連續退火冷軋板表面銹點產生的原因及對策

趙宗楠,楊 逾,廖加寶

(廣州JFE鋼板有限公司,廣東 廣州 510000)

廣州JFE鋼板有限公司冷軋廠連退機組是一條生產高端汽車內、外板的連續退火生產線,所生產的冷軋板廣泛用于國內各大日系汽車廠。在一段時間內,某車廠沖壓車間在進行沖壓前板料表面檢查時,發現落料后的板料上有銹點缺陷,判定為原料本身帶來的缺陷。為了查明銹點產生的原因,通過對大量的鋼卷進行表面銹點檢查,統計銹點發生頻率和發生規律；并對銹點部位進行缺陷形貌和SEM成分分析,結合連退機組生產過程工況,成品儲存環境及后工序重卷機組生產條件等因素的調查,系統分析了冷軋板產生銹點的原因,提出綜合改善措施。

1 銹點產生的原因分析

1.1 銹點發生規律和成分分析

為了探明銹點的發生規律,對在庫的退火冷軋卷安排到重卷機組進行表面銹點檢查,發現銹點與連退機組的生產時間存在一定的規律。對672個連退成品卷過重卷機組的銹點檢查數據收集,匯總銹點發生規律,得出銹點的生成受到鋼卷在庫存放的天數的影響,存放時間越長銹點發生概率越高(圖1),且隨著產出時間的延長,銹點的大小和數量均會增大。并且銹點在鋼卷頭尾部數量相對較多,上下表面均會出現。經過對銹點部分進行取樣放大形貌觀察,發現銹點直徑一般為1～2 mm,大小不一,銹點中間0.05～0.20 mm部分呈深褐色或者黑色,外圍部分呈現淺黃色(圖2)。

圖1 銹點發生率Fig.1 Incidence of rust spots

圖2 銹點圖片Fig.2 Rust spot picture

通過對銹點部位進行SEM成分分析[1],銹點邊緣部分呈現淺黃色部分元素C、O、Fe(圖3),中間深褐色部分有C、O、Fe、Cl、Si、Al、Ca、S、Ba等元素(圖4),具體元素含量見表1。

表1 銹點SEM元素成分分析Table 1 SEM elemental analysis of rust spots %

圖3 銹點邊緣淺黃色部位成分Fig.3 Composition of light yellow parts at the edge of rust spots

圖4 銹點中間深褐色部位成分Fig.4 Composition of dark brown part in the middle of rust point

1.2 銹點原因分析

通過銹點形貌和成分分析可以看出,銹點中間部位,顏色是深褐色乃至黑色,含有Cl、Ca等大量雜質元素；銹點外圍部分顏色淺黃色,元素只有C、O、Fe三種。通過上述現象分析,初步可以判斷在生產過程中有異物黏附在鋼板表面,即銹點中間的深褐色部分,直徑為0.05～0.20 mm,故連退機組剛產出的鋼卷表面較難發現銹點。鋼卷產出后經過一段時間的放置,至車廠使用時,初始的異物元素影響周邊正常區域,造成氧化,使銹點直徑變大至1～2 mm,所以在車廠使用時發現有銹點缺陷。

1.2.1 生產工藝調查

為了查明鋼板表面黏附的異物來源,首先對連退機組入口清洗區、水淬區、平整液、防銹油等在線純水和介質取樣分析Cl離子含量[2],通過檢測,機組液體介質中的Cl離子含量均在標準范圍以內,沒有發現異常。

其次,對連退機組所有吹掃板面的風機管道和噴嘴進行點檢和異物取樣分析,發現一些管道由于是碳鋼材質,經過了幾年的生產運行,部分管道內部生銹嚴重(圖5)；在生產時,管道內的銹粉被吹到板面上,再經過輥系的擠壓,牢牢黏附在鋼板上。

