乳化液控制参数对带钢表面清洁度影响研究

【摘 要】随着钢材市场竞争的日趋激烈，对于冷轧产品，用户不仅要求钢板的性能、板形，对钢板的表面清洁度也提出了更高的要求。因此表面清洁度成为冷轧产品升级的一个重要制约因素。影响轧件表面清洁度的因素有很多，其中最主要的是工艺油性能及其在冷轧板后的存油量。本文对乳化液对带钢表面清洁度的影响进行探讨。

【关键词】乳化液；清洁度；反射率；黑斑

1 乳化液影响带钢表面清洁的因素分析

1.1 轧制油油品

（1）良好的性和较高的离水展着性，防止轧辊粘钢和轧机振颤，减少轧辊与板带表面的擦伤和磨损。

（2）良好的可清洗性和退火清洁性，在碱液条件下，即可皂化溶解，具有良好的可清洗性能；并且在后道工序退火时带钢表面残油能在较低的温度下和较宽的温度范围内被清除。

（3）良好的极压性能，保证油膜强度，减少轧辊与板带表面的磨损和提高板带表面清洁度。

1.2 乳化液参数

（1）温度的影响

乳化液的温度影响乳化剂在轧入时的离水展着能力和带油能力，而乳化剂控制着轧制油的析出特性。在弥散性技术的乳化液中，非离子乳化剂、阳离子乳化剂对温度的敏感性强。乳化液的温度必须控制在工艺要求的范围内，温度过高轧制油配方中的乳化剂成分及其作用开始受损害，而且脂肪酸链也开始分解，轧制油难于保持在轧制液中，带油水平或展着性能很难控制；温度过低，乳化液容易生细菌，导致乳化液性能不一致，乳化液发臭并且pH值波动不定。

（2）性能的影响

1）浓度的影响。浓度是指乳化液中轧制油的含量，是最重要的因素。在高温高压的变形区内，带钢与轧辊磨擦，条件十分恶劣，若浓度太低，带钢与轧辊之间处于干摩擦状态，产生过量磨损，钢板表面残铁过高，一方面会增加带钢表面吸附面积，另一方面还会导致带钢表面热划伤。浓度过高，不利于轧辊冷却并且轧后板带含油多，带钢表面清洁度下降，并且易出现轧辊打滑。

2）皂化值的影响。皂化值是指产品中可皂化油脂或酯以及在 pH>10（水和有机醇溶剂中）时，可以与碱发生中和反应的所有有机酸及极性添加剂，主要反映乳化液的基本能力。皂化值高，则乳化液中轧制油含量高，性能好，轧后板带清洁度高；皂化值低，则乳化液中杂油含量高，性能差，油粘度大，轧后板带残油多，板带清洁度低。

3）pH值影响。pH值是指一定浓度的产品在指定水质中的酸碱度。pH值太高，乳化液的颗粒度太小，乳液太稳定，直接导致轧辊咬入区油的离水展着性较差，无法在轧辊和钢板之间的变形区形成连续油膜，较差，乳化液容易皂化并形成铁皂。pH值过低，颗粒度大具有较好的带油能力，离水展着性好，有较好的性能，但稳定性差，轧制油容易析出，钢板表面易被腐蚀、生锈。

（3）氯离子含量的影响

氯离子含量过高，带钢表面不清洁，易生锈，产生黄斑。氯离子主要来源于漂洗段，当漂洗段的挤干辊出现问题，漂洗段中的酸度会增高。这种高度氯化的漂洗水将氯离子沉淀在钢板上，并将氯离子带入轧制液中。

（4）乳化液系统本身的清洁性的影响

乳化液系统长期循环使用，一般更换周期为一到两年，乳化液在使用过程中会受到轧机高压油泄漏、轴承油泄漏、酸洗带来的氯离子和灰分、轧制过程中产生的铁粉、检修时低温产生的细菌等方面的污染，这些污染物造成乳化液的清洁性下降，使用过程中会污染带钢表面，杂油、细菌和氯离子还会影响乳化液颗粒度的稳定，从而导致性能下降，杂油本身粘度大，在全氢罩式炉退火时不易分解挥发，影响带钢表面清洁度。

