電鍍鋅汽車油箱板單面鈍化工藝

供稿|孫晨航，曹洋，車曉宇 / SUN Chen-hang, CAO Yang, CHE Xiao-yu

內(nèi)容導(dǎo)讀

單面鈍化工藝為新興工藝，其生產(chǎn)要求超出本鋼電鍍鋅機(jī)組原有設(shè)計(jì)大綱，為實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定供貨就需要對電鍍鋅汽車油箱板生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究。本文從如何實(shí)現(xiàn)單面鈍化工藝、如何優(yōu)化提速后的單面鍍工藝參數(shù)、如何提升未鍍面質(zhì)量等問題出發(fā)，研究形成一整套適用于本鋼電鍍鋅機(jī)組的電鍍鋅汽車油箱板的生產(chǎn)技術(shù)、組織模式、產(chǎn)品規(guī)范和技術(shù)訣竅。

目前國內(nèi)電鍍鋅鋼板產(chǎn)品定位為汽車外板的機(jī)組共4 條。為適應(yīng)市場需求，提升本鋼產(chǎn)品市場競爭力，經(jīng)過幾年技術(shù)攻關(guān)本鋼電鍍鋅機(jī)組已具備生產(chǎn)電鍍鋅汽車板的基礎(chǔ)。電鍍鋅單面鈍化汽車油箱板產(chǎn)品屬于汽車板配套零件而且用量較大，為盡快打開電鍍鋅汽車板市場，本鋼電鍍鋅機(jī)組將單面鈍化的汽車油箱板作為突破口。單面鈍化工藝作為新興工藝，生產(chǎn)要求超出本鋼電鍍鋅原有設(shè)計(jì)大綱，因此需要對電鍍鋅汽車油箱板單面鈍化生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究，解決如何實(shí)現(xiàn)單面鈍化工藝的問題；研究如何優(yōu)化提速后的單面鍍工藝參數(shù)，解決電鍍鋅提速生產(chǎn)后單面鍍工藝參數(shù)不匹配的問題；研究如何提升未鍍面質(zhì)量，解決單面鍍未鍍面表面質(zhì)量問題，以達(dá)到批量穩(wěn)定供貨的目的[1-3]。

實(shí)現(xiàn)單面鈍化的創(chuàng)新性突破

由于汽車油箱板生產(chǎn)時(shí)只對下表面(鍍鋅面)進(jìn)行鈍化，因此機(jī)組通過自主研發(fā)的獨(dú)特的涂輥投入、模擬“耐指紋”信號、管路切換等低成本方法突破機(jī)組原有設(shè)計(jì)限制，實(shí)現(xiàn)了單面涂覆的工藝需求，并形成獨(dú)特的生產(chǎn)要點(diǎn)。

涂機(jī)投入時(shí)的控制要點(diǎn)

單面涂覆投入鈍化時(shí)如果只投入下表面涂輥，涂機(jī)會出現(xiàn)程序錯(cuò)亂，涂機(jī)下表面涂輥的轉(zhuǎn)速比無法和帶鋼線速度關(guān)聯(lián)，下表面涂輥只能低速旋轉(zhuǎn)，帶液量少，下表面涂輥與帶鋼之間缺少潤滑，造成涂輥磨損起砂，導(dǎo)致涂輥無法繼續(xù)使用。

針對這一問題，單面涂覆投入鈍化時(shí)在上表面料盤裝入清水，涂機(jī)上表面涂輥與下表面涂輥同時(shí)投入，保證涂機(jī)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，然后將上表面涂輥與帶鋼手動控制分開，實(shí)現(xiàn)下表面單獨(dú)涂覆工藝。

鈍化管路的切換控制要點(diǎn)

汽車油箱板單面鈍化工藝與雙面鈍化不同，因此無法與電磁感應(yīng)烘干機(jī)相關(guān)聯(lián)。在生產(chǎn)單面鈍化產(chǎn)品時(shí)，需要生產(chǎn)前給定“耐指紋”的模擬信號才能保證電磁感應(yīng)烘干機(jī)的正常使用，因此需要對輸液和回流管路進(jìn)行切換控制，避免混液情況出現(xiàn)。

