冷軋軋硬卷表面乳化液斑的形成機理

冷軋軋硬卷表面乳化液斑的形成機理第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日1、萊鋼板帶廠冷軋薄板生產線簡介2、乳化液斑的形成機理

2.1乳化液斑的特征

2.2乳化液斑的成因

2.2.1帶鋼表面乳化液殘留的形成原因

2.2.2乳化液斑的形成過程

2.2.3乳化液斑形成的化學反應

2.2.4乳化液中鹽酸的來源3、改進措施

3.1減少乳化液殘留

3.2提高酸洗坯表面漂洗效果

3.3加強乳化液的管理4、改進措施5、結論第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日1、萊鋼板帶廠冷軋薄板生產線簡介

1500mm冷軋帶鋼生產線于2006年6月份建成投產，工程總投資4億元，設計產品規(guī)格（0.2~1.5）mm×（900~1350）mm。主要生產CQ、DQ、DDQ、HSS、硅鋼等產品。該條生產線，主要包括半連續(xù)式推拉式酸洗機組、1500mm六輥UCM軋機機組、重卷機組等，軋機采用AGC厚度自動控制、在線板形測量與控制、在線測厚測速等多種先進的監(jiān)測與控制技術。同時在建脫脂、罩式退火、平整機組、重卷拉矯、包裝機組等生產設備，預計近期投入運行。第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日2、乳化液斑的形成機理

2.1乳化液斑的特征乳化液斑大多出現在軋機頭部，也就是重卷的尾部。在重卷時可清楚觀察到：距尾部60米左右時開始出現（時多時少，60米只是一個大致的平均數），開始出現時多發(fā)生在帶鋼的邊部和中部浪形區(qū)，沿鋼帶縱向呈條狀或細長島狀；隨著帶鋼到尾部距離的縮短，乳化液斑的密度增大，在距尾部20米時開始大量出現，呈一定間距平行條狀排列。有時覆蓋整個此區(qū)域；上下表面均產生乳化液斑，斑跡的形狀，大小基本一致。斑跡大多呈黃褐色，輕者呈黃色，重者呈灰黑色，斑跡無法用擦拭物擦除。典型的乳化液斑跡形貌見圖1。第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日圖1重卷時接近尾部的乳化液斑形貌第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.2乳化液斑的成因

2.2.1帶鋼表面乳化液殘留的形成原因機前工作輥乳化液噴射梁為ABB公司板形儀配套的氣動控制流量的噴射梁，可隨軋制速度調節(jié)噴射流量大小，機后為普通噴射梁，噴射流量不能調節(jié)?？諝獯祾邽闄C前機后上下表面各一道吹掃。當進行奇道次軋制時，帶鋼從機前向機后軋制，機前乳化液開啟，機后乳化液關閉；當進行偶道次軋制時，機后乳化液開啟，機前乳化液關閉。

第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日帶鋼乳化液殘留有如下原因：一、乳化液噴射到軋輥輥面后反射彈回，造成帶鋼表面沾污；二、帶鋼表面空氣吹掃能力不足且又存在漏吹；三、可逆軋機道次轉換時，上一道次的入口，下一道次即變成出口，上一道次殘留在入口輥縫處的大量乳化液來不及排走，在下一道次軋制時順著帶鋼流出，卷入卷芯，尤其在最末道次時滯留時間較長，形成乳化液斑。第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日圖2乳化液噴射及空氣吹掃系統布置圖機后機前機前空氣吹掃機后空氣吹掃機前乳化液噴淋機后乳化液噴淋支承輥間中輥工作輥第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.2.2乳化液斑的形成過程現場觀察發(fā)現：帶鋼在軋制卷取時，有乳化液卷入帶卷層之間，嚴重時可用肉眼看到層與層之間有乳化液擠出，在卸卷后到重卷的存放時間內，因帶卷的溫度較高達到110℃～130℃，加之帶鋼表面和殘留乳化液中有鐵粉存在，隨著乳化液水分的蒸發(fā)，乳化液中各種化學成分濃度增加，加速了各種化學反應的進行。最后各種反應物與帶鋼機體形成的銹蝕結合，沉積在帶鋼表面形成難以擦除的乳化液斑跡。乳化液殘留帶鋼表面越多，乳化液污染越嚴重；軋后滯留時間越長，形成的乳化液斑越嚴重，乳化液斑的顏色越重。

