本鋼電鍍鋅生產(chǎn)線在磷化生產(chǎn)過程中，由于設(shè)備功能欠缺和生產(chǎn)技術(shù)支撐缺失，電鍍鋅機組只能生產(chǎn)對質(zhì)量要求較低的磷化建材和耐指紋家電產(chǎn)品，磷化汽車板生產(chǎn)較少且生產(chǎn)工藝等方面一直處于初步摸索階段，無法形成常態(tài)化生產(chǎn)。本文通過磷化生產(chǎn)工藝的優(yōu)化和設(shè)備的改造，磷化產(chǎn)品的合格率由60%提高到95%，顏色由黑暗提升至淺灰光亮，磷化的表面質(zhì)量均勻無磷化條痕、斑跡等缺陷，磷化膜厚穩(wěn)定在1.6 g/m2，滿足了電鍍鋅汽車板的供貨要求。

電鍍鋅汽車板主要應用在奔馳、寶馬、奧迪等高檔汽車外板，本鋼電鍍鋅機組自2018年一直致力于生產(chǎn)高檔汽車產(chǎn)品，但電鍍鋅磷化汽車板產(chǎn)品仍處于研發(fā)階段，質(zhì)量還不穩(wěn)定，不論從工藝開發(fā)還是設(shè)備穩(wěn)定等方面仍制約著電鍍鋅磷化汽車板的生產(chǎn)。

由于設(shè)備功能欠缺和生產(chǎn)技術(shù)支撐缺失，電鍍鋅機組只能生產(chǎn)對質(zhì)量要求較低的磷化建材和耐指紋家電產(chǎn)品，磷化汽車板生產(chǎn)較少，生產(chǎn)工藝等方面一直處于初步摸索階段，無法形成常態(tài)化生產(chǎn)，本鋼電鍍鋅擁有國內(nèi)除寶武集團外惟一一條18個鍍槽的大型機組，是具備生產(chǎn)高檔汽車板資格的產(chǎn)線，提高本鋼電鍍鋅磷化汽車板的生產(chǎn)能力可促進本鋼優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品占領(lǐng)電鍍鋅市場。

影響磷化產(chǎn)品質(zhì)量的原因

電鍍鋅產(chǎn)線在磷化生產(chǎn)過程中存在顏色深淺不一、膜厚波動范圍大、無法持續(xù)性生產(chǎn)等問題，并且存在磷化斑跡、白條等缺陷，嚴重制約了電鍍鋅磷化產(chǎn)品的合格率和客戶滿意度。機組通過磷化工藝范圍、磷化持續(xù)性控制、磷化質(zhì)量提升等三方面進行優(yōu)化，改善磷化產(chǎn)品的質(zhì)量。

磷化工藝優(yōu)化

磷化液總酸濃度控制

磷化生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，電鍍鋅每批次生產(chǎn)的產(chǎn)品顏色深淺不一，雖然顏色一般并不作為汽車板客戶的要求，但是出于對產(chǎn)品表面均勻美觀度的考慮，鋼鐵企業(yè)需要追求預磷化板顏色的相對穩(wěn)定。通過分析，影響磷化產(chǎn)品顏色問題的主要因素是磷化液的總酸濃度控制?？偹崾欠从沉谆簼舛鹊囊豁椫笜恕？刂瓶偹岬囊饬x在于使磷化液中成膜離子濃度保持在必要的范圍內(nèi)?？偹釢舛鹊奶岣呖梢约涌炝谆磻倪M行，但是過高時，雖然可以生成外觀較好的磷化膜，但品粒粗大，附著力較差；而品粒粗大對于預磷化板耐蝕性是不利的。通過設(shè)計不同總酸濃度產(chǎn)出的樣板顏色實驗，與標樣顏色對比，確定出最優(yōu)總酸控制范圍(表1)。

從表1實驗數(shù)據(jù)得出，當總酸控制在25~35 g/L時，板面質(zhì)量和顏色均達到標準水平。圖1為總酸濃度由20~40 g/L的樣板對比圖。

實際生產(chǎn)中磷化液總酸濃度只能通過電導率來控制，通過電導率與總酸濃度對應實驗，得出電導率控制在35~45 mS/cm范圍，磷化液的總酸濃度能夠控制在25~35 g/L。為保證電導率能夠真實反映總酸的控制范圍，電鍍鋅做以下日?？刂埔螅孩匐婂冧\每月定修時，對磷化電導率計進行標定；②生產(chǎn)磷化時，每4 h取樣對磷化液的總酸進行化驗，來驗證電導率計反饋的準確性。

