冷軋硅鋼表面堿洗黑斑管理工藝分析

冷軋硅鋼表面堿洗黑斑管理工藝分析

1質量缺陷的控制冷杉鋼是生產線的進一步提高和深加工產品，其質量要求非常嚴格。因此,生產過程中各種質量缺陷的分析和控制尤為重要。堿洗黑斑就是眾多缺陷中具有代表性的一種。本文結合生產實際,對堿洗黑斑產生機理進行分析和研究,并提出了解決辦法。2堿洗系統(tǒng)的清洗冷軋硅鋼鋼板表面污物主要有軋制油、機油、固體污物以及其它污物等,帶鋼運行速度在130m/min以上時,需要用18s左右的時間清洗干凈這些污物。這要求堿洗系統(tǒng)設備狀態(tài)、脫脂劑質量、工藝溫度、水質等條件密切配合才能完成?；趬A洗黑斑缺陷在帶鋼表面呈不連續(xù)無規(guī)律細條線形分布,我們對黑斑部位及堿洗系統(tǒng)水質、污泥、膠輥脫落物等進行了成分分析。2.1堿洗測定結果堿洗黑斑部位與污泥、膠輥、正常部位成分對比見表1。從表1可看出,堿洗黑斑部位與鋼板正常部位相比,明顯增加的成分有Ca、P、Cl等元素,具體為:Ca增加了3.5728%,P增加了2.5775%,Cl增加了0.6100%,S增加了0.1758%,C增加了0.0278%,其它元素沒有明顯區(qū)別。說明堿洗黑斑部位很可能含有Ca、P、Cl等元素構成的化合物。堿洗系統(tǒng)污泥中的Ca、P含量相當高,Ca含量為9.79%,P含量為4.12%,它們與堿洗黑斑中Ca、P的成分非常接近,說明污泥與堿洗黑斑有一定的關系,堿洗黑斑很可能就是污泥粘在鋼板表面經(jīng)過擠干輥擠壓造成的。堿洗系統(tǒng)中各種膠輥均含有Ca、P、Cl等元素,若膠輥產生磨損,磨損掉的細小顆粒會懸浮在溶液中,也可能提供這些元素。以上分析說明堿洗系統(tǒng)本身能夠提供堿洗黑斑所含有的物質元素,進而導致黑斑產生。為了進一步研究堿洗黑斑產生機理,我們對堿洗系統(tǒng)的入口進水和漂洗水水質進行了分析,分析結果見表2。從表2可以看出,入口水質硬度比較高,其中Ca含量為0.0076%,Mg含量為0.0020%。對漂洗鋼板后的水質進行檢測,其中Ca、Mg離子含量降低,尤其是Ca,降低了0.0029%,說明該元素參加了反應并形成沉淀物。入口水質中本來不含磷酸根,漂洗鋼板后進行水質檢測卻檢測出磷酸根含量為0.0001%,表明在清洗帶鋼時,一部分堿液從帶鋼表面被帶到水洗段,而這部分堿液中含有磷酸根。綜合上述分析結果在清洗帶鋼時水中的Ca與脫脂劑中的PO4-3形成類似于Ca3(PO4)2的微溶性物質,這些微溶性顆粒懸浮于溶液中,隨溶液噴淋或粘敷到鋼板上,經(jīng)過擠干輥的擠壓而粘附到鋼板表面,這種粘附物在水洗段很難被清洗掉,經(jīng)過退火爐又不能燒掉,從而形成堿洗黑斑缺陷。2.2堿洗測定黑斑中ca含量的比較生產過程中,我們發(fā)現(xiàn)黑斑缺陷形狀不一,堿洗黑斑多為無規(guī)律細長條狀分布,所以也稱細條黑斑;而焦油黑斑多為無規(guī)律圓形分布,故稱圓形黑斑。我們對這兩種不同形狀的黑斑進行了取樣分析,結果見表3。從表3可以看出,堿洗黑斑中的Ca含量明顯高于正常鋼板表面的含量,為1.12%,而正常鋼板表面Ca含量為0;焦油黑斑中S含量明顯增加,為7.74%,正常鋼板表面S含量為0。說明堿洗黑斑缺陷與鈣元素有一定的關系。焦油黑斑中含有較高的硫,一般是由焦油造成的。堿洗黑斑在生產中較為常見,而焦油黑斑相對較少。所以我們對堿洗黑斑進行了多次檢驗分析,結果表明該缺陷中鈣含量非常高。必須對這種堿洗黑斑加以研究并采取相應的解決措施。3脫脂劑或堿洗材料既然已清楚堿洗黑斑是由堿洗系統(tǒng)造成的,所以有必要對堿洗系統(tǒng)進行分析。為了驗證堿洗所用的脫脂劑是否為造成堿洗黑斑的原因之一,我們對脫脂劑成分進行了分析。雖然脫脂劑廠家對其配方嚴格保密,但金屬的堿洗脫脂機理是一樣的,即通過皂化、乳化、分散等多種作用,去除金屬表面能發(fā)生皂化反應的油脂和不發(fā)生皂化反應的礦物油或其它有機污垢,而含有磷酸鹽的表面活性劑乳化分散作用非常強。所以,脫脂劑的主要成分除了氫氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、硼酸鈉等堿或顯堿性的鹽外,也極有可能含有磷酸鹽類的表面活性劑和一些絡合劑等添加劑。