冷軋鋼帶乳化液黑斑缺陷控制實踐

趙樹民，侯元新，燕照順

（1山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東 萊蕪271100；2萊蕪市泰山冷軋板有限公司，山東 萊蕪271100）

隨著汽車、家電、機械電子、建筑裝飾等行業的發展，客戶對冷軋產品表面質量的要求越來越高，控制冷軋鋼帶的黑斑缺陷成為滿足客戶需求的重要環節，因此，研究冷軋鋼帶黑斑形成機理并制定針對性的措施對提高冷軋鋼帶的表面質量具有十分重要的意義。

1 黑斑缺陷形成機理

1.1 乳化液的功能

冷軋鋼帶在軋制過程中采用乳化液進行軋制，乳化液在軋制過程中具有冷卻、潤滑、防銹等功能。冷卻功能主要是冷卻鋼帶和軋輥，提高板形質量；潤滑功能主要是有效降低軋輥和軋件之間的摩擦，提高產品的表面光潔度，提高軋制速度和壓下率，延長軋輥壽命；乳化液的防銹功能主要是對冷軋鋼帶起防銹作用。

1.2 黑斑形成的機理

1.2.1 黑斑產生的原因

由理化試驗和模擬試驗推斷冷軋鋼帶表面產生黑斑的主要原因是由于冷軋鋼卷進罩式爐前因氣刀吹掃壓力不穩定和除油輥除油效果差造成鋼帶表面殘留乳化液，這種乳化液以油為主包含少量水份，油層中水份在室溫下與鐵氧化的速度很低，由于乳化液冷軋效果差，隨著軋制溫度的升高，氧化的速度迅速增大，若氣化成為水蒸汽，則與鋼帶表面發生強烈的化學反應，不斷生成氧化鐵。在軋后存放和退火低溫預熱階段，氧化鐵已經形成。鋼卷被加熱到油的蒸發溫度時，少量油被保護氣氛帶走，大部分油進入或浮在早己生成的疏松氧化鐵上面形成黑斑缺陷。

1.2.2 黑斑形成機理分析

冷軋鋼帶黑斑是由氧化鐵和油組成，氧化鐵分布在內層，緊靠基體，油分布在外層，浮在表面。氧化鐵和油兩種物質之間并未發生化學反應，僅僅是一種混合物。

1）油的物理過程。含有軋制油和雜油的乳化液殘留在鋼帶表面，卷取時殘存于由板形缺陷而形成的封閉緊貼區域。在溫度和時間的影響下，乳化液中的大部分水份蒸發，形成濃縮乳化液，在退火過程中，由于雜油的混入，延長了油的蒸發時間，故濃縮油開始蒸發時油層中的水份早已成為水蒸汽，油層阻止水蒸汽蒸發，從而加強了水蒸氣與鋼帶表面的氧化反應，而且在油蒸發結束之前有足夠的時間進行氧化反應。另一方面，濃縮雜油總是積存在帶卷的封閉緊貼部位，退火時雖經歷一個蒸發過程，但一部分油汽被封閉在緊貼部位蒸發不出來而滯留在疏松的氧化鐵層里，與氧化鐵一起形成鋼帶表面黑斑。

2）鐵的氧化過程。泰鋼冷軋罩式光亮退火爐爐內整體為還原性保護氣氛，從整體上看罩式爐退火工藝是光亮退火，不會產生黑斑缺陷，但對于某個鋼卷局部，即積存濃縮乳化液的緊貼部位在退火過程中，濃縮乳化液中的水份形成水蒸汽使鐵發生氧化反應，同時隨著反應溫度的上升，氧化反應會更加強烈，隨反應時間延長氧化膜的厚度會增加。

3）濃縮油和氧化鐵的相互作用。黑斑形成過程中油和氧化鐵互為因果，只有鋼帶表面發生氧化并且油浸潤到氧化鐵里，才形成黑斑缺陷，兩者缺一都不會形成黑斑缺陷。

2 黑斑缺陷控制措施

根據以上黑斑缺陷形成機理的分析，泰鋼冷軋鋼帶產成黑斑的主要原因是氣刀吹掃不穩定、除油效果差、乳化液冷卻效果差和軋機機械油泄流量大，為此，從4個方面進行了控制。

2.1 改進氣刀進氣方式

針對乳化液氣刀吹掃壓力不穩定，導致乳化液吹掃不干凈的問題，改進軋機的氣刀進氣方式。原設計的氣刀噴射梁通過一側進氣，造成氣刀壓力不穩定，乳化液吹掃效果差。對現有的氣刀噴射梁的進氣口進行改造，增加一個進氣口，通過均勻的分布進氣源，有效地保證了吹掃壓力的穩定，并且每次換輥時對氣刀噴嘴進行清理和調整角度（與板面成45°角），達到最佳吹掃效果。

2.2 改進除油輥的結構

在高速運轉中，由于除油輥的導向塊間隙大導致除油輥跳動，造成鋼帶表面乳化液殘留嚴重。針對此問題，改進了除油輥的結構，增加軋機機前、機后除油輥的導向面，有效地控制了鋼帶在高速軋制時因除油輥導向不穩定造成除油輥跳動，除油輥在軋制速度≥700 m/min時無跳動，解決了因除油輥彈跳造成的乳化液殘留的問題。

2.3 提高乳化液的冷卻效果

由于1700軋機中間輥無噴射梁，造成工藝潤滑和冷卻效果不好。通過增加中間輥噴射梁和35個乳化液噴嘴，提高了中間輥的冷卻潤滑效果，降低了軋制變形熱和軋制溫度，有效防止因乳化液高溫氧化形成黑斑缺陷。

2.4 控制軋機機械油泄漏

雜油主要指除軋制油外，從機架內泄漏的液壓油、軸承油及其他潤滑油品，由于雜油不可皂化，使乳化液中活性油的成分降低，不利于軋制時的潤滑，并且破壞乳化液的穩定性，導致油耗增加。更換彎輥缸的表面材質，將彎輥缸的缸體實施鍍鉻處理，防止缸體劃傷，并對油缸的密封槽進行改造，減少了密封破損和彎輥缸漏油。增加密封圈的檢查頻次，在密封圈達到使用周期之前進行更換，每班次利用換輥時間對機架內的漏油點集中進行了處理，有效控制了機械油泄漏。

3 結語

泰鋼冷軋鋼帶表面黑斑的形成原因是鋼卷內部存在濃縮乳化液，濃縮乳化液中的水份在較高溫度下變為水蒸汽，與鋼帶表面發生強烈的氧化反應生成氧化鐵，濃縮油既是氧化劑又阻礙水份蒸發，并溶入氧化鐵成為黑斑。通過采取改進氣刀進氣方式、改進除油輥結構、提高乳化液冷卻效果、控制軋機機械油泄漏，泰鋼1700機組黑斑缺陷降級率由1.69%降至0.15%。