磷化液游離酸控制

游離酸反映磷化液中游離H+的含量?？刂朴坞x酸的意義在于控制磷化液中磷酸二氫鹽的離解度，把成膜離子濃度控制在一個必要的范圍內(nèi)。游離酸過高會抑制Zn3(PO4)2的水解，導致成膜緩慢，結(jié)晶粗大并疏松；游離酸度過低，鋅層溶解較為困難，導致成膜緩慢或難以成膜，Zn3(PO4)2沉渣增多。磷化產(chǎn)品的膜厚取決于磷化液中游離酸的控制范圍，標準范圍在1~2 g/m2。通過對寶鋼樣板膜厚的檢驗，膜厚范圍在1.4~2.0 g/m2。通過不同游離酸下膜厚的實驗，確定出最優(yōu)的磷化游離酸控制范圍(見表2)。

從表2實驗數(shù)據(jù)得出，當游離酸控制在2.5~3.5 g/L時，膜厚控制在1.4~1.9 g/m2范圍內(nèi)，并滿足72 h鹽霧無白銹。圖2為游離酸濃度在2.5 g/L和3.5 g/L下的72 h鹽霧樣板。

磷化產(chǎn)品穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn)的優(yōu)化

磷化濃度穩(wěn)定控制的實現(xiàn)

磷化生產(chǎn)過程中頻繁出現(xiàn)磷化顏色不均的情況，嚴重影響磷化生產(chǎn)的質(zhì)量，經(jīng)過電鏡分析發(fā)現(xiàn)，這是由于磷化生產(chǎn)過程中磷化液的總酸和游離酸濃度波動較大造成的。

為了實現(xiàn)磷化濃度的穩(wěn)定控制，就需要實現(xiàn)磷化液的定頻和定量補充問題。針對此問題電鍍鋅機組添加了預混罐和自動加料系統(tǒng)來實現(xiàn)，并且通過通鋼面積與加液速度的實驗，摸索出了穩(wěn)定的控制方法。

生產(chǎn)磷化產(chǎn)品時將磷化2#預混罐改成自動控制，加液量改為6 L，通鋼面積設(shè)定為1000 m2。剛開始生產(chǎn)時磷化電導率會降低到40~45 mS/cm，如果低于40 mS/cm，需加入適量磷化開缸劑，使電導率達到40 mS/cm以上，要求每2 h化驗一次磷化液和活化液，磷化液濃度總酸控制在25~35 g/L，游離酸控制在2.5~3.5 g/L，活化劑pH控制在9~11，如果總酸，游離酸都偏低，則適當補充開缸劑；如果都偏高，則排放適量液位，再補水稀釋到原液位，重新化驗；如果總酸偏高，游離酸正?；蚱?，則排放2%液位，再補水稀釋到原液位，適當降低通鋼面積；如果游離酸偏高，總酸正?；蚱停瑒t排放2%液位，再補水稀釋到原液位，補充少量開缸劑并適當增加通鋼面積。

生產(chǎn)過程中如電導率增加或降低過快，可以通過調(diào)節(jié)通鋼面積解決。

電鍍鋅肖像鍍的應用

掌握肖像鍍技術(shù)，可以在線確認陽極板表面氧化銥鍍膜的損傷程度。鍍槽陽極板是電鍍鋅機組最重要的部件之一，陽極板由金屬鈦板表面上涂覆一層金屬氧化物氧化銥構(gòu)成。一般立式鍍槽的陽極與帶鋼陰極距離很小，在7 mm左右(縮短距離，可減少溶液電阻能耗，提高電流效率)，在電鍍鋅生產(chǎn)過程中由于帶鋼板形不良、邊浪、中浪等原因，會造成帶鋼表面與陽極板表面擦傷、放電燒傷，導致陽極板表面氧化銥膜損壞。同時，隨著電鍍鋅生產(chǎn)時間增長，氧化銥膜也存在正常的消耗，所以鍍鋅槽陽極板需要定期進行修復。由于陽極板表面氧化銥涂膜質(zhì)量關(guān)系到電鍍鋅機組鍍鋅電流效率、鍍層均勻性，在每次定修之前的電鍍鋅生產(chǎn)結(jié)束時，要求通過肖像鍍技術(shù)來確認陽極板的損壞情況，根據(jù)每個鍍槽的肖像鍍的完好程度，確定定修時是否對某個鍍槽進行拆卸，離線更換陽極板。

