鍍鋅卷生產(chǎn)后產(chǎn)生的缺陷及解決措施

曹光明

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東 日照 276826）

1 前言

為保障優(yōu)良的表面狀態(tài)及耐腐蝕性能，鍍鋅產(chǎn)品對(duì)于質(zhì)量管控具有較高的要求。一般產(chǎn)線會(huì)通過(guò)人工質(zhì)檢、表面檢測(cè)儀實(shí)時(shí)檢測(cè)以及重卷線開(kāi)卷抽查等多重方式進(jìn)行質(zhì)量檢查，以確保發(fā)貨的鍍鋅卷表面質(zhì)量滿(mǎn)足客戶(hù)要求。但在客戶(hù)實(shí)際使用過(guò)程中，仍會(huì)出現(xiàn)各種缺陷，其中很多是在產(chǎn)品下線以后，在吊運(yùn)、包裝、運(yùn)輸或開(kāi)平加工等過(guò)程中產(chǎn)生的。本文以摩擦黑斑、白銹及涂油缺失導(dǎo)致的開(kāi)裂為例，進(jìn)行缺陷分析并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

2 生產(chǎn)后產(chǎn)生的缺陷

2.1 摩擦黑斑

摩擦黑斑是鍍鋅鋼卷或板料在運(yùn)輸過(guò)程中，帶鋼層與層之間發(fā)生擠壓和相對(duì)摩擦，導(dǎo)致鈍化膜和鋅層被破壞［1］。鋅層在密封缺氧的環(huán)境下發(fā)生氧化形成黑色的次氧化鋅，從而使缺陷處呈現(xiàn)黑斑形貌。當(dāng)摩擦輕微時(shí)，鋼板表面鋅層未受到嚴(yán)重破壞，只是粗糙度發(fā)生變化，嚴(yán)重時(shí)鋅層上會(huì)形成劃痕或淺凹坑。圖1是DX51D+Z鋼種無(wú)鉻鈍化鋼板在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦黑斑，缺陷為大小不一的長(zhǎng)橢圓狀斑點(diǎn)，程度輕微的呈淺灰色，程度嚴(yán)重的呈現(xiàn)凹坑狀挫傷或黑色異物碾入形貌，觸摸有輕微凹坑手感。單張形貌表現(xiàn)為上下表面對(duì)應(yīng)分布。

圖1 缺陷分布及形貌

通過(guò)電鏡掃描觀察可以看到摩擦劃痕，對(duì)缺陷部位進(jìn)行能譜分析：黑斑缺陷處相較周?chē)韬空急蕊@著降低甚至為0%，說(shuō)明鈍化層遭到嚴(yán)重破壞；鋅含量占比降低、鐵含量占比增高，說(shuō)明鋅層遭到一定的破壞后變薄；氧含量占比明顯增多，說(shuō)明黑斑處為鋅層發(fā)生氧化，生成了黑色的次氧化鋅，見(jiàn)圖2、表1。

圖2 黑斑缺陷掃描圖像100×

表1 能譜成分對(duì)比%

針對(duì)摩擦黑斑，有效的預(yù)防措施：（1）卷取包裝時(shí)優(yōu)化卷取張力，確保卷取緊實(shí)；鋼卷或板料包裝捆扎牢固，防止松動(dòng)；用塑料材質(zhì)捆扎帶接口替代鐵質(zhì)接口。（2）裝車(chē)固定牢固，鋼卷多道固定，防止?jié)L動(dòng)；用貼合鋼卷的弧形三角形鞍座而不是半圓形鞍座，與鋼卷間放置草墊進(jìn)行緩沖；鋼卷與鋼卷之間禁止接觸、碰撞。（3）火車(chē)及船運(yùn)運(yùn)輸優(yōu)于汽車(chē)運(yùn)輸；汽車(chē)運(yùn)輸時(shí)選擇平緩路段并嚴(yán)格控制車(chē)速。

