熱鍍鋅鋼卷外圈白銹缺陷原因分析及對(duì)策

王寧，劉麗娜（天津軋一冷軋薄板有限公司，天津300270）

熱鍍鋅鋼卷外圈白銹缺陷原因分析及對(duì)策

王寧，劉麗娜
（天津軋一冷軋薄板有限公司，天津300270）

[摘要]針對(duì)熱鍍鋅鋼卷外圈產(chǎn)生白銹狀腐蝕現(xiàn)象，分析出其產(chǎn)生原因?yàn)殁g化膜厚度較薄、PMT溫度過(guò)低以及包裝時(shí)鋼卷與環(huán)境溫差較大，通過(guò)優(yōu)化鈍化烘干工藝，降低卷取與包裝溫度等措施，消除了鋼卷外圈白銹缺陷，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]熱鍍鋅鋼卷；白銹；鈍化

1　引言

熱鍍鋅鋼板經(jīng)鈍化后具有良好的耐蝕性，可以防止鋼卷在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)白銹狀腐蝕。隨著人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，三價(jià)鉻鈍化或無(wú)鉻鈍化逐漸代替六價(jià)鉻鈍化，成為熱鍍鋅產(chǎn)品生產(chǎn)的重要工序[1]。天津軋一冷軋薄板有限公司鍍鋅機(jī)組采用立式輥涂機(jī)，自試車生產(chǎn)以來(lái)，一直采用三價(jià)鉻鈍化液，但經(jīng)客戶質(zhì)量反饋，某批鋼卷外圈偶爾會(huì)出現(xiàn)白銹狀腐蝕，經(jīng)過(guò)對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)包裝入庫(kù)鋼卷進(jìn)行調(diào)查，也發(fā)現(xiàn)了該現(xiàn)象。本文對(duì)該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出了預(yù)防措施。

2　白銹現(xiàn)象及原因分析

2.1白銹產(chǎn)生機(jī)理及現(xiàn)象

熱鍍鋅板面白銹的產(chǎn)生長(zhǎng)期以來(lái)都是影響鍍鋅產(chǎn)品和工程質(zhì)量的難點(diǎn)，由于鋅是非常活潑的金屬，當(dāng)鋅層表面與潮濕的空氣或水滴等接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成ZnO和Zn（OH）2，鋼卷在海運(yùn)過(guò)程中，由于海洋性氣候，空氣中含有Cl－，腐蝕產(chǎn)物會(huì)進(jìn)行一步生成ZnCl2·4Zn（OH）2[2]，該腐蝕產(chǎn)物附著在鋼板表面，呈白色粉末狀，通常稱為白銹。熱鍍鋅鋼板表面產(chǎn)生白銹的原因很多，但主要的原因可歸為兩點(diǎn)：

（1）鋼板鍍鋅后鈍化效果不好或無(wú)其它涂層保護(hù)，沒有形成良好的鈍化層或其它保護(hù)層。

（2）鍍鋅鋼帶表面與潮濕空氣接觸或有水分進(jìn)入包裝內(nèi)。

白銹的嚴(yán)重程度取決于鍍層間凝結(jié)水的成分和所處環(huán)境中持續(xù)的時(shí)間。將庫(kù)區(qū)內(nèi)熱鍍鋅卷打開包裝進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)鋼卷內(nèi)層包裝防銹紙有潮濕現(xiàn)象，鋼卷僅外圈產(chǎn)生白銹，內(nèi)層質(zhì)量良好，如圖1所示。

圖1　鍍鋅鋼卷外圈白銹

2.2白銹產(chǎn)生原因分析

針對(duì)上述現(xiàn)象，本文從鈍化工藝、鈍化液濃度以及卷取與包裝條件等方面進(jìn)行了深入分析，得出了鋼卷外圈產(chǎn)生白銹的主要原因。

（1）鈍化烘干工藝

熱鍍鋅鋼板的鈍化質(zhì)量受到各種工藝因素的影響，主要包括輥涂機(jī)的涂覆方式、涂料輥和醮料輥與鋼帶的相對(duì)速度、涂料輥的磨制精度、輥間壓力、帶鋼張力以及鈍化后的PMT溫度等。經(jīng)調(diào)查，該批熱鍍鋅鋼卷產(chǎn)生外圈白銹現(xiàn)象的原因主要是涂料輥與蘸料之間的壓力過(guò)大和涂料輥的加工精度不夠，造成鈍化膜較薄且在板寬方向上不均勻。

