冷轧硅钢黑色污点缺陷的机理研究_玄立颖.pdf

通信作者：玄立颖（），女，硕士；：；收稿日期：冷轧硅钢黑色污点缺陷的机理研究玄立颖，张红波，王彪，李扬，刘靖，祝建国（首钢智新迁安电磁材料有限公司，河北 迁安 ；北京首钢股份有限公司，河北 迁安 ）摘要：针对无取向电工钢退火机组在清洗段清洗过程中，带钢表面出现的黑色污点缺陷，分析了缺陷产生的机理和影响因素，并结合退火机组现场生产实际情况，提出了减少甚至消除带钢表面黑色污点缺陷的措施。关键词：冷轧硅钢；清洗过程；黑色污点中图分类号：，文献标志码：文章编号：（），（，；，）：，：；冷轧无取向硅钢是一种软磁材料，主要用于家用电器的压缩机、电机等。高性能的冷轧无取向硅钢的生产可以体现出一个钢铁企业在技术、工艺、设备等方面的综合实力。除磁性能外，无取向硅钢产品的表面质量也受到用户的重视。连续退火线清洗段的工艺为：首先通过喷洗、刷洗和电解清洗等手段清除硅钢表面油污等杂质，然后通过退火炉对硅钢进行加热、均热、冷却等工艺控制过程，实现脱碳、消除冷轧产生的应力、再结晶及晶粒长大，并在连续退火后的带钢表面涂覆绝缘涂层，以保证硅钢产品的磁性能、机械性能和表面质量符合要求。对连退机组清洗段产生的黑色污点缺陷的控制治理一直是清洗段质量控制的主要方向。某钢厂在硅钢连退机组的清洗段清洗过程中发现，带钢表面出现的深黑点缺陷，呈深黑色圆斑形貌，无明显周期，在带钢上下表面无规律出现，对产品表面质量产生的较大影响。通过仔细排查，确认该缺陷是由清洗段内部产生的。因此，需对该缺陷产生的原因进行分析研究，以减少甚至消除此类缺陷的产生。连退工序清洗段工艺流程带钢在退火涂层前，表面状态和清洁程度是确保连退涂层的先决条件。带钢在轧制过程中，表面难免会留下各种杂物，如轧制油及轧制油中的渣滓、冷轧中产生的铁粉、积聚的灰尘、头部焊接时产生的焊渣等。因此，带钢在退火前都必须经过脱脂剂清洁，以彻底除去带钢表面油污，否则表面残留的各种油类等在退火过程中将形成碳质污斑。此外，油污也会使带钢表面质量变坏和引起炉底辊结瘤，造成带钢划伤等缺陷。清洗段正是为了在带钢退火前清洁带钢而设置的。它包括碱喷淋、碱刷洗、电解清洗、高压水喷淋、水刷洗和水喷淋、烘干等程序。其目的主要是为了充分去除带钢表面油污，因此又称脱脂工艺。带钢表面黑斑缺陷成因分析 缺陷产生点位分析生产中清洗脱脂工艺段采用的清洗方式为：年月第卷 第期电工钢 碱喷洗、碱刷洗、电解清洗、高压水喷洗、水刷洗、水喷洗、热风干燥等，它涉及到喷淋压力、刷辊转速和压力、温度、带钢速度、刷毛质量等工艺条件。为了延长碱液和水的使用时间，节约成本，防止浪费，生产中采用循环使用方式，配备碱循环罐、水循环罐等，这样就带来了碱液、水质质量下降的问题。刷洗系统的毛刷清洗是利用刷辊洗刷的物理作用配合清洗，带钢表面粘附的黑斑可通过物理刷洗作用清除。如果刷辊无法把带钢表面粘附的“钙或其化合物”清洗干净，或者其在水喷洗段粘附在带钢表面，清洗水流无法喷射掉这些钙皂化合物，那么经过胶辊挤压后，它们就会更加粘附在带钢表面。退火炉无法处理这些污物，经退火炉加热、涂层、烧结作用后，它们就会与带钢紧紧地固化在一起。通过现场排查，黑色污点缺陷主要产生于高压水、刷洗水系统。系统内沉积的淤泥是产生黑色污点的主要原因。清洗段罐体内油泥不能有效排出，清洗段管道内淤泥不能随着水系统流动循环进入罐体，淤泥沉积在管道底部，形成挂壁，随着时间的延长，管道内的淤泥喷射到带钢上，形成黑色污点，其形貌如图所示。图黑色污点形貌 缺陷及管道油泥成分分析 黑色污点缺陷扫描电镜分析根据图的电镜分析结果，可以发现：深黑点缺陷与清洗段特有的、元素密切相关，和为杂质元素，是硅钢组成的基本元素，、为带钢表面涂层组成的基本元素。水系统管道内油泥分析通过对管道内油泥进行取样检测，检测结果见表。对样品烘干后进行成分分析，发现油泥内 含量较高。表油泥成分分布序号检测项目检测结果（）硅元素 钙元素 铝元素 锰元素 铜元素 镁元素 铁元素 碱洗段反应：（）漂洗段反应：（）通过对带钢表面黑色污点及管道附着的油泥进行取样分析，发现黑色污点缺陷成分与管道内挂壁油泥相对应，证实了缺陷的来源。黑色污点预防与治理 清洗段罐底改造清洗段循环系统内的油泥、淤泥等杂质主要在罐体底部。随着生产周期的延长，杂质逐渐增多，开始在罐体与槽体之间循环。原有清洗段罐底为平底式设计，排废口在罐底的一侧，排废时底部淤泥不能很好地排出去。通过调研分析对比，将罐体底部由原设计的平底式改为锥底式，排废口设计在中间位置，这样排废时能够将底部的淤泥很好到排出去，以降低对循环系统水质的污染。