一种非常规冷轧钢带表面缺陷的成因分析及预防措施

1、【摘 要】本文针对冷轧生产中钢带表面出现的非常规缺陷进行了形成机理分析，提出了相应的控制措施，彻底消除了该类缺陷的产生。【关键词】冷轧钢带缺陷成因预防措施1.前言冷轧薄钢带的表面质量缺陷较多，比如粘结、浪形、辊印、黑斑黑带、划伤等。这些缺陷都找到了产生原因，都可以通过生产各工序采取切实有效的控制措施来予以解决。冷轧厂生产中在钢带表面出现了一种非常规的成片分布或者成簇状分布的表面缺陷。这类缺陷以前未见过，也未有相关资料对其进行分析。针对该类缺陷，我厂根据生产各工序的工艺质量控制状况，找准了产生该缺陷的原因，提出了相应的解决措施，有效杜绝了该类缺陷产生。冷轧厂主要生产工艺流程为：来料 浅槽紊流盐酸

2、酸洗 四辊单机架可逆冷轧 强对流全氢罩式炉光亮去应力退火 四辊单机架不可逆平整 重卷。在钢带轧制过程中，轧机乳化液采用的是quaker（奎克）轧制油与脱盐水的混合剂，可对冷轧提供良好的工艺润滑和冷却作用，能够在冷轧过程中减少钢带与轧辊之间的摩擦，减少铁粉微粒的产生，改善乳化液的性能指标，从而改善轧制过程及钢带表面质量。退火工序用以消除钢带的冷轧加工硬化，改善组织结构，获得所需要的机械性能和物理性能。通过炉内气氛强对流循环，以均匀罩式退火炉内的各点温度，通过气体置换，将挥发后的气态乳化液置换至炉台外，保证钢带表面的光亮度和清洁度。由于良好的光亮退火作用保证了钢带退火后表面的清洁度，在平整工序，冷

3、轧厂主要采用干平整工艺。在钢带表面清洁度得不到保证或者工序需求时，我厂也采用湿平整工艺。钢带表面以麻面为交货状态，通过激光毛化获得有一定粗糙度的毛化工作辊进行平整生产获得。3.非常规表面缺陷形貌特征该类缺陷形态较多，但主要表现为两种。一种是缺陷成片分布，面积较大，表面粗糙不平，深浅不一，与包装纸板厚度方向撕开后呈现的粗糙毛化状类似。平整机架及出口卷取机之间出现大量片状或者鳞状金属膜片。膜片一面光滑光洁，一面毛糙，用手捏揉，膜片成金属粉末。钢带表面及膜片光洁表面有一定的粘性。另一种是单颗粒或者成簇颗粒状的明显压入性缺陷，有一定深度，凹面光滑。横向多集中于边部附近，纵向无周期分布规律，在钢带头部分

4、布少，尾部多。缺陷产生于钢带上表面，钢带下表面无任何该缺陷。钢带表面清洁度差，污迹重，表面积炭和金属粉末积聚严重，用手轻轻触摸钢带表面，手指呈黑色并带有一定金属光泽。重卷高速运行情况下，钢带表面会有较多粉尘扑出。生产中平整机入口钢带表面完好，平整机出口出现此缺陷，因此判定该缺陷是在平整过程中产生。经研判，此缺陷产生的根源是在平整前工序产生表面过多的残留物，经过平整使钢带表面质量恶化。钢带酸洗过程分析酸洗中，钢带运行速度合理，处于机组控制的中上限。各酸洗段盐酸浓度正常，五级漂洗水的Fe2+、Cl-、电导率及PH值均处于工艺要求范围内。各段酸洗介质及漂洗水的温度及烘干段温度处于合理范围内。酸洗后钢

5、带表面无氧化铁皮残留，无各段挤干辊胶皮脱落后在钢带表面的粘连。因此酸洗工艺正常，酸洗后钢带表面质量良好。钢带冷轧过程分析冷轧钢带表面残留物主要来自冷轧过程。在高速、高压轧制过程中钢带轧制变形区与轧辊磨损，产生大量直径为13m的铁粉微粒。经过乳化液的冲洗，铁粉微粒以悬浮状进入乳化液。这些铁粉微粒的存在既加剧了磨粒磨损又增加了表面吸附面积，进而吸附更多的轧制油及其他形式的炭氢化合物，经过乳化液的离水展着性与钢带表面形成的良好亲和力，在钢带表面形成乳化液残留。这些残留物经过退火燃烧后在钢带表面形成灰烬及铁粉，严重影响钢带表面质量。生产期间对轧机乳化液指标进行了检测，见表1。表1 轧机乳化液成分指标检

