目前,商品冷軋碳素鋼卷材上市已超過壹年,對卷材腐蝕的異議約占質量投訴的60%。根據大量包裝鋼卷腐蝕和壹年多的整改實踐,得出導致商品冷軋碳鋼卷腐蝕的三大因素:(1)成品鋼卷本身的表面和外觀質量;(2)包裝材料和包裝技術;(3)發行量的影響。只有分析腐蝕機理和影響因素,才能采取相應措施,降低腐蝕發生的概率。
壹、腐蝕機理
對於碳鋼冷軋卷,腐蝕的主要機理是電化學腐蝕,由於與帶鋼表面接觸介質的PH值不同,可分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種。
1.如果空氣中含有更多的酸性氣體,如CO2、SO2和NO2,金屬暴露在潮濕的空氣中,容易發生析氫腐蝕,如圖1所示。
腐蝕過程如下:
陽極(Fe): Fe): Fe→Fe2++2e -
Fe2++2H2O→Fe(OH)2+2H+
陰極(雜質):2H+ +2e-→H2
電池反應:Fe+2H2O→Fe(OH)2+H2
圖1電化學腐蝕示意圖
2.當金屬表面吸附的水膜呈弱酸性時,由於溶解氧的作用,會發生吸氧腐蝕,如圖1所示。
腐蝕過程如下:
陽極(Fe): Fe): Fe→Fe2++2e -
陰極(雜質):O2+2H2O+4e-→4(OH)-
電池反應:2Fe+2H2O+O2→2Fe(OH)2
二、產品表面質量和外觀質量的影響
1.卷取時鋼卷溢邊和切邊不良。
這兩種邊緣缺陷主要會損壞包裝用的防銹紙和塑料片。當防銹紙和塑料板被刺破切割時,氣相防銹劑和防銹油會擴散揮發,外界的酸性大氣、水分、氧氣和水會侵入鋼卷的層間表面,從而引起金屬表面的電化學腐蝕,形成腐蝕。對於溢邊,為了不劃破防銹紙和塑料布,必須先在鋼卷末端放置紙質護角,包裝完成後再加外環護圈;對於鋸齒邊,用拋光機拋光鋸齒邊,然後局部塗適量的油。
2.鋼卷表面殘留平整液
在平整機生產中,如果由於清洗系統的缺陷,導致平整液不能被徹底清洗,殘留的平整液會附著在帶卷層間。平整液成分為95%水分,5%清潔劑,鋼卷間殘留的平整液會導致局部腐蝕缺陷。因此,良好的空氣吹掃效果是保證平整液不殘留在板面上的關鍵。
3.板面上油不均勻
冷軋表面在卷邊前會塗上壹層油,防銹油只是壹種過渡保護。優質防銹油可使金屬防銹長達兩年。木板表面塗油量會影響防銹效果。過多的塗油會導致防銹紙被多余的防銹油浸濕,導致防銹紙失效。輕度塗油會導致防銹油膜的缺陷,板面的局部區域得不到保護,會發生局部腐蝕。所以適當的上油很重要,要根據客戶反饋的信息優化上油量的調整。
4.捆綁布局
目前大部分鋼鐵企業對冷軋後的裸卷只使用環向捆紮帶,但對於2.0mm以上的卷,鉛與整個卷在切點處形成壹定的分離角,包裹防銹紙和塑料布時容易被切斷或炸裂,包裝後外觀不規則,容易產生鼓包現象。
三、包裝材料和包裝操作技術
優良的包裝材料是鋼卷在流通過程中不受外界氧氣、酸、濕度等不利因素影響的主要保證。尤其是發往東南沿海地區和氣候潮濕地區的產品,最基本的包裝需要采用氣相防銹油紙、塑料布、外護板、內外護圈四層包裝。
1、氣相防銹紙的影響
氣相防銹紙是將紙漿塗布在塑料編織布上,然後將溶解在水或溶劑中的緩蝕劑塗布或噴塗在中性包裝紙上的復合材料,壹般塗布量為5 ~ 10g/m2。
氣相防銹紙的防銹原理主要是通過緩蝕劑的逐漸揮發擴散,在金屬表面形成壹層薄薄的保護層,從而隔絕空氣中的水分、二氧化碳、硫化氫、二氧化硫等氣體,抑制腐蝕,達到防銹效果。
氣相防銹紙壹般用壓敏膠帶封閉搭接或接縫,將鋼卷包裹在防銹紙形成的封閉環境中,用氣相防銹劑將鋼卷與外界隔開,延緩腐蝕。因此,氣相防銹紙的防銹性能取決於防銹紙形成的包裹層的密封性。在包裝作業過程中,防銹紙的鋪設是否對稱、平整,端面和眼與內防水紙板是否重疊,壓敏膠帶在接縫處的膠封是否有效,都會直接影響包裝的防銹性能。
