王 濤

(上海梅山鋼鐵股份有限公司 冷軋廠，江蘇 南京210039)

0 前言

板材的厚度減薄、表面質(zhì)量提升是現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)板材制造發(fā)展新方向[1-4]，目前一次冷軋板材厚度最薄到0.16 mm，受帶材在連續(xù)軋制過程中產(chǎn)生加工硬化的影響，繼續(xù)減薄前必須對(duì)材料進(jìn)行熱處理，即得到二次冷軋基板，然后通過二次冷軋機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的軋制[5]。目前二次冷軋基板普遍采用堿洗、退火不平整的工藝生產(chǎn)，此種生產(chǎn)工藝存在點(diǎn)狀銹蝕以及污跡缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量無法滿足后工序的生產(chǎn)需求。國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者開展了二次冷軋基板特性、退火過程中帶鋼銹蝕因素、濕平整工藝、淬水槽等相關(guān)領(lǐng)域的研究。其中，張玉文[6]等研究了退火溫度對(duì)硬度的影響及二次冷軋壓下率與成品屈服強(qiáng)度的關(guān)系；李旭東[7]等研究了二次冷軋基板表面乳化液或軋制油易殘留的特性及其對(duì)鍍鉻鐵表面形貌的影響；薄煒[8]等分析了淬水槽中的錫污泥、空氣塵埃及助熔劑中有機(jī)物對(duì)鍍錫板表面銹蝕的影響；史良權(quán)[9]研究了退火溫度、退火時(shí)間、退火前清洗介質(zhì)中含Si與否、鋼卷冷軋時(shí)的變形量等對(duì)Mn等的析聚的影響；劉勤博等[10-11]分析了罩式退火與連續(xù)退火帶鋼銹蝕的原因與解決措施；吳首民等[12-13]研究了濕平整工藝對(duì)帶鋼的表面粗糙度、表面形貌、表面雜質(zhì)元素、耐蝕性能影響；周亮等[14-16]對(duì)平整機(jī)空氣吹掃噴嘴的流場(chǎng)進(jìn)行仿真分析并改善了平整過程中濕平整液的二次飛濺。龐雙等[17-20]分析了帶鋼表面淬水斑跡產(chǎn)生的缺陷，制定了淬水槽的治理措施。本文在分析了退火不平整工藝帶鋼表面存在的缺陷的基礎(chǔ)上，研究了濕平整工藝，提出了淬水槽循環(huán)管路的改造方案。

1 退火不平整生產(chǎn)工藝帶鋼表面缺陷分析

目前二次冷軋基板普遍采用堿洗、退火不平整的工藝生產(chǎn)，即對(duì)冷軋后的帶鋼通過堿洗工序清洗掉帶鋼表面殘留的軋制油及鐵粉，再進(jìn)行退火調(diào)節(jié)組織性能，之后進(jìn)行卷取及下線包裝。

1.1 帶鋼表面缺陷檢測(cè)

采用退火不平整工藝生產(chǎn)二次冷軋基板，在開卷檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)板面帶鋼表面存在點(diǎn)銹與污跡缺陷，如圖1所示。

圖1 二次冷軋基板典型缺陷

采用SEM和EDS對(duì)上述典型缺陷進(jìn)行分析，檢測(cè)如圖2所示，根據(jù)圖2a可以看出圖1a點(diǎn)銹缺陷主要為O、Fe和C，鐵的源發(fā)性銹蝕即無源銹。根據(jù)圖2b檢測(cè)結(jié)果可以看出，圖1b基板表面污跡主要檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其成份除Fe、O、C以外，還有Mn、Ca、Al等其他多種雜質(zhì)元素，其表面污跡主要為Mn、O異物誘導(dǎo)產(chǎn)生的有源銹。

圖2 SEM和EDS檢測(cè)結(jié)果

1.2 帶鋼表面點(diǎn)銹形成機(jī)理分析

根據(jù)點(diǎn)銹缺陷檢測(cè)結(jié)果分析，結(jié)合二次冷軋基板退火工藝，帶鋼在退火前經(jīng)過刷洗后表面涂覆的軋制油被清洗干凈，導(dǎo)致退火后的帶鋼表面無軋制油膜保護(hù)，在存儲(chǔ)及運(yùn)輸過程中板面極易發(fā)生點(diǎn)狀銹斑即點(diǎn)銹缺陷。

1.3 帶鋼表面污跡形成機(jī)理分析

根據(jù)污跡缺陷檢測(cè)結(jié)果分析，結(jié)合二次冷軋基板退火工藝，帶鋼在退火過程中均要經(jīng)過淬水槽進(jìn)行冷卻，而淬水槽內(nèi)脫鹽水長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)使用水質(zhì)會(huì)逐漸變差，尤其是帶鋼在退火過程中表面會(huì)有Mn元素的偏聚析出形成Mn3O4，在淬水槽冷卻時(shí)易剝落，以顆粒的形式存在于冷卻水中，該雜質(zhì)大量富集后粘附在帶鋼表面被帶出淬水槽，在帶鋼表面產(chǎn)生點(diǎn)狀污跡缺陷。

