熱軋水系統(tǒng)Cl離子濃度對(duì)冷軋板表面影響研究

周明科，徐志超，包志勇

(廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司，廣西 柳州 545002)

冷軋板因其品種多、表面質(zhì)量好、尺寸精度高、平直度高、易于進(jìn)行沖壓及涂鍍[1]，被廣泛用于汽車、家電、建筑等行業(yè)。近年來(lái)，隨著柳鋼冷軋產(chǎn)品研發(fā)力度的加大，冷軋產(chǎn)品體系逐步完善，市場(chǎng)占有率逐步提升。但是冷軋板表面偏暗及色澤不均勻等問題依然存在。為了驗(yàn)證水系統(tǒng)水質(zhì)(重點(diǎn)是Cl離子濃度[2])對(duì)表面質(zhì)量的影響，借熱軋廠大修水系統(tǒng)換新水的機(jī)會(huì)策劃試驗(yàn)，以便針對(duì)性的開展冷軋板表面質(zhì)量影響因素研究。

1 試驗(yàn)條件及方法

1.1 試驗(yàn)材料

根據(jù)熱軋廠生產(chǎn)計(jì)劃安排，選取大修前集中排產(chǎn)的DC01冷軋基卷及冷軋成品板作為試驗(yàn)材料，具體品規(guī)信息如表1所示。

表1 試驗(yàn)材料規(guī)格及成分

1.2 試驗(yàn)工藝設(shè)計(jì)

(1)煉鋼工藝

冷軋DC01煉鋼連鑄板坯生產(chǎn)工藝路徑為：冶煉-氬站-LF·RH-連鑄，確保鋼水純凈度及C成分的控制。

(2)熱軋工藝

試驗(yàn)前后冷軋基板熱軋工序關(guān)鍵工藝參數(shù)如表2所示。

表2 熱軋關(guān)鍵工藝參數(shù)

(3)冷軋工藝

柳鋼冷軋基卷主要采用汽運(yùn)熱裝送至冷軋廠，由于冷軋?jiān)蠋?kù)房相對(duì)較小，一般采取入庫(kù)后進(jìn)行噴水冷卻來(lái)確保生產(chǎn)節(jié)奏高效。為了消除冷軋噴淋水質(zhì)對(duì)試驗(yàn)的影響，采用含Cl離子4.36 mg/L的水進(jìn)行噴淋。

試驗(yàn)卷酸洗相關(guān)參數(shù)如表3所示。

試驗(yàn)卷罩式退火溫度參數(shù)如表4所示。

1.3 試驗(yàn)前后水系統(tǒng)的指標(biāo)監(jiān)測(cè)

選取熱軋層流冷卻最后1組精調(diào)水樣用于水系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，對(duì)試驗(yàn)前后水樣監(jiān)測(cè)結(jié)果如下表5所示。

表3 酸洗段工藝參數(shù)

表4 罩退工藝參數(shù)

表5 試驗(yàn)前后水系統(tǒng)指標(biāo)

2 試驗(yàn)分析

2.1 對(duì)冷軋基卷宏觀表面質(zhì)量影響

對(duì)試驗(yàn)前后生產(chǎn)的DC01冷軋基卷在酸洗入口同一位置距邊部約300 mm處對(duì)比表面質(zhì)量，見圖1，據(jù)目測(cè)表面色澤和氧化鐵粉量無(wú)明顯差異，由于熱軋帶鋼氧化鐵皮結(jié)構(gòu)對(duì)于酸洗質(zhì)量影響較大[3]，取同位置的冷軋基卷氧化鐵皮試樣用掃描電鏡進(jìn)行分析，具體如下：

試驗(yàn)前生產(chǎn)的冷軋基卷上表面氧化鐵皮呈單層結(jié)構(gòu)，見圖2，厚度約8～10μm，氧化鐵皮層與基體的接觸面相對(duì)較平，表面存在氧化鐵皮脫落的現(xiàn)象(可能是由于取樣及制樣造成)；下表面氧化鐵皮部分位置呈雙層結(jié)構(gòu)，見圖3，厚度約8～12μm，氧化鐵皮層與基體的接觸面存在一定起伏,內(nèi)層氧化鐵皮厚度有一定波動(dòng)。

(a)試驗(yàn)前 ( b)試驗(yàn)卷圖1 冷軋基卷1/4位置目測(cè)表面質(zhì)量

試驗(yàn)生產(chǎn)的冷軋基卷上表面氧化鐵皮呈單層結(jié)構(gòu)，見圖4，厚度約8～10μm，氧化鐵皮層與基體的接觸面相對(duì)較平，表面存在氧化鐵皮脫落的現(xiàn)象(可能是由于取樣及制樣造成)；下表面氧化鐵皮部分位置呈雙層結(jié)構(gòu)，見圖5，厚度約8～11μm，氧化鐵皮層與基體的接觸面存在一定起伏，內(nèi)層氧化鐵皮厚度波動(dòng)較小。

