梅钢电镀锡薄钢板后处理工艺_图文

1、生产实践梅钢电镀锡薄钢板后处理工艺尚元艳张爱华(梅山钢铁公司冷轧厂南京210039摘要:主要介绍梅钢2009年将要投产的1420mm 电镀锡机组的后处理软熔、钝化工艺。梅钢电镀锡机组后处理段采用联合软熔和阴极钝化工艺,并且在钝化冲洗段设计了两个冲洗槽,体现了此条机组设计的先进性与合理性。关键词:软熔;钝化;电镀锡薄钢板Post 2treatment Process of Electrolytic Tinplate at MeigangS hang Yuany an Zhang A i hua(Cold Rolling Plant of Meishan Iron &Steel Co.,N

2、anjing 210039K ey w ords :soft melting ;passivating ;elect rolytic tinplate 电镀锡薄钢板(又称马口铁表面有6质,分别为钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜、钝化膜及油膜,其构造和成分见图11。电镀锡薄钢板通常是将冷轧薄带钢(下称钢带通过碱洗、酸洗、电镀、软熔、钝化、涂油等工序处理而成的。碱洗、酸洗为电镀前处理,软熔、钝化、涂油为电镀后处理。钢带镀锡前处理是采用金属电镀前通用工艺,而它的镀后处理,特别是软熔、钝化都是采用电镀锡所特有的处理过程,其中电镀锡板中的锡铁合金层、氧化膜、钝化膜就是在软熔、钝化工序生成的 。图1镀锡板

3、构造和成分梅钢1420mm 电镀锡机组是由日本新日铁设计的,预计2009208建成投产。此次设计是对10年前新日铁设计的宝钢1420mm 电镀锡机组的不足之处的一次重大改进。下面就梅钢电镀后处理中软熔、钝化工艺和该机组在后处理段设计的先进性与合理性作一详细介绍。1软熔工艺带钢在电镀段镀上锡层后,其表面呈乳白色,没有金属光泽,在显微镜下观察,这种锡层是呈微粒状的锡粒,附着力较差。因此,必须将镀锡带钢加热到锡的熔点232以上,带钢表面的锡层就会熔化并流动而产生金属光泽。锡层熔化后,立即浸入水中冷却,会变成光亮的镀锡板。带钢经过软熔加热处理后,在镀锡层与基体间会生成一定量的锡铁合金(FeSn 2。这

4、层合金层能够提高镀锡板的防腐能力以及锡层与基体间的结合力和致密性,并会增加镀锡板的表面光泽。1.1软熔方式电镀锡机组中软熔的方法有3种,即电阻软熔、感应软熔和联合软熔。电阻软熔法是镀锡带钢在2个导电辊之间被通过带钢的交流电加热而软熔的方法。感应软熔法是一种采用高频感应线12008年第2期梅山科技 圈加热带钢的软熔方法。表1是电阻软熔和感应软熔2种软熔方法的优缺点比较。联合软熔法是将电阻软熔与感应软熔结合起来的一种软熔方法。表2是联合软熔与感应软熔的优缺点比较。通过比较可以看出,联合软熔是生产出高表面质量电镀锡板的一种较好的软熔方法。表1电阻软熔和感应软熔优缺点比较设备投入费用生产费用热效率加热

5、速度易产生缺陷电阻软熔低低高慢板形不良、未软熔、烧点、木纹感应软熔高高低快木纹、淬水斑表2联合软熔和感应软熔优缺点比较移动式联合软熔纯感应软熔 图例合金层厚度精确度<±0.1g/m 2<±0.2g/m 2表面质量温度分布均匀发生淬水斑几率小过热表面发生淬水斑几率高热效率80%70%评价较好一般-注:较好,:好,:差;I/R :感应线圈,C/R :电阻软熔。1.2联合软熔合金量控制软熔的目的是为了生成一定的合金量以提高镀锡板的耐蚀性能,而锡铁合金层厚度与加热时间和温度有很大关系。对于联合软熔方式,在生产操作时,通过调整感应线圈的高度及软熔线离淬水槽的距离来实现对合

