CN107234132B - 高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法，包括：步骤1，对二次冷轧镀铬基板轧制前的轧机轧辊进行三道次轧辊磨削，其中，第一道次为粗磨，第二道次为半精磨，第三道次为精磨；步骤2，根据机架选择特定的工作辊平均粗糙度、轧制压下力和轧制公里数；步骤3，对二次冷轧镀铬基板的表面进行碱洗；步骤4，对二次冷轧镀铬基板的表面进行酸洗；步骤5，采用常规镀铬工艺对碱洗、酸洗后的二次冷轧镀铬基板进行镀铬处理。本发明的高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法提高了二次冷轧镀铬基板表面的清洗能力以及二次冷轧镀铬板表面的耐蚀性，并同时减少了镀铬钢板表面点锈等质量缺陷发生率。

Description

高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法

技术领域

本发明涉及镀铬钢板的生产控制方法，更具体地说，涉及一种高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法。

背景技术

镀铬钢板是在钢板表面进行电解铬酸盐处理，使钢板表面沉积金属铬层及铬水合氧化物层。镀铬钢板一般由基板、金属铬层、铬的水合氧化物层和油膜四层组成。一般认为金属铬镀层厚度为70mg·m^-2，相当于约0.01μm的厚度，厂家一般控制在100mg·m^-2左右。铬的水合氧化物膜一般控制在7～15mg·m^-2左右。无锡钢板的表面总铬量约为110mg·m^-2。镀铬钢板产品具有低成本、附着力强、耐高温性好、抗硫性强等特点，广泛地应用于皇冠盖、四旋盖、三片罐的顶底盖和浅冲罐等包装行业。

随着市场竞争的日趋激烈，镀铬钢板基板继续向节约型“减薄”方向发展。从轧制工艺角度来说，即采用二次冷轧技术降低基板的厚度，这对屈服强度、表面物理特性等提出更高的要求。宝钢冷轧薄板厂二次冷轧机组建成投产以后，开展了一系列新技术、新工艺研究，包括极薄料润滑以及冷却工艺的研究、二次冷轧材连续退火以及二次冷轧生产一贯制、减少模式切换时间以及提高生产稳定性研究、二次冷轧数学模型板形控制能力优化等研究，使宝钢二次冷轧技术得到发展和进步。如在二次冷轧核心模型研究方面，结合二次冷轧机组的设备与生产工艺特点，根据来料板形情况，不断优化轧制工艺参数及数学模型，不仅提高了轧制速度，提升了产量，也使二次冷轧板形质量有了明显提升。但二次冷轧生产DR材产品时变形量较大，轧制稳定性不足，引起二次冷轧镀铬基板表面特性发生明显地变化，如粗糙度的波动、轧制纹方向性明显、基板表面形貌与一次材相比发生了明显的变化、残油残铁量大幅提高，等等，这均影响着下游的涂镀工艺，尤其是镀铬工艺及其产品的耐蚀性。

此外，随着下游用户对镀铬板产品应用的多样化，导致镀铬钢板产品周转运输时环境差异性大和库存时间增长，这对镀铬钢板产品表面耐蚀性要求也越来越高，尤其是二次冷轧镀铬钢板的耐蚀性。相关研究表明，二次冷轧镀铬基板表面特性(包括表面粗糙度、残油残铁量)严重影响了镀铬钢板的耐蚀性。这主要是由于，与镀锡钢板相比，镀铬板表面镀层很薄，且镀液粘性较大，覆盖能力低，导电能力差，二次冷轧镀铬基板表面轧制纹方向性强且较深、残油残铁量高，导致基板轧制纹中铬层很薄或者无镀铬层；镀铬生产过程电流效率较低，只有21％～25％，副反应引起镀层孔隙率较大，分布不均匀；镀铬工艺无软熔处理，其结合力非常脆弱，很容易被腐蚀介质破坏，等等。

由于对镀铬板耐蚀性的问题掌握不足，目前镀铬钢板的一次材和二次材均采用相同的镀铬工艺参数和控制标准，再加上，镀铬钢板产品从生产到用户使用，往往经历2～3个月甚至半年以上的周转运输和存库，各地湿度、温度差异较大，很容易引起镀铬钢板表面“出汗”，导致产品表面发生点锈缺陷。

