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冷轧汽车板锈蚀缺陷分析

2021-03-25 14:22:23 佛山市昊顺商贸有限公司 阅读
1 锈蚀发生原理 

汽车板锈蚀一般是指用户开始使用时发现的表面锈斑和锈点,其主要成分是 Fe2O3,为附着于钢材表面的水与空气中的氧发生原电池反应生成的腐蚀产物。

水滴及水蒸气冷凝(纳米级)都会致使钢材发生锈蚀现象,而涂油是使钢材隔绝水和空气的一种低成本防腐蚀方法。若涂油前钢板表面已存在部分水,则油膜的完整性会遭到破坏,从而减弱其防腐蚀能力。而涂油后若外界破坏因素较大, 如水浸等,也会破坏油膜的完整,建立起 Fe-水-空气的通道,为锈蚀的发生创造有利条件。
2 锈蚀原因分析
2. 1 锈蚀现状 

锈蚀形成时间与温度、湿度等因素相关,快则数小时后即有肉眼可见锈斑出现,慢则数周。锈蚀(腐蚀)分为两种: 均匀腐蚀与局部腐蚀。局部腐蚀表现为锈点、条带状和锈斑等(图2) ,表明现有的防锈油对钢板所具有的保护机制并未出现异常,而是因为某些原因造成了局部破坏。

分别对缺陷钢板进行取样,利用扫描电镜作能谱分析。分析前使用超声波对缺陷部位进行清洗以除去异物,保证缺陷的真实形态。由图3和图4可以看出,在点状锈蚀和条带状 锈蚀区域,能谱显示其成分以Fe、O为主,同时还有少量Mn、Si、Al、P、S等钢板基体元素,表明锈蚀就是铁的氧化物,钢板在生产过程中已被氧化。

2. 2 原因分析 

统计发现,冷轧板表面易出现锈蚀。基于锈蚀的原理,从影响冷轧板锈蚀的因素,如周边环境、材料、涂油情况、生产工艺特点等4方面着重对其进行分析。
(1) 周边环境 
对锈蚀钢卷的生产时间进行汇总发现,其生产日期集中在5~8月,属于夏季、高温高湿季节。但是从锈蚀发生规律来看,并无明显规律, 且钢种针对性强,因此可以认定夏季高温高湿天气并不是锈蚀产生的主要原因,但是会对其有一定影响。
(2) 材料 

冷轧板表面在大气环境中的锈蚀是一个电化学过程。根据腐蚀电化学基本原理,冷轧板表面耐腐蚀性与表面氧化物的状态和电位有关,氧化膜越完整,氧化物与基材的电位差越小,越不容易出现锈蚀。

在冷轧板退火过程中,钢中的Mn、Si等元素会向钢板表面迁移,与环境中微量的氧化性气体发生反应,于铁素体晶界周围形成颗粒状氧化物。在随后的冷却过程中,钢板接触空气时,其表面有颗粒氧化物的地方会形成一层薄薄的氧化铁膜。

因此,冷轧板表面Mn、Si 等元素富集的位置比较容易产生锈蚀。根据锈蚀发生情况来看,其主要集中在IF钢,而IF钢硅含量非常少,且锰含量相比高强钢也少,因此可以排除材质成分的影响。
(3) 生产工艺 

由于锈蚀主要发生于IF钢,因此在排除材质成分的前提下需进一步分析IF钢的生产工艺特点。相比其他钢种,IF钢冷轧连退线无屈服平台,平整工艺设计独特以保证所需的板形和表面粗糙度。一般,平整机使用平整液进行湿平整。

IF钢生产时, 因平整延伸率较少,吹扫喷嘴设置数量和角度不合理,局部吹扫不彻底,造成钢板边部平整液残留。此情况下,需使用压缩空气进行吹扫,而夏季空气湿度较大,易造成吹扫后钢板表面残存一些水膜。这些水膜肉眼难以发现,于是造就了锈蚀发生的条件。
(4) 涂油情况 
基于锈蚀发生原理,油膜被破坏或者涂油前钢板表面带水迹是锈蚀发生的原因。对锈蚀缺陷钢卷进行抽检测量,油膜的厚度均满足要求,且生产过程和使用过程中未发现可能造成油膜被破坏的情况, 因此认为,油膜破坏造成的钢板锈蚀可能性非常小。

3 整改措施 
根据现场调查及分析,平整液残留吹扫不干净, 以及吹扫所用压缩空气湿度较大,是导致钢板在涂油前表面因水迹而产生锈蚀的主要原因。
结合现场实际,主要采取以下控制措施:
(1) 调整涂油量 
夏季增大产品涂油量,由单面常规800mg/m2调整为1000mg/m2 ,可在一定程度上降低油膜的失效几率,有效提高防锈时间和效果。
(2) 调整平整工艺 
对平整机设备进行改造,将喷嘴数量由上下表面12个增加至18个,同时调整平整机吹扫喷嘴的角度,提高边部吹扫效果。 
(3)降低压缩空气湿度 
在压缩空气管道中安装空气干燥过滤装置,将压缩空气湿度由20%~40% 降低到1%~ 5% ,提高压缩空气纯净度,保证吹扫空气干燥,建立吹扫压缩空气监控机制。
4 结语 
板面锈蚀的发生主要是涂油前板面带水,影响 了油膜的完整性,为锈蚀发生创造了有利条件。通过优化平整机吹扫喷嘴角度,增加吹扫喷嘴数量,以及降低和监控压缩空气湿度等措施,板面锈蚀率同比降低了90% ,锈蚀问题得到有效控制。