供稿|杜 杰，張 揚(yáng)

鍍鋅鈍化生產(chǎn)工藝優(yōu)化

供稿|杜 杰，張 揚(yáng)

內(nèi)容導(dǎo)讀

在鈍化產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)中，鈍化鹽霧時(shí)間是評(píng)價(jià)鈍化產(chǎn)品防銹能力的主要指標(biāo)，鈍化產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)鈍化能力過剩的問題，同時(shí)該問題也導(dǎo)致了鈍化液噸耗過高，造成生產(chǎn)成本增加。文章對(duì)解決鈍化能力過剩的問題進(jìn)行了探討, 對(duì)鈍化工藝的原有工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

隨著國內(nèi)汽車行業(yè)以及家電行業(yè)的迅速發(fā)展，客戶對(duì)耐腐蝕性優(yōu)越的鋼板需求量越來越大。鍍鋅是應(yīng)用最為廣泛的鋼鐵防腐手段，但是由于鍍鋅層在空氣中尤其是潮濕環(huán)境中容易被腐蝕，因此需要對(duì)鍍鋅后鋼板進(jìn)行后處理工藝以進(jìn)一步提高產(chǎn)品防腐性能。

本鋼浦項(xiàng)鍍鋅產(chǎn)品主要使用鈍化處理，即用鉻酸鹽溶液與金屬作用，在其表面生成三價(jià)或六價(jià)鉻化層，通常是氧化劑和基體金屬的化合物，能夠抑制鋅層的陽極反應(yīng)．從而保護(hù)鍍鋅層。在保證鈍化產(chǎn)品防止表面腐蝕的前提下，也要考慮對(duì)鈍化液噸鋼消耗量的控制。

熱鍍鋅鈍化工藝

本鋼浦項(xiàng)連續(xù)鍍鋅機(jī)組采用的是輥涂式鈍化處理方式。鈍化涂機(jī)主體結(jié)構(gòu)包括：軋制線輥、料盤、提料輥和涂輥，見圖1。使用的鈍化液為三價(jià)鉻產(chǎn)品，其主要由以下成分組成：三價(jià)鉻Cr(Ⅲ)、氧化劑、絡(luò)合劑、其他金屬、成膜促進(jìn)劑、封孔劑及潤濕劑。

混合后的鈍化液由工作罐打入料盤中，通過一個(gè)提料輥將鈍化液送到涂輥，涂輥再以一定的壓力和速度將鈍化液涂在帶鋼表面。各輥均可調(diào)速，輥隙及涂輥和帶鋼壓力可自動(dòng)調(diào)整，以保證鍍膜均勻和各種厚度涂層。當(dāng)焊縫通過時(shí)輥涂機(jī)涂輥可快速打開。

三價(jià)鉻膜層是通過鋅的溶解形成鋅離子，同時(shí)鋅離子的溶解造成鋅表面溶液的pH值上升，三價(jià)鉻直接與鋅離子、氫氧根等反應(yīng)，形成不溶性化合物沉淀在鋅表面上，從而形成鈍化膜。

圖1 鈍化涂機(jī)

鈍化能力過剩

在鈍化涂機(jī)實(shí)際生產(chǎn)中，鈍化鹽霧時(shí)間是評(píng)價(jià)鈍化產(chǎn)品防銹能力的主要指標(biāo)。不同的客戶對(duì)鈍化產(chǎn)品的鹽霧時(shí)間要求不同，目前絕大部分客戶要求鈍化產(chǎn)品的鹽霧時(shí)間保證值為72 h，極少部分客戶要求鹽霧時(shí)間為48 h和96 h，機(jī)組鈍化參數(shù)見表1。

表1 機(jī)組原始鈍化參數(shù)

目前主要的問題是產(chǎn)量占絕大部分的鹽霧要求72 h的鈍化產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了鈍化能力過剩的問題(圖2)，也導(dǎo)致了鈍化液噸耗過高，因此需要系統(tǒng)優(yōu)化鈍化涂機(jī)工藝參數(shù)。

圖2 現(xiàn)有參數(shù)下生產(chǎn)72 h鹽霧鈍化產(chǎn)品鹽霧能力過剩

原因分析

提料輥與涂輥之間縫隙壓力

提料輥在鈍化液中旋轉(zhuǎn)，把鈍化液帶到提料輥與涂輥之間的縫隙中。因此提料輥與涂輥之間壓力的大小直接決定了涂輥表面附著的鈍化藥液量。提料輥與涂輥之間壓力越大，相應(yīng)涂輥上附著的鈍化藥液量越小。機(jī)組目前使用的提料輥壓力為2.0 kN。

涂輥與鋼板表面的壓力

涂輥與帶鋼表面接觸，給涂輥施加一定的壓力，使涂輥上的鈍化液印附在帶鋼表面形成鈍化膜。由于提料輥與涂輥之間的壓力已決定涂輥上鈍化液的藥劑量，因此涂輥與帶鋼表面的壓力主要起到改善鈍化效果的作用。涂輥與帶鋼之間的壓力越大，帶鋼表面涂敷的鈍化液越均勻。涂輥壓力過高會(huì)導(dǎo)致涂輥表面與帶鋼邊緣接觸的邊緣膠層磨損。機(jī)組目前使用的涂輥壓力為2.5 kN。