罐體的輸液和回流管路的切換

如圖1(a)所示，所有鈍化管路全部為藍(lán)色油漆標(biāo)記，黃色油漆標(biāo)記均為“耐指紋”，注意切換一致性，防止混液：拆卸進(jìn)料口和回流氣動閥頭，氣動閥由自動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭謩訝顟B(tài)；氣動閥閥芯打開到常開狀態(tài)，保持鈍化液持續(xù)給液，如圖1(a)箭頭方向所示，保持閥柄方向與箭頭方向一致；保持此閥狀態(tài)直至生產(chǎn)結(jié)束；生產(chǎn)結(jié)束后，將此閥關(guān)閉并恢復(fù)回流氣動閥頭，閥門完成一個(gè)生產(chǎn)周期。

圖1 進(jìn)料口氣動閥(a)和料盤進(jìn)料管路(b)

料盤的進(jìn)料和回流管路的切換

如圖1(b)所示，所有鈍化管路全部為藍(lán)色油漆標(biāo)記，黃色油漆標(biāo)記均為“耐指紋”，注意切換一致性，防止混液：將藍(lán)色的鈍化進(jìn)料和回流管固定在料盤上，將黃色“耐指紋”進(jìn)料和回流管拆下安放到料盤下方，防止因安裝錯(cuò)誤引起混液；保持此閥狀態(tài)直至生產(chǎn)結(jié)束。

鈍化工藝體系的建立

由于鈍化液的固體成分含量比“耐指紋”低，并且機(jī)組速度提升，所以不能直接使用“耐指紋”產(chǎn)品的參數(shù)來對鈍化產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)，需要建立單面鈍化產(chǎn)品的工藝參數(shù)體系，使鈍化膜厚控制在0.6~1.0 g/m2范圍內(nèi)。研究表明，包角和轉(zhuǎn)速比由涂輥材質(zhì)決定。為確定范圍，只需對提料輥和涂輥之間壓力與膜厚之間的關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

從表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)輥間壓力在1400~1600 N時(shí)膜厚均滿足0.6~1.0 g/m2的標(biāo)準(zhǔn)范圍，但從涂輥的使用時(shí)間可見，當(dāng)輥間壓力在1400~1500 N 時(shí)，涂輥的使用壽命更長，因此從節(jié)約成本的角度出發(fā)，輥間壓力的標(biāo)準(zhǔn)采用1400~1500 N，鈍化生產(chǎn)工藝參數(shù)如表2 所示。

蘇家門口，貼著喜字。蘇婷婷攙著杰克走進(jìn)新房，杰克推開蘇婷婷：不用你攙我，我沒醉！杰克走到床邊，蘇婷婷手里的包一斜，紅包落到床上。杰克接著把包傾囊而倒，紅包全都倒在了床上。他驚訝地：哇，這么多紅包！杰克將紅包打開，又驚訝地：哇，這么多錢！杰克隨即將紅包一個(gè)個(gè)打開，然后杰克恍然地說道：我明白了，咱爸為何舉行婚禮，這是一筆賺錢的買賣！

表1 輥間壓力與膜厚的影響數(shù)據(jù)

表2 鈍化生產(chǎn)工藝參數(shù)

對鈍化樣板進(jìn)行鹽霧實(shí)驗(yàn)，鹽水濃度(50±5) g/L，測試溫度35 ℃。72 h 才出現(xiàn)少量白銹，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)≥48 h(紅銹)，鈍化產(chǎn)品耐鹽霧腐蝕性良好。鹽霧實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2 所示。

