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，用戶對產品的表面質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，在涂層退火后出現了表面花斑、黑斑等表面質量問題，制約了產品的正常交貨，造成了較大的經濟損失。

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，相較于國內同行業軋后表面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品表面質量的一個關鍵。

1 穩定酸洗后帶鋼表面質量

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。

結合1 450 mm酸洗-冷連軋機組生產，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。根據試驗結果及表面觀察，通過調整酸洗速度、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 軋輥使用的優化調整

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之間最為穩定。隨著軋制噸位的提升，鋼板表面粗糙度先下降再處于穩定階段，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。結合試驗結果，確定S1至S5機架的工作輥粗糙度調整為0.8μm，S3調整為0.6μm，S4、S5調整為0.4μm，并根據圖2試驗結果將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定。調整前后鋼板表面反射率對比如下頁表1。

表1 粗糙度調整前后鋼板表面反射率 %

圖2 軋輥粗糙度衰減曲線

3 乳化液系統的改造

1 450 mm酸連軋機組的乳化液系統由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反沖洗過濾裝置后由凈油箱噴射至軋機內軋制鋼板，回流的乳化液通過軋機下方乳液收集裝置回流至回流箱，回流箱內的乳液通過回流泵將乳化液泵至平床過濾器，經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過濾系統配備了HIGAMS電磁過濾裝置。1 450 mm酸連軋機組在生產中，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箱體內乳液的潔凈程度，實現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S2箱體內的乳化液不斷稀釋，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，實現了S1系統乳化液鐵粉含量（質量分數）從（550～700）×10-6下降至（350～400）×10-6，S2系統從（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。通過調節壓力、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，乳化液噴濺現象消失，表面殘留減少，表面反射率提升了4%～5%。

5 結論

通過酸洗工藝、軋輥工藝優化、乳化液系統及吹掃系統的改造實踐，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，同時使硅鋼產品競爭力得到提升。