平整液對冷軋帶鋼表面缺陷的影響

池永清

（唐鋼高強汽車板有限公司，河北 唐山 063000）

在冷軋帶鋼生產中，以熱軋卷為原料，加工高性能、高附加值的冷軋產品。如今，冷軋帶鋼廣泛應用于汽車、家電、建筑等諸多領域，隨著對鋼鐵材料技術要求的不斷提升，冷軋帶鋼在厚度和精度方面表現出明顯的變化。矯直速度和雜質率是對深沖特性和帶鋼強度的再加工，以滿足各種客戶對冷軋帶鋼產品的需求。生產過程中取消冷軋帶鋼退火后的驅動平臺，防止深加工在此過程中，會發生拉伸變形，因此退火后的冷軋帶鋼必須進行壓平，以提高整體質量和生產率。

平整工藝在生產中可分為干平整和濕平整干平整，生產過程中不添加任何平整液。不平整車產在生產過程中加入具有較強清洗作用以及防銹作用的潤滑劑時平整是一種先進的生產工藝，應用食品等生產，可以有效清除蛋糕表面的雜質，提升待崗表面質量同時與干平整工藝方式相比時平整，生產過程中可降低30%～40%的軋制力。并且在生產過程中帶鋼表面質量也得到了很大提升，由于食品等工藝中添加了平整液，所以對帶鋼表面影響較大，平整液成分主要為水溶性或油溶性的防銹劑，通過平整液的作用，可以保證在雜質過程中，鋼板的伸長率降低了雜質，在帶鋼表面的附著力也使壓平后的帶鋼具有良好的防銹性能。但由于這類防銹劑的存在，也會造成帶鋼表面出現黃斑等缺陷。主要分析冷軋帶鋼生產中出現壓扁點的原因，找出這類缺陷產生的機理，并通過改變生產工藝方式，提升帶鋼表面質量。

1 生產實踐研究

所選取的冷軋帶鋼樣板均來自于我公司自供生產的冷軋帶鋼。通過電子顯微鏡對冷軋帶鋼表面缺陷進行掃描，在相同的平整工藝狀態下，一般設定平整壓下率為0.5%～2.0%，對現有的平整液進行化學成分分析，發現平整液主要成分為有機酸有機胺和表面活化劑等成分，在這樣的平整液基礎上添加鉬酸鹽，磷酸鹽緩釋劑，對平整液進行成分結構調整，讓平整液的使用效果更理想，促進冷軋帶鋼表面生產過程中的氧化膜形成速度。

測試方法為標準三電極法，即參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為鉑片，工作電極為樣品，在樣品上留出工作面1cm×1cm，其他表面以聚四氟乙烯和石蠟封固，電化學工作站掃描速度為0.2mV/s，腐蝕介質為3.5%NaCl溶液。采用電化學法評價流平液對冷軋鋼帶表面成膜速率的影響，采用陰極極化法去除試樣表面原有的氧化膜，然后基于恒電位儀電位-時間曲線測量不同電解時間條件下冷軋帶鋼表面電位的變化，以流平液為電解液。

2 研究與討論

2.1 冷軋帶鋼表面平整黃斑缺陷產生機理

冷軋帶鋼表面形成的黃斑，通常是一定寬度的長條帶。冷軋帶鋼中間常出現黃色或褐色斑點，并沿料庫方向連續延伸，呈對稱分布。這類黃斑一般在生產過程后放置一段時間會愈發清晰明顯，為了對這類產品缺陷產生機理進行深入研究，通過現場取樣以及電鏡掃描等對這類缺陷形貌進行分析，如圖1所示。

