供稿|孫鵬，張杰，周宏偉，盧秉仲，王鯤鵬

作者單位：1. 本鋼板材有限公司技術(shù)研究院，遼寧 本溪 117000；2. 上汽集團(tuán)乘用車公司，上海 200000

內(nèi) 容 導(dǎo) 讀

由于冷軋板表面清潔度的優(yōu)劣將直接影響下道工序的后續(xù)處理并最終影響成品表面質(zhì)量，因而為了提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力各大汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)汽車外板表面清潔度尤為重視。針對(duì)某酸軋聯(lián)合機(jī)組設(shè)備特點(diǎn)和機(jī)組狀況，通過(guò)對(duì)影響表面清潔度相關(guān)工藝關(guān)鍵控制點(diǎn)的優(yōu)化，包括酸洗段、乳化液系統(tǒng)及軋輥粗糙度，提高了軋后帶鋼表面清潔度，使其反射率達(dá)到65%以上，滿足了企業(yè)對(duì)汽車外板冷軋后表面清潔度的要求。

隨著用戶對(duì)汽車用板質(zhì)量的不斷提高，尤其對(duì)汽車外板表面清潔度有著非常苛刻的要求，因而為提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力企業(yè)對(duì)汽車外板的表面清潔度尤為重視，而冷硬板表面清潔度的優(yōu)劣直接影響下道工序?qū)Ρ砻娴暮罄m(xù)處理，最終影響成品表面質(zhì)量。由于連退脫脂段也只能清除冷硬板表面80%～90%的污染物，所以最根本的措施是優(yōu)化冷軋工藝，提高冷硬板表面清潔性[1]。帶鋼表面清潔度取決于殘留物的多少，通常用帶鋼表面殘油量和殘鐵量來(lái)衡量，現(xiàn)場(chǎng)采用Scotch膠帶光反射率來(lái)衡量[2]。針對(duì)某酸軋聯(lián)合機(jī)組，通過(guò)優(yōu)化酸洗段、乳化液系統(tǒng)及軋輥粗糙度相關(guān)的關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)冷軋后帶鋼表面清潔度的提高。

酸洗段工藝的優(yōu)化

帶鋼酸洗質(zhì)量的好壞是影響軋后帶鋼表面反射率的主要因素之一，通過(guò)加強(qiáng)氧化鐵皮的清洗效果并控制酸洗后帶鋼表面殘留物及粗糙度來(lái)提高軋后帶鋼表面清潔度。該酸軋聯(lián)合機(jī)組由三個(gè)紊流式酸洗槽和四個(gè)漂洗槽組成，結(jié)合該酸軋機(jī)組的設(shè)備特點(diǎn)和機(jī)能，通過(guò)優(yōu)化酸洗段關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)來(lái)提高酸洗質(zhì)量，主要包括：酸液的濃度和溫度、酸洗段速度、鐵離子濃度。

合理調(diào)節(jié)酸液濃度和溫度能增加帶鋼的酸洗速度。隨著酸液濃度和酸洗溫度的增加，酸洗速度隨之增加[3]。當(dāng)酸液濃度和溫度工藝不變的情況下，通過(guò)匹配合適的酸洗速度來(lái)達(dá)到最佳酸洗效果，避免出現(xiàn)欠酸洗和過(guò)酸洗。尤其是過(guò)酸洗會(huì)導(dǎo)致帶鋼表面粗糙度增大，在軋制時(shí)過(guò)大的軋輥表面粗糙度會(huì)導(dǎo)致帶鋼表面粗糙度增大，而軋制過(guò)程中軋輥和帶鋼表面粗糙度尖峰被磨平會(huì)產(chǎn)生大量鐵粉微粒，易殘留在帶鋼表面形成殘鐵，降低帶鋼表面的清潔度。

在酸洗過(guò)程中，氧化鐵皮溶解生成氯化亞鐵。隨著氯化亞鐵含量的增加，加速鹽酸的揮發(fā)并降低酸洗效率。此外，如果帶鋼表面殘留較多的氯化亞鐵進(jìn)入乳化液系統(tǒng)，會(huì)使乳化液的pH值降低，導(dǎo)致乳化液顆粒度增大，穩(wěn)定性下降。通過(guò)對(duì)漂洗槽pH值管控從而判斷酸洗后的帶鋼表面是否達(dá)到有效清洗。

