冷軋軋硬卷表面乳化液斑的形成機(jī)理

冷軋軋硬卷表面乳化液斑的形成機(jī)理第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日1、萊鋼板帶廠冷軋薄板生產(chǎn)線簡(jiǎn)介2、乳化液斑的形成機(jī)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(guò)程

2.2.3乳化液斑形成的化學(xué)反應(yīng)

2.2.4乳化液中鹽酸的來(lái)源3、改進(jìn)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(qiáng)乳化液的管理4、改進(jìn)措施5、結(jié)論第二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日1、萊鋼板帶廠冷軋薄板生產(chǎn)線簡(jiǎn)介

1500mm冷軋帶鋼生產(chǎn)線于2006年6月份建成投產(chǎn)，工程總投資4億元，設(shè)計(jì)產(chǎn)品規(guī)格（0.2~1.5）mm×（900~1350）mm。主要生產(chǎn)CQ、DQ、DDQ、HSS、硅鋼等產(chǎn)品。該條生產(chǎn)線，主要包括半連續(xù)式推拉式酸洗機(jī)組、1500mm六輥UCM軋機(jī)機(jī)組、重卷機(jī)組等，軋機(jī)采用AGC厚度自動(dòng)控制、在線板形測(cè)量與控制、在線測(cè)厚測(cè)速等多種先進(jìn)的監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)。同時(shí)在建脫脂、罩式退火、平整機(jī)組、重卷拉矯、包裝機(jī)組等生產(chǎn)設(shè)備，預(yù)計(jì)近期投入運(yùn)行。第三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日2、乳化液斑的形成機(jī)理

2.1乳化液斑的特征乳化液斑大多出現(xiàn)在軋機(jī)頭部，也就是重卷的尾部。在重卷時(shí)可清楚觀察到：距尾部60米左右時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)（時(shí)多時(shí)少，60米只是一個(gè)大致的平均數(shù)），開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)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(xì)長(zhǎng)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(shí)開(kāi)始大量出現(xiàn)，呈一定間距平行條狀排列。有時(shí)覆蓋整個(gè)此區(qū)域；上下表面均產(chǎn)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(wú)法用擦拭物擦除。典型的乳化液斑跡形貌見(jiàn)圖1。第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D1重卷時(shí)接近尾部的乳化液斑形貌第五頁(yè)，共二十八頁(yè)，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(jī)前工作輥乳化液噴射梁為ABB公司板形儀配套的氣動(dòng)控制流量的噴射梁，可隨軋制速度調(diào)節(jié)噴射流量大小，機(jī)后為普通噴射梁，噴射流量不能調(diào)節(jié)。空氣吹掃為機(jī)前機(jī)后上下表面各一道吹掃。當(dāng)進(jìn)行奇道次軋制時(shí)，帶鋼從機(jī)前向機(jī)后軋制，機(jī)前乳化液開(kāi)啟，機(jī)后乳化液關(guān)閉；當(dāng)進(jìn)行偶道次軋制時(shí)，機(jī)后乳化液開(kāi)啟，機(jī)前乳化液關(guān)閉。

第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，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(jī)道次轉(zhuǎn)換時(shí)，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(lái)不及排走，在下一道次軋制時(shí)順著帶鋼流出，卷入卷芯，尤其在最末道次時(shí)滯留時(shí)間較長(zhǎng)，形成乳化液斑。第七頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2乳化液噴射及空氣吹掃系統(tǒng)布置圖機(jī)后機(jī)前機(jī)前空氣吹掃機(jī)后空氣吹掃機(jī)前乳化液噴淋機(jī)后乳化液噴淋支承輥間中輥工作輥第八頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日2.2.2乳化液斑的形成過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)：帶鋼在軋制卷取時(shí)，有乳化液卷入帶卷層之間，嚴(yán)重時(shí)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(shí)間內(nèi)，因帶卷的溫度較高達(dá)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(xué)成分濃度增加，加速了各種化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。最后各種反應(yīng)物與帶鋼機(jī)體形成的銹蝕結(jié)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(yán)重；軋后滯留時(shí)間越長(zhǎng)，形成的乳化液斑越嚴(yán)重，乳化液斑的顏色越重。

