冷軋鋼板表面殘留物檢測(cè)方法研究

武裕民，孫杭，于洋

（鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院海洋裝備用金屬材料及其應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 鞍山114009）

冷軋鋼板在軋制過(guò)程中，鋼板表面上會(huì)殘留乳化液、鐵粉和少量的其它吸附物。冷軋鋼板表面殘留物不僅會(huì)直接影響冷軋鋼板的外觀和使用性能，同時(shí)還會(huì)促使冷軋鋼板在后序的涂鍍處理過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重的涂鍍?nèi)毕?，給下游用戶帶來(lái)極大的困擾。冷軋鋼板生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)加強(qiáng)軋制過(guò)程控制和退火前鋼板電解脫脂清洗的方法來(lái)降低冷軋鋼板表面的殘留物，但這些控制手段效果的好壞需要有嚴(yán)格的評(píng)價(jià)方法來(lái)做準(zhǔn)確的判斷，因此冷軋鋼板表面殘留物的準(zhǔn)確檢測(cè)已經(jīng)成為冷軋鋼板生產(chǎn)和使用廠家的一項(xiàng)重要工作。

表面殘留物的準(zhǔn)確檢測(cè)取決于兩點(diǎn)：（1）取樣要有代表性；（2）保證分析的準(zhǔn)確性。國(guó)內(nèi)冷軋鋼板生產(chǎn)企業(yè)通常采用表面反射率、直接重量法、棉球蘸溶劑擦拭以及溶劑沖洗等方法，但這些方法受基板表面狀態(tài)影響大，殘留物提取率低，重現(xiàn)性差。本文從冷軋鋼板取樣方法、殘留物的提取和測(cè)定等環(huán)節(jié)研究了冷軋鋼板表面殘油和殘鐵的測(cè)試方法，并探討了該方法在實(shí)際檢測(cè)中的可行性[1-4]。

1 取樣方法的研究

由于在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況下，剪切鋼板取樣難度較大，且不利于冷軋鋼板下一步工序的開(kāi)展，因此，本方法使用在線取樣方式，來(lái)避免剪切鋼板取樣所造成的問(wèn)題。用測(cè)量工具在樣板單面上量取規(guī)定的有效測(cè)定區(qū)，樣板邊外側(cè)用膠粘帶封貼，分別取三個(gè)部位作為平行試樣。

1.1 殘油含量的取樣方式

為了使待檢測(cè)的樣板能夠具有代表性，根據(jù)冷軋鋼板軋制后鋼板板型的特點(diǎn)，針對(duì)冷軋鋼板板幅寬度的尺寸，對(duì)鋼板表面殘油含量取樣方式做如下規(guī)定：當(dāng)板幅寬度L≤1 300 mm時(shí)，樣板取樣方式見(jiàn)圖 1（a）；當(dāng)板幅寬度 1 300 mm＜L≤1 900 mm時(shí)，樣板取樣方式見(jiàn)圖1（b）；當(dāng)板幅寬度 L＞1 900 mm 時(shí)，樣板取樣方式見(jiàn)圖 1（c）。

圖1 測(cè)試殘油含量的取樣方式

1.2 殘鐵含量的取樣方式

為了使待檢測(cè)的樣板能夠具有代表性，根據(jù)冷軋鋼板軋制后鋼板板型的特點(diǎn)，選取鋼板邊、中、邊的位置進(jìn)行取樣，如圖2所示。

圖2 測(cè)試殘鐵含量的取樣方式

2 測(cè)試方法的確定

2.1 殘油測(cè)試方法的確定

用經(jīng)過(guò)脫脂處理的紗布蘸石油醚 （沸程60～90℃）擦拭有效測(cè)試區(qū)的鋼板表面，擦拭干凈，將擦拭完的脫脂紗布包在100 mm×100 mm的脫脂定量濾紙內(nèi)，放入圖3所示的索氏提取器的提取管內(nèi)。提取瓶?jī)?nèi)加入100 mL石油醚（沸程60～90℃），加熱提取瓶，石油醚氣化，由連接管上升進(jìn)入冷凝器，凝成液體滴入提取管內(nèi)，浸提樣品中的油類物質(zhì)。待提取管內(nèi)石油醚液面達(dá)到一定高度，溶有殘油的石油醚經(jīng)虹吸管流入提取瓶。流入提取瓶?jī)?nèi)的石油醚繼續(xù)被加熱氣化、上升、冷凝，滴入提取管內(nèi)，如此循環(huán)往復(fù)，直到抽提完全為止。

圖3 索氏提取器

將溶劑倒入經(jīng)過(guò)105℃恒重（質(zhì)量為a）的100 mL燒杯中，在80～90℃下將石油醚烘干并在105℃恒重冷卻后，稱重（質(zhì)量為b），根據(jù)公式（1）計(jì)算鋼板表面的殘油量G。每張鋼板取3個(gè)樣板殘油量的平均值作為該鋼板的殘油量。