第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日為更直觀地說明乳化液斑的形成規(guī)律，我們進行了現場的模擬實驗：在第三道和第五道軋制過程中，軋制到整卷中部時，將乳化液潑在帶鋼表面，乳化液隨即卷入鋼卷內，觀察乳化液斑的生成情況。結果表明：第三道次沒有生成乳化液斑；第五道次生成大量的乳化液斑，見下圖。

圖3第3道次現場實驗板面情況圖4第5道次現場實驗板面情況第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日模擬實驗的結果可以說明如下問題：（1）乳化液斑的產生發(fā)生在第五道次（2）形成乳化液斑的物理、化學反應不是瞬間完成的，需要的時間大約為12～40分鐘第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.2.3乳化液斑形成的化學反應乳化液斑主要是帶鋼表面的銹蝕而成，其主要成分為堿式氧化鐵——FeO(OH)和少量的Fe3O4組成，堿式氧化鐵是Fe(OH)3的脫水產物，是介于Fe(OH)3

和Fe2O3之間的一種產物。堿式氧化鐵實際狀態(tài)是一種疏松的氧化鐵層，它的形成必須滿足兩個必備條件：一是具備形成堿式氧化鐵的物質條件二是在其周圍形成四周封閉的空室區(qū)

在密閉空室區(qū)內的溫度都在100℃以上，油氣排不出而進入氧化鐵層內形成乳化液斑。

第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日堿式氧化鐵產生化學反應過程如下：

Fe+2HCl=FeCl2+H2FeCl2+2H2O=Fe(OH)2+2HCl4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

4Fe(OH)3+O2=4FeO(OH)+4H2OFe3O4產生的化學反應如下：

3Fe+2O2=Fe3O4

根據上述反應可知，產生銹蝕的條件主要是帶鋼與鹽酸、空氣和水接觸發(fā)生化學反應生成鐵的化合物。在軋制過程中使用乳化液對帶鋼和軋輥進行冷卻和潤滑，乳化液為QuakerolN688-DPD軋制油2.5–3.5%濃度的水乳溶液。乳化液與帶鋼接觸是形成銹蝕條件的載體。第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日圖5板面乳化液斑掃描電鏡成分、形貌檢測結果結果表明：斑跡的主要組成元素是C、O、Fe，其它元素均沒有明顯的峰值。

第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.2.4乳化液中鹽酸的來源熱帶坯在推拉式酸洗線經酸洗、漂洗水漂洗、烘干表面殘留部分Cl-,經過軋制乳化液對帶鋼表面沖刷，將Cl-沖入乳化液中而形成鹽酸。新配制的乳化液經使用一段時間后測試Cl-超過10ppm，乳化液的電導率也有升高，超過100us/cm；隨著乳化液的進一步使用Cl-濃度會逐漸提高，有時甚至達到80ppm，電導率達到280us/cm。雖然濃度微小，但危害較大。第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日3、改進措施

3.1減少乳化液殘留a)軋機內增加乳化液防噴濺的擋板，將噴濺的乳化液分流到軋機兩側，減少帶鋼表面的噴濺量。b)在擠干輥前面增加一套空氣吹掃梁，以堵截回流乳化液，并在空氣吹掃前增加一套乳化液回流壩，減少道次轉換時乳化液回流。防濺擋板和空氣吹掃見下圖6所示。

第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日圖6改進后的軋機乳化液系統機后機前帶溜槽的防濺擋板可升降回流壩內置壓縮空氣吹掃第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日c)加密吹掃梁的噴嘴。吹掃梁設計時要兼顧兩個方面：一是不能存在明顯的漏吹；二是在不存在明顯漏吹的前提下增加吹掃壓力，基于這個原則，將原為25個吹掃嘴的吹掃梁改為40個噴嘴，這樣使各嘴吹掃出的面積重疊效果更好，減少漏吹，同時可以減少噴嘴到板面的距離，增強了吹掃壓力。d)增大吹掃空氣壓力達到0.7MPa以上，調整側吹噴吹角度，增加側吹效果，減少邊部和兩側帶鋼板型不良區(qū)的乳化液殘留。e)調整壓下規(guī)程特別是軋輥彎輥力大小，保證板面較好的板形質量，減少浪區(qū)乳化液的殘留。

