陈治国

　　摘　要：乳化液斑迹是长期困优冷轧产品的一种表面缺陷，一直得不到根本解决，本文在分析和模拟试脸数据的基础上，分析了乳化液斑迹的成因及形成机理，并提出了控制乳化斑的对策。
　　关键词：乳化液斑迹；形成机理；控制措施

　　引言
　　乳化液斑迹是一个长期困扰冷轧产品表面质量的问题，自开工以来虽几经攻关，但一直未取得突破，主要是因为未弄清其产生的原因和机理。乳化液斑迹仍是影响带钢表面质量的主要缺陷。为此我们再次组织攻关，研究乳化液斑迹的形成机理并在此基础上进一步研究其对策。
　　一、乳化液概述
　　1、乳化液的功能
　　乳化液的主要功能有冷却、润滑、防锈等，不同的化学性能对其功能都有一定的影响。冷却功能主要是冷却轧件和轧辊，减少轧件变形，提高板形精度，延长轧辊寿命，进而能提高轧制速度和压下量，提高生产率。水基的合成乳化液冷却性能相对较好，但如受杂油、污垢污染或有油乳析出，会降低冷却性能。冷却性能还和乳化液系统的设计，如乳化液流量、喷射方式和系统容积等有关。现有的乳化液中均加有各种润滑添加剂，如脂肪酸油、酸胺酷、聚合物等，它们可起到轧制润滑的作用，能有效降低轧辊和轧件之间的摩擦，提高产品精度和表面光洁度，延长轧辊寿命。乳化液的防锈功能主要来自配方中的有机胺盐或无机盐类防锈添加剂及钝化剂，它对轧件的防锈保护仅为工序间的防锈，一般为一周左右，并视环境温度和湿度而不同，此外也防止轧机的锈蚀。乳化液有一个Z低防锈粘度，它视产品而异，一般约4环。如配液中的Cl-含量较高，则Cl-会穿透金属表面钝化膜，造成轧件点蚀，此时应设法降低其含量。
　　2、乳化液的指标要求（见表1）

