熱鍍鋅板鹽霧試驗(yàn)研究

1、熱鍍鋅板鹽霧試驗(yàn)研究董? 梅, 豐 ? 慧, 施國(guó)蘭( 馬鞍山鋼鐵股份公司 技術(shù)中心, 安徽 馬鞍山 243000)摘? 要: 根據(jù)對(duì)不同鍍層品種、 鍍層重量和表面處理熱鍍鋅板產(chǎn)品的中性鹽霧試驗(yàn)研究, 探討了鍍鋅板腐蝕的影響因素, 并提出提高熱鍍鋅產(chǎn)品耐蝕性能的措施。關(guān)鍵詞: 腐蝕; 鹽霧試驗(yàn); 鋅?5% 鋁合金中圖分類號(hào): tg174? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: a ? ? 文章編號(hào): 1001?1447( 2008)03 ?0032?04research on salt spray test of hot dip galvanized stripdong mei, feng hui, shi gu

2、o?lan( technology center of maanshan iron & steel co. ltd. , maanshan 243000, china)abstract: based on neutral salt spray tests ( nss) of hot dip galvanized strip with differ?ent layer, weight, surface treatment, this paper analyzes the factors that influence thecorrosion of hot dip galvanized s

3、trip. in addition, measures to improve the corrosion re?sistance of hot dip galvanized strip are also given in the paper.key words: corrosion; neutral salt spray test; zn?5 %al alloy作者簡(jiǎn)介: 董? 梅( 1973-) , 男, 安徽人, 高級(jí)工程師, 主要從事金屬材料、 冷軋板材方面的研究.? ? 馬鋼冷軋廠 1 號(hào)熱鍍鋅生產(chǎn)線 2004 年初正式投產(chǎn), 由于馬鋼初次涉足鍍鋅卷板生產(chǎn)領(lǐng)域, 在鍍鋅板耐蝕性能研究方

4、面還是空白, 同時(shí), 工廠和運(yùn)輸環(huán)境下, 不同表面處理的鍍鋅板出現(xiàn)銹蝕的周期對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制、 生產(chǎn)組織、 企業(yè)物流也很有意義, 因此開(kāi)展了熱鍍鋅板耐蝕試驗(yàn)研究。鍍鋅板耐蝕試驗(yàn)主要包括兩大類: 一類是模擬腐蝕環(huán)境試驗(yàn)檢驗(yàn), 如鹽霧試驗(yàn)、 老化試驗(yàn)、 潮濕試驗(yàn)等; 另一種試驗(yàn)為自然環(huán)境腐蝕試驗(yàn), 如各國(guó)在不同氣候和地理環(huán)境的典型大氣試驗(yàn)站進(jìn)行的掛片試驗(yàn)。目前國(guó)內(nèi)外熱鍍鋅板材產(chǎn)品交貨條件( 或標(biāo)準(zhǔn)) 中對(duì)耐蝕性能均沒(méi)有明確的要求。在五金、 家電、 汽車等具體行業(yè)的鍍鋅板用戶中, 用于檢驗(yàn)或驗(yàn)證鍍鋅產(chǎn)品耐蝕性能的主要涉及中性鹽霧試驗(yàn)。為了了解馬鋼生產(chǎn)的鍍鋅產(chǎn)品的耐蝕性能,在生產(chǎn)線穩(wěn)定后, 搜集了來(lái)自

5、50 個(gè)鋼卷的樣本,其中包括 10 件鋅?5 %鋁合金鍍層產(chǎn)品樣本, 進(jìn)行了鹽霧試驗(yàn), 并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。1? 試驗(yàn)材料和方法樣本屬性: 試驗(yàn)鍍鋅板基板厚度為 0. 3 1. 6mm, 寬度為 1000 1 250 mm, 單面鋅層重量 68 158 g/ m2產(chǎn)品, 表面狀態(tài)包括未鈍化、 鉻酸鹽鈍化、 未涂油、 輕涂油( 油品為靜電涂油用礦物油p3?prevox c932) 及其組合。原料牌號(hào)為 sgcc,生產(chǎn)流程為鐵水預(yù)處理- lf 爐- csp- 酸洗冷連軋- 熱鍍鋅。鈍化為噴淋式, 熱風(fēng)烘干, 涂油為靜電涂油。試驗(yàn)條件: 設(shè)備為鹽霧試驗(yàn)箱, 型號(hào)為 q?fog, 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為 gb/ t 1

