熱軋水系統Cl離子濃度對冷軋板表面影響研究

周明科，徐志超，包志勇

(廣西柳州鋼鐵集團有限公司，廣西 柳州 545002)

冷軋板因其品種多、表面質量好、尺寸精度高、平直度高、易于進行沖壓及涂鍍[1]，被廣泛用于汽車、家電、建筑等行業。近年來，隨著柳鋼冷軋產品研發力度的加大，冷軋產品體系逐步完善，市場占有率逐步提升。但是冷軋板表面偏暗及色澤不均勻等問題依然存在。為了驗證水系統水質(重點是Cl離子濃度[2])對表面質量的影響，借熱軋廠大修水系統換新水的機會策劃試驗，以便針對性的開展冷軋板表面質量影響因素研究。

1 試驗條件及方法

1.1 試驗材料

根據熱軋廠生產計劃安排，選取大修前集中排產的DC01冷軋基卷及冷軋成品板作為試驗材料，具體品規信息如表1所示。

表1 試驗材料規格及成分

1.2 試驗工藝設計

(1)煉鋼工藝

冷軋DC01煉鋼連鑄板坯生產工藝路徑為：冶煉-氬站-LF·RH-連鑄，確保鋼水純凈度及C成分的控制。

(2)熱軋工藝

試驗前后冷軋基板熱軋工序關鍵工藝參數如表2所示。

表2 熱軋關鍵工藝參數

(3)冷軋工藝

柳鋼冷軋基卷主要采用汽運熱裝送至冷軋廠，由于冷軋原料庫房相對較小，一般采取入庫后進行噴水冷卻來確保生產節奏高效。為了消除冷軋噴淋水質對試驗的影響，采用含Cl離子4.36 mg/L的水進行噴淋。

試驗卷酸洗相關參數如表3所示。

試驗卷罩式退火溫度參數如表4所示。

1.3 試驗前后水系統的指標監測

選取熱軋層流冷卻最后1組精調水樣用于水系統的監測，對試驗前后水樣監測結果如下表5所示。

表3 酸洗段工藝參數

表4 罩退工藝參數

表5 試驗前后水系統指標

2 試驗分析

2.1 對冷軋基卷宏觀表面質量影響

對試驗前后生產的DC01冷軋基卷在酸洗入口同一位置距邊部約300 mm處對比表面質量，見圖1，據目測表面色澤和氧化鐵粉量無明顯差異，由于熱軋帶鋼氧化鐵皮結構對于酸洗質量影響較大[3]，取同位置的冷軋基卷氧化鐵皮試樣用掃描電鏡進行分析，具體如下：

試驗前生產的冷軋基卷上表面氧化鐵皮呈單層結構，見圖2，厚度約8～10μm，氧化鐵皮層與基體的接觸面相對較平，表面存在氧化鐵皮脫落的現象(可能是由于取樣及制樣造成)；下表面氧化鐵皮部分位置呈雙層結構，見圖3，厚度約8～12μm，氧化鐵皮層與基體的接觸面存在一定起伏,內層氧化鐵皮厚度有一定波動。

(a)試驗前 ( b)試驗卷圖1 冷軋基卷1/4位置目測表面質量

試驗生產的冷軋基卷上表面氧化鐵皮呈單層結構，見圖4，厚度約8～10μm，氧化鐵皮層與基體的接觸面相對較平，表面存在氧化鐵皮脫落的現象(可能是由于取樣及制樣造成)；下表面氧化鐵皮部分位置呈雙層結構，見圖5，厚度約8～11μm，氧化鐵皮層與基體的接觸面存在一定起伏，內層氧化鐵皮厚度波動較小。

圖2 試驗前冷軋基卷上表面掃描電鏡圖

圖3 試驗前冷軋基卷下表面掃描電鏡圖

圖4 試驗冷軋基卷上表面掃描電鏡圖

圖5 試驗冷軋基卷下表面掃描電鏡圖

2.2 對冷軋酸洗質量的影響

考慮將試驗前后冷軋基卷在冷軋工序交叉排產，現場跟蹤目測酸洗后焊縫位置及中部位置表面色澤沒有顯著變化(如圖6)，都存在不規律的山水畫現象[4]。

對比表面平整及光潔度發現：試驗前生產冷軋基卷酸洗表面距邊部約200 mm以內存不規律的麻坑缺陷，頭尾部相對嚴重，而試驗冷軋基卷酸洗后表面相對細膩、整潔，酸洗后邊部質量如圖7所示。

圖6 焊縫處色澤對比

(a)試驗前 (b)試驗卷圖7 酸洗邊部質量對比

經分析，試驗前后酸洗酸槽的酸液濃度基本沒有變化，引起麻坑缺陷是在酸洗工序之前就產生的，對于換水前后生產的基卷成分及工藝基本一致，差異在于換水前冷軋基板表面殘存的Cl濃度偏高，在冷軋原料庫水冷時表面殘存的Cl離子、噴淋水中的Cl離子與噴淋水中的H離子結合與鋼板的Fe基體發生反應生成FeCl，造成腐蝕，且冷軋基卷頭、尾部邊部可能存在一定的浪形邊部更容易與噴淋水充分接觸形成腐蝕，酸洗后呈現出麻坑缺陷更明顯，而中部則麻坑缺陷偏少。

3.3 對冷軋成品表面質量的影響

試驗前后冷軋成品目測表面色澤及均勻性差異不大，見圖8，少部分試驗前冷軋成品頭、尾5 m內邊部局部位置有輕微凹坑手感，中部基本無手感。但從用戶使用反饋來看，試驗前成品在涂鍍后的均勻性比試驗成品要差，主要體現在噴漆之后表面存在色差。

(a)試驗前 (b)試驗卷圖8 成品表面質量對比

3 改進措施

針對以上研究結果，提出了下列改進措施：

(1)新建冷軋配套產線應建立單獨的水循環系統，確保水系統Cl離子濃度低于試驗研究時90 mg/L；

(2)已投產產線需要定期對水質進行監測并制定水質控制標準，即檢出不同水系統氯離子濃度范圍需要補新水或換新水的定量標準；

(3)熱軋基卷入庫盡量避免噴淋冷卻，確需噴淋冷卻時需保證噴淋水Cl離子濃度與熱軋水系統Cl離子濃度之和低于試驗研究的94.36 mg/L。

4 結語

熱軋工序水系統換水前后生產冷軋基卷在冷軋工序生產的對比試驗表明：水系統中的Cl離子含量與冷軋酸洗及成品表面發暗關系不大；水系統Cl離子含量偏高時，基卷入庫后水冷會造成帶鋼表面局部腐蝕，酸洗后形成麻坑，嚴重時造成冷軋成品表面會有凹坑手感，輕微時也會造成噴漆后存在色差。控制基卷生產過程水系統中Cl離子的濃度，一定程度上改善冷軋成品表面質量。