第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日3.2提高酸洗坯表面漂洗效果酸洗坯表面Cl-的殘留主要受到酸洗漂洗效果的影響，須加強對漂洗水的管理。每班檢測酸洗漂洗水的電導率和Cl-含量，控制漂洗水電導率。根據實際生產經驗酸洗各段漂洗水電導率和Cl-濃度控制如表1：表1酸洗漂洗水控制指標漂洗段1#2#3#4#電導率≤（μs/cm）3000～4000800～100010025總酸濃度（μg/l）≤30溫度（℃）≥60708085第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日3.3加強乳化液的管理乳化液在軋制過程中既起到軋制潤滑作用，又起到冷卻作用。但乳化液使用管理不當即會造成冷軋板板面質量缺陷。因此，對乳化液要進行定期化驗，根據化驗結果及時調整乳化液的各項理化指標，達到極佳的潤滑效果，保證板面質量。第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日3.3.1控制雜油含量乳化液中雜油含量增加會使乳化液的穩(wěn)定性降低，皂化值下降，造成軋制潤滑不良，軋制鐵粉量增加。鐵粉被油滴顆粒吸附使乳化液的顏色變黑。同時雜油的粘度大而離水展著性差，粘附在帶鋼表面難以去除形成油斑。乳化液中的雜油主要是機內液壓元件泄漏的液壓油和軋輥軸承氣霧潤滑用的潤滑油?？刂迫榛褐须s油，一方面是避免液壓油和潤滑油的泄漏，另一方面針對乳化液皂化值降低和雜油含量增加，及時進行撇除雜油，使雜油量控制在4%以下。第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日3.3.2降低乳化液污染，提高乳化液潔凈度乳化液中的主要污物鐵粉和灰分，鐵粉的形成主要是在軋制變形區(qū)中前滑和后滑內軋輥與帶鋼表面形成相對摩擦磨損形成的直徑小于1μm的鐵粉微粒；灰分主要是金屬氧化物和地面污泥、空中粉塵對乳化液的污染而成。乳化液的潔凈度主要取決于鐵粉和灰分含量。乳化液系統的磁過濾裝置可以去除鐵粉和部分灰分，每天應定時開啟磁過濾以保持乳化液潔凈。通?？刂畦F粉總量<150ppm，灰分總量<400ppm。當灰分總量超標時，可加水加油進行稀釋。第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日3.3.3控制乳化液中Cl-含量乳化液中Cl-主要有酸洗坯板面帶來，乳化液中Cl-含量隨著軋制量的增加而循環(huán)增加，當電導率超過100us/cm、Cl-含量超過20ppm時，應及時加水加油進行稀釋。第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日3.3.4乳化液濃度控制乳化液濃度是保證潤滑效果的重要指標，乳化液濃度一般控制在2.5～4.5%。當單道次壓下量增大時，軋制壓力增大，潤滑油膜易破裂造成板面熱擦傷，板面質量下降，同時乳化液中鐵粉量增加。因此應根據生產鋼種和軋制規(guī)程適當調整壓下量，調整的原則是當生產加工硬化明顯的鋼種和道次壓下量大的規(guī)格時適當控制乳化液濃度偏大些，反之則適當降低。第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日3.3.5乳化液溫度的控制乳化液溫度影響著各項理化指標，進而影響乳化液的潤滑性能和板面質量。當乳化液溫度低于48℃保存時，微生物繁殖生長比較快，使乳化液逐漸腐臭。溫度越低大氣中的細菌越容易在潤滑液中生存繁殖，但乳化液中細菌達到一定數量時，酸值降低，降低了乳化液的潤滑和穩(wěn)定性。同時過低的溫度也不利于乳化液中添加劑發(fā)揮作用；溫度增高可明顯提高潤滑性能，但溫度過高乳化液冷卻效果降低，同時乳化液穩(wěn)定性變差，油品老化加快，油耗增大。一般乳化液溫度控制在48~53℃之間。

第二十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日4、改進效果通過以上措施的改進，帶鋼表面的乳化液斑跡明顯降低，出現斑跡的比例降低到4.5%以下；斑跡的面積也有了明顯的減少，斑跡的顏色也由原來的灰黑色變?yōu)楝F在的黃色。第二十六頁，共二