6、0125 ? 1997 人造氣氛腐蝕試驗(yàn): 鹽霧試驗(yàn)!, 試驗(yàn)為中性鹽霧試驗(yàn)( nss試驗(yàn)) 。樣品尺寸為 150 mm 75 mm, 邊緣用膠帶保護(hù), nacl 的質(zhì)量濃度為( 5 # 0. 1) % , ph 值為 6. 5 7. 2, 試驗(yàn)箱設(shè)定溫度為( 35# 2) , 噴霧器壓力設(shè)定為 70 170 kpa( 實(shí)際為 100 kpa 左右) , 噴霧量為每 80 cm2的收集量為 1. 5 ml/ h, 試驗(yàn)循環(huán)周期為 24 h。試驗(yàn)記錄了出現(xiàn) 5 %白銹和5% 紅銹的時(shí)間。%32%2008 年 ? 6 月第 36 卷 第 3 期鋼 鐵 研 究research on iron &am

7、p; steel? june? 2008vol. 36? no. 3? ? ? ? ? ?2? 試驗(yàn)結(jié)果和分析2. 1? 純鋅鍍層鍍鋅板的耐鹽霧腐蝕性能2. 1. 1? 白銹( 5 %) 出現(xiàn)周期在試驗(yàn)過(guò)程中, 為了保證箱內(nèi)氣氛的穩(wěn)定, 我們采取 24 h 開(kāi)啟一次, 記錄樣本變化。( 1) 第 1 個(gè) 24 h 內(nèi), 未鈍化產(chǎn)品全部出現(xiàn)大面積白銹, 見(jiàn)圖 1。根據(jù)后續(xù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一般 2 8h 就出現(xiàn) 5 %白銹。表面鈍化產(chǎn)品在第二天才陸續(xù)開(kāi)始出現(xiàn)小面積白銹, 而且直到 5 % 紅銹出現(xiàn),板面也只是局部銹蝕, 見(jiàn)圖 2。所有試驗(yàn)樣本中出現(xiàn) 5 % 白銹周期最長(zhǎng)的為 5 天, 該樣本屬性為單面鋅層

8、厚度約為 100 g/m2的鈍化涂油鍍鋅板。( 2) 白銹出現(xiàn)的周期同是否涂油、 鋅層厚度等沒(méi)有因果關(guān)系。綜合上述結(jié)果, 白銹出現(xiàn)的周期主要同是否鈍化有關(guān), 是判斷鈍化質(zhì)量特別是鈍化均勻性的1項(xiàng)重要指標(biāo), 從生產(chǎn)設(shè)備和工藝角度看, 噴淋工藝受噴嘴壓力、 角度及鈍化液自重影響, 鈍化層均勻性比輥涂工藝總體要差。2. 1. 2? 紅銹( 5 %) 出現(xiàn)周期圖 3 為鹽霧試驗(yàn)結(jié)果分析圖, 橫坐標(biāo)為 5 %紅銹出現(xiàn)的時(shí)間, 圖中縱主坐標(biāo)為單面鋅層質(zhì)量,次縱坐標(biāo)為鈍化和涂油量, 鈍化以 0 表示未鈍化,1表示鈍化; 涂油 0 表示未涂油, 0. 5 表示涂油量為 0. 5 g/ m2。圖 3? 純鋅鍍層

9、熱鍍鋅紅銹( 5% ) 周期結(jié)果( 1) 鈍化同紅銹周期有較強(qiáng)的相關(guān)性。原因主要同腐蝕進(jìn)度有關(guān), 當(dāng)板面出現(xiàn)白銹時(shí), 腐蝕反應(yīng)開(kāi)始消耗鍍鋅層, 由于鈍化層的保護(hù), 鋅層在鈍化薄弱部分才產(chǎn)生白銹, 由于不像未鈍化鍍鋅板產(chǎn)生全板面的腐蝕消耗, 所以鈍化處理的鍍鋅層對(duì)基板的陰極保護(hù)周期會(huì)更長(zhǎng)。鹽霧試驗(yàn)紅銹出現(xiàn)時(shí)的形貌也證明了這一點(diǎn), 見(jiàn)圖 4、 圖 5。( 2) 涂油對(duì)于耐鹽霧試驗(yàn)結(jié)果基本沒(méi)有影響。涂油是 1 種物理阻隔, 可以一定程度阻斷空氣和水對(duì)鋅層的腐蝕, 但鹽霧試驗(yàn)過(guò)程的大量鹽水霧很容易就沖掉表面的涂油層, 使之不能起到保護(hù)作用。( 3) 鍍鋅板單面鋅層質(zhì)量大于 70 g/ m2, 無(wú)論是否