鈍化后的PMT溫度也是影響鈍化膜質(zhì)量的重要因素。鍍鋅鋼板經(jīng)三價(jià)鉻鈍化后需要進(jìn)行烘干處理，通常PMT溫度在80~120℃左右，因而烘干爐內(nèi)熱風(fēng)的溫度需要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)組的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)生產(chǎn)速度較快時(shí)，應(yīng)提高烘干爐內(nèi)的熱風(fēng)溫度。

（2）鈍化液濃度

鈍化液的濃度低，也是導(dǎo)致鈍化膜較薄的重要原因。由于三價(jià)鉻鈍化膜沒有自愈能力，為了提高它的耐蝕性，在鈍化液中直接加入封孔劑，封孔劑采用添加直徑達(dá)納米級(jí)的微粒，能夠填充鈍化層的微孔，使膜層更加細(xì)密，所以膜層耐蝕性大大提高。當(dāng)鈍化膜較薄時(shí)，封孔劑不能完全隔離空氣與鋅層，當(dāng)空氣中的露點(diǎn)較高時(shí)，將對(duì)鋅層進(jìn)行腐蝕，產(chǎn)生白銹。

（3）卷取與包裝

鍍鋅卷下線通常立即進(jìn)行包裝，這樣由于鋼卷溫度比室溫高，鋼卷四周的空氣露點(diǎn)較高，經(jīng)密封包裝后，空氣無(wú)法流通內(nèi)部水分無(wú)法蒸發(fā)掉，當(dāng)鋼卷存放一段時(shí)間溫度降低后，空氣中的冷凝水會(huì)留在鋅層表面，逐漸對(duì)鋼卷外圈鋅層進(jìn)行腐蝕。而且當(dāng)鋼卷出現(xiàn)溢出邊，或包裝后的鋼卷在吊運(yùn)過(guò)程中都有可能損壞外包裝，致使鋼卷內(nèi)部進(jìn)水產(chǎn)生白銹。

3　防止白銹產(chǎn)生的措施

3.1優(yōu)化鈍化、烘烤和冷卻工藝參數(shù)

優(yōu)化鈍化工藝參數(shù)，可以保證三價(jià)鉻鈍化膜的厚度以及抗白銹能力。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改善。

（1）對(duì)熱鍍鋅機(jī)組輥涂機(jī)的工藝參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)規(guī)定，包括輥涂機(jī)的涂覆方式，輥?zhàn)拥南鄬?duì)速度以及輥間壓力等。在實(shí)際生產(chǎn)中，規(guī)定鍍鋅板進(jìn)行三價(jià)鉻進(jìn)行鈍化時(shí)采用順涂方式，以更好地控制鈍化膜的厚度。涂覆輥的轉(zhuǎn)速為產(chǎn)線速度的105%~110%，并對(duì)不同規(guī)格產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)輥涂機(jī)的涂覆輥和醮料輥之間的壓力進(jìn)行了規(guī)定，在生產(chǎn)中嚴(yán)格進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。

（2）加大鈍化液的濃度，以增加鈍化膜的厚度，并要求供貨商增加三價(jià)鉻鈍化膜的防白銹能力。同時(shí)邀請(qǐng)鈍化劑供貨方對(duì)產(chǎn)線相關(guān)人員進(jìn)行了培訓(xùn)，包括鈍化劑的配制，生產(chǎn)過(guò)程中的檢測(cè)項(xiàng)目、方法及控制標(biāo)準(zhǔn)，以及使用過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)等，保證鈍化劑能按標(biāo)準(zhǔn)正確使用，帶鋼表面鈍化均勻，減少后處理區(qū)域的相關(guān)產(chǎn)品缺陷。

（3）提高鈍化后的PMT溫度，將烘干爐內(nèi)熱風(fēng)溫度設(shè)定在220℃以上，以保證烘干過(guò)程中，帶鋼表面的溫度可以達(dá)到80℃以上，當(dāng)生產(chǎn)線工藝速度提升時(shí)，熱風(fēng)溫度設(shè)定值也會(huì)相應(yīng)增加。PMT溫度過(guò)低，鋼帶表面的鈍化劑不能被完全烘干，導(dǎo)致鈍化膜不能對(duì)鋼帶起到應(yīng)有的保護(hù)作用，這也是后期鋼卷表面出現(xiàn)白銹的重要原因之一。機(jī)組速度通常在80 mpm以上，因而PMT溫度也選擇設(shè)置為220℃以上，并對(duì)不同速度的下PMT進(jìn)行了規(guī)定。

（4）加大熱風(fēng)烘干后冷卻風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，盡量使鋼板在卷取之前達(dá)到室內(nèi)溫度。尤其是鋼帶較厚時(shí)，如果在卷取之間不能達(dá)到環(huán)境溫度，由于鋼帶表面溫度高，其周圍空氣的露點(diǎn)也會(huì)增高，當(dāng)鋼帶在卷取后，溫度降低，會(huì)在鋼帶表面形成凝露，從而易產(chǎn)生白銹。