圖1 冷軋帶鋼表面平整黃斑缺陷和正常部位的表面形貌

由圖像分析，不難發現帶鋼表面出現黃斑缺陷一般多發生在帶鋼表面，具有疏松小坑洞部位，并且在這些坑洞部位存在很多細微異物，通過對成分進行分析，主要為氧化鐵成分，而冷軋帶鋼正常，表面質量分布較為均勻平整，無明顯缺陷，由此可判定，冷軋帶鋼表面黃斑主要產生原因。主要由于在平整前平整液噴灑在帶鋼表面附著于表面上，在生產過程中由于帶鋼與平整軌之間發生摩擦，導致表面溫度不斷上升，盡管在選舉過程中進行了一定的吹掃，但表面受溫度影響，仍殘留大部分氧化液以及平整液，同時，鋼帶表面附著一定量的氧化物后，當溫度較高時，帶鋼溫度與環境溫度相差較小，水分凝結率增大，氧化物成膜速率較高，對不同氧化膜之間的電位差，進而改變了整個氧化膜的附著能力以及抗腐蝕能力，進而產生了平整的黃色銹斑。當冷軋帶鋼卷，取過程中帶鋼，中部凸起且壓緊，邊緣上方的冷凝水分不容易向外擴散，并最終導致在帶材邊緣選擇的相對角脆性。當中間部分的溫度下降時，水蒸氣壓也大于周圍壓力。水蒸氣通過膠帶的兩層。由于氧勢差，毛細管擴散到環境中，進而造成帶鋼中間部位與邊部的氧化膜氧勢差，最終表現為帶鋼表面中間部位呈現黃斑缺陷較多。

由以上分析可知，冷軋帶鋼表面黃斑缺陷主要取決于溫度、表面狀況和整平液的特性，化學極化曲線分析如圖2所示。

圖2 無氧化膜帶鋼的電化學極化曲線

2.2 平整液對冷軋帶鋼表面氧化膜的影響

為了弄清平整液成分對冷軋帶鋼表面氧化膜形成速度的影響，分析其電位－電解時間曲線，結果如圖3（a）所示。由圖3（a）可知：當電解時間小于200s時，隨著時間延長，冷軋帶鋼表面電位向正向移動，且迅速升高。相對于SP10平整液，以SP3平整液為電解液的冷軋帶鋼表面電位變化較快；當電解時間為100s時，其對應的冷軋帶鋼表面電位可迅速提高到-0.45V；而當電解時間大于200s時，隨著時間的推移，兩種整平液會在鋼帶表面的所有氧化膜上產生電位差，氧化膜以更快的速度形成。在這種狀態下，兩層氧化膜之間的電位差較小，因此氧化膜形成較慢，兩層氧化膜之間的電位差較大。在整個掃描過程中，帶鋼表面氧化膜的開裂程度與感應電位差直接相關。由于氧化膜開裂，黃斑層出現缺陷主要是由于流平液與帶鋼表面直接接觸，增加了帶鋼表面氧化膜的形成率，如果在生產中可以有效改變這類現象，可以降低帶鋼表面黃斑缺陷。

圖3 不同成分平整液平整的冷軋帶鋼表面電位－電解時間曲線

2.3 平整液添加劑對冷軋帶鋼表面氧化膜生成速度影響

由于在流平液中添加鉬酸鹽的成本較高，因此在生產過程中可在流平液中加入各種添加劑代替木質素，可有效降低生產成本，同時也能改變平整夜的性能，在生產過程中本課題組對這類生產缺陷進行了生產時間跟蹤，通過大量生產時間數據發現可以使用鉻酸鹽，亞硝酸鹽或者硅酸鹽添加劑來改善平整液的性能。通過對改善后的平整液進行生產實踐數據研究，由圖4可知，隨著電解時間的增長，冷軋鋼帶表面電位對應于流平液的趨勢也趨于平坦，以對應不同濃度的流平液的生產，將各類添加劑的成分比例分別調整為4.0%，6.3%，7.0%，8.0%，10%得到相對應的生產實踐數據，如圖4所示。

圖4 含不同添加劑平整液平整的冷軋帶鋼表面電位－電解時間曲線

3 結論

冷軋帶鋼表面黃斑缺陷的主要成分是氧化鐵。這類物質主要是腐蝕產物。其原因主要是由于帶鋼表面氧化膜的開裂和電位差，冷軋鋼帶表面氧化膜的分辨率，數電位差值可以大幅降低這類缺陷產生的原因，在平整液作用下，冷軋帶鋼表面可以形成新的氧化膜，因此在生產過程中對膨整液進行成分調整，通過添加各種添加劑，可以提高表面氧化膜的形成速度，通過添加磷酸鹽和木質素，可以有效提高這類氧化膜的形成速度。隨著流平溶液中鉻酸鹽濃度的增加，冷軋帶鋼，鋼表面形成氧化膜，速度先增大后減小。最終確定當平整液中，鉻酸鹽質量分數為6%時，氧化膜生成速度最為理想。