圖2 試驗(yàn)前冷軋基卷上表面掃描電鏡圖

圖3 試驗(yàn)前冷軋基卷下表面掃描電鏡圖

圖4 試驗(yàn)冷軋基卷上表面掃描電鏡圖

圖5 試驗(yàn)冷軋基卷下表面掃描電鏡圖

2.2 對(duì)冷軋酸洗質(zhì)量的影響

考慮將試驗(yàn)前后冷軋基卷在冷軋工序交叉排產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)跟蹤目測(cè)酸洗后焊縫位置及中部位置表面色澤沒有顯著變化(如圖6)，都存在不規(guī)律的山水畫現(xiàn)象[4]。

對(duì)比表面平整及光潔度發(fā)現(xiàn)：試驗(yàn)前生產(chǎn)冷軋基卷酸洗表面距邊部約200 mm以內(nèi)存不規(guī)律的麻坑缺陷，頭尾部相對(duì)嚴(yán)重，而試驗(yàn)冷軋基卷酸洗后表面相對(duì)細(xì)膩、整潔，酸洗后邊部質(zhì)量如圖7所示。

圖6 焊縫處色澤對(duì)比

(a)試驗(yàn)前 (b)試驗(yàn)卷圖7 酸洗邊部質(zhì)量對(duì)比

經(jīng)分析，試驗(yàn)前后酸洗酸槽的酸液濃度基本沒有變化，引起麻坑缺陷是在酸洗工序之前就產(chǎn)生的，對(duì)于換水前后生產(chǎn)的基卷成分及工藝基本一致，差異在于換水前冷軋基板表面殘存的Cl濃度偏高，在冷軋?jiān)蠋?kù)水冷時(shí)表面殘存的Cl離子、噴淋水中的Cl離子與噴淋水中的H離子結(jié)合與鋼板的Fe基體發(fā)生反應(yīng)生成FeCl，造成腐蝕，且冷軋基卷頭、尾部邊部可能存在一定的浪形邊部更容易與噴淋水充分接觸形成腐蝕，酸洗后呈現(xiàn)出麻坑缺陷更明顯，而中部則麻坑缺陷偏少。

3.3 對(duì)冷軋成品表面質(zhì)量的影響

試驗(yàn)前后冷軋成品目測(cè)表面色澤及均勻性差異不大，見圖8，少部分試驗(yàn)前冷軋成品頭、尾5 m內(nèi)邊部局部位置有輕微凹坑手感，中部基本無(wú)手感。但從用戶使用反饋來(lái)看，試驗(yàn)前成品在涂鍍后的均勻性比試驗(yàn)成品要差，主要體現(xiàn)在噴漆之后表面存在色差。

(a)試驗(yàn)前 (b)試驗(yàn)卷圖8 成品表面質(zhì)量對(duì)比

3 改進(jìn)措施

針對(duì)以上研究結(jié)果，提出了下列改進(jìn)措施：

(1)新建冷軋配套產(chǎn)線應(yīng)建立單獨(dú)的水循環(huán)系統(tǒng)，確保水系統(tǒng)Cl離子濃度低于試驗(yàn)研究時(shí)90 mg/L；

(2)已投產(chǎn)產(chǎn)線需要定期對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并制定水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)，即檢出不同水系統(tǒng)氯離子濃度范圍需要補(bǔ)新水或換新水的定量標(biāo)準(zhǔn)；

(3)熱軋基卷入庫(kù)盡量避免噴淋冷卻，確需噴淋冷卻時(shí)需保證噴淋水Cl離子濃度與熱軋水系統(tǒng)Cl離子濃度之和低于試驗(yàn)研究的94.36 mg/L。

4 結(jié)語(yǔ)

熱軋工序水系統(tǒng)換水前后生產(chǎn)冷軋基卷在冷軋工序生產(chǎn)的對(duì)比試驗(yàn)表明：水系統(tǒng)中的Cl離子含量與冷軋酸洗及成品表面發(fā)暗關(guān)系不大；水系統(tǒng)Cl離子含量偏高時(shí)，基卷入庫(kù)后水冷會(huì)造成帶鋼表面局部腐蝕，酸洗后形成麻坑，嚴(yán)重時(shí)造成冷軋成品表面會(huì)有凹坑手感，輕微時(shí)也會(huì)造成噴漆后存在色差?？刂苹砩a(chǎn)過程水系統(tǒng)中Cl離子的濃度，一定程度上改善冷軋成品表面質(zhì)量。