熱鍍鋅卷運(yùn)輸過(guò)程的黑斑缺陷分析與對(duì)策

薛廣朋，馮展發(fā)，張宜超，柳志堅(jiān)

（日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司，山東 日照276806）

1 前 言

熱鍍鋅產(chǎn)品以其優(yōu)良的耐腐蝕性能和潔凈外觀廣泛應(yīng)用于建筑、家電和汽車(chē)等行業(yè)。熱鍍鋅卷容易產(chǎn)生黑斑缺陷，黑斑缺陷不僅影響鍍鋅板表面的外觀，還降低鍍鋅板的耐腐蝕性能［1-2］，最終導(dǎo)致熱鍍鋅產(chǎn)品降級(jí)和報(bào)廢。某鋼廠熱鍍鋅產(chǎn)品2018年至2019年11月份提報(bào)黑斑質(zhì)量異議148起2 615 t，實(shí)際發(fā)生賠付80起734 t，訴賠率224×10-6，質(zhì)量異議居高不下，熱鍍鋅產(chǎn)品市場(chǎng)開(kāi)拓及用戶(hù)滿(mǎn)意度均造成較大影響，造成部分客戶(hù)流失，暫停采購(gòu)熱鍍鋅產(chǎn)品。質(zhì)量異議鋼卷運(yùn)輸方式主要為汽運(yùn)或火運(yùn)，短途汽運(yùn)也存在少許運(yùn)輸黑斑缺陷。

2 運(yùn)輸黑斑的特征及產(chǎn)生原因

2.1 運(yùn)輸黑斑的特征

運(yùn)輸黑斑是由于鋼卷在運(yùn)輸過(guò)程的搖晃，導(dǎo)致卷層與層之間的擠壓和摩擦產(chǎn)生，破壞表面鈍化膜或鋅層。運(yùn)輸摩擦黑斑多發(fā)生在帶鋼寬度方向兩側(cè)顏色呈黑色，如圖1所示。上下表面對(duì)應(yīng)位置均存在外圈，自外圈開(kāi)始每一圈對(duì)應(yīng)位置都有該缺陷，缺陷形貌呈點(diǎn)狀、面狀居多，發(fā)生圈數(shù)少則10來(lái)圈，多則可接近鋼卷全長(zhǎng)的1/3，運(yùn)輸黑斑產(chǎn)生位置在鋼卷與鞍座的碰撞承力接觸點(diǎn)上，缺陷嚴(yán)重程度隨著開(kāi)卷卷徑變小而減輕，如圖2所示。

2.2 運(yùn)輸過(guò)程黑斑產(chǎn)生原因

根據(jù)運(yùn)輸黑斑宏觀形貌和發(fā)生規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)，缺陷基本上都發(fā)生在帶鋼的兩個(gè)邊部，其他位置少許存在，沿帶鋼軋制方向分布，且沿軋制方向周期性出現(xiàn)，從鋼卷外圈至內(nèi)圈逐漸減小，缺陷程度逐漸減輕，周期長(zhǎng)度與鋼卷周長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，黑斑發(fā)生位置正是固定支座與鋼卷的受力點(diǎn)。如果鋼卷固定性差，鋼卷在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生晃動(dòng)，鋼卷與鞍座間的間斷受力，造成層與層之間摩擦，產(chǎn)生黑斑，板面上原有鈍化膜或鋅層被破損，板面發(fā)生氧化，出現(xiàn)運(yùn)輸黑斑［3］。

圖1 黑斑形貌

圖2 形貌規(guī)律

對(duì)客戶(hù)反饋運(yùn)輸黑斑取樣，通過(guò)電鏡檢驗(yàn)分析，金相室對(duì)送檢缺陷試樣進(jìn)行電鏡檢驗(yàn)，結(jié)果如下。取表面進(jìn)行電鏡檢驗(yàn)，黑斑位置較正常位置表面粗糙，黑斑位置表面存在類(lèi)似翹皮形貌。在黑斑位置及正常位置共選取4個(gè)典型位置做點(diǎn)掃描，如圖3、圖4 所示。結(jié)果顯示，黑斑位置主要含有Fe、Zn、O、C 和少量的Ca、Al、Si 元素（譜圖1、2、3）。正常位置含有Zn、Fe、O、C和少量的Al元素（譜圖4）。黑斑位置的Fe、O 元素的含量明顯比正常位置高，而Zn元素的含量明顯較正常位置低（見(jiàn)表1）。

圖3 電鏡下黑斑位置形貌1

圖4 電鏡下黑斑位置形貌2

表1 黑斑位置及正常位置電鏡掃描結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

由電鏡下形貌可見(jiàn)，黑斑位置表面存在類(lèi)似翹皮的形貌。通過(guò)電鏡結(jié)果顯示：黑斑位置的Fe、O元素的含量明顯比正常位置高，而Zn 元素的含量明顯較正常位置低，這說(shuō)明黑斑位置表面已破損，存在氧化鐵。

3 影響運(yùn)輸黑斑的因素分析與控制措施

3.1 運(yùn)輸方式影響與控制措施

某鋼廠鍍鋅產(chǎn)品主要運(yùn)輸方式為汽運(yùn)、火運(yùn)、水運(yùn)、火汽聯(lián)運(yùn)、水汽聯(lián)運(yùn)5種運(yùn)輸方式，自2018年至2019年客戶(hù)提報(bào)黑斑質(zhì)量異議主要運(yùn)輸方式為汽運(yùn)、火運(yùn)較多。

