酒鋼冷軋帶鋼表面黃斑因素分析及防范措施

閆玉三，李積鵬，馬 俊

（酒鋼集團(tuán)宏興股份碳鋼薄板廠，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

酒泉鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司地處中國甘肅省境內(nèi)，位于萬里長城最西端的嘉峪關(guān)市。酒鋼始建于1958年，最高管理層提出了“調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級換代”的戰(zhàn)略。目前，酒鋼已經(jīng)建成了一個年生產(chǎn)能力為200萬t的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線以及煉鐵、煉鋼等相關(guān)配套設(shè)施以及一條年產(chǎn)量為150萬t的冷軋生產(chǎn)線，75萬t罩式退火線加四輥平整機(jī)組生產(chǎn)線，酒鋼碳鋼薄板廠精整線平整機(jī)組設(shè)備調(diào)試使用至今，平整液一直使用尤希路SP3S產(chǎn)品，經(jīng)跟蹤在冬季（10份月～4月份）黃斑發(fā)生率較高，嚴(yán)重影響酒鋼冷軋產(chǎn)品質(zhì)量，最嚴(yán)重時黃斑爆發(fā)率基本在70%以上。

酒鋼平整機(jī)組為濕平整軋制，其初始設(shè)計平整液系統(tǒng)系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：①可改善帶鋼表面的清潔狀況，保持平整機(jī)各輥面的清潔，避免因雜質(zhì)壓人，雜質(zhì)粘著而產(chǎn)生輥痕等缺陷；②減少了帶鋼與軋輥的磨損，因而可減少軋輥消耗，提高軋輥壽命；③冷卻軋輥。平整機(jī)的平整液分為兩種：一種是純脫鹽水，另一種是含3%～5%平整劑的脫鹽水溶液[1-3]。

1 產(chǎn)生原因

黃斑產(chǎn)生機(jī)理分析：

缺陷特征為：①端面可見銹跡，剪切開卷時呈現(xiàn)固定周期的黃色銹斑，邊部向內(nèi)擴(kuò)散呈塊狀、形態(tài)相近。應(yīng)該為平整后銹蝕；②從鋼帶邊部向中間擴(kuò)散，紅色，表現(xiàn)為點(diǎn)狀，應(yīng)屬于超期銹蝕，即金屬表面在空氣、水在特定環(huán)境中，被氧化造作的損傷，應(yīng)該為平整液殘留所致。在平整過程中帶鋼鋼板表面溶液接近中性或偏堿性時，腐蝕會按下列過程進(jìn)行：

反應(yīng)稱為吸氧腐蝕。Fe（OH）2會進(jìn)一步被空氣中的氧氣氧化成Fe（OH）3，產(chǎn)生疏松的鐵銹Fe2O3.xH2O。

酒鋼碳鋼薄板廠冷軋作業(yè)區(qū)與平整液廠家、設(shè)備廠家等成立攻關(guān)組后，分別通過平整液使用工藝控制優(yōu)化、平整液配方的適用性調(diào)整、空氣吹掃改造等措施，使黃斑缺陷大幅下降。經(jīng)過大量的試驗(yàn)確認(rèn)，鋼板黃斑是一種電腐蝕現(xiàn)象，其表面產(chǎn)生氧化層（黃斑）后，將不再與空氣產(chǎn)生腐蝕反應(yīng)。其發(fā)生的原因如下：

（1）酸軋及罩退機(jī)組聯(lián)合備料產(chǎn)生清潔度的影響。主要是帶鋼中間與帶鋼兩側(cè)邊部殘留鐵粉和殘?zhí)挤植剂坎灰恢拢率箮т撝胁颗c邊部形成電位差。

（2）在罩式退火爐退火周期結(jié)束后在帶鋼表面產(chǎn)生均勻的氧化層，在平整機(jī)軋制后對軋后帶鋼表面氧化層產(chǎn)生破壞，完好氧化層面和破損面產(chǎn)生電位差。

（3）平整機(jī)組軋制后帶鋼表面殘留液體，成為電解質(zhì)。清潔度較差致使在生產(chǎn)軋制帶鋼時嚴(yán)重影響平整液在軋制帶鋼表面的成膜作用。

（4）與平整機(jī)組軋制液在軋制帶鋼的成膜速度和乳化功效有關(guān)。

2 酒鋼改造前現(xiàn)狀

（1）軋機(jī)軋后板面清潔度低，直接導(dǎo)致平整來料清潔度差，基本在50%左右。

（2）罩式退火爐機(jī)組控制：罩式退火爐內(nèi)對流板板面臟，會造成退火爐退火后鋼卷板面的二次污染。從而影響板面清潔度。

（3）平整機(jī)機(jī)架出口橫梁吹掃效果不良：

①平整機(jī)架內(nèi)出口空氣吹掃裝置噴嘴布局效果差，達(dá)不到將平整液殘留有效的吹掃干凈，影響帶鋼軋制中成膜效應(yīng)。②平整機(jī)機(jī)架出口吹掃嘴臟污（見下圖），造成吹掃噴嘴嘴堵，達(dá)不到吹掃工藝要求。③動力產(chǎn)品壓縮空氣供給吹掃壓力偏低。在軋制1000mm寬度帶鋼時，吹掃壓力4.5bar～5.0bar；1250mm寬度帶鋼時，吹掃壓力3.0bar～3.5bar；而在軋制1500mm寬度帶鋼時，吹掃壓力只有1.8bar左右。