6、测情况指标名称皂化值PH值氯离子电导率总铁含量浓度单位mgKOH/gmg/Lus/cmmg/L%检测值50从上表可以看出，轧机乳化液指标基本符合工艺要求。乳化液皂化值、浓度、ESI等指标均处于较好水平。但总铁含量明显偏高，PH值也处于工艺要求之外。经分析，乳化液中铁粉微粒过多是导致钢带表面非常规缺陷的主要原因。乳化液中PH值过低，使乳化液颗粒度增大，稳定性降低，增加乳化液消耗，缩短乳化液寿命，对乳化液的润滑性也很不利。过多的铁粉颗粒污染了乳化液，直接导致乳化液发黑发臭，使钢带板面也发黑，因此清洗性较差。轧制油中高含量的铁粉微粒增加乳化液在钢带表面的残留物中铁粉微粒量。乳化液处理系统的正常工作能

7、够有效减少铁粉含量，降低乳化液灰分及杂油含量，纯净乳化液，使乳化液指标保持一个稳定正常的水平，提高其润滑性和冷却性。磁过滤器加强搅拌，强化铁粉沉淀效果，提高乳化液与铁粉的分离性，并及时排除磁过滤器底部沉淀的铁粉，可以将乳化液中铁粉微粒含量降低到一个正常的水平，这样既可以提高乳化液的润滑效果，又可以使铁粉微粒在钢带表面有一个合理的残留量，对减少钢带退火粘结起到积极有效地效果。撇油器的使用能够将乳化液槽表面悬浮的杂油层及脏物排除去，减少杂油含量，提高乳化液的清洁性和润滑效果。SCHNEIDER过滤器可以通过过滤纸的压力过滤作用，清除乳化液中的金属和其他非金属杂质，保证其清洁度，降低乳化液灰分。根据

8、生产情况，乳化液系统的处理设备应以合理的方式进行工作。我们规定，乳化液铁粉含量达到一定值时（70 mg/L）必须开启磁过滤器，生产中磁过滤器的开启时间每班4h。乳化液表面杂油较少时可以不开启撇油器。我们采用半开半闭启用方式运行撇油器，即乳化液循环系统运行期间每班只运行一般时间，每隔2h运行2h。这样既保证了乳化液的有效成分，又延长乳化液寿命，减少乳化液油耗（撇油器在带走乳化液表面残油及杂质时也带走少量乳化液）。轧机吹扫系统能够减少钢带表面的乳化液残留。良好的乳化液吹扫能保证除了因乳化液离水展着性导致在钢带表面均匀弥散分布的乳化液残留外，钢带表面无大量的乳化液局部残留。因此保持吹扫系统的正常运转

9、是关键。对乳化液吹扫系统要加强点检及巡检，检查喷嘴梁是否弯曲，喷嘴是否堵塞或者脱落，喷扫角度是否偏移等。要保持乳化液循环系统的畅通，吹扫压缩空气压力保持在47 Kg/cm2，保证吹扫系统形成连续有效的吹扫面，清除钢带表面的乳化液残留。冷轧轧制过程中工作辊上辊为激光毛化辊，下辊为光辊，因此钢带上表面为麻面，下表面为光面，钢带上表面粗糙度明显高于下表面。所以钢带对乳化液杂质、铁粉的吸附以上表面居多，下表面较少。冷轧轧制过程中对钢带板形的控制、末道次的卷取质量的控制十分重要。如果板形不良，末道次卷取张力左右不均匀、波动大，卷取质量差，会导致钢带在退火过程中部分区域的钢带表面粘接严重，乳化液及杂油残留

10、物挥发不充分造成黑斑黑带，使钢带表面灰分残留物过多，增加铁粉在钢带表面的吸附力。罩式退火炉退火过程分析由于钢带轧制中轧机前后吹扫、乳化液成分及处理系统异常，钢带表面残留乳化液杂质、铁粉较多。针对此问题，可以对退火的吹扫过程及时调整工艺控制参数，尽量减少钢带表面积炭，提高钢带表面清洁性。比如延长气体介质的吹扫时间，提高循环风机的运转频率以加大气体流量，延长乳化液挥发平台的保温时间等。退火炉台及管道系统的各类阀件及管道的正常工作是非常关键的。比如用于控制氢气流量的炉台氢气管道重锤阀能及时对乳化液挥发后炉内压力增大到设定值而报警泄压，使新鲜氢气通过重锤阀进入炉内及时置换炉内氢气和挥发的乳化液混合气氛