3.2嚴(yán)格產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

增加產(chǎn)品檢測(cè)頻次，包括鍍鋅板表面Cr3+涂覆量，以及產(chǎn)品耐鹽霧試驗(yàn)。鍍鋅板表面Cr3+涂覆量采用分光光度法進(jìn)行測(cè)量，該方法具有及時(shí)準(zhǔn)確的特點(diǎn)，便于產(chǎn)線工藝調(diào)整，現(xiàn)將檢測(cè)頻次由每班1次增加到每班2次，降低了漏檢風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)耐鹽霧試驗(yàn)也由每班1個(gè)試樣增加到每班3~4個(gè)試樣，以便后期進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量追蹤。當(dāng)更換產(chǎn)品或進(jìn)行工藝調(diào)整后還會(huì)增加試驗(yàn)次數(shù)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。

3.3加強(qiáng)備件管控與設(shè)備維護(hù)

加強(qiáng)對(duì)涂料輥和醮料輥加工精度的管控，將涂料輥和醮料輥的圓度控制在0.02 mm以內(nèi)。加強(qiáng)輥?zhàn)虞S承、聯(lián)軸器等傳動(dòng)部件的維護(hù)，防止輥?zhàn)釉谵D(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生跳動(dòng)，減少機(jī)械振動(dòng)對(duì)涂層均勻性的影響。

3.4控制包裝溫度和質(zhì)量

嚴(yán)格控制鋼卷包裝時(shí)的溫度，鋼卷包裝前必須在室內(nèi)經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，使溫度與室內(nèi)溫度相同，防止因溫差在鋼卷表面出現(xiàn)凝結(jié)水。同時(shí)，鋼卷在包裝前表面必須保持干燥，無(wú)凝結(jié)水，包裝人員無(wú)論防銹紙、塑料膜和外包裝板都必須嚴(yán)格按要求進(jìn)行包裝，以增強(qiáng)其密封性，防止在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中淋雨或潮氣進(jìn)入。

4　實(shí)際應(yīng)用效果

本文分別對(duì)改善前后各6個(gè)月的熱鍍鋅產(chǎn)品的質(zhì)量及客戶投訴情況進(jìn)行了總結(jié)分析。對(duì)庫(kù)區(qū)鋼卷各40個(gè)進(jìn)行了抽檢，發(fā)現(xiàn)改善前在抽檢的鋼卷中，外圈白銹情況占20%以上，而改善后再次抽檢，并沒有發(fā)現(xiàn)外圈產(chǎn)生白銹情況，而客戶使用中反饋也無(wú)白銹產(chǎn)生，表1給出了改善前后各6個(gè)月內(nèi)鋼卷抽檢情況與客戶投訴情況的對(duì)比。

表1　改善前后鍍鋅卷白銹及客戶投訴情況對(duì)比

5　結(jié)語(yǔ)

鍍鋅鋼卷外圈產(chǎn)生白銹主要受鈍化質(zhì)量、卷取溫度、包裝時(shí)鋼卷與環(huán)境的溫差等因素影響。通過(guò)優(yōu)化鈍化工藝條件、進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和改善包裝質(zhì)量可預(yù)防鍍鋅鋼卷外圈白銹的產(chǎn)生，并通過(guò)增加鍍鋅板表面Cr3+涂覆量的測(cè)定和耐鹽霧試驗(yàn)的頻次，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。生產(chǎn)實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)上述改善措施后，鍍鋅鋼卷在儲(chǔ)存與運(yùn)輸過(guò)程中未再發(fā)生外圈白銹的現(xiàn)象，有效降低了客戶質(zhì)量異議次數(shù)。

參考文獻(xiàn)

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[J].腐蝕與防護(hù)，2005，26（10）：450-452.

Analysis on Cause of White Rust Defect on Outer Hot Dip Galvanizing Coil and Countermeasures

WANG Ning and LIU Li-na
(Tianjin Zhayi Cold Rolling Sheet Co., Ltd., Tianjin 300270, China)

AbstractThe problem of white rust corrosion on outer hot dip galvanizing coil is analyzed and the reasons are found to be thin passivation layer, low PMT temperature and big temperature difference of coil with the environment in packaging. The said defect was eliminated and product quality ensured through optimizing passivating and drying process and lowering recoiling and packaging temperature.

Key wordshot dip galvanizing coil; white rust; passivation

作者簡(jiǎn)介：王寧（1978—），男，碩士，工程師，主要從事表面涂鍍方面的研究工作。

收稿日期：2014- 11- 20修回日期：2014- 12- 10

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2015.02.007