冷軋帶鋼表面劃傷問題分析及改進措施

趙凱利，靳永昌

（南京科潤工業介質股份有限公司，江蘇 南京 211100）

引言

冷軋鋼板表面質量的好壞是評價軋機設備、軋制工藝以及軋制液應用水平高低的一項重要評價指標。但實際上，冷軋鋼板在軋制后表面通常都會出現部分缺陷，如黑斑［1］、橫折紋［2］、銹蝕［3］、劃傷［4］、白斑［5］、翹皮［6］等。導致帶鋼表面出現缺陷的原因很多，如來料熱軋板原有的表面缺陷（板中含夾雜物）、設備方面（噴嘴堵塞或者噴射角度不對）以及工藝原因（板型控制不良）等。本文就某鋼鐵廠單機架可逆式軋機冷軋帶鋼表面曾經出現劃傷問題，通過分析并從優化軋制液產品角度出發來說明軋制液的應用對帶鋼軋制表面質量的影響。

1 現場工藝條件及問題描述

1.1 軋機相關參數

現場軋機類型為1450 mm 六輥軋機，工作輥直徑和長度為Φ385/435×1450 mm。

1.2 軋制工藝

現場的軋制材料種類為低碳鋼、優質碳素結構鋼和低合金結構鋼等，軋制道次為5 道，最大變形率為92%，最大軋制速度1000 m/min，最大可軋制力為13000 kN。

1.3 劃傷問題描述和分析

自2021 年下半年，發現此1450 可逆軋機在軋制出口厚度要求在0.3 mm 以下時，偶爾會出現軋后表面劃傷現象，尤其在來料硬度較高的情況下，出現的頻率更高，帶鋼表面劃傷現象具體見圖1和圖2，軋制力會達到1100 t左右。

圖1 工作輥表面劃傷

圖2 鋼板表面劃傷

現場勘查排除了是由于軋輥的線速度和帶鋼運行速度差異滑動導致的問題，分析軋制乳化液，發現近期槽液pH 值波動較大，雖日常有檢測和控制，但較之前有走高的趨勢?，F場軋制乳化液取樣分析后發現，油水分離速度之前短時間內可以分開，而現在變為接近2分鐘才能分開，軋制乳液的技術指標較之前設計的有了較大的偏離。

軋制過程屬于混合潤滑狀態［7］。一方面是流體潤滑起作用，表現形式是軋輥和帶鋼接觸，表面被潤滑油膜隔開，這種情況下，遵循牛頓流體定律；另一方面是邊界潤滑起作用，軋輥和帶鋼表面間距較小，油膜中極壓潤滑劑與帶鋼表面發生相互作用，提供潤滑功能。碳鋼軋制液是乳液狀態下使用，其中水相主要起到冷卻作用，而潤滑功能基本由油相提供，極壓潤滑添加劑也會包裹在油相中發揮極壓潤滑作用。為有效體現出產品的潤滑性能，在軋制過程中，乳液中的油相需要以相對快的速度分離出來，以提供強有力的油膜和足夠的蘊含于其中的極壓劑來發揮潤滑作用。

經排查發現，自2021年下半年開始，配制軋制油的水由脫鹽水改為工業用水，由于工業水中含鈣、鎂等離子，配制成乳化液后pH值容易偏高。pH值對于穩定軋制乳液至關重要，pH 偏高會引起乳液粒徑變小，油水分離速度也會變慢，析出的油相較少，進而最終影響軋制潤滑性能，導致軋制力上升和鋼板出現劃傷等問題。

2021 年下半年，受當地限電政策影響，軋機開機不規律，也容易出現乳液溫度偏低、槽液腐敗、槽液乳化狀態不穩定等一系列問題，這對軋制油產品在這種情況下要始終維持良好的狀態提出了更高的要求。

