马钢冷轧乳化液的应用与优化

ＰＬ－ＴＣＭ ｉｎ ｔｈｅ ＭＡＳＴＥＥＬ．
ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ，ｅｍｕｌｓｉｏｎ，ｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓ，ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
０
引言
１捍冷轧线是马钢“十五”重点技改项目，引进日本三菱一日立技术，连轧机采用日立的４机架
６辊ＵＣＭ轧机。与轧机本体设备一同引进的还有轧机冷却润滑系统一乳化液系统。马钢ｌ撑冷轧的 乳化液系统分为循环系统、喷射系统及相关辅助设备。在所有冷轧带钢加工过程中都要涉及润滑和 冷却的问题。这是因为冷轧时带钢的变形抗力大、表而质量要求高，摩擦的影响很明显的缘故。因 此，为了降低轧制压力，减小摩擦的影响，冷轧过程中广泛采用乳化液进行冷却和润滑，乳化液为 低浓度的８Ｌ￥０油与脱盐水混合物。冷轧过程中的冷却和润滑是实现塑性变形和获得良好板形以及减 少能源消耗的关键之一，同时也降低了轧后板面残留物，为下道工序生产创造了良好的条件。
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《第十八届全国薄板宽带生产技术信息交流会》论文集
图１
图２
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（２）在冷轧轧制过程中，在辊缝区内润滑条件不好，其高温、高压的轧制变形区内，带钢与轧
辊磨损产生大量直径在１－－－＇３岬的铁粉微粒，这些铁粉颗粒很大一部分由乳化液冲刷进入乳化液系
统。这些铁粉为活性铁带有大量的电荷，其在乳化液中的轧制油滴相互吸引形成铁皂和油泥，铁皂
１乳化液系统的组成及作用
１．１循环系统 循环系统是整个乳化液系统核心之一，分为３个清洁槽Ｓ１～Ｓ３和３个与之相对应的返回槽ｓｌ－ｓ３ 及相关管路。Ｓ１、ｓ２体积为２００ｍ３，配有磁性分离器，３个大功率搅拌器，蒸汽加热系统和一套溢 流吹扫；ｓ３体积为８０ｍ３除了有以上设备还配有一套撇油器，撇除泄漏到乳化液中的杂油。ｓｌ、ｓ２ 体积为５０ｍ３，ｓ３体积为１０ｍ３，配有一套蒸汽加热器和搅拌器：Ｓ１～Ｓ３配有５台喷射泵，ｓｌ～ｓ３ 配有５台返回泵；正常工作时，四用一备。 １．２喷射系统 喷射系统主要作用是将乳化液喷射到Ｆ１～Ｆ４入口带钢与工作辊接触的辊缝区进行润滑、Ｆ４入
铁粉微粒的存在既加剧了磨粒磨损又增加了表面吸附面积，进而吸附更多的轧制油及其他形式的碳
氢化合物，形成表而残留物。轧后带钢表而清洁度一般以表而残油量、残铁量以及Ｓｃｏｔｃｈ胶带光反
射率来衡量。酸轧线生产初期，轧后钢卷的反射率仅有４０％＂－－４５％，钢板表面残铁为２００＂～
２５０ｍｇ／ｍ２，残油为３００，－一４５０ｍｇ／ｍ２。在镀锌机组若清洗不干净造成锌层附着力不强：罩式炉退火后 钢板表面残碳超标，客户反映钢卷表面不干狰，较黑。 （４）系统设备缺陷。在使用ＳＰ３、ＳＰ４模式时，Ｆ３／Ｆ４机架乳化液浓度不同，两机架乳化液相 互窜流，Ｆ３机架高浓度乳化液进入Ｆ４机架后返回至Ｓ３，导致Ｓ３槽乳化液浓度无法控制，不断升
ＰＬ－ＴＣＭ．ａｎａｌｙｚｅｄ ｆａｃｔｏｒｓ ｄｕｒｉｎｇ
ａｎｄ ｈｏｔ ｓｃｒａｔｃｈ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｔａｇｅｓ ｏｆ ＰＬ－ＴＣＭ ｐｕｔ
ｔｏ
ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ
ｔｏ
ｈｏｔ ｓｃｒａｔｃｈ，ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ
ｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓ ｏｆ ｓｔｒｉｐ ｆｒｏｍ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ
和油泥粘度大，流动性差，其喷射到轧机上极易黏附在轧机内，日集月累后机架内设备上积累了大 量油泥，在外界力量作用下松动落到轧辊或钢板上，极易造成辊印和板面缺陷，见图３。
图３
（３）轧后板面残留物多，板面清洁度差，给后道工序的生产造成影响。板而残留物主要来自冷
轧过程。在高温、高压的轧制变形区内，带钢与轧辊磨损产生大量直径ｌ～３岬的铁粉微粒，这些