圖2 中性鹽霧16、40、64、72 h 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

鋅重的控制及去枝晶裝置的應(yīng)用

汽車油箱板鋅重標(biāo)準(zhǔn)為≥30 g/m2，為保證鋅重的合格率生產(chǎn)時(shí)一般設(shè)定為≥31 g/m2，對鋼卷頭、中、尾橫向的邊部、1/4 處、1/2 處測試鋅重，鋅重均勻且都在標(biāo)準(zhǔn)范圍之上，如圖3 所示。

圖3 卷頭部、中部、尾部鋅重曲線

鋅重≥30 g/m2會在邊部產(chǎn)生輕微枝晶缺陷，后續(xù)沖壓加工時(shí)會造成磨具損傷，但如果將兩組去枝晶裝置全部投入，又存在造成邊部損傷的風(fēng)險(xiǎn)。本鋼電鍍鋅機(jī)組通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)只需投入17#電鍍槽處的去枝晶裝置即可滿足去除枝晶的要求，并且應(yīng)用改造后的新型滑輪式去枝晶裝置還能有效保護(hù)好帶鋼邊部質(zhì)量。2020 年去枝晶裝置的改造被授權(quán)一項(xiàng)實(shí)用新型專利。

單面鍍生產(chǎn)工藝

單面鍍生產(chǎn)時(shí)，電鍍槽上表面陽極板(除1#導(dǎo)電輥的陽極板)全部由工作位打開至等待位，并且不噴電鍍液。1#導(dǎo)電輥的陽極板要求閉合至工作位，作用是為上表面提供一個(gè)閃鍍層，確保上表面經(jīng)過電鍍槽時(shí)不腐蝕。電鍍鋅機(jī)組經(jīng)過改造，完成提速高效生產(chǎn)工作，需要對單面鍍的關(guān)鍵控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，保證單面鍍質(zhì)量。

工藝控制關(guān)鍵點(diǎn)

閃鍍層

為了防止上表面氧化，1#導(dǎo)電輥陽極板為上表面提供一個(gè)隔絕空氣的閃鍍層。閃鍍層如果過厚，則之后的漂洗無法徹底將鍍層清洗掉，會造成鋅層殘留，使客戶無法使用。電鍍鋅機(jī)組將閃鍍層鋅重控制在0.3~0.5 g/m2。

鍍后漂洗電導(dǎo)率

為了洗去上表面的閃鍍層，需要在鍍后1 級漂洗處加酸。如果加酸不夠，則無法洗掉閃鍍層，會造成鋅殘留現(xiàn)象。因而要求生產(chǎn)單面鍍前，鍍后漂洗的電導(dǎo)率要設(shè)定在70 mS/cm。

提速后的工藝優(yōu)化

電鍍鋅通過感應(yīng)烘干改造和電鍍段輥系和刮刀、噴梁的精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，消除了由于提速而電流升高和擠干效果不良引起的導(dǎo)電輥粘鋅問題，使整體的工藝速度由原來的60 m/min 提升到90~110 m/min，速度的提升促進(jìn)了單位電流提高，使只涂油的電鍍鋅鍍層表面更加細(xì)膩、飽滿，提高了整體質(zhì)量水平。伴隨著機(jī)組速度的提升，目前使用的鍍后漂洗電導(dǎo)率和閃鍍層參數(shù)已無法滿足生產(chǎn)要求，因此重新在90~110 m/min 速度下組織實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表3 所示。

表3 閃鍍層與鍍后漂洗電導(dǎo)率對未鍍面的影響

從表3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，當(dāng)閃鍍層設(shè)定在0.4 g/m2、鍍后1 級漂洗設(shè)定在75~80 mS/cm 時(shí)，帶鋼在機(jī)組速度90~110 m/min 下，未鍍面質(zhì)量良好，無鋅殘留和發(fā)黃缺陷產(chǎn)生。

通過參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，成功解決了速度提升后未鍍面的質(zhì)量問題，為批量穩(wěn)定生產(chǎn)汽車油箱板打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

