冷轧钢带乳化液黑斑缺陷控制实践

赵树民，侯元新，燕照顺

（1山东泰山钢铁集团有限公司，山东 莱芜271100；2莱芜市泰山冷轧板有限公司，山东 莱芜271100）

随着汽车、家电、机械电子、建筑装饰等行业的发展，客户对冷轧产品表面质量的要求越来越高，控制冷轧钢带的黑斑缺陷成为满足客户需求的重要环节，因此，研究冷轧钢带黑斑形成机理并制定针对性的措施对提高冷轧钢带的表面质量具有十分重要的意义。

1 黑斑缺陷形成机理

1.1 乳化液的功能

冷轧钢带在轧制过程中采用乳化液进行轧制，乳化液在轧制过程中具有冷却、润滑、防锈等功能。冷却功能主要是冷却钢带和轧辊，提高板形质量；润滑功能主要是有效降低轧辊和轧件之间的摩擦，提高产品的表面光洁度，提高轧制速度和压下率，延长轧辊寿命；乳化液的防锈功能主要是对冷轧钢带起防锈作用。

1.2 黑斑形成的机理

1.2.1 黑斑产生的原因

由理化试验和模拟试验推断冷轧钢带表面产生黑斑的主要原因是由于冷轧钢卷进罩式炉前因气刀吹扫压力不稳定和除油辊除油效果差造成钢带表面残留乳化液，这种乳化液以油为主包含少量水份，油层中水份在室温下与铁氧化的速度很低，由于乳化液冷轧效果差，随着轧制温度的升高，氧化的速度迅速增大，若气化成为水蒸汽，则与钢带表面发生强烈的化学反应，不断生成氧化铁。在轧后存放和退火低温预热阶段，氧化铁已经形成。钢卷被加热到油的蒸发温度时，少量油被保护气氛带走，大部分油进入或浮在早己生成的疏松氧化铁上面形成黑斑缺陷。

1.2.2 黑斑形成机理分析

冷轧钢带黑斑是由氧化铁和油组成，氧化铁分布在内层，紧靠基体，油分布在外层，浮在表面。氧化铁和油两种物质之间并未发生化学反应，仅仅是一种混合物。

1）油的物理过程。含有轧制油和杂油的乳化液残留在钢带表面，卷取时残存于由板形缺陷而形成的封闭紧贴区域。在温度和时间的影响下，乳化液中的大部分水份蒸发，形成浓缩乳化液，在退火过程中，由于杂油的混入，延长了油的蒸发时间，故浓缩油开始蒸发时油层中的水份早已成为水蒸汽，油层阻止水蒸汽蒸发，从而加强了水蒸气与钢带表面的氧化反应，而且在油蒸发结束之前有足够的时间进行氧化反应。另一方面，浓缩杂油总是积存在带卷的封闭紧贴部位，退火时虽经历一个蒸发过程，但一部分油汽被封闭在紧贴部位蒸发不出来而滞留在疏松的氧化铁层里，与氧化铁一起形成钢带表面黑斑。

2）铁的氧化过程。泰钢冷轧罩式光亮退火炉炉内整体为还原性保护气氛，从整体上看罩式炉退火工艺是光亮退火，不会产生黑斑缺陷，但对于某个钢卷局部，即积存浓缩乳化液的紧贴部位在退火过程中，浓缩乳化液中的水份形成水蒸汽使铁发生氧化反应，同时随着反应温度的上升，氧化反应会更加强烈，随反应时间延长氧化膜的厚度会增加。

3）浓缩油和氧化铁的相互作用。黑斑形成过程中油和氧化铁互为因果，只有钢带表面发生氧化并且油浸润到氧化铁里，才形成黑斑缺陷，两者缺一都不会形成黑斑缺陷。

2 黑斑缺陷控制措施

根据以上黑斑缺陷形成机理的分析，泰钢冷轧钢带产成黑斑的主要原因是气刀吹扫不稳定、除油效果差、乳化液冷却效果差和轧机机械油泄流量大，为此，从4个方面进行了控制。

2.1 改进气刀进气方式

针对乳化液气刀吹扫压力不稳定，导致乳化液吹扫不干净的问题，改进轧机的气刀进气方式。原设计的气刀喷射梁通过一侧进气，造成气刀压力不稳定，乳化液吹扫效果差。对现有的气刀喷射梁的进气口进行改造，增加一个进气口，通过均匀的分布进气源，有效地保证了吹扫压力的稳定，并且每次换辊时对气刀喷嘴进行清理和调整角度（与板面成45°角），达到最佳吹扫效果。

2.2 改进除油辊的结构

在高速运转中，由于除油辊的导向块间隙大导致除油辊跳动，造成钢带表面乳化液残留严重。针对此问题，改进了除油辊的结构，增加轧机机前、机后除油辊的导向面，有效地控制了钢带在高速轧制时因除油辊导向不稳定造成除油辊跳动，除油辊在轧制速度≥700 m/min时无跳动，解决了因除油辊弹跳造成的乳化液残留的问题。

2.3 提高乳化液的冷却效果

由于1700轧机中间辊无喷射梁，造成工艺润滑和冷却效果不好。通过增加中间辊喷射梁和35个乳化液喷嘴，提高了中间辊的冷却润滑效果，降低了轧制变形热和轧制温度，有效防止因乳化液高温氧化形成黑斑缺陷。

2.4 控制轧机机械油泄漏

杂油主要指除轧制油外，从机架内泄漏的液压油、轴承油及其他润滑油品，由于杂油不可皂化，使乳化液中活性油的成分降低，不利于轧制时的润滑，并且破坏乳化液的稳定性，导致油耗增加。更换弯辊缸的表面材质，将弯辊缸的缸体实施镀铬处理，防止缸体划伤，并对油缸的密封槽进行改造，减少了密封破损和弯辊缸漏油。增加密封圈的检查频次，在密封圈达到使用周期之前进行更换，每班次利用换辊时间对机架内的漏油点集中进行了处理，有效控制了机械油泄漏。

3 结语

泰钢冷轧钢带表面黑斑的形成原因是钢卷内部存在浓缩乳化液，浓缩乳化液中的水份在较高温度下变为水蒸汽，与钢带表面发生强烈的氧化反应生成氧化铁，浓缩油既是氧化剂又阻碍水份蒸发，并溶入氧化铁成为黑斑。通过采取改进气刀进气方式、改进除油辊结构、提高乳化液冷却效果、控制轧机机械油泄漏，泰钢1700机组黑斑缺陷降级率由1.69%降至0.15%。