圖1 未改造前平整機(jī)空氣吹掃系統(tǒng)

（4）平整機(jī)架內(nèi)平整液噴淋裝置。

①平整液噴嘴流量小，退火后原料板面清潔度較差（50%左右）的情況下，較小的平整液噴灑流量無法將殘?zhí)細(xì)堣F通過平整液外流帶出帶鋼板面，此時，就會會出現(xiàn)平整機(jī)出口的帶鋼板面清潔度會低于平整機(jī)入口帶鋼表面清潔度的現(xiàn)象。②平整機(jī)架內(nèi)平整液噴嘴角度布局不合理。平整液主要噴在工作輥輥面，因此對板面殘留物沖刷作用沒有發(fā)揮到位，致使板面清潔度差。③噴嘴噴灑不能實(shí)現(xiàn)在機(jī)架內(nèi)平整液噴射交叉，在軋制帶鋼下表面易產(chǎn)生交叉死區(qū)。

（5）平整液配置供液系統(tǒng)：平整液供液系統(tǒng)混合箱未有配置加熱保溫裝置，致使在冬季生產(chǎn)時，平整液的溫度對平整液的清洗效果也產(chǎn)生相應(yīng)的影響。

（6）平整液影響：初期平整液廠家只是將針對冷軋比較成熟的產(chǎn)品直接應(yīng)用于酒鋼冷軋平整機(jī)，并未與現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行合理調(diào)整，平整液的表面成膜速度不佳[4]。

4 針對各種可能產(chǎn)生黃斑的因素，采取了以下改進(jìn)措施

（1）酸軋機(jī)組將冷硬表面反射率提高作為工作重點(diǎn)，通過與乳化液廠家不斷研發(fā)，11月初冷硬表面反射率達(dá)到60%左右，罩退退火后反射率在75%左右，板面清潔度大幅度提高。

（2）對罩式爐機(jī)組使用的對流板定期進(jìn)行清潔，按周期對全氫式罩式退火爐飽和氣體出口管道進(jìn)行清洗，退火程序時在420度增加一個保溫平臺3.5h，更加有效改善退火后鋼卷板面清潔度的提高。

（3）與空氣吹掃廠家進(jìn)行合作技術(shù)改造，提高空氣吹掃壓力（各種斷面保證在5bar）、空氣加熱（末端溫度65℃）以及增加邊部吹掃，改造后吹掃如下圖。

圖2 改造后平整機(jī)空氣吹掃系統(tǒng)

（4）調(diào)整平整液噴射梁角度，達(dá)到平整液噴淋于輥縫交叉區(qū)，對帶鋼起到一定沖刷作用，防止產(chǎn)生噴灑盲區(qū)。如下圖。

圖3 平整液機(jī)架內(nèi)噴淋角度和噴嘴高度調(diào)整示意圖

（5）對平整液混合罐用加熱帶纏繞進(jìn)行保溫處理，通過設(shè)備改造對平整液進(jìn)行加熱，保證平整液噴射末端溫度達(dá)到30℃左右。

（6）平整液濃度的密切關(guān)注，根據(jù)平整液特性及廠家提供參數(shù)將濃度控制在4.5%～5.5%之間，因?yàn)槠秸簼舛仁欠窈侠碇饕绊懫秸旱臐櫥?、成膜速度、揮發(fā)性，也是決定黃斑缺陷是否產(chǎn)生的主要因素。

（7）刮水板間距調(diào)整，間距過大容易將平整液中的贓物遺留在板帶表面，增加黃斑爆發(fā)率，間距過小容易劃傷工作輥表面，穩(wěn)定在5mm～10mm為最佳，要求操作工每班換輥時根據(jù)新舊輥徑的變化調(diào)整刮水板的位置。

（8）通過與平整液廠家共同合作對黃斑的研究與攻關(guān)，分別通過整個冷軋工序各個關(guān)健控制點(diǎn)的改善和平整液配方的優(yōu)化，提高了平整液成膜速度。

5 結(jié)論

（1）原料清潔度對冷軋產(chǎn)品表面清潔度非常重要，原料表面清潔度的保證能降低平整液在帶鋼表面的殘留，降低黃斑產(chǎn)生率。

（2）平整機(jī)組空氣吹掃壓力、溫度的保證能有效的杜絕平整液在帶鋼表面過度的殘留，在后期與帶鋼表面發(fā)生化學(xué)腐蝕產(chǎn)生黃斑。

（3）平整機(jī)平整液流量過小在入口無法形成循環(huán)流場，清洗污染后平整液無法及時排除，始終集中在帶鋼中部，以及平整液溫度過低在冬季時揮發(fā)性差，帶鋼表面殘留大量的平整液，增大黃斑爆發(fā)率。

（4）出口導(dǎo)位刮水板與軋輥之間的位置決定著平整液是否及時的回收干凈，最大程度上降低平整液隨軋輥表面的附著而殘留在帶鋼表面，降低黃斑缺陷的產(chǎn)生。

（5）平整液配方必須結(jié)合機(jī)組特點(diǎn)進(jìn)行合理調(diào)整和配制，強(qiáng)化平整液在帶鋼表面的成膜速度和效果，有利降低帶鋼表面黃斑爆發(fā)率[5]。