１．３相关辅助设备 为保证乳化液系统稳定的运行，除了以上这些工作设备外，还有大量的辅助设备。＠３０ｍ３原 油槽，储存原油，保证乳化液浓度。②１０ｍ３预配槽，将轧制油配成１５％，便于轧制油充分乳化。
⑨５０ｍ３热水槽，冲洗轧机油泥，保证机架内的清洁度。④霍夫曼过滤器，乳化液系统共有两套过 滤器；Ｓ１、Ｓ２共有一套，Ｓ３共用一套。霍夫曼过滤器的主要作用是过滤乳化液中粒径较大的杂质， 保证乳化液的清洁。 １．４乳化液系统的使用 ｓｌ槽乳化液浓度为２．０～２．５％，Ｓ２槽乳化液浓度为３．０～３．５％：Ｓ３浓度为Ｏ．５％左右，一般使 用在Ｆ４小压下的情况下，其主要的作用是对轧后钢板清洗，所以浓度要求越低越好。乳化液系统 共有４种使用模式ＳＰｌ～＂ＳＰ４：ＳＰｌ模式为机架Ｆ１～Ｆ４全部使用ｓ１槽，Ｆ４机架工作辊使用光辊， 轧机出口厚度为厚规格，但对板面粗糙度有特殊要求冷轧卷；ＳＰ２模式为机架Ｆ１～Ｆ４全部使用Ｓ２ 槽，Ｆ４、机架工作辊使用光辊，在这种模式下主要是针对一些压下率较大且热卷屈服强度较高的钢种， 如硅钢，高强度低合金钢等；ＳＰ３模式为轧机使用较多的模式机架Ｆ１～Ｆ３使用Ｓｌ槽，Ｆ４机架工作 辊使用毛辊，主要针对常规厚规格的冷轧卷，。ＳＰ４模式为Ｆ１～Ｆ３使用Ｓ２槽高浓度乳化液，Ｆ４使
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４优化系统工艺参数，提高润滑能力，改善清洁度‘
（１）浓度是润滑的最重要因素，在一定范围内提高Ｓ１～￥２浓度，加强润滑可改善带钢表而清 洁度。乳化液浓度在２．Ｏ％浓度轧制３．０～Ｏ．８ ｍｍ产品，表面反射率不足５０％，浓度提高至２．８％～ ３．０％，其他条件不变，反射率可提高至５０％～６０％。 （２）温度在工艺润滑中具有举足轻重的地位，乳化液温度必须严格控制在工艺要求范围内，温 度过高或过低都不利于润滑及清洁度。温度过低利于细菌的繁殖，造成乳化液腐败，同时，较低的 温度不利于轧制油中极压添加剂等成分发挥作用而影响润滑。温度过高则分子热运动加剧，乳化液 颗粒度会逐渐变大，稳定性下降，老化过程加快。辊面温度同样起着重要作用，现场发现，刚换辊 后轧制的带钢普遍较黑，而在轧制３００～４００ｔ以后，辊面温度及状态均较为理想，带钢表面也亮起 来。对润滑油的有关理论普遍认为变形区温度有一最佳范围利于轧制油润滑性能的发挥，冷辊刚上 机时温度过低，影响润滑，故清洁度较低。 （３）颗粒度的影响。颗粒度是油滴在水相中成正态分布，其分布概率最大粒径称为颗粒度。有 良好的颗粒度分布是润滑良好的基础。颗粒度过大，则乳化液不稳定，油易析出：颗粒度过小，则乳 化液过稳定，油膜不易形成，造成润滑不足。ｐＨ值、杂油、剪切作用等因素均可影响颗粒度分布， 进而影响润滑和清洁度。还有一点从在生产中一也不容忽视，即新配制的乳化液颗粒度较大，往往 需要１～３个班的连续运行才能够获得理想的颗粒度分布，在这之前轧出的带钢一般清洁度都不能让 人满意。在大量加油后，乳化液的颗粒度同样会有所增大，轧出的带钢表而残油量大，板而较黑。 为此分厂对乳化液操作人员有明确规定，加油、加水必须遵循少量多次的原则。乳化液浓度勤检查， 及时补油补水。
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口工作辊点冷进行板形控制和喷射到Ｆ１～Ｆ３出口带钢进行冷却。辊缝区润滑主要是在轧机入口带 钢上下面各有一根喷射集管，每根喷射集管有上下两排喷嘴，每排３２个。接近带钢的喷嘴主要是提 供辊缝区润滑，另两排喷嘴主要为工作辊冷却和润滑。Ｆ４入口点冷主要是根据Ｆ４轧机出口板形仪 信号进行闭环反馈控制，将工作辊分为３１段，每段５２ｍｍ，将乳化液大流量，高速喷射到工作辊某 段，给其降温，消除工作辊的热凸度，从而达到改善板形的作用。冷轧时，电机６０，～８０％的能量都 转换为变形热。这就需要高速轧制状态下的带钢冷却，以保证带钢轧后在一个合适的温度下，保证 轧机出口后的板形，改善润滑条件，所以Ｆｌ～Ｆ３带钢上下表面都配有一排喷嘴，每排１７个。
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马钢冷轧乳化液的应用与优化
严开龙胡柯
（马鞍山钢铁股份有限公司）
摘要本文介绍了马钢冷连轧机组乳化液系统的组成及作用，分析了投产初期乳化液在使用过程中出现热划伤轧 产生的机理及轧后板面清洁度低的原因，在实际生产中采取了积极有效的措施，成功解决了热划伤的难题， 提高了马钢冷硬卷的板面清洁度。 关键词冷轧乳化液清洁度对策