　　二、乳化液斑迹的形成机理
　　1、乳化液斑的形成过程
　　带钢在轧制卷取时，有乳化液卷入带卷层之间，严重时可用肉眼看到层与层之间有乳化液挤出，在卸卷后到重卷的存放时间内，因带卷的温度较高达到110～130℃，加之带钢表面和残留乳化液中有铁粉存在，随着乳化液水分的蒸发，乳化液中各种化学成分浓度增加，加速了各种化学反应的进行.Z后各种反应物与带钢机体形成的锈蚀结合，沉积在带钢表面形成难以擦除的乳化液斑迹。乳化液残留带钢表面越多，乳化液污染越严重；轧后滞留时间越长，形成的乳化液斑越严重，乳化液斑的颜色越重。
　　为更直观地说明乳化液斑的形成规律，我们进行了现场的模拟实验：在第三道和第五道轧制过程中，轧制到整卷中部时，将乳化液泼在带钢表面，乳化液随即卷人钢卷内，观察乳化液斑的生成情况。结果表明：第三道次没有生成乳化液斑；第五道次生成大量的乳化液斑。
　　模拟实验的结果可以说明如下问题：
　　（1）乳化液斑的产生发生在第五道次；
　　（2）形成乳化液斑的物理、化学反应不是瞬间完成的，需要的时间大约为12～40分钟。
　　2、乳化液斑形成的化学反应
　　乳化液斑主要是带钢表面的锈蚀而成，其主要成分为碱式氧化铁—FeO（OH）和少量的Fe3O4组成，碱式氧化铁是Fe（OH）3的脱水产物，是介于Fe（OH）3和Fe2O3之间的一种产物。我们对现场产生乳化液斑的板面进行了扫描电镜分析。
结果表明：斑迹的主要组成元素是C、O、Fe，其它元素均没有明显的峰值。
　　碱式氧化铁产生化学反应过程如下：
　　Fe+2HC1=FeCl2+H
　　FeCl2+2H20=Fe（OH）2+2HC1
　　4Fe（OH）2+2H20+O2=4Fe（OH）
　　4Fe（OH）3+O2=4FeO（OH）+4H2O
　　Fe3O4产生的化学反应如下：
　　3Fe+2O2=Fe3O4
　　根据上述反应可知，产生锈蚀的条件主要是带钢与盐酸、空气和水接触发生化学反应生成铁的化合物。
　　三、乳化液斑迹的控制措施
　　1、增大加热器功率，控制箱体内乳化液温度
　　过低的温度有可能使乳化液产生酸败，生长细菌，且低温不利于轧制油中极压剂等添加剂发挥作用而影响润滑；温度过高，乳化液颗粒度易长大，影响乳化液稳定性，易老化，形成油水分离，油耗上升，增加运行成本。根据铜板带精轧机工艺技术要求，乳化液的温度控制为38～45℃为宜。该系统的乳化液加热器安装在净油箱内，为静态加热，生产中发现，冬季环境温度一般在0℃左右，净油箱乳化液经长时间加热时，温度也只能达到35℃左右，低于工艺要求的温度。因此，我们把加热器功率增加一倍，将原来三组24kW加热器换掉，改成三组48kW加热器，能够满足冬季乳化液温度控制要求。
　　2、技术措施
　　（1）加强吹扫
　　通过强有力的压缩空气吹扫，可以减少或消除板面残留的乳化液、消除浓缩乳化液的来源。
　　（2）减少漏油
　　通过加强管理，减少系统漏油，提高残留乳化液的蒸发速度。
　　（3）控制板型
　　中间浪的部位是积存乳化液的部位，也是保护气体不易进入的封闭紧贴区域，轧制时应避免产生中间浪的板型。
　　（4）加强轧后库存管理
　　加强物流管理、做好下工序生产计划安排，减少轧后库存放周期，减少残留乳化液的浓缩。对可能产生乳化液斑迹的钢卷提前安排生产。
　　（5）增加挡液装置
　　对于单机架轧机，可在入出口防溅挡板各增加一组挡液辊，挡液辊随防溅挡板升降，在生产过程中紧贴带钢表面，可有效阻挡大量乳化液溢出，其次入出口测张辊前后各增加一组挡液辊，这样通过挡液辊多次挤压，带钢表面残留的乳化液可有效清除。通过此种方法，攀钢成都板材公司单机架可逆式轧机已经实现了部分道次无吹扫轧制，轧制带钢表面乳化液残留得到很好控制，同时也降低了压空消耗，经济效益显著。
　　3、做好定期维护
　　乳化液pH值一般为7.0，呈碱性，以防止机组的锈蚀，同时也为了控制细菌和真菌的滋长。使用中乳化液的pH值会慢慢降低，所以必须定期取样分析，及时加入调整剂。一般乳化液的常用浓度范围为2%～6%，浓度过高泡沫多，成本也高，刺激皮肤，冷却性差；浓度过低则防锈性能、抑制细菌能力和润滑性都变差。导致浓度下降的原因很多，如水硬度高、乳脂和油脂析出、细菌污染、乳化剂消耗、冷却液不稳定等，视情况及时补加新液，并添加杀菌剂。应规定每2周测一次细菌含量，细菌繁殖会消耗掉乳化剂，使油脂和乳脂析出，乳化液浓度和润滑性能下降。亲氧菌呼出CO2，使乳化液pH值下降。防锈性能变差；厌氧菌会产生H2S，产生臭味。合成乳化液虽不易滋长细菌，但有真菌滋长。当细菌数≧105/ml，或pH值、浓度有较大变化时，必须加原液或杀菌剂调整。
　　结语
　　减少斑迹应从加强吹扫、减少漏油、控制板型、加强轧后库存管理和增加挡液装置五个方面加以解决。实践证明，采取上述对策措施，可使乳化液斑迹发生率大幅下降，达到较为满意的效果。
　　参考文献
　　[1]王业科.薄板坯连铸连轧热轧钢卷作为冷轧原料若干问题的探讨[A].2005年全国冷轧板带生产技术交流会骧第三届薄钢板质量研讨会论文集[C].北京：中国金属学会轧钢分会，2005.25-27.

来源：《中国科技博览》2017年15期