总的来说，二次冷轧镀铬钢板的耐蚀性影响因素比较复杂，不仅包括镀铬工艺、镀层厚度，而且二次冷轧镀铬基板的表面形貌及其表面残油残铁的控制问题也对镀铬钢板耐蚀性有着明显地影响。基于此，本发明专利在考虑二次冷轧镀铬基板表面特征、残油残铁量大的问题，有针对性的提出了二次冷轧表面粗糙度控制技术以及新颖的碱洗、酸洗工艺技术，在相同的镀铬工艺条件下(参照专利CN200910053847.5或CN201110006936.1)，开发出高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的产品。

由于轧制过程压下量大，二次冷轧镀铬基板表面轧制纹存在着明显的方向性，残油残铁量也显著提高，且残油残铁多富集在轧制纹“凹坑”处，导致下游镀铬工艺中残油残铁难于清洗，“深凹处”轧制纹无法沉积镀层，进而降低了镀铬钢板表面的耐蚀性，引起了二次镀铬钢板表面较多的质量缺陷，如点锈、小黑点、“蒸煮”变色等。此外，由于对镀铬板耐蚀性的问题认识不足，目前镀铬钢板的一次材和二次材均采用相同的镀铬工艺条件和控制标准，大大降低了二次冷轧镀铬板表面耐蚀性，以铁溶出值表征其耐蚀性，二次冷扎镀铬钢板表面的铁溶出值为350mg/m²以上。

发明内容

针对现有技术中存在的二次冷轧镀铬钢板的产品缺陷，本发明的目的是提供一种高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法，包括：步骤1，对二次冷轧镀铬基板轧制前的轧机轧辊进行三道次轧辊磨削，其中，第一道次为粗磨，第二道次为半精磨，第三道次为精磨；步骤2，根据机架选择特定的工作辊平均粗糙度、轧制压下力和轧制公里数；步骤3，对二次冷轧镀铬基板的表面进行碱洗；步骤4，对二次冷轧镀铬基板的表面进行酸洗；步骤5，采用常规镀铬工艺对碱洗、酸洗后的二次冷轧镀铬基板进行镀铬处理。

根据本发明的一实施例，粗磨电流控制在28A～35A，拖板横移为1500-2000mm/min；半精磨和抛光电流控制在10～20A，拖板横移控制在1200-1500mm/min；精磨抛光拖板横移控制在1000-1200mm/min，磨削电流控制在5-8A，头架转速(40～60)±5转/min。

根据本发明的一实施例，步骤1采用的轧制辊的平均粗糙度为Ra0.1～0.3μm或Ra0.6～0.9μm，垂直轧制方向轮廓的最大高度Rz≤2.0μm，轮廓峰顶线和谷底线之间的距离Rsm≥260μm，垂直轧制方向粗糙度峰Rpc≤60。

根据本发明的一实施例，步骤2包括第一机架和第二机架，第一机架的平均粗糙度为Ra0.1～0.3μm，第二机架的平均粗糙度为Ra0.6～0.9μm。

根据本发明的一实施例，第一机架的轧制力根据基板厚度自行调整，第二机架采用恒定轧制力300-350吨。

根据本发明的一实施例，步骤2的轧制公里数≤60km。

根据本发明的一实施例，经过步骤2加工之后的二次冷轧镀铬基板的平均粗糙度Ra0.4～0.6μm，垂直轧制方向轮廓的最大高度Rz≤1.8μm，轮廓峰顶线和谷底线之间的距离Rsm≥240μm，垂直轧制方向粗糙度峰Rpc≤40。

根据本发明的一实施例，碱洗的碱洗溶液成分为：氢氧化钠：30～50g/L，十二烷基苯磺酸钠(C₁₈H₂₉NaO₃S)：5～9g/L，N,N-二辛基氨乙基甘氨酸(C₂₂H₄₈ClN₃O₂)：2～6g/L，NH₄F：1～5g/L；镀液温度35～55℃，电流密度20～40A/dm²。

根据本发明的一实施例，酸洗的酸洗溶液成分为：硫酸：20～50g/L，HF：1～5g/L，铁离子浓度小于8g/L，镀液温度25～35℃，电流密度15～25A/dm²。

在上述技术方案中，本发明的高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法提高了二次冷轧镀铬基板表面的清洗能力以及二次冷轧镀铬板表面的耐蚀性，并同时减少了镀铬钢板表面点锈等质量缺陷发生率。