10、鈍化、 涂油, 鹽霧試驗(yàn)紅銹( 5 % ) 出現(xiàn)時(shí)間均%33%第 3 期董? 梅, 等: 熱鍍鋅板鹽霧試驗(yàn)研究? ?不小于 4 天( 96 h, 滿足用戶要求) 。2. 2? 鋅鋁合金鍍鋅板的耐鹽霧腐蝕性能鋅鋁合金鍍層產(chǎn)品是鋅層中含有約 5 % 鋁的產(chǎn)品, 耐大氣腐蝕能力比純鋅鍍層強(qiáng), 如相關(guān)文獻(xiàn)所述, 鋅鋁合金鍍鋅板在冷凝過(guò)程中, 形成直徑為?3 8 mm( 此尺寸取決于冷卻速度, 速度越快尺寸越小) 。高度相差 2 4 ?m 的凹坑, 宏觀看類似淺色龜甲紋。這些特點(diǎn)對(duì)此產(chǎn)品的涂裝質(zhì)量有影響, 但對(duì)該產(chǎn)品鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的影響并沒(méi)有文獻(xiàn)介紹。2. 2. 1? 白銹( 5 %) 出現(xiàn)周期白銹出現(xiàn)周

11、期同純鋅鍍層類似, 未鈍化產(chǎn)品第 1 個(gè) 24 h 就已經(jīng)散布銹斑, 鈍化產(chǎn)品 2 3 天后出現(xiàn)小面積白銹, 但隨后的觀察顯示, 銹斑的擴(kuò)展速度比純鋅鍍層產(chǎn)品慢, 可能與鋅鋁合金鍍層是細(xì)晶結(jié)構(gòu), 而且表面富鋁層厚于純鋅鍍層熱鍍鋅鋼板有關(guān) 1。2. 2. 2? 紅銹( 5 %) 出現(xiàn)周期鋅鋁合金鍍層產(chǎn)品的紅銹出現(xiàn)周期明顯好于純鋅鍍層產(chǎn)品, 單面鋅層約 100 g/ m2時(shí)的平均鹽霧試驗(yàn)紅銹出現(xiàn)周期約 17 天, 具體見(jiàn)圖 6, 由于該鋅層腐蝕過(guò)程復(fù)雜, 目前的相關(guān)研究仍在進(jìn)行。圖 6? 鋅鋁合金鍍層熱鍍鋅紅銹( 5% ) 周期結(jié)果3? 熱鍍鋅板鹽霧試驗(yàn)的評(píng)價(jià)國(guó)內(nèi)五金、 家電、 汽車等行業(yè)的熱鍍鋅

12、板用戶主要采用中性鹽霧試驗(yàn)對(duì)鍍鋅板進(jìn)行耐蝕性能評(píng)價(jià), 一般要求鍍鋅量雙面 120 g/ m2及以下, 鍍鋅產(chǎn)品出現(xiàn)紅銹( 5% ) 時(shí)間大于 48 h( 2 天) , 雙面鍍鋅量 180 g/ m2及以上, 鍍鋅產(chǎn)品出現(xiàn)紅銹( 5 %)時(shí)間大于 72 h( 3 天) 。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果, 樣本鹽霧試驗(yàn)性能都達(dá)到用戶需求, 和同行業(yè)水平也基本相當(dāng)。4? 討? 論4. 1? 鍍鋅板的腐蝕鍍鋅板在自然條件下氧化腐蝕非常緩慢, 但在潮濕條件下, 容易造成電化學(xué)腐蝕, 使板面很快形成白銹或黑銹見(jiàn)圖 7, 微觀形貌見(jiàn)圖 8, 銹蝕產(chǎn)物主要為 zno( 也有文獻(xiàn)認(rèn)為含有 zn( oh)2 2) ,顏色的深淺主要

13、同腐蝕產(chǎn)物中 w ( o) 有關(guān), 顏色深的 w( o) 偏高。究其銹蝕原因, 主要是鍍鋅板沒(méi)有進(jìn)行鈍化、 涂油等后處理。當(dāng)環(huán)境潮濕時(shí), 鋅層表面吸潮后造成鋼卷內(nèi)外氧的濃差, 導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕。相關(guān)電化學(xué)反應(yīng)式如下。陽(yáng)極反應(yīng): zn- 2e &zn2+陰極反應(yīng): o2+ h2o+ 4e&4oh-反應(yīng)產(chǎn)物: zn+ 4oh-&zn( oh)2&zno% h2o按照鍍鋅板生產(chǎn)廠的做法, 鍍鋅板產(chǎn)品沒(méi)有鈍化、 涂油一般不出廠; 對(duì)于供彩涂用基板等特殊情況, 根據(jù)客戶要求可以不鈍化、 不涂油, 但必須盡快使用( 一般 7 天, 天氣干燥時(shí)可 10 日) , 以免受潮銹蝕。