汽運(yùn)主要為長(zhǎng)途運(yùn)輸，車(chē)輛采用鋼制鞍座鋪墊膠皮或方木固定鋼卷，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)鋪墊膠皮過(guò)硬，在運(yùn)輸過(guò)程中鋼卷晃動(dòng)，未達(dá)到緩沖的效果，為此計(jì)劃把鋼制鞍座更換為草墊子。

試驗(yàn)表明，高速公路兩種鞍座均未出現(xiàn)黑斑，普通公路運(yùn)輸均出現(xiàn)黑斑，鋪墊草墊子較鋪墊膠皮產(chǎn)生的黑斑輕微，鋪墊草墊子有一定的改善效果，主要與運(yùn)輸路況有一定的關(guān)系，如圖5、6所示。

圖5 鋪墊膠皮產(chǎn)生黑斑

圖6 草墊子產(chǎn)生黑斑

火車(chē)運(yùn)輸近期也出現(xiàn)類(lèi)似黑斑，火車(chē)運(yùn)輸選用專(zhuān)用“v”字形鞍座，火車(chē)運(yùn)輸過(guò)程中相對(duì)汽車(chē)運(yùn)輸穩(wěn)定性較好，某鋼廠鍍鋅產(chǎn)品火運(yùn)主要運(yùn)輸方向?yàn)槌啥?，出現(xiàn)運(yùn)輸黑斑與火運(yùn)到貨后轉(zhuǎn)汽運(yùn)產(chǎn)生運(yùn)輸黑斑有一定的關(guān)系。

3.2 生產(chǎn)工藝調(diào)整

鍍鋅成品機(jī)組如果卷取張力過(guò)小，鍍鋅卷層間相對(duì)松散，容易搓動(dòng)，運(yùn)輸過(guò)程中容易產(chǎn)生黑斑。鍍鋅產(chǎn)線卷取后應(yīng)無(wú)松卷現(xiàn)象，打捆帶緊固，產(chǎn)線通過(guò)優(yōu)化工藝，鍍鋅線二級(jí)設(shè)定單位卷取張力整體上調(diào)10%，打捆收緊度加大20%，經(jīng)過(guò)1個(gè)月的客戶(hù)跟蹤使用發(fā)現(xiàn)，避免因卷曲張力小層間間隙大、打捆松動(dòng)在運(yùn)輸過(guò)程中晃動(dòng)造成黑斑。

3.3 包裝影響與改善

鋼卷包裝應(yīng)整齊、捆扎結(jié)實(shí)，標(biāo)志應(yīng)牢固、字跡清晰，確保產(chǎn)品在運(yùn)輸和貯存期間不松散，受潮變形和損壞。此前我公司鍍鋅產(chǎn)品主要采用精包方式，精包內(nèi)層采用防銹紙、塑料薄膜，內(nèi)外圈增加鍍鋅護(hù)板，包帶采用周三徑四。

鍍鋅卷裝載及運(yùn)輸與鞍座直接接觸，難免發(fā)生碰撞、晃動(dòng)造成層與層摩擦造成黑斑，為此擬定在外圈裹鍍鋅護(hù)板前增加膠皮、聚氨酯、瓦楞紙、硬紙緩沖材料，防止在運(yùn)輸過(guò)程中鋼卷與鞍座直接接觸摩擦起到緩沖的作用［4］，試驗(yàn)如下：

（1）在周向打捆時(shí)加2條200 mm寬半圈長(zhǎng)的緩沖材料膠皮、聚氨酯，緩沖材料位置在鋼卷的底部。

（2）在鋼卷底部加1 000 mm 寬，半圈或一圈長(zhǎng)的薄緩沖材料瓦楞紙、硬紙，經(jīng)過(guò)多批次試驗(yàn)，對(duì)客戶(hù)跟蹤使用，包裝增加緩沖材料膠皮、聚氨酯、瓦楞紙、硬紙等均可對(duì)鍍鋅運(yùn)輸黑斑起到改善作用，但膠皮、聚氨酯包裝成本較高，包裝效率較低，不建議使用。

3.4 其他

熱鍍鋅產(chǎn)品運(yùn)輸黑斑，除運(yùn)輸、包裝方式，以及運(yùn)輸路程對(duì)其有影響外，鋼卷規(guī)格、卷重、板形、板面涂油量等因素也對(duì)運(yùn)輸黑斑的產(chǎn)生形貌及嚴(yán)重程度有一定的影響。

3.5 鍍鋅運(yùn)輸黑斑改善情況

通過(guò)調(diào)整卷曲張力、改善鞍座材質(zhì)、包裝增加緩沖材料后，對(duì)客戶(hù)跟蹤使用對(duì)比發(fā)現(xiàn)改善效果明顯，如圖7所示。

圖7 改善前后黑斑形貌對(duì)比

4 結(jié) 論

熱軋鍍鋅卷運(yùn)輸黑斑是由于鋼卷在運(yùn)輸過(guò)程的搖晃導(dǎo)致卷層與層之間的擠壓和摩擦產(chǎn)生。通過(guò)在鋼卷底部增加緩沖材料、更換鞍座材質(zhì)、調(diào)整卷取張力、加大打捆收緊力以及運(yùn)輸時(shí)選擇較好的路況等措施，對(duì)鍍鋅產(chǎn)品運(yùn)輸黑斑改善的效果明顯。