圖5 管道生銹圖 Fig.5 Rusty pipe

另外,還對機組鋼板運行通道線周圍的異物進行采樣分析,通過元素成分分析和銹點中間部位異物成分進行比對(表2),分析判斷出造成板面銹點可能性大的異物源。

表2 銹點成分分析結果與連退機組異物對比Table 2 Comparison of rust spot composition analysis results with foreign matters of continuous annealing line %

從成分分析來看,入口烘干機管道、終冷段風箱、水冷段烘干機管道均含有有害元素Cl,并且與銹點中部的元素成分高度相似,判斷極有可能是導致鋼板產生銹點的主要原因。

1.2.2 后工序原因調查

經過對連退機組可能產生的入口烘干機管道、水冷段烘干機管道以及退火爐終冷段的風箱管道進行徹底除銹清掃處理,對于無法清理的退火爐終冷段風箱,全部更換為不銹鋼材質后,銹點情況明顯好轉,但并沒有徹底杜絕,在汽車廠使用的鋼卷仍然發現銹點,但是數量較之前已經明顯下降；并經過調查發現,發生銹點的鋼卷都是2號重卷機組生產的鋼卷,并且銹點發生在鋼卷頭尾部200 m內。通過對2號重卷線通道線和輥系(圖6)的檢查,并對輥面異物取樣分析,發現2號重卷線1#/2#夾送輥輥面異物成分和銹點異物成分高度相似,該夾送輥是膠輥,容易黏附異物,并且只在帶鋼頭部穿帶和尾部剪切的時候壓下,和銹點的發生位置基本吻合,可以確定該部分的銹點是2#重卷線的1#/2#夾送輥造成。

圖6 2號重卷輥系示意圖Fig.6 Roll system of 2# RC

2 解決銹點問題的措施

從上述結果和分析可見,連續退火后的冷軋板非常容易生銹,生產過程中某個環節控制不當,就會產生銹點缺陷。經過對生產過程中各個環節的調查和元素成分對比分析,可以判斷廣州JFE鋼板有限公司冷軋廠連退機組的冷軋板銹點產生的可能原因是連退機組入口段烘干機管道、退火爐終冷段風箱和管道、水冷段出側烘干機管道生銹嚴重產生銹粉等異物,以及產出鋼卷庫存防護不當異物污染2號重卷機組輥系綜合因素導致,所以要解決這個問題應該從以下幾個方面進行改善,具體的做法是:

(1) 對入口烘干機管道、退火爐終冷段風機管道、水冷段出側烘干機管道進行徹底的除銹處理,并將管道內的異物清掃干凈,確保吹掃板面時無異物產生。

(2) 退火爐終冷段的冷卻風箱由于是碳鋼材質,生銹嚴重,更換為不銹鋼材質。

(3) 對2號重卷機組的輥系進行清潔,鋼卷在上線前,內、外圈要求檢查并清潔。

(4) 對鋼卷存放的庫區進行5S整理,對庫區地面和鋼卷放置鞍座,建立衛生管理；另外連退機組產出的鋼卷必須及時包裝,嚴禁裸卷長時間放置在庫區。

以上對策實施后,跟蹤了340個卷的表面檢查情況,銹點發生率明顯降低,基本解決連退材料板面銹點問題(圖7)。

圖7 措施實施后銹點發生率Fig.7 Incidence rate of rust spots after countermeasure

3 結語

眾所周知,冷軋板的銹點問題一直是困擾各鋼企的普遍問題,各條生產機組產生的原因也各不相同。廣州JFE鋼板有限公司冷軋廠連續退火機組的冷軋板發生的銹點問題主要是由于連退機組的入口烘干機管道、退火爐終冷段風機管道、水冷段出側烘干機管道和退火爐終冷段的冷卻風箱生銹,銹粉等異物被吹到鋼板表面；鋼卷庫存防護不當,以及2號重卷機組輥系異物導致。通過采取針對性的措施后,銹點發生率大幅減少,基本杜絕了連退材料板面的銹點問題,滿足了汽車廠的要求,效果理想。