单机架可逆轧机斑迹产生原因及解决措施_鲁斌.pdf

通信作者：鲁斌（），男，工程师；：；收稿日期：单机架可逆轧机斑迹产生原因及解决措施鲁斌（马鞍山钢铁股份有限公司，安徽 马鞍山 ）摘要：通过某钢厂冷轧机组单机架轧机轧制硅钢现场实际生产过程，收集分析相关轧机乳化液斑迹形貌特征以及板面分布情况等信息，并结合相关理论分析和实际现场生产，最终确定单机架轧机乳化液斑迹产生的相关原因并提出对应解决措施，为其他冷轧产品轧制过程中防止乳化液斑迹产生提供有效参考。关键词：乳化液；斑迹；单机架轧机；硅钢中图分类号：文献标志码：文章编号：（）（，）：，：；随着硅钢市场产品竞争日趋激烈，客户对硅钢产品表面质量的要求也日益提升。而乳化液斑迹是影响冷轧硅钢板面质量的重要缺陷之一。乳化液斑迹的控制是各冷轧机组长期且难以解决的难题。因此，对乳化液斑迹缺陷的研究很有必要。本文结合某钢厂冷轧机组单机架轧机乳化液斑迹实际攻关过程，分析该缺陷的产生原因，并提出相关解决措施，以供参考。乳化液斑迹产生的原因 乳化液在轧制过程中的作用乳化液作为润滑剂的一种，被广泛运用。它是在两种互不相溶的液相中，一种液相以细小液滴的形式，均匀分布于另一种液相中，所形成的两相平衡体系。在轧机轧制过程中，乳化液的主要作用为：（）减小变形区接触弧表面上的摩擦系数和摩擦力，使轧制压力和能量消耗降低，可增大道次压下量和减少道次数，同时还可提高轧制速度；（）可使轧机轧出更薄的带材；（）可防止金属粘在轧辊上；（）有冷却剂的作用。因此，乳化液是轧机轧制过程中必不可少的关键物料之一。但在实际生产过程中，乳化液使用的同时会带来一些质量问题，主要表现为乳化液斑迹。乳化液斑迹症状单机架可逆轧机生产无取向硅钢时，带钢在轧制过程中来回往复运行。一般硅钢热卷（厚度 ）经道次的轧制变形，至最终目标厚度（）。为确保轧制过程的顺利，乳化液是必不可少的介质。图是国内某厂六辊可逆轧机带钢轧制过程示意图，轧辊两侧（出口和入口）均有乳化液喷射梁，在轧制过程中，随着轧制道次的更改，喷乳化液喷嘴随之开启和关闭，同时对轧辊的点对点冷却也是持续作用。鉴于单机架轧机的这种轧制模式，乳化液喷嘴启、停频次很高，容易带出一系列相关的问题。年月第卷 第期电工钢 图单机架轧机轧制带钢示意图单机架轧机空气吹扫装置由乳化液管路空气吹扫和带钢表面吹扫组成。乳化液管路空气吹扫的主要作用，是在轧制过程中切换道次，出入口乳化液喷嘴开关状态切换时，清除与关闭状态的喷嘴相连的管道和喷射梁内部残留乳化液，防止在系统要求喷嘴停喷时，残留乳化液连续不断的滴落到带钢表面，被卷入带钢之中而形成乳化液斑迹。带钢表面空气吹扫装置，主要用于清除已经滴落到带钢表面的乳化液，由分布于轧机出入口两侧的气刀吹扫装置、边吹以及其他多点吹扫喷射梁构成。同时辅助装置了烟雾抽排系统，实现对轧机轧制过程中产生的乳化液烟雾及时排出和进行过滤后排放到外部，避免烟雾在轧机内部设备本体冷凝后滴落到带钢表面。乳化液斑迹是指在板带轧制过程中，有多余的乳化液滴落或残留在板面上，轧制后形成或大或小的黑色斑迹。严重的乳化液斑迹不能通过退火工序的清洗机组和炉内高温消除，典型的乳化液斑迹如图所示。对生产过程中形成的乳化液斑迹进行扫描电镜分析，结果如图所示。能谱测试结果显示，斑迹的主要组成元素为 和 。说明斑迹主要为铁的氧化物，是带钢与空气和水接触发生化学反应产生的。乳化液与带钢接触是形成腐蚀条件的载体。图乳化液斑迹形貌图乳化液斑迹缺陷电镜扫描成分电工钢第卷 乳化液斑迹产生的机理乳化液斑迹的产生机理如图所示。