附图说明

图1是本发明高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

通过改变生产工艺参数(包括电流密度、镀液温度、镀液组成等条件)可以改善二次冷轧镀铬板的耐蚀性，但在潮湿天气环境中，镀铬板表面点锈缺陷时有发生，尤其是二次冷轧镀铬铁产品一直无法控制其表面点锈发生率。基于此，本发明公开一种二次冷轧表面粗糙度控制方法以及新颖的碱洗、酸洗工艺技术，在采用相同的镀铬工艺条件下，进行高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板生产的方法。

如图1所示，本发明的高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法主要包括以下5个步骤：

S1：对二次冷轧镀铬基板轧制前的轧机轧辊进行三道次轧辊磨削，其中，第一道次为粗磨，第二道次为半精磨，第三道次为精磨。

具体来说，粗磨电流控制在28A～35A，拖板横移为1500-2000mm/min；半精磨和抛光电流控制在10～20A，拖板横移控制在1200-1500mm/min；精磨抛光拖板横移控制在1000-1200mm/min，磨削电流控制在5-8A，头架转速(40～60)±5转/min。

本步骤中采用的轧制辊的平均粗糙度为Ra0.1～0.3μm或Ra0.6～0.9μm，垂直轧制方向轮廓的最大高度Rz≤2.0μm，轮廓峰顶线和谷底线之间的距离(轮廓微观不平度的平均间距)Rsm≥260μm，垂直轧制方向粗糙度峰Rpc≤60。

S2：根据机架选择特定的工作辊平均粗糙度、轧制压下力和轧制公里数。

本步骤中采用2个机架，即第一机架1#和第二机架2#，1#机架采用较小的粗糙度配辊，平均粗糙度Ra0.1～0.3μm，2#机架采用较大的粗糙度配辊，平均粗糙度Ra0.6～0.9μm。1#机架轧制力根据基板厚度AGC自行调整，2#机架采用恒定轧制力300-350吨。本步骤中，轧制公里数≤60km。

经过上述步骤加工之后，所得的二次冷轧镀铬基板满足以下参数：

平均粗糙度Ra0.4～0.6μm，Rz≤1.8μm(垂直轧制方向)，Rsm≥240μm(轮廓峰顶线和谷底线之间的距离)，Rpc≤40(垂直轧制方向)。

根据轧制工艺的基本控制技术，镀铬板基板表面粗糙度主要是通过事先经过毛化处理的轧辊在轧制过程中复印到钢板表面的，轧辊的表面形貌决定了钢板表面形貌。当以一定的压下量轧制时，轧辊表面凸峰在轧制压力的作用下，挤压入钢板表面，使钢板表面金属在短时间内达到屈服极限，并发生局部塑性变形。根据塑性变形理论中体积不变的原则，钢板表面的金属在挤压作用下向轧辊凹坑位置***，形成钢板表面的凸峰。这样轧辊的表面形貌通过反向复印的关系复制到钢板表面，形成具有相似结构的表面形貌，同时也导致了镀铬基板表面的残油残铁多富集在“深凹处”轧制纹。因此，镀铬基板的表面粗糙度控制主要考虑轧辊的磨削、轧制压下力、轧辊配辊以及更换周期等因素，此外镀铬板表面耐蚀性的提高也应考虑基板表面残油残铁的清洗技术。

铬离子在电极表面接受电子而成为吸附铬原子，有全面放电理论和局部放电理论两种观点。在电镀初期，若基体表面平整(即Ra值小)，则表面放电均匀，此时为全面放电，铬子在基体表面同时形核；而基体表面出现明显凹凸不平时(即Ra值大)，表面放电集中子在凸起部位，此时为局部放电，铬子在表面凸起的部位优先形核。正是电流尖峰效应的作用，使得尖峰处镀层增厚较快，谷底部增厚较慢，但是凸起部分的面积较小，铬晶粒尺寸越细小、堆积越稀疏。随着电镀时间的增加，不同粗糙度的钢基体表面铬不断形核和长大，表面光滑的钢基体表面铬晶粒生长速率快，使得在光滑的钢基体表面上铬晶粒分布致密而粗大。在镀层增厚的同时，峰谷之间的高度差也越来越大，镀层表面愈加粗糙。如果镀前基体粗糙度小，则电镀时镀层在峰谷之间增厚较均匀、平缓。镀层表面粗糙度虽较基体有所增加，但增加幅度较小，镀层也显得光滑细致。当钢基体表面出现明显凹凸不平时，铬晶粒显得细小而分布疏松。当电镀时间达到一定时间后，不同粗糙度的钢基体表面铬晶粒尺寸的差异降至最小。但是在低粗糙度的钢基体单位面积上铬晶粒数始终比高粗糙度钢基体的多。