輥速比

輥速比包括提料輥與涂輥之間的輥速比率，涂輥與帶鋼之間的輥速比率，以機(jī)組運(yùn)行線速度的百分比進(jìn)行控制。提料輥速比越高在提料輥與涂輥之間盛裝的藥液量越大。提料輥速比過高易造成鈍化液溢出；提料輥速比過低，易造成藥液量不足導(dǎo)致涂敷不良甚至損傷涂輥。根據(jù)機(jī)組現(xiàn)場提料輥運(yùn)行狀態(tài)觀察得出，在機(jī)組速度的35%進(jìn)行提料輥轉(zhuǎn)速，即可滿足提料要求。涂輥與帶鋼之間的輥速比率，同樣以機(jī)組運(yùn)行線速度的百分比進(jìn)行控制。涂輥與帶鋼之間以相同的線速度運(yùn)轉(zhuǎn)，避免涂輥與帶鋼表面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而避免了使涂輥過早磨損。

藥劑濃度

鈍化產(chǎn)品單位面積內(nèi)鉻離子含量越高對(duì)應(yīng)的鹽霧時(shí)間越長，相應(yīng)的鈍化藥劑中鉻離子含量越高，涂敷在帶鋼表面的鈍化液體越少。本鋼浦項(xiàng)連續(xù)鍍鋅機(jī)組使用的鈍化液藥劑已進(jìn)行混合配比，因此藥劑中鉻離子含量為定值。

涂機(jī)工藝參數(shù)優(yōu)化

為了保證客戶要求的鹽霧時(shí)間，減少鈍化能力過剩的問題，需要找到合理的控制方法，使用不同提料輥壓力對(duì)典型產(chǎn)品進(jìn)行涂敷，并將對(duì)應(yīng)的膜重與鹽霧時(shí)間進(jìn)行關(guān)聯(lián)，優(yōu)化涂機(jī)工藝參數(shù)。

使用不同提料輥壓力(表2)對(duì)典型規(guī)格產(chǎn)品進(jìn)行涂敷。對(duì)樣板進(jìn)行鈍化膜重測試(圖3)，試驗(yàn)方法：在樣板表面無劃傷處取直徑為50 mm的鋼板圓片；配比1:4的硫酸溶液；用硫酸溶液將樣片上的鈍化膜溶解；使用ICT分析溶液內(nèi)鉻離子含量。

表2 涂敷參數(shù)

圖3 ICT分析鈍化膜重

對(duì)樣板進(jìn)行鹽霧測試，鹽霧試驗(yàn)參數(shù)見表3。鹽霧判定標(biāo)準(zhǔn)：9級(jí)：表面腐蝕面積≤0.1%；8級(jí)：表面腐蝕面積≤0.25%；7級(jí)：表面腐蝕面積≤0.5%；6級(jí)：表面腐蝕面積≤1.0%；5級(jí)：表面腐蝕面積≤2.5%；4級(jí)：表面腐蝕面積≤5.0%；3級(jí)：表面腐蝕面積≤10%；2級(jí)：表面腐蝕面積≤25%；1級(jí)：表面腐蝕面積≤50%。判定鹽霧合格的標(biāo)準(zhǔn)為相應(yīng)鹽霧時(shí)間下，表面銹蝕面積大于7級(jí)。

表3 鹽霧試驗(yàn)環(huán)境

對(duì)樣板進(jìn)行膜重測試和鹽霧測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4和圖5所示。結(jié)果表明：增加現(xiàn)有提料輥壓力使用2.5 kN及3.0 kN提料輥壓力涂布帶鋼時(shí)，產(chǎn)品表面膜重明顯降低。目前已知使用2.0 kN提料輥壓力涂布產(chǎn)品時(shí)出現(xiàn)72 h鹽霧能力過剩的問題，因此需結(jié)合鹽霧時(shí)間重新制定提料輥壓力參數(shù)。

在原有鈍化參數(shù)不變的情況下，將提料輥壓力由2.0 kN升至2.5 kN時(shí)，膜重控制在鉻離子含量50 mg/m2以上時(shí)，鈍化鹽霧時(shí)間可滿足72 h鹽霧要求。將提料輥壓力升至3.0 kN時(shí)，膜重控制在鉻離子含量40～50 mg/ m2之間，可滿足48 h鹽霧要求。得出新的鈍化涂機(jī)工藝參數(shù)如表4。

圖4 膜重測試結(jié)果

圖5 膜重與鹽霧時(shí)間的關(guān)系

表4 機(jī)組優(yōu)化鈍化參數(shù)

結(jié)束語

通過優(yōu)化涂機(jī)參數(shù)，鈍化液噸耗降低0.11 kg。在產(chǎn)品鈍化能力得到保證的同時(shí)，鈍化液消耗指標(biāo)也隨之降低，從而進(jìn)一步提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

Process Optimization of Chromating Product

/ DU Jie，ZHANG Yang

10.3969/j.issn.1000–6826.2015.02.18

杜杰(1970— )，女，本鋼浦項(xiàng)冷軋薄板有限責(zé)任公司工程師。

本鋼浦項(xiàng)冷軋薄板有限責(zé)任公司，遼寧 本溪 117000

張揚(yáng)(1986—)，本鋼浦項(xiàng)冷軋薄板有限責(zé)任公司工程師。