（４）机架内的保洁。分厂针对轧机内油泥积累较多，每周检修时提前半小时停机进行热水冲洗
轧机。每月清理乳化液返回槽ｓｌ～ｓ３，将其底部沉淀积累的油泥清除，防止通过喷嘴喷射到设备上 造成二次污染。争取做到每季度让专业清理队伍对轧机进行全面清理后，进行热水冲洗。
高。
３
针对生产过程中出现的问题，优化工艺参数，制定相应措旌
因为Ｓ３槽乳化液浓度过高，不仅不能起到清洗带钢表面的作用，反而污染了带钢表面降低了
其清洁度。首先针对Ｆ３、Ｆ４机架间乳化液窜流问题，进行设备改进。在Ｆ３、Ｆ４机架间底部的乳化
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液收集盘之间焊接一块高５００ｒａｍ的钢板以挡住乳化液窜流，再在Ｓ３槽中架设一潜水泵，将ｓ３槽 内高浓度的乳化液抽入到Ｓ１、Ｓ２槽后，补水稀释后降低浓度。通过以上措施，逐步将Ｓ３槽乳化液 浓度控制在Ｏ．５％。 热划伤、乳化液及板面清洁度差说明乳化液在某种条件下润滑能力不好，不能满足生产的需要。 所谓的热划伤是钢板冷轧时，在工作辊与钢板的摩擦表面偶尔产生的表面损伤。在高速轧制的过程 中，压下量达到一定数值，因轧制变形功过大而产生大量的热能，这时，润滑油膜破裂，带钢与轧 辊易发生局部粘结，并在轧辊表面不均匀扩展，带材表面变得粗糙进一步扩展开裂。一般说来，只 有在大压下量和乳化液没有充足润滑的轧制条件下，摩擦表面温度达到临界温度时，才会产生这种 缺陷。研究和分析产生热划伤条件的理论很多，其中最为实用的是佐藤提出的，如图４所示的理论， 用油膜厚度当量和钢板表面温度两个坐标表示产生热滑伤的条件，并将实验点作曲线，成为能定量 控制产生热滑伤的界限。
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｕｓｅｄ ｔｈｅ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｏｗ ｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｉｐ ｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔａｋｅ ｍｅａｓｕｒｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
钢 板 表 面 温 度 ℃
油膜厚度当量，
图４
∥Ⅲ
根据上图可以定性的说，带钢表面温度越低，润滑油膜越厚，产生热划伤的概率越小。这样， 从防治热划伤的角度出发，可以采用降低带钢表面温度和增大润滑油膜厚度的策略。在轧机乳化液 流量一定的前提下，最主要的防止喷嘴的堵塞，使轧辊有局部冷却盲区而造成该处局部温升过高导 致热划伤。为此分厂根据投产以来的经验，规定每周检修时，疏通喷射集管和喷嘴，调整喷嘴的喷 射角度，定期更换机架内所有喷嘴。通过以上措施减少喷嘴堵塞情况的发生。其次，通过现场大量 调查分析，发现热划伤主要出现Ｆ３机架下表面，主要原因是因为本机组入口原料为ＣＳＰ所生产，非 常规热轧，决定了其硬度较高，其次冷轧机为４机架，带钢通过前两机架大压下后，带钢加工硬化 程度已经很大，这是对润滑的条件要求更为苛刻，若没有良好的润滑条件就会出现划伤。在和轧制 油生产厂家确定热划伤原因后，共同调整轧制油配方。调整的方向主要为提高轧制油的皂化值、提 高辊缝区油膜厚度和油膜的承压能力。经过几次配方的调整后，乳化液已经基本稳定，满足了生产 需要，成功解决了薄规格热划伤问题。
用ｓ３槽乳化液。针对的主要是出口厚度为Ｏ．５ｍｍ，（含）以下的带钢，这些规格压下率较大，多在
７０％以上，所以对轧制过程中的乳化液的润滑能力要求较高，在轧制时，根据产品规格、合同要求 等选择不同模式。
２乳化液系统使用过程中出现的问题
（１）－Ｂ钢１捍酸轧机组设计为４机架６辊ＵＣＭ轧机，其产品等级主要为ＣＱ、ＤＱ、ＤＤＱ和ＨＳＬＡ， 轧机入口厚度范围为１．５～５．５ｍｍ，出口为０．３～２．５ｍｍ，设计最大压下率为８０％，实际在生产中常 常超过最大设计。与其它同类轧机相比，４机架冷连轧机单位负荷较高，特别是Ｆ３，在轧制一些极 限规格时相对压下率可以达到４５～５０％，润滑不好的情况下，Ｆ３工作辊特别是下工作辊极易出现 划伤，见图１。这种轧辊上的划伤发生时，同时也发生在带钢表面，造成带钢表面大量无手感短线 状热划伤。见图２