第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日為更直觀地說(shuō)明乳化液斑的形成規(guī)律，我們進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)的模擬實(shí)驗(yàn)：在第三道和第五道軋制過(guò)程中，軋制到整卷中部時(shí)，將乳化液潑在帶鋼表面，乳化液隨即卷入鋼卷內(nèi)，觀察乳化液斑的生成情況。結(jié)果表明：第三道次沒(méi)有生成乳化液斑；第五道次生成大量的乳化液斑，見(jiàn)下圖。

圖3第3道次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)板面情況圖4第5道次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)板面情況第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以說(shuō)明如下問(wèn)題：（1）乳化液斑的產(chǎn)生發(fā)生在第五道次（2）形成乳化液斑的物理、化學(xué)反應(yīng)不是瞬間完成的，需要的時(shí)間大約為12～40分鐘第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日2.2.3乳化液斑形成的化學(xué)反應(yīng)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(chǎn)物，是介于Fe(OH)3

和Fe2O3之間的一種產(chǎn)物。堿式氧化鐵實(shí)際狀態(tài)是一種疏松的氧化鐵層，它的形成必須滿足兩個(gè)必備條件：一是具備形成堿式氧化鐵的物質(zhì)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(nèi)的溫度都在100℃以上，油氣排不出而進(jìn)入氧化鐵層內(nèi)形成乳化液斑。

第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日堿式氧化鐵產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)過(guò)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(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)如下：

3Fe+2O2=Fe3O4

根據(jù)上述反應(yīng)可知，產(chǎn)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(xué)反應(yīng)生成鐵的化合物。在軋制過(guò)程中使用乳化液對(duì)帶鋼和軋輥進(jìn)行冷卻和潤(rùn)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(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D5板面乳化液斑掃描電鏡成分、形貌檢測(cè)結(jié)果結(jié)果表明：斑跡的主要組成元素是C、O、Fe，其它元素均沒(méi)有明顯的峰值。

第十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日2.2.4乳化液中鹽酸的來(lái)源熱帶坯在推拉式酸洗線經(jīng)酸洗、漂洗水漂洗、烘干表面殘留部分Cl-,經(jīng)過(guò)軋制乳化液對(duì)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(jīng)使用一段時(shí)間后測(cè)試Cl-超過(guò)10ppm，乳化液的電導(dǎo)率也有升高，超過(guò)100us/cm；隨著乳化液的進(jìn)一步使用Cl-濃度會(huì)逐漸提高，有時(shí)甚至達(dá)到80ppm，電導(dǎo)率達(dá)到280us/cm。雖然濃度微小，但危害較大。第十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日3、改進(jìn)措施

3.1減少乳化液殘留a)軋機(jī)內(nèi)增加乳化液防噴濺的擋板，將噴濺的乳化液分流到軋機(jī)兩側(cè)，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(zhuǎn)換時(shí)乳化液回流。防濺擋板和空氣吹掃見(jiàn)下圖6所示。

第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D6改進(jìn)后的軋機(jī)乳化液系統(tǒng)機(jī)后機(jī)前帶溜槽的防濺擋板可升降回流壩內(nèi)置壓縮空氣吹掃第十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日c)加密吹掃梁的噴嘴。吹掃梁設(shè)計(jì)時(shí)要兼顧兩個(gè)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(gè)原則，將原為25個(gè)吹掃嘴的吹掃梁改為40個(gè)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(shí)可以減少噴嘴到板面的距離，增強(qiáng)了吹掃壓力。d)增大吹掃空氣壓力達(dá)到0.7MPa以上，調(diào)整側(cè)吹噴吹角度，增加側(cè)吹效果，減少邊部和兩側(cè)帶鋼板型不良區(qū)的乳化液殘留。e)調(diào)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(zhì)量，減少浪區(qū)乳化液的殘留。