改造完成后，通过检查发现，罐内底部沉积污泥厚度降低了 以上。第期玄立颖，等：冷轧硅钢黑色污点缺陷的机理研究 图黑色污点缺陷电镜分析 碱洗系统清洗质量提升 电磁过滤器升级优化碱系统原有的磁过滤器为磁鼓式过滤器，碱液中的残油残铁不能有效地分离出去，导致碱液残油残铁经常超标，使得带钢清洗效果差。通过对标同类型生产企业使用的过滤器以及网上查阅资料、与厂家沟通研讨、厂家实地走访，最终从多个备选方案中确定使用上永磁磁棒式电磁过滤器。磁过滤器选型对比见图，碱液中残铁的铁离子质量体积浓度从 降至 ，降低了碱液中残铁含量，提升了碱液质量，促进了碱液清洗效果。碱系统循环模式优化只有提高碱液清洁度，才能保证清洗质量。为此，针对碱液循环罐碱液持续性进行“循环补液循环”的过程，将碱液循环罐一分为二，采取“泾渭分明、一分为二”的自主创新改造，实现了清液的循环利用和浊液的自动分离。将从槽体回流的混浊碱液与循环泵吸入口分隔开，回流的混浊碱液通过沉淀后，溢流至另一半箱体进行循环使用，混浊端的碱泥通过排废及时排出去。水系统清洗质量提升 水系统排废模式优化连退清洗段水系统原有排废都是只有高压水进行排废，其他个水罐不进行排废，导致罐体内的杂质不能有效排出去。首先，对高压水喷洗槽进行改造，对槽体增加隔板进行分段，增加前槽回流管，将碱液及被污染水源提前排废，避免流入水系统，污染水质。再次，对个水罐都进行一定量的排废，通过电工钢第卷检修期间对罐体安装切断阀，设置程序，成功实现自动智能阶梯式排废，保证了各罐体内的工业水的水质。经验证，如图所示，水质得到了明显改善。图磁过滤器选型对比图改善前后水质对比 水系统管道内油泥治理通过碱系统循环管道与水系统循环管道对比发现，水系统管道内壁存在油泥挂壁现象，碱洗系统管道内壁无油泥挂壁现象，并且水系统内挂壁油泥内含油量较高呈酸性状态。因此，需要开展水系统管道内油泥的治理工作。）检修循环管道彻底冲洗。通过检修停炉时对循环管道进行检查发现，循环管道内壁附着一层油泥。利用设备检修，对清洗段循环管道进行开孔，外委进行高压冲洗，冲洗完毕后，使用碱液进行管道冲洗。由于清洗段循环管道布局的影响，弯头较多，冲洗时不能完全覆盖，因此，利用设备检修对各循环管道拐弯处进行开孔，委托单位进行高压冲洗，将管道内部积存的污泥进行彻底疏通。）水系统碱环境测试。由于挂壁油泥呈现酸性状态，为解决油泥挂壁现象，进行水系统弱碱环境测试。对水系统高压水每 添加 立方米原碱液，将高压水循环罐维持在一定的碱环境下，从而促进系统内形成的油泥杂质能够对循环系统进行循环且不产生挂壁现象。通过试验，在水系统内添加适量碱液，对表面质量无影响。回流口管道出口未发现油泥挂壁现象，测试期间机组黑色污点缺陷明显减少。对试验期间高压水循环罐内工业水进行 值及碱液浓度测量，结果见表。第期玄立颖，等：冷轧硅钢黑色污点缺陷的机理研究表添加原碱液 值和碱液浓度对比项目 值碱液浓度）（）原工业水 添加原碱液前 添加原碱液后 注：）碱液浓度（）；式中，表示滴定所消耗盐酸标液的体积，；为原碱液质量，。结语综上所述，可通过以下措施减少乃至消除清洗段黑色污点缺陷：）提升碱洗段清洗质量；）提升清洗段水系统水质；）减少清洗段循环管道内挂壁的油泥。采取以上措施后，目前生产中清洗段黑色污点缺陷已取得明显改善。定期开展管道内部油泥清理工作，清洗段黑色污点缺陷将会得到有效控制。参 考 文 献曹树卫，申勇，孙江美 浅析电工钢的生产现状及技术发展 轧钢，（）：唐广波，项利，仇圣桃 中低牌号无取向电工钢生产质量控制及常见缺陷探讨 第二届钢材质量控制技术形状、性能、尺寸精度、表面质量控制与改善学术研讨会论文集，北京：钢铁研究总院，：万政武，李珉，宋刚，等无取向高牌号硅钢表面“油污”改善试验分析 第十一届中国电工钢专业学术年会论文集，张本尊，罗理，金文旭冷轧硅钢碱洗黑斑缺陷的机理研究鞍钢技术，（）：孔为，陈迎锋，苍大强中牌号无取向硅钢冷轧钢带表面黑斑的研究上海金属，（）：版 权 声 明对本刊录用的稿件，其作者须保证拥有该稿件的全部版权，并同意在本刊发表。作者应保证论文是作者独立创作的原创性作品，未曾发表；不涉及侵权和泄密问题；保证论文没有一稿多投；保证论文的署名权无争议。若发生问题，一切责任由作者承担，文责自负。稿件一经发表，视为作者将该论文的专有许可使用权（复制权和发行权）、汇编权、翻译权、信息网络传播权和著作权中的财产权（即含各种介质、媒体，以各种语言、各种形式出版的使用权）在该论文著作权保护的有效期内在全世界范围内授予 电工钢 编辑部。本刊所付一次性稿酬已包括上述各种稿酬，若编辑部再以其他形式出版该论文，将不再支付作者稿酬。本刊编辑部电工钢第卷