式中，G為樣板單面殘油量，g/m2；a為測(cè)試前杯重，g；b為測(cè)試后杯、油重，g；S為測(cè)試區(qū)域的面積，m2。

2.2 殘鐵測(cè)試方法的確定

用脫脂紗布蘸石油醚反復(fù)擦拭被測(cè)試區(qū)，直至紗布上無(wú)目視可見(jiàn)的油污為止，將擦拭后的脫脂紗布置于一燒杯中，加入10 mL濃鹽酸，數(shù)粒沸石及50 mL去離子水，加熱保持微沸狀態(tài)約30 min（燒杯中液體濃縮至20 mL左右）后，用定性濾紙過(guò)濾，并用去離子水沖洗濾紙，過(guò)濾液與沖洗液一起移入到一定體積的容量瓶中，并用去離子水定容，記為V，作為試樣的原始溶液。

根據(jù)樣板的殘鐵含量，用移液管準(zhǔn)確移取一定體積的試樣原始溶液，作為試樣的測(cè)試溶液，記為c，該測(cè)試溶液中鐵離子含量能夠滿足GB/T 3049-2006《工業(yè)用化工產(chǎn)品 鐵含量測(cè)定的通用方法 1，10-菲啰啉分光光度法》中規(guī)定的鐵離子的測(cè)量范圍，然后按照該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，按公式（2）計(jì)算樣板的單面殘鐵量H。每張鋼板取3個(gè)樣板殘鐵量的平均值作為該鋼板的殘鐵量。

式中，H為單面殘鐵含量，mg/m2；d為顯色溶液中鐵離子濃度，mg/L；V為試樣的原始溶液，mL；c為測(cè)試溶液體積，mL；S為測(cè)試區(qū)域面積，m2。

3 分析準(zhǔn)確性的研究

3.1 殘留物提取率

3.1.1 殘油提取率的測(cè)定

將經(jīng)過(guò)脫脂處理的紗布放置在100mm×100mm的脫脂定量濾紙上，用滴管在分析天平（精度0.000 1 g）上準(zhǔn)確稱量0.1 g軋制油滴在上述脫脂紗布上，注意軋制油不能滲透到濾紙上，以避免軋制油損失。將含有軋制油的脫脂紗布包在100 mm×100 mm的脫脂定量濾紙內(nèi)，放入索氏提取器的提取管內(nèi)，按上述殘油測(cè)試方法測(cè)定殘油量，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，殘油的提取率達(dá)到94.98%。

表1 殘油提取率測(cè)試數(shù)據(jù)

3.1.2 殘鐵提取率的測(cè)定

將干凈的脫脂紗布放置在分析天平 （精度0.000 1 g）上，用稱量瓶準(zhǔn)確稱量0.005 g鐵粉標(biāo)樣在上述脫脂紗布上，將含有鐵粉標(biāo)樣的脫脂紗布按上述殘鐵測(cè)試方法測(cè)定殘鐵量，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，殘鐵提取率達(dá)到98.67%。

表2 殘鐵提取率測(cè)試數(shù)據(jù)

3.2 分析方法準(zhǔn)確性研究

為了更好的研究本文方法的準(zhǔn)確性，選取5家不同單位的實(shí)驗(yàn)室，利用本測(cè)試方法，對(duì)3種含有相同殘鐵量和殘油量的冷軋鋼板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室間的比對(duì)試驗(yàn)，同時(shí)利用Darvid檢驗(yàn)對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行t化極差檢驗(yàn)，先計(jì)算出S，再計(jì)算統(tǒng)計(jì)量R/S，查 t化極差分布分位數(shù) d（α,n），作為 R/S 的檢驗(yàn)臨界值，當(dāng) R/S＞d（α,n）時(shí)，則結(jié)果不一致，須對(duì)極大值或極小值作異常值檢驗(yàn)[5]。試驗(yàn)數(shù)據(jù)與t化極差檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，各組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)量R/S均小于 t化極化 Darvid檢驗(yàn)臨界值 d（0.05,5），說(shuō)明各組數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果一致，因此，該檢驗(yàn)方法對(duì)于冷軋鋼板表面的殘油與殘鐵含量的檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，在實(shí)際生產(chǎn)中切實(shí)可行。

表3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)與t化極差檢驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比

4 結(jié)論

（1）采取在線取樣方法，檢測(cè)冷軋鋼板表面殘留物，殘油和殘鐵提取率分別可達(dá)94.98%和98.67%。

（2）利用t化極差檢驗(yàn)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果顯示各組數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果一致，說(shuō)明本檢測(cè)方法檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，在實(shí)際生產(chǎn)中切實(shí)可行。