采用規(guī)格牌號(hào)為DC06的汽車外板進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件為：酸洗槽溫度80～85 ℃、1#酸洗槽≥40 g/L、3#酸 洗 槽≥140 g/L、4#漂 洗 槽 的pH值≥5.5，在保證酸液濃度和溫度不變的情況下，對(duì)酸洗速度進(jìn)行調(diào)試，在酸洗出口質(zhì)檢臺(tái)對(duì)酸洗后的表面質(zhì)量進(jìn)行檢查，結(jié)果見(jiàn)圖1所示。

圖 1 不同酸洗速度下酸洗出口帶鋼表面質(zhì)量形貌：(a)30～50 m/min；(b)60～90 m/min；(c)100～140 m/min

由圖1可見(jiàn)，當(dāng)酸洗速度低于50 m/min時(shí)，帶鋼表面出現(xiàn)嚴(yán)重過(guò)酸洗；當(dāng)酸洗速度控制在60～90 m/min時(shí)，過(guò)酸洗得到改善，但帶鋼表面發(fā)暗，且板面存在一定的色差；當(dāng)酸洗速度控制在100～140 m/min時(shí)，帶鋼表面光亮，酸洗質(zhì)量最優(yōu)。

為了減少因產(chǎn)線故障降速甚至停車而造成過(guò)酸洗，在生產(chǎn)汽車外板時(shí)，在酸洗出口采取圓盤(pán)剪進(jìn)行切邊，改善了原料邊部質(zhì)量，有效避免了機(jī)組因出現(xiàn)輥?lái)延《鴮?dǎo)致的停機(jī)換輥。同時(shí)，向酸槽中添加合適的緩蝕劑，可有效減緩帶鋼的過(guò)酸洗。

軋輥粗糙度優(yōu)化

軋輥粗糙度越高，與帶鋼的摩擦力就越大，勢(shì)必產(chǎn)生較大磨損，從而影響帶鋼表面清潔度。降低軋輥表面粗糙度能明顯提高帶鋼表面清潔度，但粗糙度太低會(huì)造成軋制時(shí)打滑，影響軋制穩(wěn)定性和換輥周期。該酸軋聯(lián)合機(jī)組采用的五機(jī)架六輥連軋機(jī)，考慮到用戶對(duì)汽車外板表面粗糙度的特殊要求，末架軋輥需采用毛化后的ETC輥，主要負(fù)責(zé)帶鋼粗糙度的轉(zhuǎn)印和板形控制，因此將1～4機(jī)架分配了較大壓下率。

為了避免1～4機(jī)架軋機(jī)工作輥在軋制過(guò)程產(chǎn)生大量鐵粉，根據(jù)壓下率分配情況，對(duì)1～4機(jī)架工作輥粗糙度進(jìn)行優(yōu)化，并作為汽車外板生產(chǎn)專用輥進(jìn)行管理。在生產(chǎn)汽車外板前需提前備好專用軋輥，并對(duì)軋輥表面質(zhì)量進(jìn)行檢查，軋制過(guò)程對(duì)專用工作輥的軋制周期進(jìn)行嚴(yán)格控制。

乳化液參數(shù)的優(yōu)化

乳化液的使用性能除與軋制條件有關(guān)外，還取決于軋制油品的性能，主要體現(xiàn)在乳化液的各項(xiàng)理化指標(biāo)，包括皂化值、濃度、電導(dǎo)率、雜油含量、乳液穩(wěn)定性、鐵粉含量、乳液pH值等。在生產(chǎn)汽車外板前，需要對(duì)乳化液進(jìn)行取樣檢測(cè)，判斷其各項(xiàng)理化指標(biāo)是否出現(xiàn)異常，其中關(guān)鍵理化指標(biāo)出現(xiàn)異常及其原因見(jiàn)表1所示。

該酸軋聯(lián)合機(jī)組采用S1箱給1～4機(jī)架供液，S3箱給5機(jī)架供液。由于1～4機(jī)架鋼板變形量大，末機(jī)架變形量小，所以設(shè)計(jì)乳液S1箱濃度高，用于前面機(jī)架的潤(rùn)滑冷卻，減少鐵粉產(chǎn)生；S3箱濃度低用于末機(jī)架的冷卻和清洗帶鋼表面。乳化液濃度過(guò)高會(huì)使軋后帶鋼表面殘油過(guò)多，造成軋輥打滑，增加乳化液消耗，增加生產(chǎn)成本；乳化液濃度過(guò)低，將引起潤(rùn)滑不足，帶鋼表面和軋輥之間形成的油膜易被破壞，增大軋輥與帶鋼的接觸磨損，使殘鐵增加，造成軋后帶鋼表面發(fā)黑等問(wèn)題。

