鍍鋅板表面Cr+含量測定方法的建立

1、鍍鋅板表面Cr3+含量測定方法的建立 項目單位： 天津軋一冷軋薄板有限公司 技術中心 天津軋一冷軋薄板有限公司是天津冶金軋一鋼鐵集團有限公司下屬天津軋一冷軋薄板有限公司是天津冶金軋一鋼鐵集團有限公司下屬的全資子公司，公司的性質為大型國有獨資企業(yè)。的全資子公司，公司的性質為大型國有獨資企業(yè)。 天津軋一冷軋薄板有限公司的總投資額預計為天津軋一冷軋薄板有限公司的總投資額預計為5050億元人民幣，注冊億元人民幣，注冊資本資本1010億元人民幣，占地億元人民幣，占地15001500畝。公司地處天津市濱海新區(qū)大港經濟開畝。公司地處天津市濱海新區(qū)大港經濟開發(fā)區(qū)，公司的生產線采用冷軋、鍍鋅、彩涂連續(xù)化生產作業(yè)

2、，利用先進發(fā)區(qū)，公司的生產線采用冷軋、鍍鋅、彩涂連續(xù)化生產作業(yè)，利用先進的進口設備與科學有效的管理辦法生產冷軋薄板、涂鍍層板。全公司建的進口設備與科學有效的管理辦法生產冷軋薄板、涂鍍層板。全公司建設完成后生產規(guī)模為設完成后生產規(guī)模為300300萬噸，包括萬噸，包括110110萬噸的熱浸鍍鋅鋼卷、萬噸的熱浸鍍鋅鋼卷、4040萬噸彩萬噸彩涂鋼卷及涂鋼卷及150150萬噸的冷軋薄板。整個項目工程建設分為兩期完成，其中一萬噸的冷軋薄板。整個項目工程建設分為兩期完成，其中一期生產規(guī)模為期生產規(guī)模為9090萬噸，二期生產規(guī)模為萬噸，二期生產規(guī)模為210210萬噸，總的建設期為萬噸，總的建設期為5 5年。年

3、。 小組名稱：小組名稱： 鍍鋅板表面鍍鋅板表面Cr3+含量測定攻關小組含量測定攻關小組 成立時間：成立時間： 2013年年3月月 活動時間：活動時間： 2013年年3月月2013年年8月月鈍化劑類型功能優(yōu)點缺點Cr6+鈍化劑Cr3+鈍化劑無Cr鈍化劑提高鍍鋅層的耐蝕性能及使用壽命，防止熱鍍鋅板在貯運、使用過程中出現銹蝕。Cr6+與鍍鋅板表面Zn反應在鍍鋅板表面生成穩(wěn)定、致密的鈍化膜，起到防腐性能，該膜具有自修復功能，抗蝕性能好。Cr3+鈍化劑與鍍鋅板表面Zn反應最終生成鈍化膜，增加了鍍鋅板的耐腐蝕性能，Cr3+的毒性只有Cr6+毒性的1%，屬于低毒，符合職業(yè)健康安全標準。無Cr鈍化劑屬于有機硅

4、類樹脂，完全符合職業(yè)健康和ROHS標準。Cr6+屬劇毒物，對環(huán)境與人體危害極大，近年來各國相繼出臺了一系列限制Cr6+使用的強制性法規(guī)無自修復功能，抗腐蝕效果不如Cr6+鈍化劑抗腐蝕效果不如Cr6+和Cr3+鈍化劑 公司對鍍鋅板表面Cr3+含量測定方法攻關課題的目標確定為：直接測量鍍鋅板表面鈍化劑的準確涂覆量在產品滿足客戶要求的前提下，使用最少量的鈍化劑，降低成本。姓姓 名名職務或職稱職務或職稱文化程度文化程度所在部門所在部門組組 內內 職職 責責徐 元技術中心主任本 科技術中心組 長崔貫英實驗科科長研究生技術中心副組長張福玉鍍鋅檢化驗指導高 中技術中心副組長閆 亮化驗技術員本 科技術中心組

5、員楊瑞寶化驗技術員專 科技術中心組 員曹啟亮化驗技術員本 科技術中心組 員小組成員小組成員攻關活動程序及進度攻關活動程序及進度活動程序活動程序負責人負責人攻關進度攻關進度2013.32013.32013.42013.42013.52013.52013.62013.62013.72013.72013.82013.81 1 2 2 3 3 4 4 1 1 2 2 3 3 4 4 1 1 2 2 3 3 4 4 1 1 2 2 3 3 4 4 1 1 2 2 3 3 4 4 1 1 2 2 3 3 4 4 PDCA選擇課題選擇課題 徐元徐元設定目標設定目標 徐元徐元達到目標達到目標 徐元徐元總結總結