11、，到达及时排除乳化液的目的。因此，要求重点对退火过程中氢气介质用量重点监护，每个退火周期的氢气用消耗量必须控制在190200 m3范围内，使退火气氛正常，吹扫彻底。退火中乳化液挥发平台前期的加热速度及吹扫过程的控制十分重要。如果炉内钢卷温度冷点与热点的温差过大，温度均匀性差，在升温过程中会造成局部热胀过快，挤压其他部位钢带，使乳化液挥发受阻，也将导致黑斑黑带的产生及钢带表面灰分过多残留，增加铁粉在钢带表面的吸附力。4.4 平整过程分析通过对酸洗、轧制、退火和平整等工序的现场调查，认为轧机乳化液中铁粉颗粒多，轧制中乳化液吹扫异常，退火未能及时采取有效补救措施及存在机械故障，导致钢带表面铁粉及积炭

12、严重。经过干平整，钢带表面的铁粉及积炭吸附在平整工作辊表面。随着钢带平整过程的进行，辊面铁粉越吸附越多，最终在辊面局部形成单个或者簇状颗粒，严重者形成片块状金属膜。这些吸附物经过平整又全面压入钢带表面，形成压入性缺陷。平整工作辊吸附较厚的铁粉及炭化物，严重的碾压后形成金属膜片脱落后在平整机架及出口卷取机之间明显可见。如果平整支承辊有坑洞，或者其他轧辊缺陷，将更易吸附钢带表面的积炭及铁粉微粒，经过工作辊的传递，对钢带表面产生严重的压入性表面质量缺陷。实践证明，平整工作辊处于冷辊状态时辊面吸附的水气重，更易吸附钢带表面的积炭及铁粉微粒。因此工作辊停止工作一段时间后或者新换上时，平整工作前可以先以小

13、轧制力下运转工作辊一定时间，使工作辊表面温度略微上升，减少对钢带表面异物的吸附。图1 平整工作辊上严重的积炭及金属经碾磨后形成的搓衣板状图2 平整工作辊上积炭及金属粉末膜片被撕掉形成的形态5.应对措施及效果检查5.1 采取的控制措施 合理控制乳化液成分指标，提高轧机乳化液的清洁性和润滑性，减少钢带轧制过程中过分摩擦产生的铁粉颗粒，减少钢带表面铁粉吸附和表面污迹。对乳化液系统各处理设备加强检查维护保证正常运行。特别要确保磁过滤器和施奈德过滤器的正常运转，保证过滤效果，减少乳化液内铁粉含量。确保撇油器的工作状态，以减少乳化液杂油的存在。加强轧机乳化液吹扫系统的监护，保证吹扫效果，杜绝乳化液在钢带表

14、面的局部残留。保证退火工艺制度，根据前工序生产状况及时调整退火工艺参数，防止因退火不良局部挥发不全在钢带表面形成积炭。对退火各管道及炉台设备加强巡检，及时查出故障隐患，保证退火效果。 平整中检查来料板面，发现钢带积炭严重者调整平整方式，改干平整为湿平整。 增加平整工作辊的热辊制度，在平整前使工作辊小压力运转0.5h，降低平整冷工作辊对积炭及铁粉的吸附性。 加强平整出口钢带表面的检查，发现有该类非常规表面缺陷的出现，立即停机清洗平整轧辊，消除辊面吸附的铁粉。 对已经产生的非片块状缺陷，可以重新平整以减轻甚至消除缺陷影响，而对缺陷机械性能及物理性能不产生任何影响。5.2 改进效果采用上述措施后，冷轧厂的钢带表面缺陷大幅度减少，严重影响产品的表面缺陷问题，如黑斑黑带、表面污迹明显减少，此类非常规的钢带表面缺陷已经得到彻底的解决，为企业增加了巨大的经济效益。6.结语6.1 冷轧钢带生产过程中设备、设施的良好运行是获得良好产品质量的必要保证，必须确保各类设备、设施的正常运转。乳化液循环系统及处理设备必须按要求运转；必须保证轧机乳化液吹扫系统吹扫效果良好；必须保证退火各管道及阀件的正常工作状态。6.2 各工序的精细化操作是保证产品质量的前提。各工序必须按规操作，当条件满足后才能进行操作，比如预热、冷却、循环、吹扫压力的保证等。影响产品质量的因素较多，应具体问题具体