冷軋帶鋼軋后表面殘留分析與改進

張 雷，韓 菲，張亞琦，徐 潔，徐宏濤

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030003）

近幾年，隨著市場競爭的日趨激烈，用戶對產(chǎn)品的表面質(zhì)量提出了更高的要求，冷軋帶鋼的表面清潔度受到越來越多的重視。硅鋼主要生產(chǎn)工藝流程：酸洗—軋制—堿洗—退火—涂層—分切，1 450 mm酸洗—冷連軋機組自投產(chǎn)以來，軋后表面的殘留物一直較高，給后工序的堿洗及退火涂層造成了較大壓力。由于表面殘留清洗不徹底，在涂層退火后出現(xiàn)了表面花斑、黑斑等表面質(zhì)量問題，制約了產(chǎn)品的正常交貨，造成了較大的經(jīng)濟損失。

軋后表面殘留主要包括兩個指標，即殘油量和殘鐵量。軋后表面清潔度主要以殘油量、殘鐵量和Scotch膠帶的表面反射率來衡量[1]。太鋼酸連軋機組軋后表面反射率投產(chǎn)時只有55%～60%，軋后表面殘鐵達到80 mg/m2，殘油高于200 mg/m2，相較于國內(nèi)同行業(yè)軋后表面70%～75%的反射率有較大差距。因此，降低軋后表面殘留成為提高產(chǎn)品表面質(zhì)量的一個關鍵。

1 穩(wěn)定酸洗后帶鋼表面質(zhì)量

欠酸洗/過酸洗都會造成帶鋼表面粗糙度過大，在進入軋制區(qū)變形時，由于軋輥與鋼板之間的相對摩擦，過酸洗后表面粗糙度升高，造成軋制中產(chǎn)生大量的納米級鐵粉微粒[2]，混入乳化液，軋后殘留到鋼板上，造成鋼板表面殘鐵較高，影響表面清潔度。欠酸洗后帶鋼表面殘留氧化鐵皮，在進入軋機輥縫時氧化鐵皮和夾雜會在軋制力作用下發(fā)生破碎和剝離，從而進入乳化液，造成軋后鋼板表面殘留升高。

結(jié)合1 450 mm酸洗-冷連軋機組生產(chǎn)，針對不同速度下，選取了三種典型鋼種，對酸洗后帶鋼表面粗糙度進行測量。根據(jù)試驗結(jié)果及表面觀察，通過調(diào)整酸洗速度、添加促進劑、緩蝕劑等方式制定了不同鋼種最佳酸洗工藝，有效減少了軋制過程中鐵粉的產(chǎn)生，酸洗后帶鋼表面如圖1。

圖1 不同速度酸洗后帶鋼表面

2 軋輥使用的優(yōu)化調(diào)整

冷軋帶鋼軋后的表面粗糙度主要取決于軋輥粗糙度，尤其是末道次軋輥粗糙度。軋制過程中，軋輥輥面與帶鋼發(fā)生相對摩擦，將輥面粗糙度復制至帶鋼[3]，同時，乳化液中的殘留鐵粉會殘留至表面。為防止軋制中粗糙度過小發(fā)生打滑，過大粗糙度帶來的表面殘留高，對S4/S5機架進行了不同粗糙度的軋制試驗。通過試驗表明，軋后鋼板粗糙度在0.34～0.42μm之間最為穩(wěn)定。隨著軋制噸位的提升，鋼板表面粗糙度先下降再處于穩(wěn)定階段，最后到達一定噸位后，鋼板表面粗糙度急劇下降，軋機打滑，如下頁圖2所示。結(jié)合試驗結(jié)果，確定S1至S5機架的工作輥粗糙度調(diào)整為0.8μm，S3調(diào)整為0.6μm，S4、S5調(diào)整為0.4μm，并根據(jù)圖2試驗結(jié)果將S4、S5機架工作輥軋制噸位限定在最大（1 500 t），以保證軋后鋼板的粗糙度相對穩(wěn)定。調(diào)整前后鋼板表面反射率對比如下頁表1。

表1 粗糙度調(diào)整前后鋼板表面反射率 %

圖2 軋輥粗糙度衰減曲線

3 乳化液系統(tǒng)的改造

1 450 mm酸連軋機組的乳化液系統(tǒng)由2個凈油箱，2個回流箱，兩組平床過濾裝置以及兩組反沖洗過濾器組成，可組成S1及S2兩種模式。乳化液通過噴射泵經(jīng)反沖洗過濾裝置后由凈油箱噴射至軋機內(nèi)軋制鋼板，回流的乳化液通過軋機下方乳液收集裝置回流至回流箱，回流箱內(nèi)的乳液通過回流泵將乳化液泵至平床過濾器，經(jīng)過過濾的乳化液回流至凈油箱。為去除乳化液中的鐵粉，S1引入一套磁棒式永磁過濾器，S2過濾系統(tǒng)配備了HIGAMS電磁過濾裝置。1 450 mm酸連軋機組在生產(chǎn)中，使用S2乳化液模式，即S1-S4使用200 m3箱體里的乳化液，S5單獨使用另一80 m3箱體內(nèi)乳液，且為提升表面清潔度，減少殘留，S1箱體乳化液濃度控制在2%～3%，S2箱體使用濃度為1.5%～2.0%的低濃度乳化液。

為進一步提升S2箱體內(nèi)乳液的潔凈程度，實現(xiàn)末機架帶鋼沖洗效果，酸連軋機組通過改造將S1箱體與S2箱體連接。在生產(chǎn)中通過不斷向S2補充新乳液，然后將多余乳液泵吸至S1箱體，實現(xiàn)S2箱體內(nèi)的乳化液不斷稀釋，降低乳化液中鐵粉含量的目的，從而實現(xiàn)S5末機架在軋制過程中的沖洗效果，降低表面殘留。通過設備改造，實現(xiàn)了S1系統(tǒng)乳化液鐵粉含量（質(zhì)量分數(shù)）從（550～700）×10-6下降至（350～400）×10-6，S2系統(tǒng)從（350～400）×10-6下降至（180～220）×10-6，改善前后乳化液中鐵粉含量對比如圖3。

圖3 乳化液系統(tǒng)改造前后鐵粉含量對比

4 連軋機出口空氣吹掃

連軋機出口布置的空氣吹掃裝置包括防纏板密封吹掃（l）、工作輥吹掃（k）、帶鋼上下表面的吹掃（m、n、o、p）三部分。通過調(diào)節(jié)壓力、角度及噴嘴布置，防纏板密封吹掃、工作輥吹掃效果增強[4]，對出口帶鋼表面的吹掃進行了噴嘴角度的調(diào)整吹掃分布如圖4。

圖4 軋機出口空氣吹掃布置

空氣吹掃調(diào)整后，在出口壓輥觀察不到乳化液帶出及噴濺情況，且表面沒有明顯的乳液斑點，對改善后不同鋼種的鋼板反射率及殘留各進行了10卷測定，取平均值后結(jié)果如表2。

表2 改善后的板面殘留及反射率

乳化液吹掃改進后，乳化液噴濺現(xiàn)象消失，表面殘留減少，表面反射率提升了4%～5%。

5 結(jié)論

通過酸洗工藝、軋輥工藝優(yōu)化、乳化液系統(tǒng)及吹掃系統(tǒng)的改造實踐，取得了良好的效果，軋后板面反射率從改善前的57%提升至改善后的67.9%，板面清潔度明顯提升，有效緩解了后工序堿液清洗壓力，降低了堿液消耗，同時使硅鋼產(chǎn)品競爭力得到提升。