之前因不掌握電鍍鋅肖像鍍技術(shù)，必須拆解鍍槽陽極箱才能確認陽極板表面氧化銥涂膜的損壞程度。這樣工作量大，又不能及時發(fā)現(xiàn)陽極板表面是否損傷程度，不利于電鍍鋅較重生產(chǎn)和鍍層質(zhì)量控制。電鍍技術(shù)與生產(chǎn)操作人員，通過學習、研究、實驗，掌握了電鍍鋅肖像鍍作業(yè)，自主設(shè)計編寫運行程序，經(jīng)過多次操練和生產(chǎn)實踐，目前電鍍鋅機組已熟練運用肖像鍍技術(shù)，為電鍍鋅機組長時間穩(wěn)定運行打下堅實的基礎(chǔ)。

磷化生產(chǎn)后清理方式的優(yōu)化

磷化生產(chǎn)結(jié)束后，需要對磷化管路進行清理，否則生產(chǎn)其他產(chǎn)品時，磷化液會從噴梁滴落，導致磷化斑缺陷的產(chǎn)生。攻關(guān)前，機組需要停機，人工對噴梁管路進行清理，時間較長，大約需要8 h；攻關(guān)期間，機組根據(jù)清理要求和效果進行實驗，最后采取了增加磷化噴梁的冷凝水清洗管路，在磷化生產(chǎn)結(jié)束后，不再需要停機，只需要1~2卷拉輥料，即可將磷化噴梁清洗干凈，顯著的降低了停機時間及過渡成本。

磷化質(zhì)量提升的優(yōu)化

磷化斑跡缺陷的消除

磷化生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)磷化斑跡缺陷，嚴重影響磷化產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過跟蹤查找，發(fā)現(xiàn)斑跡是由于活化槽和磷化槽的銜接處串液導致。為了解決串液問題，機組在活化槽和磷化槽之間增加擋板，并在下部增加隔離槽避免污染，消除了磷化斑跡缺陷。

磷化白條缺陷的消除

初期磷化生產(chǎn)時，磷化液剛噴灑投入時，帶鋼表面會出現(xiàn)斷續(xù)無規(guī)律白條，這是由于活化與磷化擠干輥剛投入時擠干效果不良，第一段磷化液噴灑壓力過大，導致磷化液和活化液在擠干輥處酸堿中和，出現(xiàn)白條。針對此問題，機組一方面每月定修對此處擠干輥進行拉線標高；另一方面將磷化一段的噴梁噴嘴型號縮小。通過這兩方面控制，消除了白條缺陷。

磷化板面細膩度的優(yōu)化

溫度是成膜的關(guān)鍵因素。不同的配方有不同的溫度要求。溫度高時，磷酸二氫鹽的離解度大，成膜離子濃度相應高些。磷化溫度控制在55℃左右，過高或過低都會導致磷化膜組織粗糙，導致表面呈現(xiàn)鱗片狀。為解決保溫問題，機組自主在磷化循環(huán)罐和熱水罐的罐體外表添加了一層防寒材料，來減緩由于氣溫低導致熱量流失快的問題，并對蒸汽循環(huán)管路進行改造，縮短其加熱時間。

結(jié)束語

通過磷化生產(chǎn)工藝的優(yōu)化和設(shè)備的改造，磷化產(chǎn)品的合格率由60%提高到95%。顏色由黑暗提升至淺灰光亮，表面質(zhì)量均勻無磷化條痕、斑跡等缺陷，膜厚穩(wěn)定在1.6 g/m2左右，完全滿足汽車板供貨要求，為本鋼電鍍鋅生產(chǎn)線生產(chǎn)磷化汽車板打下堅實的基礎(chǔ)。

文章來源——金屬世界