2.2 白銹

鍍鋅鋼板處于潮濕的環(huán)境中時(shí)，鋅層表面與水汽反應(yīng)生成Zn（OH）2。空氣流通較好時(shí)，Zn（OH）2進(jìn)一步與空氣中二氧化碳反應(yīng)生成一層薄而致密的堿式碳酸鋅，這層薄膜粘附在表面可以阻止鍍層進(jìn)一步腐蝕。但是在空氣流通較差時(shí)，不會(huì)生成防腐蝕的薄膜，反而發(fā)生電化學(xué)腐蝕，從而產(chǎn)生白銹缺陷［2］。

白銹形成速度較快，形貌呈白色松散狀，不具有防腐蝕功能。表面產(chǎn)生輕微的白銹時(shí)，可以通過(guò)擦拭除掉銹跡，并進(jìn)行干燥；白銹較嚴(yán)重時(shí)，鋅層已遭到破壞，防腐蝕性能降低；當(dāng)白銹進(jìn)一步銹蝕，顏色變黑甚至產(chǎn)生紅銹時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響鍍鋅板的使用。圖3是DX51D+Z鋼種無(wú)鉻鈍化鍍鋅卷在開(kāi)包后，外圈邊部出現(xiàn)的白銹缺陷樣板。

圖3 白銹缺陷

該鋼卷的生產(chǎn)工藝均按標(biāo)準(zhǔn)范圍控制（見(jiàn)表2），切除白銹外圈后，取6塊50 mm×150 mm的中性鹽霧試樣，測(cè)量鈍化膜重量并按照GB/T 10125—2012《人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)》中“中性鹽霧試驗(yàn)（NSS）”方法，進(jìn)行72 h中性鹽霧試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。結(jié)果表明試樣耐中性鹽霧性能優(yōu)良，排除鋼卷本身材質(zhì)不良導(dǎo)致產(chǎn)生白銹的可能。

表2 參數(shù)控制

表3 鈍化膜重量及中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)進(jìn)一步排查并對(duì)其他庫(kù)存鋼卷進(jìn)行拆包檢查，確認(rèn)該鋼卷外圈邊部產(chǎn)生白銹缺陷的原因?yàn)樘燔?chē)吊運(yùn)過(guò)程中，鋼卷外包裝產(chǎn)生損傷，并在陰雨天氣運(yùn)輸導(dǎo)致水滲入包裝內(nèi)，從而造成鋅層腐蝕產(chǎn)生白銹。針對(duì)異常導(dǎo)致的白銹缺陷，有效的預(yù)防措施為：天車(chē)作業(yè)時(shí)天車(chē)臂側(cè)邊安裝防撞橡膠等材質(zhì)的防撞塊，防止吊運(yùn)損傷；減少鋼卷在陰雨不良天氣的運(yùn)輸；鋼卷應(yīng)在要求的時(shí)間內(nèi)盡快使用，避免長(zhǎng)時(shí)間存放；存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)應(yīng)保持干燥。

2.3 其他缺陷

塌卷。運(yùn)輸或者庫(kù)存時(shí)對(duì)鋼卷進(jìn)行疊放，可能會(huì)導(dǎo)致鋼卷塌卷。尤其是超薄規(guī)格鋼卷，需要禁止鋼卷疊放，或者鋼卷內(nèi)圈放置紙?zhí)淄苍黾又巍?/p>

硌印、劃傷等。在運(yùn)輸過(guò)程中，鋼卷與鋼卷或者與硬物接觸可能會(huì)導(dǎo)致硌印缺陷，需要保持良好的運(yùn)輸條件；在開(kāi)平等加工時(shí)，灰塵、油污和鐵屑等異物會(huì)污染設(shè)備，造成輥印、壓痕、短劃傷、異物壓入等缺陷，需要保持產(chǎn)線的清潔。