由以上分析可知，基板表面特性不仅决定其表面平均粗糙度Ra，而Rpc和Rz决定了轧制过程中峰的个数和轧制纹的深浅，更重要的Rsm决定了轧制过程中不平度，这影响了镀液的润湿性。

S3：对二次冷轧镀铬基板的表面进行碱洗。

具体来说，碱洗步骤的碱洗溶液成分为：氢氧化钠：30～50g/L，十二烷基苯磺酸钠(C₁₈H₂₉NaO₃S)：5～9g/L，N,N-二辛基氨乙基甘氨酸(C₂₂H₄₈ClN₃O₂)：2～6g/L，NH₄F：1～5g/L；镀液温度35～55℃，电流密度20～40A/dm²。

S4：对二次冷轧镀铬基板的表面进行酸洗。

具体来说，酸洗的酸洗溶液成分为：硫酸：20～50g/L，HF：1～5g/L，铁离子浓度小于8g/L，镀液温度25～35℃，电流密度15～25A/dm²。

二次冷轧镀铬基板表面的残油残铁量高，尤其是“深凹”处轧制纹残油残成为影响镀铬板表面耐蚀性的关键。本发明碱洗液成分十二烷基苯磺酸钠(C₁₈H₂₉NaO₃S)和N,N-二辛基氨乙基甘氨酸(C₂₂H₄₈ClN₃O₂)2～6g/L分别是阴阳离子的表面活性剂，增强基板表面的残油反应活性，进而提高氢氧化钠的清洗能力。对于添加剂NH₄F，其主要作用是提高碱洗液的渗透能力，强化清洗“深凹”处轧制纹处残留物。酸洗液中的硫酸是主要通过化学反应去除基板表面的残铁量，HF的主要作用也是提高酸洗液的渗透能力。酸洗液中铁离子浓度控制小于8g/L，可以消除浓差极化，提高氢离子的放电效率，进而增强酸洗效果。

S5：采用常规镀铬工艺对碱洗、酸洗后的二次冷轧镀铬基板进行镀铬处理，最后得到本发明的高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板产品。

下面通过一个实施例来进一步说明上述技术方案：

S1：控制轧辊的表面物理特性：采用三道次轧辊磨削的技术，即粗磨、半精磨和精磨。粗磨时电流控制在28A～35A，拖板横移为1500-2000mm/min；半精磨和抛光时电流控制在10～20A，拖板横移控制在1200-1500mm/min；最后道次精磨抛光拖板横移控制在1000-1200mm/min，磨削电流控制在5-8A，头架转速(40～60)±5转/min。

此时，确保轧制辊的平均粗糙度Ra0.1～0.3μm或0.6～0.9μm，Rz≤2.0μm(垂直轧制方向)，Rsm≥260μm(轮廓峰顶线和谷底线之间的距离)，Rpc≤60(垂直轧制方向)；确保轧制辊的平均粗糙度Ra0.1～0.3μm或0.6～0.9μm，Rz≤2.0μm(垂直轧制方向)，Rsm≥260μm(轮廓峰顶线和谷底线之间的距离)，Rpc≤60(垂直轧制方向)。

S2：控制二次冷轧镀铬基板表面物理特性：控制配辊：1#机架采用较小的粗糙度配辊，平均粗糙度Ra0.1～0.3μm，2#机架采用较大的粗糙度配辊，平均粗糙度Ra0.6～0.9μm。控制轧制压下力，即1#机架轧制力根据基板厚度AGC自行调整，2#机架采用恒定轧制力300-350吨。控制工作辊的轧制公里数≤60km。

此时，确保二次冷轧镀铬基板表面粗糙度满足以下参数：平均粗糙度Ra0.4～0.6μm，Rz≤1.8μm(垂直轧制方向)，Rsm≥240μm(轮廓峰顶线和谷底线之间的距离)，Rpc≤40(垂直轧制方向)，即得到二次冷轧镀铬基板NO.1；