在轧制过程中，乳化液喷嘴等位置残留的乳化液滴落在出口带钢上，无法经过辊缝清洗消除，乳化液残留在带钢表面，卷入卷芯中。带钢下线后温度较高，随着时间的延长，乳化液与带钢中的 发生化学反应锈蚀，形成一种主要成分为碱式氧化铁的疏松的氧化铁层，也就是乳化液斑迹。阳极：阴极：（）氢氧化铁和空气中的氧气反应生成氧化铁 （）（）图乳化液斑迹产生机理 乳化液斑迹产生的原因由于单机架轧机轧制过程中可逆来回轧制的特点，出入口均存在乳化液喷嘴，以及乳化液对轧制的重要作用，轧制过程中乳化液喷嘴关闭及开启频次大，长期使用过程中，容易出现乳化液残留在喷嘴周围的情况，从而滴落到带钢表面，且相对出口侧喷嘴轧制时不经过辊缝，无法通过辊缝轧制带走表面乳化液，导致下线带钢表面极易存留乳化液。通过对某钢厂冷轧单机架轧机机组的跟踪统计，大部分的钢卷乳化液斑迹均存在于带钢头部 以内，而带钢中部以及尾部基本没有乳化液斑迹，只有少数钢卷存在通卷乳化液斑迹以及极少数钢卷头部没有乳化液斑迹，中部和尾部有。由此推测，乳化液斑迹缺陷产生的主要原因为切换道次后，出口侧的乳化液喷淋系统内残留少量乳化液。经分析，在带钢起轧后约 左右，残留乳化液滴落干净。因此，最终表现为钢卷头部乳化液斑迹密集，而中部没有。同时结合该钢厂的乳化液斑迹防范措施，对斑迹存在的原因进行了归纳，具体分析数据见表。表影响硅钢斑迹因素统计表序号影响因素产生量占比带钢表面乳化液残留 轧机喷嘴滴漏 轧机油雾润滑抽排效果 除油辊 其他 合计 通过对某钢厂冷轧机组单机架轧机现场乳化液斑迹产生的原因进行分类，最终确定影响乳化液产生的关键因素为带钢表面乳化液残留。而产生乳化液残留的主要原因有以下个方面：（）出口空气吹扫的压力过小或者吹扫喷嘴方向异常，导致出口吹扫不干净，残留乳化液；（）乳化液喷嘴堵塞或喷嘴密封件磨损变形，导致乳化液喷射不均匀或乳化液长流；（）轧制油的稳定性较差，致使乳化液中油水不能很好地分散均匀，喷射出来的乳化液不均，以及乳化液中的铁粉不能有效分散，沉积在机架设备上，污染机架，导致滴漏在板面；（）工艺停机制度的执行力较差，不能严格按照末道次停机 的规定，由于切换道次时过快，其中一侧乳化液管道仍有残留，滴落在带钢表面；（）单机架轧机除油辊抽吸效果异常，对于滴落在带钢头部的乳化液未能及时抽吸完全。乳化液斑迹解决措施针对上述乳化液残留的点关键因素，分别采取以下不同措施：（）对于空气吹扫压力以及方向问题，从两个方面进行了改进与改造：一是在单机架轧机出口测厚仪保护罩下方，乳化液喷射系统一路管道由前期喷射乳化液改造成压缩空气吹扫装置，增加一道空气吹扫；二是所有的喷嘴（气吹乳化液喷嘴）按照设计图纸进行调整，当前已经固化到每周定修项目中。因两吹扫喷嘴相邻、角度一致，可能出现了气体交叉，造成交叉区域气流相互干扰，削弱交叉区域空气吹扫能力。经多次调整验证，优化吹扫喷嘴角度，有效避免气流互相干扰。第期鲁斌：单机架可逆轧机斑迹产生原因及解决措施（）对于喷嘴堵塞或者长流不止影响到点冷控制系统（板形控制），同时乳化液长流，若空气吹扫不干净容易残留。接班进行喷嘴检查，发现堵塞或者长流，及时告知设备方进行处理，根据乳化液化验报告进行相应的排放与配液，在此基础上目前固化每个月对轧机进行一次全面的冲洗，包含乳化液全部排放，对乳化液箱进行冲洗，清除机架、箱体、管道内污染源，之后重新对乳化液进行配制。（）乳化液浓度是保证润滑效果的重要指标，乳化液浓度一般控制在 。当单道次压下量增大时，轧制压力增大，润滑油膜易破裂造成板面热擦伤，板面质量下降，同时乳化液铁粉量增加。因此，需根据生产钢种和轧制规程，适当调整压下量及控制乳化液浓度。