2 二次冷軋基板濕平整工藝技術(shù)研究

二次冷軋基板濕平整生產(chǎn)工藝是指對(duì)冷軋后的帶鋼在堿洗退火后采用輕壓下濕平整方式進(jìn)行處理。

2.1 平整延伸率與平整液工藝研究

通過采取輕壓下的平整處理，以0.3%～0.4%的小延伸率結(jié)合平整液的使用，可以有效的將平整液均勻地碾壓涂覆在帶鋼表面，充分發(fā)揮平整液固有的防銹性能，提高二次冷軋基板表面耐腐蝕性，有效抑制點(diǎn)銹缺陷的產(chǎn)生。小延伸率的平整方式既不會(huì)使材料產(chǎn)生加工硬化，同時(shí)結(jié)合張力的使用，進(jìn)一步改善了二次冷軋基板板形。

2.2 平整液生產(chǎn)工藝參數(shù)研究

在濕平整過程中45 ℃的平整液溫度及3%的濃度配置可以有效保證平整液防銹性及清凈性性能指標(biāo)的發(fā)揮。通過平整液在帶鋼、表面的碾壓涂覆提高二次冷軋基板表面耐腐蝕性，同時(shí)充分發(fā)揮平整液固有的清凈性功能，清洗掉帶鋼在退火及淬水過程中帶鋼表面的爐灰、異物污跡等缺陷，提升二次冷軋基板及最終成品的表面質(zhì)量。

2.3 吹掃裝置工藝參數(shù)研究

在二次冷軋過程中，帶鋼表面若存在不均勻的乳化液(或平整液)等油污殘留，會(huì)造成大張力開卷過程中的卷取打滑或二次冷軋過程中的軋制狀態(tài)不穩(wěn)定，甚至引起張力波動(dòng)斷帶。通過在平整機(jī)架出口配置壓縮空氣吹掃裝置，濕平整過程中輕壓下的軋輥可以起到很好的擠干平整液的效果，減少平整機(jī)機(jī)架出口側(cè)帶鋼表面的平整液殘留，結(jié)合壓力0.3～0.5 MPa的壓縮空氣吹掃，可以徹底保證平整后的帶鋼表面無平整液殘留，如圖3所示。

圖3 平整機(jī)噴淋吹掃設(shè)備布置圖

3 淬水槽水質(zhì)改善策略研究

在退火爐中，帶鋼表面發(fā)生錳偏聚是材料再結(jié)晶行為，不可避免。而帶鋼表面的殘油量會(huì)加速錳的氧化，促使Mn3O4以顆粒的形式存在于淬水槽脫鹽水中且不斷富集，故需要加強(qiáng)對(duì)來料軋硬卷表面殘油量的監(jiān)控及退火前清洗能力的提升。而針對(duì)淬水槽脫鹽水中不斷富集的“錳渣”雜質(zhì)，通過定期清槽及脫鹽水置換可提高溶液清潔性，但此方法需要消耗大量脫鹽水，且不能從根本上解決問題。

梅山鋼鐵公司冷軋廠通過將機(jī)旁循環(huán)槽進(jìn)行一分為二的分區(qū)管理以及相應(yīng)的管路調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了機(jī)旁循環(huán)槽補(bǔ)充新水與回用渾水的有效隔離。對(duì)淬水槽入口側(cè)帶鋼使用回用水進(jìn)行噴淋冷卻，對(duì)淬水槽出口側(cè)帶鋼使用補(bǔ)充新水進(jìn)行噴淋清洗，在原有冷卻功能的基礎(chǔ)上增加了清洗帶鋼表面的功能，提高了出爐膛帶鋼表面的清潔度。通過回用水沉淀后溢流補(bǔ)充到補(bǔ)水區(qū)的設(shè)計(jì)，提高了脫鹽水的利用率，降低了生產(chǎn)成本。在回水區(qū)及在線槽底部設(shè)置自動(dòng)定時(shí)排放閥，排放沉淀的雜質(zhì)污泥，降低了帶鋼表面污跡缺陷發(fā)生的概率，改造后的循環(huán)管路如圖4所示。

圖4 改造后的淬水槽循環(huán)管路圖

4 結(jié)論

本文對(duì)二次冷軋基板濕平整的工藝與淬水槽改進(jìn)策略進(jìn)行了技術(shù)研究與應(yīng)用，既解決了二次冷軋基板工序間防護(hù)問題進(jìn)一步提高帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)，開發(fā)了一種全新的板材產(chǎn)品工序防護(hù)技術(shù)。

(1)通過輕壓下平整可以將平整液有效的涂覆在帶鋼表面，充分發(fā)揮平整液固有的防銹性，提高材料的耐腐蝕性，避免材料在后續(xù)的存儲(chǔ)及運(yùn)輸過程中產(chǎn)生點(diǎn)銹缺陷，同時(shí)，進(jìn)一步改善了二次冷軋基板板形。

(2)在濕平整過程中發(fā)揮平整液的清潔性功能，進(jìn)一步改善了二次冷軋基板表面質(zhì)量。

(3)通過淬水槽循環(huán)管路的改進(jìn)，提高了出爐膛帶鋼表面的清潔度，降低了帶鋼表面污跡缺陷發(fā)生的概率。