第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，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(qiáng)對(duì)漂洗水的管理。每班檢測(cè)酸洗漂洗水的電導(dǎo)率和Cl-含量，控制漂洗水電導(dǎo)率。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)酸洗各段漂洗水電導(dǎo)率和Cl-濃度控制如表1：表1酸洗漂洗水控制指標(biāo)漂洗段1#2#3#4#電導(dǎo)率≤（μs/cm）3000～4000800～100010025總酸濃度（μg/l）≤30溫度（℃）≥60708085第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日3.3加強(qiáng)乳化液的管理乳化液在軋制過(guò)程中既起到軋制潤(rùn)滑作用，又起到冷卻作用。但乳化液使用管理不當(dāng)即會(huì)造成冷軋板板面質(zhì)量缺陷。因此，對(duì)乳化液要進(jìn)行定期化驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果及時(shí)調(diào)整乳化液的各項(xiàng)理化指標(biāo)，達(dá)到極佳的潤(rùn)滑效果，保證板面質(zhì)量。第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，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(huì)使乳化液的穩(wěn)定性降低，皂化值下降，造成軋制潤(rùn)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(shí)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(jī)內(nèi)液壓元件泄漏的液壓油和軋輥軸承氣霧潤(rùn)滑用的潤(rùn)滑油?？刂迫榛褐须s油，一方面是避免液壓油和潤(rùn)滑油的泄漏，另一方面針對(duì)乳化液皂化值降低和雜油含量增加，及時(shí)進(jìn)行撇除雜油，使雜油量控制在4%以下。第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，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(nèi)軋輥與帶鋼表面形成相對(duì)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(duì)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(tǒng)的磁過(guò)濾裝置可以去除鐵粉和部分灰分，每天應(yīng)定時(shí)開(kāi)啟磁過(guò)濾以保持乳化液潔凈。通常控制鐵粉總量<150ppm，灰分總量<400ppm。當(dāng)灰分總量超標(biāo)時(shí)，可加水加油進(jìn)行稀釋。第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，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(lái)，乳化液中Cl-含量隨著軋制量的增加而循環(huán)增加，當(dāng)電導(dǎo)率超過(guò)100us/cm、Cl-含量超過(guò)20ppm時(shí)，應(yīng)及時(shí)加水加油進(jìn)行稀釋。第二十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，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(rùn)滑效果的重要指標(biāo)，乳化液濃度一般控制在2.5～4.5%。當(dāng)單道次壓下量增大時(shí)，軋制壓力增大，潤(rùn)滑油膜易破裂造成板面熱擦傷，板面質(zhì)量下降，同時(shí)乳化液中鐵粉量增加。因此應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)鋼種和軋制規(guī)程適當(dāng)調(diào)整壓下量，調(diào)整的原則是當(dāng)生產(chǎn)加工硬化明顯的鋼種和道次壓下量大的規(guī)格時(shí)適當(dāng)控制乳化液濃度偏大些，反之則適當(dāng)降低。第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，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(xiàng)理化指標(biāo)，進(jìn)而影響乳化液的潤(rùn)滑性能和板面質(zhì)量。當(dāng)乳化液溫度低于48℃保存時(shí)，微生物繁殖生長(zhǎng)比較快，使乳化液逐漸腐臭。溫度越低大氣中的細(xì)菌越容易在潤(rùn)滑液中生存繁殖，但乳化液中細(xì)菌達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，酸值降低，降低了乳化液的潤(rùn)滑和穩(wěn)定性。同時(shí)過(guò)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(rùn)滑性能，但溫度過(guò)高乳化液冷卻效果降低，同時(shí)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(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日4、改進(jìn)效果通過(guò)以上措施的改進(jìn)，帶鋼表面的乳化液斑跡明顯降低，出現(xiàn)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(lái)的灰黑色變?yōu)楝F(xiàn)在的黃色。第二十六頁(yè)，共二