6、金层厚度的控制。图2中的阴影部分表示生成合金量,在机组速度恒定及感应线圈位置不变的情况下,当(t -t 2>(t -t 1时,表示带钢表面的锡从熔化到淬水所需的时间延长,即软熔线离淬水槽的距离增大,阴影部分的面积增加,合金量增大。1.3联合软熔优势联合软熔方法克服了电阻软熔和感应软熔的缺点,具有以下优点:(1可以根据需要来调整加热曲线,严格控制合金层的厚度,显著提高镀层质量。(2对薄镀锡量的产品, 锡层的熔解必须由感注:图中实线和点划线为电阻软熔和感应软熔共同投入时的曲线,虚线为纯电阻软熔下的曲线。图2联合软熔温度-时间加热曲线应加热提供,方可有效避免木纹缺陷。木纹缺陷指的是在电阻软熔时

7、,对于软熔交流电而产生的2梅山科技2008年第2期热量变化,使锡的熔解速度发生变化而出现表面光泽为年轮状。木纹不影响产品的使用性能,但作为包装材料涂漆后不能消除,影响产品的美观。宝钢1420mm镀锡机组最初设计采用的是电阻软熔方式。在生产薄镀锡量产品时,电阻软熔易产生木纹缺陷。经过技术改造加上感应软熔后,有效地预防了薄镀锡量产品的此类缺陷的发生。(3采用联合软熔有助于提高镀锡板表面的抗划伤性2。梅钢此次生产的是镀锡量在1.05.6g/m2产品,属于薄镀锡量产品,只有采用联合软熔的后处理方式,才能有效预防木纹缺陷,生产出符合用户要求的产品。梅钢电镀锡机组采用联合软熔方式,体现了此次机组设计的合理

8、性。2钝化工艺电镀锡板经软熔、淬水处理之后,除了在钢带表面形成稳定锡铁合金层外,还会在锡层表面形成一层SnO和SnO2膜,由于SnO是不稳定的氧化物,不具耐蚀性,需要进行钝化处理。钝化的目的一方面使氧化膜中的SnO转化成性质稳定的SnO2,另一方面也使锡层表面形成一层含铬水合氧化物的钝化膜,钝化膜不仅能有效地控制SnO 的生成,而且还能提高镀锡板的抗硫性能和防止加热变色。目前,镀锡板的钝化处理方法分为两大类:重铬酸化学钝化和电化学钝化。电化学钝化又分为阴极钝化、阳极钝化、阴极/阳极钝化等。普通镀锡板大多是阴极钝化方法。阴极钝化膜中的含铬量一般在47mg/m2,其耐蚀性能好,也能适应印涂。2.1

9、阴极钝化机理钝化时,重铬酸钠溶液中的六价铬在镀锡板表面上还原成三价铬,形成三价铬的氧化物。化学钝化时,三价铬主要通过化学反应沉积在镀锡板表面。电化学阴极钝化时,虽然也有化学反应发生,但主要是通过电解作用沉积。镀锡板钝化处理时,将镀锡板浸入钝化液中,以镀锡板作阴极接通直流电。此时,带钢表面主要发生两个反应。SnO+Na2Cr2O7+H2OSnO2+Na2Cr2O7+H2使带钢表面的SnO转化为稳定的SnO2,在电流作用下,Na2Cr2O7的六价铬被还原成三价铬,部分生成金属铬。Cr2O72-+14H+6e-2Cr3+(Cr+7H2O生成的Cr3+立即生成稳定的水合铬离子Cr(H2O62-,这种铬