S3：配置碱洗液：将氢氧化钠(NaOH)、十二烷基苯磺酸钠(C₁₈H₂₉NaO₃S)、N,N-二辛基氨乙基甘氨酸(C₂₂H₄₈ClN₃O₂)和氟化铵(NH₄F)溶入水中，氢氧化钠加入量45g/L，十二烷基苯磺酸钠加入量7g/L，N,N-二辛基氨乙基甘氨酸加入量3g/L、氟化铵加入量2g/L，采用氢氧化钠控制溶液pH值14。

采用常规加热器，控制碱洗液温度45℃，电流密度30A/dm²，对二次冷轧镀铬基板NO.1进行脱脂处理，得到表面残油量<1mg/m²二次冷轧镀铬基板NO.2。

S4：配置酸洗液，即硫酸(H₂SO₄)加入量30g/L，氢氟酸(HF)加入量2g/L，铁离子加入量3g/L(以硫酸铁形式加入，旨在模拟现场生产)。

采用常规加热器，控制酸洗液温度30℃，电流密度20A/dm²，对二次冷轧镀铬基板NO.2进行处理，得到表面残铁量<1mg/m²二次冷轧镀铬基板NO.3。

S5：采用常规镀铬工艺对二次冷轧镀铬基板NO.3进行镀铬处理，即得到高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板产品，其铁溶出值为168mg/m²。

综上所述，本发明的有益效果有：

1.基于磨棍技术和轧制工艺技术的控制，提出了适合二次冷轧镀铬钢板的表面特性控制技术；

2.开发了绿色环保、成本低，可循环使用的碱洗液和酸洗液，提高了二次冷轧镀铬基板表面的清洗能力；

3.提高了二次冷轧镀铬板表面的耐蚀性，其铁溶出值小于240mg/m²，减少了镀铬钢板表面点锈等质量缺陷发生率，经济效益明显。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法，其特征在于，包括：

步骤1，对二次冷轧镀铬基板轧制前的轧机轧辊进行三道次轧辊磨削，其中，第一道次为粗磨，第二道次为半精磨，第三道次为精磨；

步骤2，根据机架选择特定的工作辊平均粗糙度、轧制压下力和轧制公里数；

步骤3，对二次冷轧镀铬基板的表面进行碱洗；

步骤4，对二次冷轧镀铬基板的表面进行酸洗；

步骤5，采用常规镀铬工艺对碱洗、酸洗后的二次冷轧镀铬基板进行镀铬处理，其中，

步骤2包括第一机架和第二机架，所述第一机架的平均粗糙度为Ra0.1～0.3μm，第二机架的平均粗糙度为Ra0.6～0.9μm；

所述第一机架的轧制力根据基板厚度自行调整，第二机架采用恒定轧制力300-350吨；

步骤2的轧制公里数≤60km；

经过所述步骤2加工之后的二次冷轧镀铬基板的平均粗糙度Ra0.4～0.6μm，垂直轧制方向轮廓的最大高度Rz≤1.8μm，轮廓峰顶线和谷底线之间的距离Rsm≥240μm，垂直轧制方向粗糙度峰Rpc≤40。

2.如权利要求1所述的高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法，其特征在于：

粗磨电流控制在28A～35A，拖板横移为1500-2000mm/min；

半精磨和抛光电流控制在10～20A，拖板横移控制在1200-1500mm/min；

精磨抛光拖板横移控制在1000-1200mm/min，磨削电流控制在5-8A，头架转速(40～60)±5转/min。

3.如权利要求1所述的高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法，其特征在于：

所述步骤1采用的轧制辊的平均粗糙度为Ra0.1～0.3μm或Ra0.6～0.9μm，垂直轧制方向轮廓的最大高度Rz≤2.0μm，轮廓峰顶线和谷底线之间的距离Rsm≥260μm，垂直轧制方向粗糙度峰Rpc≤60。

4.如权利要求1所述的高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法，其特征在于：

所述碱洗的碱洗溶液成分为：

氢氧化钠：30～50g/L，

十二烷基苯磺酸钠(C₁₈H₂₉NaO₃S)：5～9g/L，

N,N-二辛基氨乙基甘氨酸(C₂₂H₄₈ClN₃O₂)：2～6g/L，

NH₄F：1～5g/L；

镀液温度35～55℃，电流密度20～40A/dm²。

5.如权利要求1所述的高耐蚀性二次冷轧镀铬钢板的生产方法，其特征在于：

所述酸洗的酸洗溶液成分为：

硫酸：20～50g/L，

HF：1～5g/L，

铁离子浓度小于8g/L，镀液温度25～35℃，电流密度15～25A/dm²。