14、因此, 考慮到實(shí)際儲(chǔ)存和運(yùn)輸條件, 鍍鋅板一般都要進(jìn)行表面防銹處理, 如涂油、 鈍化、涂層等處理方式。4. 2? 鍍鋅板的耐蝕性能評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)鍍鋅產(chǎn)品耐蝕性能的方法很多, 中性鹽%34%? ? ?鋼 鐵 研 究第 36 卷霧試驗(yàn)只是相對(duì)快速、 方便的 1 種, 對(duì)產(chǎn)品實(shí)際使用有指導(dǎo)意義, 但鹽霧試驗(yàn)并不能完全等同實(shí)際耐蝕能力, 也并非簡(jiǎn)單線性比例關(guān)系, 它只是 1 種間接體現(xiàn)產(chǎn)品耐蝕能力的手段。對(duì)耐蝕能力評(píng)價(jià)較為有效的應(yīng)是自然環(huán)境掛片試驗(yàn), 此試驗(yàn)方法周期長(zhǎng), 但能夠比較真實(shí)反映材料實(shí)際耐腐蝕能力, 參考價(jià)值較高, 但鍍鋅板實(shí)際使用環(huán)境與自然環(huán)境相差較大, 所以掛片試驗(yàn)也有其制約性。5? 結(jié)? 論

15、根據(jù)各種涂層重量、 處理方式產(chǎn)品的中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果及分析, 我們可以得到以下結(jié)論:( 1) 常規(guī)鍍鋅產(chǎn)品應(yīng)進(jìn)行表面處理, 否則會(huì)很快銹蝕, 影響使用, 防止鋅層銹蝕的最經(jīng)濟(jì)有效的措施是進(jìn)行鈍化處理;( 2) 鋅鋁合金熱鍍鋅產(chǎn)品耐鹽霧腐蝕能力明顯好于純鋅鍍層產(chǎn)品, 從環(huán)保和資源有效利用角度, 鋅鋁合金鍍層產(chǎn)品值得推廣;( 3) 提高鍍鋅層耐鹽霧試驗(yàn)?zāi)芰? 主要依靠均勻的鈍化層, 只有相對(duì)均勻, 才會(huì)減少局部弱點(diǎn),提高整個(gè)板面的耐鹽霧腐蝕能力。當(dāng)然鍍層厚度和均勻性對(duì)之也有一定影響。從硬件設(shè)備保障看, 輥涂比噴淋、 全浸式等工藝更能保證鈍化層的均勻性。 參考文獻(xiàn) 1 ? 朱立. 熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)概述

16、j . 鞍鋼技術(shù), 2000, ( 1) : 58 ?62. 2 ? 李九齡. 帶鋼連續(xù)熱鍍鋅 m . 北京: 冶金工業(yè)出版社,2001: 295.( 收稿日期: 2007?11 ?01)浦項(xiàng)成功投產(chǎn)首套 liquirob 機(jī)器人系統(tǒng)浦項(xiàng)鋼鐵公司成功地在其光陽(yáng)廠新 2 流板坯連鑄機(jī) ccm2 ?3 上投產(chǎn)了第 1 套 liquirob 機(jī)器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以執(zhí)行連鑄過(guò)程中所需的所有手動(dòng)任務(wù), liquirob 系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以自動(dòng)取樣、 檢測(cè)中間包鋼水溫度以及自動(dòng)配置連鑄保護(hù)渣。該系統(tǒng)還可以進(jìn)行改造以執(zhí)行其他功能, 如鋼包長(zhǎng)水口處理和鋼包氧槍處理。采用這種機(jī)器人系統(tǒng)后, 操作人員不必在危險(xiǎn)的連鑄工

17、作區(qū)操作, 由此大幅度改善了安全工作條件。2006 年 6 月, 西門子技術(shù)公司收到了來(lái)自浦項(xiàng)鋼鐵公司供應(yīng)產(chǎn)能為 350 萬(wàn) t/ a 的 2 流板坯連鑄機(jī)合同。為了改進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程和改善操作人員的安全性, 該項(xiàng)目也包括提供 1 套 liquirob 機(jī)器人系統(tǒng)。該連鑄機(jī)于 2007 年 11 月投產(chǎn)。通過(guò)應(yīng)用 liquirob 解決方案, 取得了操作人員安全性和生產(chǎn)過(guò)程可靠性大幅提高的成果。由于采用了系統(tǒng)化的遙控程序, 給予了質(zhì)量控制和生產(chǎn)過(guò)程最佳化的新基準(zhǔn)。獨(dú)立的 liquirob 裝置被設(shè)計(jì)成可以在連鑄區(qū)域執(zhí)行各種功能。在鋼包裝載位置, 其功能包括處理鋼包滑動(dòng)門氣缸和中間連接裝置等。在中間包區(qū)域可以進(jìn)行溫度測(cè)量和取樣以及中間包保護(hù)粉末配置