10、合物与溶液中被还原的金属铬一起沉积于带钢表面。镀锡板的耐蚀性能好坏与钝化膜中含铬量有关,一般而言,钝化膜中含铬量越多,镀锡板的耐蚀性能越好。2.2无铬钝化工艺发展镀锡板是制作食品罐和饮料罐的重要原材料。在生产镀锡板过程中,采用有铬钝化所得到的钝化膜很薄,耐蚀性能很好。虽然钝化膜中的三价铬无毒,但生产过程中产生的废水所含的六价铬毒性很大,严重污染环境,危害人体健康。为了保护环境,保障人体健康,各国都在研究高耐蚀性、环保型无铬钝化工艺。无铬钝化技术总体可分为两大类:无机类和有机类。科研人员较多把一些有机类物质与无机类物质混合使用,从而达到钝化的目的。研究涉及锆酸盐、钼酸盐与钨酸盐、硅酸盐、磷酸盐、

11、钛酸盐、稀土金属盐及有机类(如植酸等3,其中研究有较大进展的为锆酸盐钝化和有机类钝化。从现阶段各国的研究来看:镀锡板无铬钝化的效果远没有铬酸盐钝化的效果好,因为不能减小软熔后的氧化膜量,从而影响了镀锡板的抗硫变性能,同时无铬钝化后的镀锡板表面没有水合物,涂饰性差;但是随着人们环保意识的加强,采用无铬钝化工艺已经成为必然,这也是金属表面处理科学发展的趋势。目前,镀锡板无铬钝化研究已经取得了一些成果,但是还要继续开发研究,才能应用于实际生产当中。2.3梅钢镀锡机组钝化设计优势梅钢钝化处理采用的是阴极钝化工艺,其钝化处理系统由2个钝化槽、2个冲洗槽和钝化循环系统组成,见图3。与宝钢1420mm镀锡机

12、组相比,梅钢此次的设计在钝化冲洗上增加了1个冲洗槽,加大冲洗量,使镀锡板达到环保指标。并且在机组设计时,在钝化段前预留一个槽子位置,为将来的无铬钝化作准备,充分体现了此次设计(下转第10页3尚元艳张爱华梅钢电镀锡薄钢板后处理工艺及裂纹扩展的方向后的一种缺陷处理方法。一般的步骤是:将磨床砂轮对准轧辊缺陷处连续进刀,每车削1mm 左右再结合超声波探伤、磁粉检测技术,以确定缺陷处裂纹是否完全消除。一旦裂纹完全去除后,根据开槽深度的不同,如槽深在3mm 以内,将轧辊送至磨床继续磨削;如槽深在3mm 以上,则将轧辊输送至车床进行快速车削。开槽式磨削法适用于R2、F0F6机架所有的工作辊和支撑辊。2.4局

13、部打磨局部打磨即通过手工研磨表面损伤处以去除擦伤或裂纹的轧辊修整技术。该技术的一大优点是能够保持轧辊辊身直径不发生改变。局部打磨仅用于去除轧辊局部裂纹,打磨区域应打磨平滑,所有的尖角边缘要打磨圆滑,相对于辊身剩余物 有一个表面平整。当进行打磨时,必须完全去除沿一定方向向表面蔓延的裂纹,即将所有裂纹完全去除。打磨后的轧辊缺陷处不允许产生过烧现象影响轧辊材质。局部打磨法仅适用于R2工作辊边部缺陷及各类支撑辊辊面上的局部缺陷的去除。3结语对发生失效后的轧辊依据其具体损坏原因采用不同的修复方法,可高效地去除各类轧辊辊面的各种缺陷。由于及时去除了这些缺陷,可有效防止因裂纹扩展而造成的各类灾难性事故的发生。同时,轧辊的修复也改变了以往各类轧辊通过磨削和车削方法而造成的轧辊有效工作层的浪费,降低了轧辊辊耗。(编辑:李霞(上接第3页上的优势。图3钝化处理系统3结语(1梅钢1420mm 镀锡机组软熔采用电阻+感应方式,严格控制合金层的厚度,有效避免木纹缺陷,提高镀锡产品表面质量。(2梅钢1420mm 镀锡机组电镀后处理采用阴极钝化工艺,钝化后面设置两个冲洗槽,加大镀锡板表面的冲洗能力,使梅钢镀锡产品达到环保要