2、塑料布的影響
塑料紙的主要作用是阻擋水分和濕氣的進入,對從防銹紙中擴散出來的氣相防銹劑進行第二次密封,所以塑料紙的防銹效果取決於其滲透性。目前廣泛使用的包裝材料是塑料薄膜和復合膜,由於水蒸氣和氣體分子的擴散,不能完全阻隔。所以塑料板的質量是防銹的關鍵。厚度壹般不小於0.1mm,通過透光檢查塑料片是否有氣孔、氣泡等缺陷,可以判斷塑料片的阻隔性或透過性。其次,塑料片要有壹定的強度,保證在受到外力拉扯和撞擊的情況下,不被損壞或減少損壞程度。
最好是把塑料布穿過芯包起來。塑料布的壹端穿過鋼卷的卷孔,鋼卷的端面用膠帶粘合密封。其工藝與防銹紙相同,必須在接縫處密封粘結牢固,不能留有氣孔。
3、外包護板
目前不同鋼廠多采用塑料護板或生產線上的廢鋼板作為外包板。塑料護舷是目前最經濟的包裝材料,易成型,可回收,成本低,已成為目前商品包裝的壹種趨勢。作為外包版,材料壹般采用PE板,要求有壹定的阻隔性能和抗沖擊性能。高檔包裝選用高強度聚酯PET材料。
護板必須由整塊板制成,無破損、壓敏且完全粘合密封,以避免雨水和濕氣進入。最好是在鋼卷的水平位置(也就是3點或者9點,比如時鐘盤的小時刻度),這樣可以避免雨水倒流。
4.內外固定器
壹般來說,鐵護圈起到密封端罩和外罩的作用。壹般采用鍍鋅中碳鋼,也可采用厚度為1.8 mm ~ 2.0 mm的低碳冷軋鍍鋅板。保持架的兩個垂直面之間的夾角最好控制在90° 1°,以保持與護板的緊密接觸,防止雨水進入。對於軋眼鐵護圈來說,既是對鋼卷邊緣的特殊保護,也是吊裝過程中的承重保護。必須保證它的強度和厚度。如果強度太低,厚度太薄,綁帶收緊後容易變形。在吊裝過程中,內滾鐵護圈與端護板的結合面會有縫隙,必然導致包裝層進水。因此,滾眼鐵護圈的頭尾搭接應控制在4。
四、流通環節對包裝的損害
1.操作和流通過程中因吊裝造成的損壞
在包裝流通過程中,中轉環節越多,裝卸次數越多,包裝破損的概率就越大。鋼卷的運輸主要靠火車。從成品裝載質量和售後反饋的庫存鋼卷外觀來看,包裝的損壞主要是由於外護板的摩擦、刮擦和碰撞造成的,其次是索環的翹曲變形、鋼帶的斷裂和松動、起吊時外鐵護圈的刮擦和變形。從流通的角度來說,為了降低腐蝕的概率,必須從外護板的材質入手,采用耐沖擊性高(即脆性高)的材質。為了減少外護板在運行和流通過程中的損壞,壹些廠家采用強度較高的冷軋邊角料作為外護板。
在流通過程中,鋼卷吊裝操作人員的技術水平和吊裝現場的環境是影響包裝破損的主要因素。需要各部門、各環節提高操作技能,加強責任心,精心操作,以減少鋼卷腐蝕。
2.儲存環境和儲存期的影響
雖然鋼卷之間的防銹油和防銹紙的防銹期可以達到2年,但只有在鋼卷用防銹紙密封包裹的情況下,儲存環境中空氣中的相對濕度達到壹定的平衡,並且吸濕量等於蒸發量,才能保證鋼卷的防銹性能。但從客戶反饋來看,大部分外包裝在流通過程中被損壞,大大縮短了防銹有效期。此外,夏冬的雨雪季節和南方潮濕多雨的氣候都是腐蝕缺陷質量異議的高頻期。因此,根據客戶的存儲條件、銷售目的地和最終客戶的服務時間對包裝質量進行分類,是協調成本和質量的壹種方式。
通過以上分析,以及提高包裝質量和加強質量管理監控所采取的相應措施,從2010年9月中旬至今,碳鋼冷軋商品卷腐蝕質量異議數量大幅減少。
參考
[1]宋潘年,戴,。包裝技術北京:印刷工業出版社,2007年3月。
[2]周,防銹技術[M].北京:化學工業出版社,1988。
[3]閻正。金屬制品的防銹[M]。北京:商務印書館,1986。