本鋼電鍍鋅生產線在磷化生產過程中，由于設備功能欠缺和生產技術支撐缺失，電鍍鋅機組只能生產對質量要求較低的磷化建材和耐指紋家電產品，磷化汽車板生產較少且生產工藝等方面一直處于初步摸索階段，無法形成常態化生產。本文通過磷化生產工藝的優化和設備的改造，磷化產品的合格率由60%提高到95%，顏色由黑暗提升至淺灰光亮，磷化的表面質量均勻無磷化條痕、斑跡等缺陷，磷化膜厚穩定在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年一直致力于生產高檔汽車產品，但電鍍鋅磷化汽車板產品仍處于研發階段，質量還不穩定，不論從工藝開發還是設備穩定等方面仍制約著電鍍鋅磷化汽車板的生產。

由于設備功能欠缺和生產技術支撐缺失，電鍍鋅機組只能生產對質量要求較低的磷化建材和耐指紋家電產品，磷化汽車板生產較少，生產工藝等方面一直處于初步摸索階段，無法形成常態化生產，本鋼電鍍鋅擁有國內除寶武集團外惟一一條18個鍍槽的大型機組，是具備生產高檔汽車板資格的產線，提高本鋼電鍍鋅磷化汽車板的生產能力可促進本鋼優質產品占領電鍍鋅市場。

影響磷化產品質量的原因

電鍍鋅產線在磷化生產過程中存在顏色深淺不一、膜厚波動范圍大、無法持續性生產等問題，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、磷化持續性控制、磷化質量提升等三方面進行優化，改善磷化產品的質量。

磷化工藝優化

磷化液總酸濃度控制

磷化生產過程中發現，電鍍鋅每批次生產的產品顏色深淺不一，雖然顏色一般并不作為汽車板客戶的要求，但是出于對產品表面均勻美觀度的考慮，鋼鐵企業需要追求預磷化板顏色的相對穩定。通過分析，影響磷化產品顏色問題的主要因素是磷化液的總酸濃度控制。總酸是反映磷化液濃度的一項指標。控制總酸的意義在于使磷化液中成膜離子濃度保持在必要的范圍內。總酸濃度的提高可以加快磷化反應的進行，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。通過設計不同總酸濃度產出的樣板顏色實驗，與標樣顏色對比，確定出最優總酸控制范圍(表1)。

從表1實驗數據得出，當總酸控制在25~35 g/L時，板面質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，電鍍鋅做以下日常控制要求：①電鍍鋅每月定修時，對磷化電導率計進行標定；②生產磷化時，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。控制游離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。游離酸過高會抑制Zn3(PO4)2的水解，導致成膜緩慢，結晶粗大并疏松；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，確定出最優的磷化游離酸控制范圍(見表2)。

從表2實驗數據得出，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，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。

磷化產品穩定持續生產的優化

磷化濃度穩定控制的實現

磷化生產過程中頻繁出現磷化顏色不均的情況，嚴重影響磷化生產的質量，經過電鏡分析發現，這是由于磷化生產過程中磷化液的總酸和游離酸濃度波動較大造成的。

為了實現磷化濃度的穩定控制，就需要實現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來實現，并且通過通鋼面積與加液速度的實驗，摸索出了穩定的控制方法。

生產磷化產品時將磷化2#預混罐改成自動控制，加液量改為6 L，通鋼面積設定為1000 m2。剛開始生產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，游離酸正常或偏低，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，總酸正常或偏低，則排放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。

生產過程中如電導率增加或降低過快，可以通過調節通鋼面積解決。

電鍍鋅肖像鍍的應用

掌握肖像鍍技術，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量關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結束時，要求通過肖像鍍技術來確認陽極板的損壞情況，根據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，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，又不能及時發現陽極板表面是否損傷程度，不利于電鍍鋅較重生產和鍍層質量控制。電鍍技術與生產操作人員，通過學習、研究、實驗，掌握了電鍍鋅肖像鍍作業，自主設計編寫運行程序，經過多次操練和生產實踐，目前電鍍鋅機組已熟練運用肖像鍍技術，為電鍍鋅機組長時間穩定運行打下堅實的基礎。

磷化生產后清理方式的優化

磷化生產結束后，需要對磷化管路進行清理，否則生產其他產品時，磷化液會從噴梁滴落，導致磷化斑缺陷的產生。攻關前，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；攻關期間，機組根據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，在磷化生產結束后，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。

磷化質量提升的優化

磷化斑跡缺陷的消除

磷化生產過程中會出現磷化斑跡缺陷，嚴重影響磷化產品質量。經過跟蹤查找，發現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

初期磷化生產時，磷化液剛噴灑投入時，帶鋼表面會出現斷續無規律白條，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化

溫度是成膜的關鍵因素。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，導致表面呈現鱗片狀。為解決保溫問題，機組自主在磷化循環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，并對蒸汽循環管路進行改造，縮短其加熱時間。

結束語

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

文章來源——金屬世界