6、 徐元徐元制定對策制定對策 徐元、崔貫英徐元、崔貫英提出方案提出方案 崔貫英、張福玉崔貫英、張福玉對策與實施對策與實施 崔貫英、徐元、張福崔貫英、徐元、張福玉玉檢查效果檢查效果 張福玉、崔貫英張福玉、崔貫英數據分析數據分析 崔貫英崔貫英鞏固標準化鞏固標準化 閆亮、楊瑞寶、曹啟亮閆亮、楊瑞寶、曹啟亮1、 X熒光光譜法熒光光譜法 使用X熒光光譜儀測量Cr元素的含量，在儀器中建立標準含量曲線。實際測量過程中測量鍍鋅板表面Cr元素含量以轉換成鍍鋅板鈍化劑涂覆量，測量速度快。缺點：缺點：3.5mmX射線源射線源鍍鋅基板鍍鋅基板鋅層鋅層 1、測量面積小，、測量面積小，3.5mm激發(fā)深度激發(fā)深度70m厚度厚

7、度50mCr2、X射線激發(fā)深度鋅層厚度射線激發(fā)深度鋅層厚度 受基板受基板Cr含量的影響含量的影響2、通過控制配液槽鈍化液的總酸點控制涂覆量、通過控制配液槽鈍化液的總酸點控制涂覆量 總酸點是鈍化液入廠驗收的一個指標，是取一定量體積的鈍化劑根據H+ +OH-=H2O的原理，計算消耗OH-的一個數值，來表示鈍化劑濃度，通過調整鈍化液總酸點來控制涂覆量。缺點：缺點： 材料規(guī)格不同擠干輥硬度不同擠干輥壓力的變化鍍鋅板表面鈍化劑涂覆量是變化的（間接測量）即使控制鈍化液濃度導致導致造成造成3、用擠干輥的壓力控制鈍化膜的涂覆量、用擠干輥的壓力控制鈍化膜的涂覆量 鈍化膜的控制通過擠干輥的壓力控制鈍化膜的厚度。通

8、常理論上0.5MPa壓力產生(2230)mg/m2的鈍化膜，0.6MPa產生(1420)mg/ m2的鈍化膜。最佳的擠干輥壓力有待于實際生產中進行設定。缺點：缺點：材料規(guī)格理論計算擠干輥硬度壓力控制不精確表面鈍化劑涂覆量不準確造成造成導導致致需創(chuàng)新需創(chuàng)新測量面積小測量面積小鍍鋅基體鍍鋅基體CrCr影響影響測量總酸測量總酸點點化學滴定化學滴定誤差誤差化學顯色化學顯色視覺誤差視覺誤差擠干輥壓力擠干輥壓力擠干輥硬度擠干輥硬度問題點問題點1 1、X X熒光光譜法熒光光譜法2 2、用擠干輥的壓力控制鈍化膜的涂覆量、用擠干輥的壓力控制鈍化膜的涂覆量3 3、控制配液槽鈍化液的總酸點控制涂覆量、控制配液槽鈍化

9、液的總酸點控制涂覆量鈍化劑測量鈍化劑測量測量面積小測量面積小鍍鋅基體鍍鋅基體CrCr影響影響設備對測量的影響：設備對測量的影響：擠干輥壓力、硬度擠干輥壓力、硬度間接測量：測量漕間接測量：測量漕液總酸點液總酸點化學滴定顯色、化學滴定顯色、滴定誤差滴定誤差直接在鍍鋅板表面上取樣直接在鍍鋅板表面上取樣增大測量面積增大測量面積用儀器、設備替代，減少主觀因素干擾用儀器、設備替代，減少主觀因素干擾如何直接在鍍鋅如何直接在鍍鋅板板 表面上取樣？表面上取樣？取多大的樣品？取多大的樣品？取到樣品后取到樣品后如何處理如何處理采用什么方法采用什么方法測量測量采用什么儀器采用什么儀器測量測量剪板機剪板機沖沖 床床能否