汽車油箱板未鍍面的質(zhì)量提升

在汽車油箱板生產(chǎn)過程中，主要存在未鍍面銹點(diǎn)和未鍍面局部發(fā)黃缺陷影響產(chǎn)品質(zhì)量。而未鍍面既是鋼卷的上表面(外圈)又是油箱的外表面，客戶對其質(zhì)量要求較高，因此電鍍鋅機(jī)組主要針對這兩項(xiàng)重點(diǎn)缺陷的消除進(jìn)行攻關(guān)。

銹點(diǎn)缺陷的消除

銹點(diǎn)缺陷出現(xiàn)在未鍍面(上表面)并且無周期規(guī)律，導(dǎo)致原因查找困難，但是在生產(chǎn)一個(gè)班次后，逐漸減輕并消失。電鍍鋅機(jī)組通過生產(chǎn)實(shí)時(shí)跟蹤確定其為電鍍槽內(nèi)部產(chǎn)生，但通過調(diào)整噴梁角度、擠干輥壓力、甩槽、升降速等方式均未取得有效改善。

繼續(xù)對銹點(diǎn)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)銹點(diǎn)顏色偏紅，懷疑其成分異常，通過取樣檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)銹點(diǎn)處含銅量較高，因此判斷銹點(diǎn)是由于陽極板母排上的殘液滴落導(dǎo)致。針對這一情況，電鍍鋅機(jī)組采用“預(yù)先處理將缺陷消滅在搖籃里”的理念，生產(chǎn)汽車油箱板前機(jī)組進(jìn)行計(jì)劃停機(jī)，對18 個(gè)電鍍槽的陽極板母排用水沖洗清理，并靜置30 min，再啟車進(jìn)行生產(chǎn)。已經(jīng)連續(xù)6 月未再出現(xiàn)銹點(diǎn)缺陷，達(dá)到攻關(guān)的預(yù)期效果。

局部發(fā)黃缺陷的消除

汽車油箱板的生產(chǎn)過程中，由于需要將未鍍面的閃鍍層清除，因此需要在鍍后漂洗1 級加入硫酸，在進(jìn)行擠干和水清洗，但總會出現(xiàn)未鍍面殘留酸液，導(dǎo)致局部發(fā)黃并且未鍍面整體偏暗。

針對這一問題，利用酸堿中和的原理，在四級漂洗時(shí)按照前五卷每卷加500 g 堿粉、之后每兩卷加入500 g 堿粉的頻率進(jìn)行操作，能夠有效避免未鍍面氧化發(fā)黃發(fā)暗的情況，還原冷軋基板本來顏色和光澤，提升單面電鍍產(chǎn)品的表面質(zhì)量，降低產(chǎn)品的降級率。

涂油不均的消除

電鍍鋅汽車油箱板后處理一般為鈍化加涂油，涂奎克油進(jìn)行防銹。針對電鍍鋅汽車油箱板涂油不均問題進(jìn)行了原因分析，主要由于電鍍鋅機(jī)組停機(jī)時(shí)間較長，導(dǎo)致管路和刀梁堵塞引起涂油不均問題。針對這一問題，優(yōu)化電鍍鋅生產(chǎn)計(jì)劃，將汽車油箱板集中在每批次前期生產(chǎn)，保證涂油的持續(xù)性；在每批次生產(chǎn)結(jié)束后，立即對涂油機(jī)的管路和刀梁進(jìn)行徹底清理，避免凝結(jié)情況產(chǎn)生。

結(jié)束語

通過對單面鍍生產(chǎn)工藝的優(yōu)化、單面鈍化生產(chǎn)工藝的建立，電鍍鋅機(jī)組突破原有設(shè)計(jì)限制，具備了批量穩(wěn)定生產(chǎn)高質(zhì)量汽車油箱板的能力，汽車油箱板的產(chǎn)品質(zhì)量得到長足進(jìn)步，已實(shí)現(xiàn)對通用五菱、長安汽車、佛山大眾批量供貨，目前電鍍鋅汽車油箱板質(zhì)量零異議，客戶使用較為滿意。