3 導(dǎo)致的使用問(wèn)題

3.1 涂油缺失導(dǎo)致的沖壓開(kāi)裂

零件沖壓成形，不僅和材料本身的材質(zhì)、性能、表面的粗糙度，還與模具本身的狀態(tài)及沖壓的間隙有關(guān)，良好的潤(rùn)滑也是重要的影響因素［3］。

鍍鋅鋼卷除鈍化處理的以外，基本在生產(chǎn)時(shí)都會(huì)進(jìn)行涂油處理，除了進(jìn)一步增強(qiáng)防銹性能，使鋅層保持良好的外觀外，還可以在零件沖壓過(guò)程中保持良好的潤(rùn)滑作用，有利于成形加工。

某主機(jī)廠零件配套商在首次使用山鋼日照公司鍍鋅雙相鋼HC 340/590 DPD+Z板料沖壓后底板邊板前端零件時(shí)出現(xiàn)批量開(kāi)裂，開(kāi)裂率達(dá)到23%，于是對(duì)該批次板料停止使用。當(dāng)天使用A鋼廠板料的沖壓開(kāi)裂率為2%。通過(guò)對(duì)兩家鋼廠料片取樣進(jìn)行檢測(cè)，山鋼日照公司樣板力學(xué)性能稍?xún)?yōu)于A鋼廠，鋼卷實(shí)測(cè)厚度、粗糙度以及金相組織相差不大，但山鋼日照公司樣板表面涂油量較A鋼廠低200 mg/m2左右。查詢(xún)生產(chǎn)記錄，山鋼日照公司鋼卷出廠涂油量為單面600 mg/m2，客戶(hù)使用時(shí)僅剩余約200 mg/m2，涂油損失過(guò)大。通過(guò)對(duì)山鋼鋼卷及A鋼廠鋼卷開(kāi)平落料的廠家進(jìn)行實(shí)地走訪調(diào)查，發(fā)現(xiàn)加工山鋼產(chǎn)品的廠家，縱剪線采用毛氈上下壓鋼板建漲力卷取，毛氈吸附導(dǎo)致表面涂油量進(jìn)一步損失，而A鋼廠鋼卷加工廠家縱剪線采用皮帶建漲力卷取。

采用噴壺對(duì)板料進(jìn)行補(bǔ)噴油處理后再次進(jìn)行沖壓，開(kāi)裂率降低為1%。后續(xù)加工廠家縱剪線更換為皮帶建漲力卷取后，鋼卷出廠600 mg/m2涂油量在客戶(hù)使用時(shí)剩余380 mg/m2左右，沖壓使用情況良好。

針對(duì)加工等過(guò)程中涂油缺失導(dǎo)致的沖壓開(kāi)裂問(wèn)題，預(yù)防措施為：（1）開(kāi)平、縱剪、落料等加工工序要注意減少表面涂油的損失；（2）根據(jù)模具狀態(tài)及沖壓成形復(fù)雜程度，確定合適的訂單涂油量；（3）更換潤(rùn)滑效果更好的沖壓防銹油。

3.2 毛刺導(dǎo)致的開(kāi)裂

剪切、沖孔等加工會(huì)產(chǎn)生毛刺邊，當(dāng)毛刺面向外進(jìn)行成形時(shí)，容易從毛刺處擴(kuò)展開(kāi)裂，對(duì)于成形復(fù)雜或變形大的零件，需要對(duì)毛刺進(jìn)行打磨。

4 結(jié)語(yǔ)

摩擦黑斑、白銹缺陷及涂油缺失等缺陷是在鋼卷下線以后，運(yùn)輸、存儲(chǔ)不良或后加工工序中存在不當(dāng)操作導(dǎo)致的。鍍鋅產(chǎn)品要保障良好的表面狀態(tài)及使用效果，不僅要對(duì)產(chǎn)品出廠的質(zhì)量和性能進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，還要對(duì)運(yùn)輸以及后加工工序制定一定的標(biāo)準(zhǔn)，這就要求鋼廠與其下游配套商以及用戶(hù)建立更加密切的合作關(guān)系，共同保障產(chǎn)品的質(zhì)量。