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(2) 缺乏近生产和生产条件下中试手段
现代表面涂镀层产品都是在现代大型高速连续生产机组上完成,机组设备数百件,高度自动化控制,要将实验室研究成果移植到现代大型的高速连续生产机组中,就必须经过近生产和生产条件下的中试阶段。这个中试阶段要在专门的中试实验机组上来完成,过于简陋、原始的小型试验机组所得包括实验工艺参数在内的结果与现代大型生产机组的相关性相差甚远。
总之,国内关于汽车用热镀锌板的新产品、新工艺、新设备的研发工作都远远落后于国际水平。
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3.我国开展高性能汽车用热镀锌板研发目的和意义
二十一世纪,钢铁产品仍将是人类社会最主要的不可替代的结构材料和产量最大、覆盖面最广的功能材料。世界冶金工业结构调整步伐加快,生产的重心将有发达国家向发展中国家转移。目前我国正处于工业化进程中,国民经济各部门的持续、快速发展和产业升级对钢铁产品的品种、质量提出了更高的要求。加快了我国冶金工业的结构调整,将具有重要意义。
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一、热镀锌钢板
综合考虑热镀锌钢板的生产工艺过程及成品包装等因素,热镀锌钢板可能会存在如下的一些表面外观缺陷:
(1)原板缺陷
镀锌原板表面缺陷,如折痕、凹坑、波浪边等均延续影响到镀锌板,成为其表面缺陷。因此,生产前,生产者都须对原板进行检验。
(2)黑斑
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a. 镀锌层纯度不够,金属杂质在锌表面构成原电池,对析氢有利时,容易使锌层表面产生黑色的斑点。
b. 镀锌层中铜、铁、砷等杂质含量较高时,经钝化处理后,这些杂质呈现黑色。
c. 原板表面污蚀物处理不充分,形成残渣,使某些部位镀不上锌,导致镀锌层出现毛病而容易脱落,从而造成黑斑。
d. 镀锌时出现漏镀,在后处理时容易形成黑斑。
e. 镀锌液中夹杂残渣或小黑灰(碳或碳化合物),粘附于锌层表面或居于锌层内,与锌层结合得很牢固。在成品镀锌板上可见到黑斑。
f. 磨蚀黑斑。由运输、堆放过程中粗野作业所致。
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(3)白锈
镀锌钢板表面受潮或雨水浸入,在一定温度下,锌被氧化,产生白色粉末。产生白锈的表面其防腐能力大为降低,影响其使用。
(4)镀锌层不均匀
镀锌板表面锌层高低不平,厚薄不均,甚至出现表面小颗粒。从镀锌锅中出来的带钢表面上有多余的锌液,这些多余的锌液用气刀(喷射高压气体)吹掉,从而控制锌层厚度。气刀的气体压力、气刀与带钢的间距、带钢的速度等都会直接影响锌层的厚度。如果气刀供气不稳定或气刀压力不足会造成镀锌层堆积,即锌疤。
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(5)夹渣
镀锌液中存在残渣或浮渣(金属或非金属夹杂物),有时这些夹渣夹杂在镀锌层中,上海模型 船舶模型 机械模型 工业模型使其表面出现小圆斑点,甚至使原板沾不上锌,很容易引起露铁点。
(6)划伤和擦伤等
镀锌卷板经过张力矫直机时,矫直机有异物引起表面划伤、擦伤等。
(7)铬酸污垢
为了提高镀锌钢板的防腐蚀能力,使带钢表面形成一层极薄的钝化层,可由铬酸处理完成,即铬化处理。但如果铬酸处理不良,有残留液,镀锌板表面会出现淡黄色带或污斑,甚至黑斑。
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二、电镀锌板
与热镀锌钢板的生产工艺类似,电镀锌钢板的生产工艺也是采用连续电镀法,分为预处理(清洗段),镀后处理两个步骤。电镀锌板质量的好坏,在很大程度上取决于电镀前的洗涤质量。电镀锌后处理的主要目的是改善镀锌板的表面涂漆性能和抗腐蚀性能,以延长镀锌板的使用寿命。镀后处理主要包括磷化处理和铬化处理。除原板缺陷外,任何一个工序操作不当,都会造成质量问题。一般的表面缺陷有:
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(1)针孔
指镀层表面的与针尖凿过类似的细孔,其疏密及分布虽不相同,但在放大镜下观察时,一般其大小、形状相似。针孔通常是由电镀过程中氢气泡吸附而产生的缺陷。在电镀反应中,产生大量的气泡,这些气泡如不及时排除,就要滞留在带钢表面和阳极之间,阳极及带钢表面被气体层覆盖而影响导电,造成带钢表面局部镀不上。
(2)镀锌板应具有良好的外观,不得有对产品使用有害的缺陷,如无镀、孔洞、破裂以及浮渣、超过镀厚、擦伤、铬酸污垢、白锈等。国外标准对具体外观缺陷规定都不十分明确。订货时对一些具体缺陷应在合同上列明。
镀锌量标准值:镀锌量是表示镀锌板锌层厚度的一个普遍采用的有效方法。镀锌量的单位为g/m2。日本、美国及德国标准对镀锌薄钢板镀锌量的规定详美标镀锌卷
如下。
(1)抗拉试验:
镀锌薄钢板指标 (单位:g/m2)
jisg3302 代 号 z12 z18 z22 z25 z27 z35 z43 z50 z60
