化。Lamberigts M[8]認為在一定露點的保護氣氛下，選擇性氧化通常是主要的現(xiàn)象。隨著露點的提高，氧化逐漸從表層往內(nèi)部發(fā)展。
影響合金元素選擇性氧化的因素多而復雜，某些因素之間又是相互聯(lián)系的。所以在研究各種影響因素時，不能片面的考慮單一因素對合金元素選擇性氧化的影響關系，這樣得到的結(jié)論有可能不準確，甚至是錯誤的。只有綜合考慮所有因素對合金元素選擇性氧化的影響關系，才能使帶鋼獲得較好的鍍鋅粘附性和鍍鋅性能。