2 軋制油產品優化

2.1 針對水質變化問題

由于現場配制用水短時間內不會改為脫鹽水，為了有效解決軋制過程出現的表面劃傷問題，需要從軋制油產品角度進行解決。圖3 展示的是在用的軋制油產品按照質量比濃度2%配制成乳液后的粒徑隨pH 值變化趨勢圖。圖中顯示，乳液粒徑隨pH值升高先增大后變小，較大的乳液粒徑落在pH 值為5.0~5.5 區間，這個區間也是在軋制油產品開發過程中根據原有現場水質條件設計出來的。在這個pH值區間內，乳液粒徑較大，可以快速進行油水分離，有效提供了在軋制輥縫區的潤滑功能?，F場水質變化后，在用乳化槽液的pH 區間發生后移，乳液粒徑因此變小，潤滑能力下降。為了滿足現場槽液pH 值的技術指標要求，有意改變了原有軋制油產品中乳化劑的類型和用量，優化后的產品配制后的乳液隨pH 值變化趨勢見圖4。圖中顯示在乳液粒徑較大時，pH 值落在5.4~6.1 區間，這個pH 值區間與現場槽液實際pH值變化比較接近。

圖3 原有軋制油產品配制成乳液的粒徑隨pH變化趨勢圖

圖4 優化后的軋制油產品配制成乳液的粒徑隨pH變化趨勢圖

2.2 針對限電引起的槽液長時間停用導致的易腐敗問題

針對限電引起的槽液長時間停用導致的易腐敗問題主要有以下兩種：（1）改變了軋制原油中僅使用酚型抗氧劑的方式，搭配使用了胺型抗氧劑，兩種不同類型的抗氧劑復配起到了有效協同以提升產品抗氧化性能的目的?？寡趸阅茉囼灢捎玫氖窃?20 ℃，銅鐵催化的情況下，通入空氣165 mL/min，進行氧化安定性考察。經過96 小時后，氧化后產品的油品外觀較原產品顏色淺，說明其抗氧化性較原產品好。同時，優化的產品測試后的銅絲外觀較亮，也驗證了其抗氧化較好的特性。對比試驗后的油品理化指標，酸值、粘度和色度三個指標均較之前產品有所降低，說明優化后的產品抗氧化性均較原產品好；（2）為了有效提升槽液長時間停用情況下的抗微生物腐敗能力，在產品中增加了胺類的抗菌抑菌組分別進行了微生物測試對比試驗。測試過程如下：將兩種待測新鮮槽液（均配制為2 %濃度）放入搖床，35 ℃情況下，連續測試30 天后，取1 mL 均勻涂在培養基表面并培養72小時后觀察。結果顯示優化后的產品中沒有發現菌的生成，而原有產品中發現有菌的滋生，說明優化后的產品抗微生物的能力較強。

3 現場驗證應用

針對優化后的產品，重新制定了現場乳化液控制指標。新產品使用后的近半年時間內，帶鋼表面未再出現過劃傷問題，槽液狀態良好，也未出現過腐敗問題，同時軋制力也始終穩定在800 t以下。

軋制油作為一種工藝型產品，現場有效地維護和管理至關重要，以下是一些重點注意事項：（1）配液前清理油箱、機架、回流槽內積累的油泥及其它殘留物，避免大量生菌發酵污染物混入新配乳化液；（2）配液完成初期需開啟攪拌器進行內循環兩個小時以上，促使乳化液充分乳化均勻；（3）配液后建議每天有效軋鋼8小時以上，至少正常生產六卷維持槽液溫度以及活躍性；（4）停機期間保持相對高液位，確保機械攪拌有效投入使用，防止因為溫度低、攪拌流動性較差引起冷軋油中有效成分的析出；（5）如遇開機前槽液溫度降低至30 ℃以下，建議先優先軋制兩卷偏厚規格鋼卷，待槽液溫度上升至40 ℃以上方可軋制常規規格；（6）如因為連續長期間斷性停機，導致槽液內有浮油析出不易回溶，經調整無效時，則需要將浮油撇除。

4 結論

除了常規的理化檢測指標外，乳液的狀態對軋制產品潤滑性能的發揮至關重要，其中對乳液pH 值的有效控制就是一個關鍵手段。因此，在實際使用中，所有可能引起乳液pH 變動的因素都應該予以關注，合適的pH 區間可以控制乳液的粒徑分布和油水分離速度，以充分發揮乳液的潤滑和清潔性能。同時，有效的現場維護和管理對長期的保持軋制過程的高質量水平也尤為重要。