平整液對(duì)冷軋帶鋼表面缺陷的影響

池永清

（唐鋼高強(qiáng)汽車板有限公司，河北 唐山 063000）

在冷軋帶鋼生產(chǎn)中，以熱軋卷為原料，加工高性能、高附加值的冷軋產(chǎn)品。如今，冷軋帶鋼廣泛應(yīng)用于汽車、家電、建筑等諸多領(lǐng)域，隨著對(duì)鋼鐵材料技術(shù)要求的不斷提升，冷軋帶鋼在厚度和精度方面表現(xiàn)出明顯的變化。矯直速度和雜質(zhì)率是對(duì)深沖特性和帶鋼強(qiáng)度的再加工，以滿足各種客戶對(duì)冷軋帶鋼產(chǎn)品的需求。生產(chǎn)過程中取消冷軋帶鋼退火后的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，防止深加工在此過程中，會(huì)發(fā)生拉伸變形，因此退火后的冷軋帶鋼必須進(jìn)行壓平，以提高整體質(zhì)量和生產(chǎn)率。

平整工藝在生產(chǎn)中可分為干平整和濕平整干平整，生產(chǎn)過程中不添加任何平整液。不平整車產(chǎn)在生產(chǎn)過程中加入具有較強(qiáng)清洗作用以及防銹作用的潤(rùn)滑劑時(shí)平整是一種先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，應(yīng)用食品等生產(chǎn)，可以有效清除蛋糕表面的雜質(zhì)，提升待崗表面質(zhì)量同時(shí)與干平整工藝方式相比時(shí)平整，生產(chǎn)過程中可降低30%～40%的軋制力。并且在生產(chǎn)過程中帶鋼表面質(zhì)量也得到了很大提升，由于食品等工藝中添加了平整液，所以對(duì)帶鋼表面影響較大，平整液成分主要為水溶性或油溶性的防銹劑，通過平整液的作用，可以保證在雜質(zhì)過程中，鋼板的伸長(zhǎng)率降低了雜質(zhì)，在帶鋼表面的附著力也使壓平后的帶鋼具有良好的防銹性能。但由于這類防銹劑的存在，也會(huì)造成帶鋼表面出現(xiàn)黃斑等缺陷。主要分析冷軋帶鋼生產(chǎn)中出現(xiàn)壓扁點(diǎn)的原因，找出這類缺陷產(chǎn)生的機(jī)理，并通過改變生產(chǎn)工藝方式，提升帶鋼表面質(zhì)量。

1 生產(chǎn)實(shí)踐研究

所選取的冷軋帶鋼樣板均來自于我公司自供生產(chǎn)的冷軋帶鋼。通過電子顯微鏡對(duì)冷軋帶鋼表面缺陷進(jìn)行掃描，在相同的平整工藝狀態(tài)下，一般設(shè)定平整壓下率為0.5%～2.0%，對(duì)現(xiàn)有的平整液進(jìn)行化學(xué)成分分析，發(fā)現(xiàn)平整液主要成分為有機(jī)酸有機(jī)胺和表面活化劑等成分，在這樣的平整液基礎(chǔ)上添加鉬酸鹽，磷酸鹽緩釋劑，對(duì)平整液進(jìn)行成分結(jié)構(gòu)調(diào)整，讓平整液的使用效果更理想，促進(jìn)冷軋帶鋼表面生產(chǎn)過程中的氧化膜形成速度。

測(cè)試方法為標(biāo)準(zhǔn)三電極法，即參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為鉑片，工作電極為樣品，在樣品上留出工作面1cm×1cm，其他表面以聚四氟乙烯和石蠟封固，電化學(xué)工作站掃描速度為0.2mV/s，腐蝕介質(zhì)為3.5%NaCl溶液。采用電化學(xué)法評(píng)價(jià)流平液對(duì)冷軋鋼帶表面成膜速率的影響，采用陰極極化法去除試樣表面原有的氧化膜，然后基于恒電位儀電位-時(shí)間曲線測(cè)量不同電解時(shí)間條件下冷軋帶鋼表面電位的變化，以流平液為電解液。

2 研究與討論

2.1 冷軋帶鋼表面平整黃斑缺陷產(chǎn)生機(jī)理

冷軋帶鋼表面形成的黃斑，通常是一定寬度的長(zhǎng)條帶。冷軋帶鋼中間常出現(xiàn)黃色或褐色斑點(diǎn)，并沿料庫(kù)方向連續(xù)延伸，呈對(duì)稱分布。這類黃斑一般在生產(chǎn)過程后放置一段時(shí)間會(huì)愈發(fā)清晰明顯，為了對(duì)這類產(chǎn)品缺陷產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行深入研究，通過現(xiàn)場(chǎng)取樣以及電鏡掃描等對(duì)這類缺陷形貌進(jìn)行分析，如圖1所示。