10、借鑒金屬中能否借鑒金屬中Cr元素測試方法元素測試方法用什么辦法將用什么辦法將Cr溶解下來溶解下來溶解后如何處理溶液溶解后如何處理溶液根據方法使用：分光光度計根據方法使用：分光光度計仲裁方法均為化學法仲裁方法均為化學法用鋅層重量樣片沖床制樣，用鋅層重量樣片沖床制樣，樣品不用每次都測量大小樣品不用每次都測量大小可以剪切任何大小尺寸的樣片，可以剪切任何大小尺寸的樣片，但每次都要測量樣片大小但每次都要測量樣片大小鹽酸？鹽酸？硝酸？硝酸？硫酸？硫酸？磷酸？磷酸？氫氟酸？氫氟酸？其他混合酸？其他混合酸？是否需要是否需要加熱？加熱？加熱程度？加熱程度？加熱時間？加熱時間？溶解到什么程度？溶解到什么程度？ 用

11、硫磷混酸將鍍鋅鋼板表面鈍化劑溶解，在微酸性介質中，Cr3+被高錳酸鉀（KMnO4）氧化成Cr6+，Cr6+與二本氨基脲反應生成紫色絡合物，用分光光度計測量吸光度，從而根據吸光度計算鍍鋅板表面鈍化劑涂覆量。1 1、測試原理、測試原理2 2、測試過程、測試過程制取溶液制取溶液比比 色色計算結果計算結果制取直徑制取直徑70mm的圓形試片的圓形試片將試片放入將試片放入500mL燒杯中燒杯中加入硫磷混酸搖動加入硫磷混酸搖動取出來用蒸餾水沖洗干凈取出來用蒸餾水沖洗干凈向溶液中加入硝酸向溶液中加入硝酸加熱煮沸加熱煮沸向溶液中加入高錳酸鉀向溶液中加入高錳酸鉀再次煮沸再次煮沸滴加疊氮化鈉至無色，停止加滴加疊氮化

12、鈉至無色，停止加熱，冷卻至室溫，定容熱，冷卻至室溫，定容空空白白溶溶液液鉻鉻標標準準溶溶液液試試樣樣溶溶液液硫磷混酸硫磷混酸+二苯氨基脲二苯氨基脲鉻標溶液鉻標溶液+硫磷混酸硫磷混酸+二苯氨基脲二苯氨基脲試樣溶液試樣溶液+二苯氨基脲二苯氨基脲比色皿：比色皿：1cm；波長：；波長：550nm(Cr)為鍍鋅板表面為鍍鋅板表面Cr3+鈍化劑雙面涂覆量鈍化劑雙面涂覆量A0鉻標準溶液的吸鉻標準溶液的吸光度光度A試樣溶液的吸光度試樣溶液的吸光度S試片的面積試片的面積c(Cr)鉻標準溶液中鉻標準溶液中的鉻濃度的鉻濃度V鉻標準溶液吸取量鉻標準溶液吸取量3 3、儀器、藥品、儀器、藥品儀器：儀器：可見光分光光度計可

13、見光分光光度計電阻爐電阻爐燒杯、容量瓶燒杯、容量瓶移液管移液管藥品：藥品：硫酸、磷酸、硝酸硫酸、磷酸、硝酸高錳酸鉀、疊氮化鈉、鉻酸鉀、二苯氨基脲高錳酸鉀、疊氮化鈉、鉻酸鉀、二苯氨基脲蒸餾水蒸餾水4 4、創(chuàng)新點、創(chuàng)新點直接獲得鍍鋅板表面直接獲得鍍鋅板表面Cr分光光度計比色，減少視覺誤差、滴定誤差分光光度計比色，減少視覺誤差、滴定誤差直接測量鍍鋅板表面直接測量鍍鋅板表面Cr含量，避免間接測量含量，避免間接測量測量面積測量面積70mm需創(chuàng)新需創(chuàng)新測量面積小測量面積小鍍鋅基體鍍鋅基體CrCr影響影響測量總酸測量總酸點點化學滴定化學滴定誤差誤差化學顯色化學顯色視覺誤差視覺誤差擠干輥壓力擠干輥壓力擠干輥硬

14、度擠干輥硬度問題點問題點試樣溶液干擾因素少，準確，操作簡單，試驗儀器簡易，試驗藥品常見1.1.測量不確定度測量不確定度 用分光光度法測量不同鈍化劑涂覆量的鍍鋅板的不確定度見表用分光光度法測量不同鈍化劑涂覆量的鍍鋅板的不確定度見表1 表表 1 測量不確定度測量不確定度序號序號鉻含量鉻含量mg/m2平均值平均值mg/m2標準標準差差sA類不確類不確定度定度UAB類不確類不確定度定度UB合成不確合成不確定度定度UC擴展不確擴展不確定度定度U測量測量結果結果118.017.518.518.0 0.250 0.289 0.004 0.289 0.6 18.00.6 225.325.525.025.3 0