表 1 乳化液關(guān)鍵理化指標(biāo)異常波動(dòng)原因

乳化液溫度也是一個(gè)很重要的影響因素[4]。隨著乳化液溫度升高，乳化液的顆粒度增加，能分離出較多的油，增加帶鋼與軋輥之間的油膜厚度，提高了潤(rùn)滑性能。但是溫度過(guò)高乳化液顆粒度會(huì)逐漸增大，軋制油難于保持在軋制液中，導(dǎo)致穩(wěn)定性下降；溫度過(guò)低，乳化液容易滋生細(xì)菌，導(dǎo)致pH值下降，防銹能力下降，穩(wěn)定性下降，并產(chǎn)生異味。因而乳化液的溫度應(yīng)控制在55～60 ℃為宜。

乳化液中鐵粉會(huì)破壞乳化液的穩(wěn)定性，惡化乳化液的潤(rùn)滑性能，同時(shí)鐵粉會(huì)與乳化液中油分反應(yīng)，生成軋制油泥粘附在帶鋼表面，大大降低軋后帶鋼表面清潔性。而粒徑較小的鐵粉顆粒進(jìn)入乳化液體系后可以起到微納米顆粒添加劑的作用，可使帶鋼表面質(zhì)量得到進(jìn)一步提高[5]。因此需要控制鐵粉含量在合理范圍內(nèi)，并采用磁過(guò)濾系統(tǒng)過(guò)濾乳化液系統(tǒng)中大量顆粒鐵粉。

實(shí)驗(yàn)采用同規(guī)格DC06鋼種，在乳化液溫度相同情況下，對(duì)不同濃度和鐵粉含量下軋后帶鋼反射率進(jìn)行測(cè)量。采用便攜式反射率測(cè)量?jī)x，每組參數(shù)選三卷進(jìn)行測(cè)量，取平均值，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2所示。

表 2 不同濃度和鐵粉含量下軋后帶鋼反射率情況

由表2可見(jiàn)，通過(guò)嚴(yán)格監(jiān)控乳化液濃度和鐵粉含量，可有效改善軋后帶鋼表面清潔性，提高反射率。當(dāng)乳化液濃度(體積分?jǐn)?shù))S1箱為2.0%～3.0%，S3箱為0.5%～1.5%，鐵質(zhì)量濃度：S1箱為≤200 g/L，S2箱為＜100 g/L時(shí)，軋后帶鋼反射率最優(yōu)，可將軋后帶鋼反射率提升到65%以上。

此外，為保證乳化液的潤(rùn)滑、冷卻及清潔作用，通過(guò)調(diào)試增加了各機(jī)架噴嘴的噴射壓力，并通過(guò)定期檢修保證出口吹掃系統(tǒng)的噴射角度和壓力，有效減少軋后帶鋼表面乳化液殘留和殘鐵。

對(duì)于新配制的乳化液，由于顆粒度較小，呈弱堿性，需要連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間才能獲得較好的顆粒度分布。針對(duì)新配制乳化液其連續(xù)運(yùn)行時(shí)間和軋后帶鋼反射率關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(圖2)，可見(jiàn)帶鋼反射率隨著乳化液運(yùn)行時(shí)間的增加而升高，對(duì)于新配制乳化液需要連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行75 min以上才能用于汽車外板的生產(chǎn)。

圖 2 新配制乳化液運(yùn)行時(shí)間與反射率關(guān)系曲線圖

結(jié)束語(yǔ)

在酸軋聯(lián)合機(jī)組生產(chǎn)中，影響帶鋼表面潔凈度的因素很多。通過(guò)優(yōu)化酸洗段關(guān)鍵工藝參數(shù)，提高了酸洗后帶鋼表面質(zhì)量；在保證潤(rùn)滑和冷卻條件的前提下，優(yōu)化乳化液的各項(xiàng)理化指標(biāo)，提高了乳化液的清洗效果；通過(guò)優(yōu)化各機(jī)架軋輥表面粗糙度，最終可將軋后帶鋼反射率提升到65%以上，滿足了企業(yè)對(duì)汽車外板在經(jīng)過(guò)酸軋工序后，其冷硬板表面清潔度的要求，為成品帶鋼表面質(zhì)量提供保障。