圖1 冷軋帶鋼表面平整黃斑缺陷和正常部位的表面形貌

由圖像分析，不難發(fā)現(xiàn)帶鋼表面出現(xiàn)黃斑缺陷一般多發(fā)生在帶鋼表面，具有疏松小坑洞部位，并且在這些坑洞部位存在很多細(xì)微異物，通過對(duì)成分進(jìn)行分析，主要為氧化鐵成分，而冷軋帶鋼正常，表面質(zhì)量分布較為均勻平整，無明顯缺陷，由此可判定，冷軋帶鋼表面黃斑主要產(chǎn)生原因。主要由于在平整前平整液噴灑在帶鋼表面附著于表面上，在生產(chǎn)過程中由于帶鋼與平整軌之間發(fā)生摩擦，導(dǎo)致表面溫度不斷上升，盡管在選舉過程中進(jìn)行了一定的吹掃，但表面受溫度影響，仍殘留大部分氧化液以及平整液，同時(shí)，鋼帶表面附著一定量的氧化物后，當(dāng)溫度較高時(shí)，帶鋼溫度與環(huán)境溫度相差較小，水分凝結(jié)率增大，氧化物成膜速率較高，對(duì)不同氧化膜之間的電位差，進(jìn)而改變了整個(gè)氧化膜的附著能力以及抗腐蝕能力，進(jìn)而產(chǎn)生了平整的黃色銹斑。當(dāng)冷軋帶鋼卷，取過程中帶鋼，中部凸起且壓緊，邊緣上方的冷凝水分不容易向外擴(kuò)散，并最終導(dǎo)致在帶材邊緣選擇的相對(duì)角脆性。當(dāng)中間部分的溫度下降時(shí)，水蒸氣壓也大于周圍壓力。水蒸氣通過膠帶的兩層。由于氧勢(shì)差，毛細(xì)管擴(kuò)散到環(huán)境中，進(jìn)而造成帶鋼中間部位與邊部的氧化膜氧勢(shì)差，最終表現(xiàn)為帶鋼表面中間部位呈現(xiàn)黃斑缺陷較多。

由以上分析可知，冷軋帶鋼表面黃斑缺陷主要取決于溫度、表面狀況和整平液的特性，化學(xué)極化曲線分析如圖2所示。

圖2 無氧化膜帶鋼的電化學(xué)極化曲線

2.2 平整液對(duì)冷軋帶鋼表面氧化膜的影響

為了弄清平整液成分對(duì)冷軋帶鋼表面氧化膜形成速度的影響，分析其電位－電解時(shí)間曲線，結(jié)果如圖3（a）所示。由圖3（a）可知：當(dāng)電解時(shí)間小于200s時(shí)，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，冷軋帶鋼表面電位向正向移動(dòng)，且迅速升高。相對(duì)于SP10平整液，以SP3平整液為電解液的冷軋帶鋼表面電位變化較快；當(dāng)電解時(shí)間為100s時(shí)，其對(duì)應(yīng)的冷軋帶鋼表面電位可迅速提高到-0.45V；而當(dāng)電解時(shí)間大于200s時(shí)，隨著時(shí)間的推移，兩種整平液會(huì)在鋼帶表面的所有氧化膜上產(chǎn)生電位差，氧化膜以更快的速度形成。在這種狀態(tài)下，兩層氧化膜之間的電位差較小，因此氧化膜形成較慢，兩層氧化膜之間的電位差較大。在整個(gè)掃描過程中，帶鋼表面氧化膜的開裂程度與感應(yīng)電位差直接相關(guān)。由于氧化膜開裂，黃斑層出現(xiàn)缺陷主要是由于流平液與帶鋼表面直接接觸，增加了帶鋼表面氧化膜的形成率，如果在生產(chǎn)中可以有效改變這類現(xiàn)象，可以降低帶鋼表面黃斑缺陷。

圖3 不同成分平整液平整的冷軋帶鋼表面電位－電解時(shí)間曲線

2.3 平整液添加劑對(duì)冷軋帶鋼表面氧化膜生成速度影響

由于在流平液中添加鉬酸鹽的成本較高，因此在生產(chǎn)過程中可在流平液中加入各種添加劑代替木質(zhì)素，可有效降低生產(chǎn)成本，同時(shí)也能改變平整夜的性能，在生產(chǎn)過程中本課題組對(duì)這類生產(chǎn)缺陷進(jìn)行了生產(chǎn)時(shí)間跟蹤，通過大量生產(chǎn)時(shí)間數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)可以使用鉻酸鹽，亞硝酸鹽或者硅酸鹽添加劑來改善平整液的性能。通過對(duì)改善后的平整液進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)研究，由圖4可知，隨著電解時(shí)間的增長(zhǎng)，冷軋鋼帶表面電位對(duì)應(yīng)于流平液的趨勢(shì)也趨于平坦，以對(duì)應(yīng)不同濃度的流平液的生產(chǎn)，將各類添加劑的成分比例分別調(diào)整為4.0%，6.3%，7.0%，8.0%，10%得到相對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)，如圖4所示。

圖4 含不同添加劑平整液平整的冷軋帶鋼表面電位－電解時(shí)間曲線

3 結(jié)論

冷軋帶鋼表面黃斑缺陷的主要成分是氧化鐵。這類物質(zhì)主要是腐蝕產(chǎn)物。其原因主要是由于帶鋼表面氧化膜的開裂和電位差，冷軋鋼帶表面氧化膜的分辨率，數(shù)電位差值可以大幅降低這類缺陷產(chǎn)生的原因，在平整液作用下，冷軋帶鋼表面可以形成新的氧化膜，因此在生產(chǎn)過程中對(duì)膨整液進(jìn)行成分調(diào)整，通過添加各種添加劑，可以提高表面氧化膜的形成速度，通過添加磷酸鹽和木質(zhì)素，可以有效提高這類氧化膜的形成速度。隨著流平溶液中鉻酸鹽濃度的增加，冷軋帶鋼，鋼表面形成氧化膜，速度先增大后減小。最終確定當(dāng)平整液中，鉻酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，氧化膜生成速度最為理想。