不銹鋼冷軋帶鋼脫脂工藝性能改進(jìn)

楊圳海 武天宇

太原鋼鐵有限公司不銹鋼冷軋廠

在不銹鋼冷連軋軋制生產(chǎn)過(guò)程中，需要使用軋制乳化液對(duì)軋輥和帶鋼進(jìn)行潤(rùn)滑及冷卻。但部分殘留在帶鋼表面的油脂會(huì)與軋制產(chǎn)生的鐵粉混合在一起，并牢固地黏附在帶鋼表面，形成了帶鋼表面殘留物，需通過(guò)脫脂、刷洗等工序?qū)т摫砻鏆埩粑锶コに囂幚硎欠駨氐祝瑢?duì)退火、酸洗后帶鋼表面質(zhì)量產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。本文對(duì)太原鋼鐵有限公司不銹鋼冷軋廠冷連軋2#RAP線脫脂工藝進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)調(diào)整脫脂段各擠干輥壓力分布、添加表面活性劑、改變脫脂清洗噴淋管安裝角度、增加清洗補(bǔ)水管道閥等方法，增加了脫脂工藝脫脂清洗去污能力，使帶鋼表面質(zhì)量得到提升，為公司節(jié)省了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

在不銹鋼冷連軋軋制生產(chǎn)過(guò)程中，軋輥與不銹鋼板帶接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦及摩擦熱，當(dāng)壓下量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，在軋制變形區(qū)內(nèi)因帶鋼變形量增大也產(chǎn)生大量的熱能，因此，冷軋軋制過(guò)程中需要使用軋制乳化液對(duì)軋輥和帶鋼進(jìn)行潤(rùn)滑及冷卻。乳化液在使用時(shí)，在軋制輥縫區(qū)域形成油膜潤(rùn)滑，同時(shí)帶走熱量。由于摩擦力的作用，在帶鋼變形的前滑區(qū)和后滑區(qū)，會(huì)有鐵粉從軋輥表面及帶鋼表面脫落，一部分進(jìn)入乳化液中，污染了乳化液；另一部分滯留于帶鋼表面，與部分殘留帶鋼表面的油脂混合在一起，并牢固地黏附在帶鋼表面，形成了帶鋼表面殘留物（殘留物主要為乳化液油污、鐵粉及松散雜質(zhì)等）。殘留物存在形式可分為油膜層、污垢層、氧化膜層（見(jiàn)圖1），其中污垢最為難洗。這些殘留物在軋機(jī)出口很難被沖刷掉，嚴(yán)重影響后工序生產(chǎn)。因此，需通過(guò)脫脂、刷洗等工序?qū)т摫砻鏆埩粑锶コに囂幚硎欠駨氐祝瑢?duì)退火、酸洗后帶鋼表面質(zhì)量影響至關(guān)重要[1]。

太原鋼鐵有限公司不銹鋼冷軋廠冷連軋2#RAP線是國(guó)內(nèi)第一條在線五連軋運(yùn)行鉻、鎳鋼混合軋制生產(chǎn)線，軋制后過(guò)鋼脫脂時(shí)間短，約為3～8 s，對(duì)于脫脂及清洗帶鋼表面能力要求尤其苛刻，該工序?qū)⒅苯佑绊懞蠊ば蚰芊裆a(chǎn)出合格的產(chǎn)品，而目前沒(méi)有同行對(duì)標(biāo)參數(shù)。在軋制300系鋼種后，因該系列鋼種特點(diǎn)，使乳化液污染嚴(yán)重，帶鋼表面殘留物急劇增加，造成現(xiàn)有脫脂設(shè)備清洗難度的增加，產(chǎn)生側(cè)支撐印、臟印等表面缺陷。從2016年9月開(kāi)始，由于生產(chǎn)線產(chǎn)能增加及軋制速度的提升，發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)304鋼種過(guò)程中，尤其在高速軋制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)帶鋼板面殘留物急劇增多。更為嚴(yán)重的是，在11月全月因表面殘留物造成8卷不合格產(chǎn)品。改善前脫脂前后帶鋼表面見(jiàn)圖2，退火后不合格產(chǎn)品見(jiàn)圖3。

圖1 冷軋鋼板表面油污分類示意

本文從工藝流程、活性劑添加、設(shè)備設(shè)計(jì)和清洗等方面調(diào)整脫脂段各參數(shù)及優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)備，增加脫脂清洗去污能力，提升帶鋼表面質(zhì)量。

脫脂工藝流程簡(jiǎn)介

脫脂工藝流程見(jiàn)圖4。

脫脂工藝流程優(yōu)化

調(diào)整脫脂段各擠干輥壓力分布

如果脫脂入口壓力過(guò)大，會(huì)造成帶鋼表面殘留物附著力加大，從而要求脫脂去污能力加強(qiáng)，且對(duì)擠干輥消耗嚴(yán)重；如果脫脂出口壓力過(guò)小，會(huì)造成帶鋼表面積水嚴(yán)重，無(wú)法烘干水印，同樣出現(xiàn)表面缺陷。為改善這一情況，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)脫脂段各擠干輥壓力進(jìn)行了調(diào)整，見(jiàn)表1。

原脫脂段各擠干輥壓力均為0.5～0.6 MPa，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀察及理論分析，將1～7號(hào)擠干輥的壓力降低為0.2～0.3 MPa，而8～10號(hào)擠干輥維持0.5～0.6 MPa不變，獲得了較好的效果，在保證帶鋼表面質(zhì)量的同時(shí)，又能降低擠干輥輥耗。脫脂段各擠干輥輥耗見(jiàn)表2。