若脫脂劑采用焦磷酸鈉和三聚磷酸鈉,可利用它們螯合鈣鎂離子,軟化硬水,分散油污,調整溶液pH值,使溶液的堿性在清洗過程中不會發(fā)生大的突變。但它們同時會與鈣生成的鈣皂沉淀物牢固地附著在鋼板表面,造成二次污染,尤其是被擠干輥或密封輥擠壓,使鈣皂沉淀物更加粘附在鋼板表面,形成堿洗黑斑。因為其中有磷元素存在,所以脫脂劑本身成分是產生堿洗黑斑的因素之一。3.2堿洗系統(tǒng)的清洗生產中清洗脫脂工藝段采用的清洗方式為:堿噴洗、堿刷洗、高壓水噴洗、水刷洗、水噴洗、熱風干燥等,它涉及到噴淋壓力、刷輥轉速和壓力、溫度、帶鋼速度、刷毛質量等工藝條件。為了延長堿液和水的使用時間,節(jié)約成本,防止浪費,生產中采用循環(huán)使用方式,配備堿循環(huán)罐、水循環(huán)罐等,這樣就帶來堿液、水質質量下降問題。因為堿液中的螯合劑與水中的鐵、鈣、鎂等離子形成配位化合物,這些金屬的脂肪酸鹽不溶于水并沉積在設備內,粘附在鋼板表面,導致清洗效率下降,所以必須定期排放這些臟物。另外,更關鍵的是水質硬度,如果水質硬度太高,就會提供大量造成黑斑的鈣離子,所以水的質量和硬度也是黑斑產生的重要因素。堿洗系統(tǒng)的毛刷清洗是利用刷輥洗刷的物理作用配合堿液清洗,提高轉速和加大壓力會強化這種作用。該系統(tǒng)中的各種托輥、支撐輥、擠干輥均為膠輥,若膠輥在堿液中脫落碎屑、損傷、溶解,也會提供鈣和氯離子,尤其是氯離子,非常有可能參加反應形成氯化配合物。支撐輥等被動輥因各種原因不能正常旋轉,帶鋼高速運行會與該膠輥產生很大的摩擦,使膠輥磨損,磨損掉的橡膠顆粒會融入到堿液里。如果膠輥因質量不佳產生裂縫,清洗中產生的鈣皂等污垢會積聚在這里,一旦鋼板與裂縫接觸就會粘到這些污垢。另外,上下膠輥不轉、磨損后會產生溝,使擠干輥擠不盡堿液,進而帶入清洗水系統(tǒng)。堿液中的磷與水系統(tǒng)中的鈣在一定條件下就會形成鈣皂化合物。此時正處于堿洗系統(tǒng)的后處理段——水洗段,帶鋼將很快離開脫脂處理區(qū)。如果清洗水流此時不強勁噴射掉鈣皂化合物,經(jīng)過膠輥擠壓后就會更加粘附在帶鋼表面,下道工序(退火爐)很難處理掉,經(jīng)過退火爐加熱燒結作用后,這些污物就會與帶鋼緊緊地固化在一起。以上分析表明,堿洗系統(tǒng)的工藝和設備條件也是造成堿洗黑斑產生的重要因素。4解決黑桃色斑點缺陷的方法消除堿洗黑斑缺陷最直接、最有效的方法是調整脫脂劑成分,使其適應生產工藝和設備特點。4.1減少堿洗測定總成本含量的措施分析結果表明,堿洗黑斑主要是由脫脂劑中的磷(或少量膠輥脫落物中的磷)與水質中鈣、鎂離子作用生成不溶于水的鈣皂所致。為防止鈣皂生成沉積在帶鋼表面,一是應減少脫脂劑中與鈣、鎂離子反應的螯合劑;二是要增加鈣皂分散劑含量,以阻止鈣皂生成。鈣皂分散劑是一種特殊的表面活性劑,如α-磺基牛油脂肪酸甲酯鹽等物質。生產實踐表明,只調整脫脂劑本身成分,而不需改進其它工況條件,即可達到減少堿洗黑斑缺陷的目的。只要清洗溶液中不發(fā)生鈣皂反應,堿洗黑斑就很難產生。在脫脂劑中增加阻止鈣皂反應的成分,效果十分明顯。4.2堿洗青稞的清洗技術水中的鈣、鎂離子等雜質對清洗帶鋼危害較大。實際生產中清洗帶鋼水質中的鈣、鎂離子含量相當高,50mL水中的鈣離子達到0.0076%,為鈣皂反應提供了充足的原料和適宜條件,再加上水在70℃左右很容易結垢,造成管道堵塞,噴流不暢,嚴重影響清洗效果。所以,降低水質硬度、保證水的質量也是解決堿洗黑斑缺陷的有效途徑之一。堿洗系統(tǒng)中的刷輥刷毛和各種膠輥質量以及管道和噴管水流通暢情況、各種輥旋轉情況等也會對堿洗黑斑的產生有影響。因此,應調整好堿刷擠干輥工作狀態(tài),有效阻止脫脂劑中的磷進入水洗段與鈣結合,防止鈣皂反應發(fā)生;保證水流噴射強勁,發(fā)揮刷毛機械清洗作用,強化清洗效果。4.4定期排放,防止斑塊的消除堿液中的磷與水中的鈣可發(fā)生鈣皂反應,生成的污染物長時間沉積在設備中,應定期排放,以防止黑斑生成。生產中堅持每周檢測油分、鐵分,根據(jù)含量的多少制定排放制度,可有效地減少黑斑缺陷的產生,并阻止碳套結瘤發(fā)生。適宜的溫度和較高的噴射壓力等也是控制堿