热镀锌卷运输过程的黑斑缺陷分析与对策

薛广朋，冯展发，张宜超，柳志坚

（日照钢铁控股集团有限公司，山东 日照276806）

1 前 言

热镀锌产品以其优良的耐腐蚀性能和洁净外观广泛应用于建筑、家电和汽车等行业。热镀锌卷容易产生黑斑缺陷，黑斑缺陷不仅影响镀锌板表面的外观，还降低镀锌板的耐腐蚀性能［1-2］，最终导致热镀锌产品降级和报废。某钢厂热镀锌产品2018年至2019年11月份提报黑斑质量异议148起2 615 t，实际发生赔付80起734 t，诉赔率224×10-6，质量异议居高不下，热镀锌产品市场开拓及用户满意度均造成较大影响，造成部分客户流失，暂停采购热镀锌产品。质量异议钢卷运输方式主要为汽运或火运，短途汽运也存在少许运输黑斑缺陷。

2 运输黑斑的特征及产生原因

2.1 运输黑斑的特征

运输黑斑是由于钢卷在运输过程的摇晃，导致卷层与层之间的挤压和摩擦产生，破坏表面钝化膜或锌层。运输摩擦黑斑多发生在带钢宽度方向两侧颜色呈黑色，如图1所示。上下表面对应位置均存在外圈，自外圈开始每一圈对应位置都有该缺陷，缺陷形貌呈点状、面状居多，发生圈数少则10来圈，多则可接近钢卷全长的1/3，运输黑斑产生位置在钢卷与鞍座的碰撞承力接触点上，缺陷严重程度随着开卷卷径变小而减轻，如图2所示。

2.2 运输过程黑斑产生原因

根据运输黑斑宏观形貌和发生规律，可以发现，缺陷基本上都发生在带钢的两个边部，其他位置少许存在，沿带钢轧制方向分布，且沿轧制方向周期性出现，从钢卷外圈至内圈逐渐减小，缺陷程度逐渐减轻，周期长度与钢卷周长相对应，黑斑发生位置正是固定支座与钢卷的受力点。如果钢卷固定性差，钢卷在运输过程中产生晃动，钢卷与鞍座间的间断受力，造成层与层之间摩擦，产生黑斑，板面上原有钝化膜或锌层被破损，板面发生氧化，出现运输黑斑［3］。

图1 黑斑形貌

图2 形貌规律

对客户反馈运输黑斑取样，通过电镜检验分析，金相室对送检缺陷试样进行电镜检验，结果如下。取表面进行电镜检验，黑斑位置较正常位置表面粗糙，黑斑位置表面存在类似翘皮形貌。在黑斑位置及正常位置共选取4个典型位置做点扫描，如图3、图4 所示。结果显示，黑斑位置主要含有Fe、Zn、O、C 和少量的Ca、Al、Si 元素（谱图1、2、3）。正常位置含有Zn、Fe、O、C和少量的Al元素（谱图4）。黑斑位置的Fe、O 元素的含量明显比正常位置高，而Zn元素的含量明显较正常位置低（见表1）。

图3 电镜下黑斑位置形貌1

图4 电镜下黑斑位置形貌2

表1 黑斑位置及正常位置电镜扫描结果(质量分数) %

由电镜下形貌可见，黑斑位置表面存在类似翘皮的形貌。通过电镜结果显示：黑斑位置的Fe、O元素的含量明显比正常位置高，而Zn 元素的含量明显较正常位置低，这说明黑斑位置表面已破损，存在氧化铁。

3 影响运输黑斑的因素分析与控制措施

3.1 运输方式影响与控制措施

某钢厂镀锌产品主要运输方式为汽运、火运、水运、火汽联运、水汽联运5种运输方式，自2018年至2019年客户提报黑斑质量异议主要运输方式为汽运、火运较多。

汽运主要为长途运输，车辆采用钢制鞍座铺垫胶皮或方木固定钢卷，经研究发现铺垫胶皮过硬，在运输过程中钢卷晃动，未达到缓冲的效果，为此计划把钢制鞍座更换为草垫子。

试验表明，高速公路两种鞍座均未出现黑斑，普通公路运输均出现黑斑，铺垫草垫子较铺垫胶皮产生的黑斑轻微，铺垫草垫子有一定的改善效果，主要与运输路况有一定的关系，如图5、6所示。

图5 铺垫胶皮产生黑斑

图6 草垫子产生黑斑

火车运输近期也出现类似黑斑，火车运输选用专用“v”字形鞍座，火车运输过程中相对汽车运输稳定性较好，某钢厂镀锌产品火运主要运输方向为成都，出现运输黑斑与火运到货后转汽运产生运输黑斑有一定的关系。

3.2 生产工艺调整

镀锌成品机组如果卷取张力过小，镀锌卷层间相对松散，容易搓动，运输过程中容易产生黑斑。镀锌产线卷取后应无松卷现象，打捆带紧固，产线通过优化工艺，镀锌线二级设定单位卷取张力整体上调10%，打捆收紧度加大20%，经过1个月的客户跟踪使用发现，避免因卷曲张力小层间间隙大、打捆松动在运输过程中晃动造成黑斑。

3.3 包装影响与改善

钢卷包装应整齐、捆扎结实，标志应牢固、字迹清晰，确保产品在运输和贮存期间不松散，受潮变形和损坏。此前我公司镀锌产品主要采用精包方式，精包内层采用防锈纸、塑料薄膜，内外圈增加镀锌护板，包带采用周三径四。

镀锌卷装载及运输与鞍座直接接触，难免发生碰撞、晃动造成层与层摩擦造成黑斑，为此拟定在外圈裹镀锌护板前增加胶皮、聚氨酯、瓦楞纸、硬纸缓冲材料，防止在运输过程中钢卷与鞍座直接接触摩擦起到缓冲的作用［4］，试验如下：

（1）在周向打捆时加2条200 mm宽半圈长的缓冲材料胶皮、聚氨酯，缓冲材料位置在钢卷的底部。

（2）在钢卷底部加1 000 mm 宽，半圈或一圈长的薄缓冲材料瓦楞纸、硬纸，经过多批次试验，对客户跟踪使用，包装增加缓冲材料胶皮、聚氨酯、瓦楞纸、硬纸等均可对镀锌运输黑斑起到改善作用，但胶皮、聚氨酯包装成本较高，包装效率较低，不建议使用。

3.4 其他

热镀锌产品运输黑斑，除运输、包装方式，以及运输路程对其有影响外，钢卷规格、卷重、板形、板面涂油量等因素也对运输黑斑的产生形貌及严重程度有一定的影响。

3.5 镀锌运输黑斑改善情况

通过调整卷曲张力、改善鞍座材质、包装增加缓冲材料后，对客户跟踪使用对比发现改善效果明显，如图7所示。

图7 改善前后黑斑形貌对比

4 结 论

热轧镀锌卷运输黑斑是由于钢卷在运输过程的摇晃导致卷层与层之间的挤压和摩擦产生。通过在钢卷底部增加缓冲材料、更换鞍座材质、调整卷取张力、加大打捆收紧力以及运输时选择较好的路况等措施，对镀锌产品运输黑斑改善的效果明显。