圖2 改善前脫脂前后帶鋼表面

圖3 退火后不合格產(chǎn)品

圖4 脫脂工藝流程示意

表1 脫脂段各擠干輥壓力設(shè)定

表2 脫脂段各擠干輥輥耗

添加表面活性劑

表面活性劑的使用降低了水的表面張力，一方面可使水溶液浸潤(rùn)到鋼板表面，產(chǎn)生油污剝離；另一方面又將油污進(jìn)行乳化，使之溶入溶液中。在脫脂液中，表面活性劑的親油基和親水基可對(duì)油和水發(fā)揮不同的親和力，各自獨(dú)立地同時(shí)產(chǎn)生作用。在水－氣界面或水－油界面，它能將親水基留在水中，而把親油基推出水面，使吸附了油脂的一端進(jìn)入空氣或油相中，而形成定向排列的單分子層表面膜,可使水的表面張力或水油的界面張力由72 mN/m降到30 mN/m左右,因此在改善被脫脂帶鋼表面潤(rùn)濕性的同時(shí),還能將油脂滲透、卷離，達(dá)到乳化、分散和增溶除油的效果[2]。

冷軋不銹鋼板帶的清洗脫脂主要利用了油脂的皂化反應(yīng)及表面活性劑的作用，通過(guò)潤(rùn)濕、滲透、卷離、分散和增容的方式，將鋼板表面的油脂去除。經(jīng)過(guò)查找資料及多次試驗(yàn)，目前選擇在脫脂1號(hào)箱體按一定比例添加表面活性劑。

改變脫脂清洗噴淋管安裝角度

在現(xiàn)有脫脂能力達(dá)到最大值時(shí)，脫脂段所有設(shè)備功能已經(jīng)達(dá)到最大額定設(shè)定值，仍然不能徹底去除帶鋼表面污垢。原噴淋管噴淋角度方向與鋼帶同向，噴射形狀為60°扇形狀，噴射角度為15°，如圖5所示。

經(jīng)過(guò)理論分析，原噴淋管安裝設(shè)計(jì)角度的水平分力與帶鋼運(yùn)行方向同向，噴射水流與鋼板的相對(duì)速度為水流速度與鋼板運(yùn)行速度之差，水流對(duì)鋼板的沖擊力相對(duì)較弱，清洗效果不佳。脫脂箱體共有4個(gè)，原噴淋管的噴射方向與帶鋼運(yùn)行方向一致。現(xiàn)調(diào)整為1號(hào)、2號(hào)箱體前3組與鋼帶方向一致，后8組鋼帶方向相反；3號(hào)、4號(hào)箱體調(diào)整為前1組與鋼帶方向一致，后2組鋼帶方向相反。調(diào)整后的噴淋管安裝角度見(jiàn)圖6，噴射水流與鋼板的相對(duì)速度為水流速度與鋼板運(yùn)行速度之和，水流對(duì)鋼板的沖擊力明顯增強(qiáng)，清洗效果明顯提升。

增加清洗補(bǔ)水管道閥

要保證脫脂后帶鋼表面清潔度，清洗水的潔凈度就需要提高。原設(shè)計(jì)清潔水箱加水和排水閥門存在不足，造成清洗水的潔凈度較低，生產(chǎn)一天最終清洗水渾濁不堪，必須停產(chǎn)更換新水。主要瓶頸在于加水管道閥門流量不足。為此在原有補(bǔ)水基礎(chǔ)上增加加水管道、補(bǔ)水閥，提高補(bǔ)水能力，在此基礎(chǔ)上提高換水頻率，縮短了補(bǔ)水時(shí)間，提升了清洗水潔凈度。

優(yōu)化結(jié)果

未調(diào)整以前，每月因帶鋼表面污染造成臟印、/鐵粉壓入等缺陷，導(dǎo)致全線停產(chǎn)，投入大量人力物力解決處理該問(wèn)題。經(jīng)過(guò)一系列的工藝和設(shè)備精度調(diào)整，目前，帶鋼表面質(zhì)量得到有效提升，已經(jīng)可以穩(wěn)定進(jìn)行生產(chǎn)。

圖5 噴淋管改進(jìn)前噴射角度示意

圖6 噴淋管改進(jìn)后噴射角度示意

帶鋼表面質(zhì)量提升、缺陷帶鋼出現(xiàn)率降低為公司創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益：

◇原來(lái)每月因臟印、鐵粉缺陷虛產(chǎn)約6卷，目前降至2卷以內(nèi)，按照每卷20 t，損失1 200元/t計(jì)算，每年可挽救損失約115萬(wàn)元；

◇原來(lái)每月因臟印造成機(jī)組降速影響時(shí)間約16 h，目前已不影響機(jī)組正常生產(chǎn)效率，按照每小時(shí)產(chǎn)量70 t，每噸鋼連軋成本優(yōu)勢(shì)300元計(jì)算，每年可挽救損失約400萬(wàn)元。

結(jié)論

☆通過(guò)調(diào)整脫脂段各擠干輥壓力分布、添加表面活性劑、改變脫脂清洗噴淋管安裝角度、增加清洗補(bǔ)水管道閥等方法，增加了太鋼不銹鋼冷連軋2 # RAP線脫脂工藝清洗去污能力，帶鋼表面質(zhì)量得到提升。

☆通過(guò)對(duì)冷軋帶鋼脫脂工藝性能的改進(jìn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，每年可創(chuàng)造效益500萬(wàn)元以上。