工艺上对乳化液流量并未明确规定，在此基础上尝试后两道次在不影响轧制稳定的前提下，降低乳化液流量。同时有研究表明，末道次乳化液流量调整对轧制力的影响相对较小，轧制相对稳定。在乳化液流量不低于 时，工作辊表面温度变化相对较小，当乳化液流量降低到 时，工作辊温度上升较快，乳化液冷却能力明显降低，轧机带钢头部和中部所对应的边部温度逐渐提高，带钢表面乳化液斑迹减少。最终对单机架轧机乳化液成品前一道 次 实际 流 量 继续调 整至 ，是乳化液流量的最佳工艺。（）针对切换道次时乳化液管道残留乳化液不能瞬时停止的问题，进行以下调整：一是增加乳化液停喷后的气吹吹扫时长，提高对管道残留乳化液的吹扫效率；二是工艺上规定末两道次停机吹扫后，再将成品侧保护罩至少抬起、落下次（持续时长 ），用来吹扫压料板上喷溅的乳化液，进一步减少出口侧的乳化液滴落。（）优化除油辊反冲洗作业流程，每班进行一次除油辊反冲洗，抽真空确认除油辊抽吸效果。每日检查除油辊表面破损、磨损情况，当表面出现凹坑或者印记深度超过时，停机更换除油辊。检查除油辊真空度，确保真空度。（）进一步加强过程管控，实施后道工序斑迹预警制度。一旦发现通卷斑迹或斑迹严重现象，及时反馈上游机组检查机架状况，避免批量性斑迹产生。检查每卷下线钢卷上、下表面乳化液斑迹情况；接班第一卷，末道次停机启动时，现场观察起轧时带钢残留乳化液情况。改善效果自针对单机架轧机乳化液斑迹改善相关措施实施后，该钢厂冷轧单机架轧机乳化液斑迹缺陷控制得到明显改善，且质量控制稳定，说明改善措施有显著效果。具体数据见图。乳化液斑迹让步率由 年 月 的 降低到 月的 ，目前基本稳定在 左右。图 年钢厂冷轧单机架硅钢乳化液斑迹缺陷量趋势结语本文立足于现场实际，通过理论与实际相结合的方式，从理论上分析乳化液斑迹产生的机理，从实际中查找乳化液斑迹的原因，并提出相应的解决改善措施。通过对轧制过程中乳化液滴漏的控制、空气吹扫的调整和轧机的洁净程度等方面开展工作，在不增加设备成本的基础上总结出了一套行之有效的降低乳化液斑迹的方法，乳化液斑迹含量的发生率降低到 左右，为解决此电工钢第卷类问题提供了参考和依据。参 考 文 献宫峰，吴定康，孟庆军乳化液斑迹缺陷及对策安徽冶金科技职业学院学报 （）：苗自峰乳化液斑迹的形成机理及对策中国金属学会 年全国轧钢生产技术会议，：翁星，郭渊强 冷轧带钢乳化液斑迹研究及控制措施 冶金与材料，（）：王海有效降低硅钢单机架可逆轧机乳化液斑迹量冶金动力，（）：，（）：张勇，蒋光炜，宋成革冷轧带钢表面斑迹的产生原因和控制方法上海金属 （）：孙建林，马艳丽轧制过程工艺润滑技术的发展和应用特殊钢 （）：电工钢 杂志征订启事 电工钢 杂志，双月刊，全年期刊定价 元份（含邮寄费）。为方便读者订阅，需要征订的读者，可以通过以下两种方式进行订阅：）全国非邮发报刊联合征订服务部订阅，本刊将根据联合征订服务部提供的地址，在每期期刊发行后，及时给订户寄发刊物。期刊征订费用可以通过邮局汇款和银行汇款两种方式，具体如下：邮局汇款：银行汇款：邮编：户名：天津市河西区联合征订服务部地址：天津市南开区卫津南路李七庄邮局 信箱开户行：工商银行天津市尖山支行收款：天津市河西区联合征订服务部帐号：汇款完毕后请务必与联合征订部联系，以便确认业务、办理发票、寄刊等工作。联合征订服务部联系方式：通信地址：天津市南开区卫津南路李七庄邮局 信箱邮编：电话：，传真：或 ）全国各地邮局订阅，邮发代号：。如有其他问题，请及时与本刊编辑部联系。联系电话：联系人：江勇李朝前特此通知！电工钢 编辑部第期鲁斌：单机架可逆轧机斑迹产生原因及解决措施