15、.063 0.145 0.005 0.145 0.3 25.30.3 331.130.531.431.0 0.210 0.265 0.006 0.265 0.5 31.00.5 437.037.237.537.2 0.063 0.145 0.007 0.145 0.3 37.20.3543.243.543.043.2 0.063 0.145 0.009 0.146 0.3 43.20.3 651.051.351.551.3 0.063 0.145 0.010 0.146 0.3 51.30.3 761.862.061.561.8 0.063 0.145 0.012 0.146 0.361.80

16、.3 2. 配比濃度對不同規(guī)格鍍鋅板鈍化劑涂覆量的影響配比濃度對不同規(guī)格鍍鋅板鈍化劑涂覆量的影響3. 鈍化劑涂覆量對鹽霧試驗的影響鈍化劑涂覆量對鹽霧試驗的影響 鈍化劑的涂覆量直接影響抗腐蝕性能，目前鍍鋅板加速抗鈍化劑的涂覆量直接影響抗腐蝕性能，目前鍍鋅板加速抗腐蝕性能用鹽霧試驗時間來表示，當鍍鋅板放入鹽霧試驗箱后腐蝕性能用鹽霧試驗時間來表示，當鍍鋅板放入鹽霧試驗箱后表面出現表面出現5%氧化后停止試驗，記為鹽霧試驗時間，從氧化后停止試驗，記為鹽霧試驗時間，從圖圖2中可中可以看出鍍鋅板表面鈍化劑涂覆量對鹽霧試驗時間的對應關系。以看出鍍鋅板表面鈍化劑涂覆量對鹽霧試驗時間的對應關系。3. 鈍化劑涂覆量

17、對鹽霧試驗的影響鈍化劑涂覆量對鹽霧試驗的影響18.025.331.037.243.251.361.82448729610812014802040608010012014016018.025.331.037.243.251.361.8鹽霧試驗鹽霧試驗時間時間（h）圖圖2 鈍化鈍化劑涂覆量與鹽霧試驗時間對比圖劑涂覆量與鹽霧試驗時間對比圖鉻含量（鉻含量（mg/m2）時間（時間（h）鈍化劑涂覆鈍化劑涂覆量（量（mg/m2） 根據實驗數據，鈍化劑涂覆量控制在根據實驗數據，鈍化劑涂覆量控制在40mg/m2 按照供貨商建議鈍化液按照按照供貨商建議鈍化液按照1:1配比，鹽霧試驗時間全部可以達到配比，鹽霧試驗時

18、間全部可以達到108小時，個別小時，個別達到達到120小時，甚至更長，完全滿足鹽霧試驗時間要求（小時，甚至更長，完全滿足鹽霧試驗時間要求（96小時），但本著滿足客戶小時），但本著滿足客戶需求的同時減低成本，按照需求的同時減低成本，按照1:1配比鈍化液濃度過高，根據實際配比調整，發(fā)現配比配比鈍化液濃度過高，根據實際配比調整，發(fā)現配比在在1:1.2（鈍化液原液：脫鹽水）時，完全滿足鹽霧試驗時間在（鈍化液原液：脫鹽水）時，完全滿足鹽霧試驗時間在96小時以上，滿足客戶小時以上，滿足客戶的要求的要求。根據鍍鋅板厚度（根據鍍鋅板厚度（0.81.0）mm；按照按照1：1配比，噸鋼消耗鈍化劑（配比，噸鋼消耗鈍

19、化劑（0.50.6）Kg；按照按照1:1.2配比配比，噸鋼消耗鈍化劑（，噸鋼消耗鈍化劑（0.40.5）Kg，噸鋼消耗下降約，噸鋼消耗下降約0.1Kg，根據鈍，根據鈍化劑化劑45000元元/噸計算，噸鋼節(jié)省鈍化劑噸計算，噸鋼節(jié)省鈍化劑4500010000.1=4.5元元；按照月產量按照月產量15000噸鍍鋅板計算，月降低成本約為噸鍍鋅板計算，月降低成本約為150004.5=67500元，當生產鍍元，當生產鍍鋅板厚度降低時，月降低成本更鋅板厚度降低時，月降低成本更多多。 為進一步加強鍍鋅板表面為進一步加強鍍鋅板表面Cr3+鈍化劑涂覆量測定的準確性及標準化，提鈍化劑涂覆量測定的準確性及標準化，提升鍍鋅板表面鈍化劑涂覆質量，我們已經采取了如下方案加以實施：升鍍鋅板表面鈍化劑涂覆質量，我們已經采取了如下方案加以實施：1、將此方法進行標準化，編制、將此方法進