2 冷轧带钢黑斑形成与乳化液关系

（1）带状黑斑。分布于带钢中心部位，在一定范围内连续。上下表面均有。

原因分析：轧制过程中油膜较薄，在变形区大轧制力情况下，油膜破裂，失效。在H2O和O2存在条件下，失效，局部发生化学腐蚀，退火温度高会加速这种反应，形成黑带斑迹缺陷。

（2）斑状黑斑。分布于带钢中心部位，不连续，偶尔1到2处。

原因分析：长时间停机，会造成乳化液系统管道内乳化液由于温降而发生油水分离。再次启机时，油会大量喷射到板带上，造成板带残油增加，造成退火时形成油斑。此外，如果长时间停机，机架内板带温度也较低，乳化液遇到低温板带发生油水分离，粘在板带上。一般停机，按照工艺要求会冲洗轧机，轧机冲洗水携带机架内的油泥粘落在带钢表面。虽然操作员又用高压水枪冲洗板带，但是仍然会残留部分油迹在带钢表面，在退火时形成黑斑。此外长时间停机，机架内的油泥会随着蒸汽凝结后的水滴滴落到板带上，形成斑迹。

（3）乳化液斑迹。斑迹缺陷呈椭圆形，大小不等、颜色发亮、透明状，斑迹的轮廓线圆滑，轻微的用手可以擦除，主要集中在驱动侧。

原因分析：由于轧后带钢表面由于铁粉吸附，存在残油，表面存在一层浅浅油膜，同时残留有一定水份。由于板形不良，退火加热时，在板形不良区形成四周封闭的空室区，油气排不出，水蒸气进入氧化铁层内形成乳化液斑。

3 提高带钢表面清洁度的措施

3.1 乳化液油品的选用

轧制液不仅要具备优异的冷却性能和性能，还应具有良好的抗泡性能、防锈性能、乳化液稳定性能和抗腐蚀性能，能够长期使用不变质，而且轧板经退火后能够保持表面光洁，不会留下油斑和油烧等斑痕。

3.2 优化系统工艺参数，改善清洁度

（1）浓度是的最重要因素，在一定范围内提高Sl～S2浓度，加强可改善带钢表而清洁度。乳化液浓度在2.0%浓度轧制0.8―3.0mm产品，表面反射率不足50%，浓度提高至2.8%～3.0%，其他条件不变，反射率可提高至50%～60%。

（2）温度有举足轻重的地位，乳化液温度必须严格控制在工艺要求范围内，温度过高或过低都不利于及清洁度。温度过低利于细菌的繁殖，造成乳化液腐败，同时，较低的温度不利于轧制油中极压添加剂等成分发挥作用而影响。温度过高则分子热运动加剧，乳化液颗粒度会逐渐变大，稳定性下降，老化过程加快。辊面温度同样起着重要作用，现场发现，刚换辊后轧制的带钢普遍较黑，而在轧制300～400t以后，辊面温度及状态均较为理想，带钢表面也亮起来。对油的有关理论普遍认为变形区温度有一最佳范围利于轧制油性能的发挥，冷辊刚上机时温度过低，影响，故清洁度较低。

（3）颗粒度的影响。颗粒度是油滴在水相中成正态分布，其分布概率最大粒径称为颗粒度。有良好的颗粒度分布是良好的基础。颗粒度过大，则乳化液不稳定，油易析出；颗粒度过小，则乳化液过稳定，油膜不易形成，造成不足。pH值、杂油、剪切作用等因素均可影响颗粒度分布，进而影响和清洁度。

（4）机架内的保洁。针对轧机内油泥积累较多，每周检修时提前半小时停机进行热水冲洗轧机。

每月清理乳化液返回槽Sl～S3，将其底部沉淀积累的油泥清除，防止通过喷嘴喷射到设备上造成二次污染。争取做到每季度让专业清理队伍对轧机进行全面清理后，进行热水冲洗。

4 结论

酒钢碳钢冷轧不断摸索乳化液对带钢表面清洁的影响和改善方法，通过更换乳化液种类和调整乳化液各项工艺参数等一系列措施，极大地改善了带钢表面清洁度，使冷轧产品的外观质量上了一个新台阶，提高了市场竞争力。

参考文献：

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