镀锌量 120 180 220 250 270 350 430 500 600
astma525 代 号 a40 a60 g60 g90 g115 g140 g165 g185 g210
镀锌量 122 183 183 275 351 427 503 564 640
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现将目前开发出的热镀锌基板的种类和性能分述于下。
6) if钢合金化镀锌板
采用优质的沸腾钢和镇静钢难以生产适合汽车冲压成型要求苛刻的镀锌板。为此上世纪70年代出现了if钢(无间隙原子钢),它具有极好的冲压成型性,它从而适应于汽车的内、外面板。if钢具有优异的深冲性能,可满足大部分难冲压件的冲压要求,因而正在逐渐取代08al系列的汽车用钢,目前国外已经在ddq极钢板上大量应用了if钢。各高强度钢也是在if钢的基础上,通过添加mo、cu、p等元素来生产的。
if钢的出现对钢铁企业的技术水平和管理水平提出了更高的要求。在技术方面,必须采用铁水预处理技术,保证用低磷、硫、硅的铁水作为炼钢原料;必须采用炉后精练技术和在线的碳、氧分析技术,保证钢水高的成分准确性和纯净度;必须采用rh(中超低碳钢高速脱碳工艺),保证钢水极低的碳和气体含量,必须采用低碳的覆盖剂、保护渣和耐材,保证钢水不回碳,对于汽车外板,必须清理板胚表面;必须采用从加热到精轧和卷取间的板带温度控制技术,保证热轧带钢均匀的机械性能;必须采用高精度热轧、冷轧技术,保证极佳的板形和高精度的尺寸以及防止产生辊印和卷取缺陷的技术等等。一贯制生产过程质量保证体系十分必要,也就是说,在炼钢、连铸、热轧和冷轧的每一道工序,都必须严格按照产品的最终用途来组织生产,特别是在频繁改变钢材品种时候,必须采用相应的措施来保证最终产品的质量。另外一个重大的课题是,如何通过综合的整体生产系统,将镀锌生产线与其他生产工序连接起来,以最大程度降低成本。总之,生产汽车用镀锌板对于每个钢铁企业,特别是国内的钢铁企业,都是一个非常大的挑战。
7) 固溶强化型钢板的热镀锌
为了提高钢的强度,通常添加si、mn和p等元素进行固溶强化,并利用马氏体和贝氏体的组织强化,对于dp双相钢,通过控制合金元素含量和采用临界冷却速度可获得马氏体组织。
作为汽车面板的要求是低的屈服强度ós〈240mpa〉)和高的¥值。在if钢中加p、mn、si等固溶强化元素,由于此钢无固溶c和n存在,基本上是非时效性钢板。但无固溶c存在时易引起二次加工脆化,故可加入微量b以防止。以p为主要强化元素时ób可达340~370mpa,而以mn、p为主加入时。其ób可达390~440mpa[5]。
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8) 烘烤硬化型(bh钢)及热处理强化型钢板
bh钢是指烘烤硬化钢。if钢属于超低碳钢,bh钢的含c量为0.016~0.020%,利用应变时效而强化的方法,在超低c钢中使残余的微量(5ppm)的固溶c,在冲压成型时产生位错,而在以后进行涂装烘烤(170℃,20min)时会析出fe-c化合物而将位错固定,从而使其强度增高。采取调整化学成分生产的bh冷轧钢板也具有较好的深冲性能,添加nb、ti等微量元素,在轧制状态下使其形成碳氮化合物。其r值为1.92~2.06。这种bh冷轧钢板在涂漆烘烤温度170`c下可使汽车零部件抗拉强度提高40~70mpa。目前已研制出340mpa级bh冷轧钢板[6]。
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9)组织强化型高强度钢板
通过改变钢的微观组织可在大范围内提高其强度(440~1470mpa),目前开发出三种高强度级别的钢板,其代表性的钢有双相(dp)钢板和贝氏体钢板。此钢的屈服强度低,加工硬化指数高,成型性好。此外,trip(变态诱发超塑型钢)及超高强度钢板等均有希望大规模应用于汽车。目前这些钢板的热镀锌及合金化合处理,除dp钢板有少量热镀锌的研究以外,其他高强度钢板尚未开展研究[7]。这些钢板的热镀锌和合金化处理技术上会有一定的难度,需要我们去探索[8]。
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热镀锌基板的研究必须与热镀锌工艺相结合起来,否则即使基板达到要求的性能,镀锌工艺不能满足要求也达不到目的。
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主要生产厂及进口生产国家:
①国内主要生产厂:武钢、鞍钢、宝钢黄石、中冶恒通、首钢、攀钢、邯钢、马钢、福建凯景等;
②国外主要生产国有日本、德国、俄罗斯、法国、韩国等。
有关产品标准都列明镀锌板推荐的标准厚度、长度和宽度及其允许偏差。一般来说,镀锌板越厚允许误差越大,而不是固定的0.02-0.04毫米,厚度偏差还根据屈服度、拉伸系数等不同而有不同要求,长宽偏差一般在5mm ,板材的厚度一般在0.4-3.2之间 。
(1)表面状态:镀锌板由于涂镀工艺中处理方式不同,表面状态也不同,如普通锌花、细锌花、平整锌花、无锌花以及磷化处理的表面等。德国标准还规定有表面级别。
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