68卢鹰,黄先球等.冷轧单、双机湿平整剂的研制

蚀。
-0.35
1" 2" 3"
E (Volts)
-0.60
1'
3'
2'
-0.85
冷轧板 34℃下 1-1": 1%NaCl + 1%YX-3 2-2": 3%NaCl + 1%YX-3 3-3": 5%NaCl + 1%YX-3
3 12
-1.10
10 -9
10 -8
10 -7
10 -6 10 -5 I (Amps/cm
前言
冷轧带钢生产过程中的平整工序是带钢经退火后进行的精轧过程，该工序在很大程度上 决定了成品的表面状态、力学性能和工艺性能。平整分为干平整和湿平整，采用先进的湿平 整工艺可改善平整工艺特性和带钢表面质量及降低辊耗，这与湿平整剂的特性密切相关。根 据武钢冷轧厂生产需要，对湿平整剂有如下要求：对单、双机湿平整机组均能适用；不含亚 硝酸盐缓蚀剂，浓度为 5%时须具有优良的防锈性，即经湿平整后的冷轧钢板和镀锌钢板中 间库存防锈期为 10 天以上；能有效地清洗附着在钢板表面的杂质，避免杂质压入或粘着辊 面而产生辊痕缺陷，从而提高带钢表面质量；润滑性不能太大，否则随着摩擦系数减小，带 钢延伸率大小更难控制，板型控制难度也大，而且会引起随后工序中带钢打滑现象[1]；另外 还需与静电喷涂防锈油相容。尽管国内外知名大型钢铁企业冷轧薄板纷纷由干平整改为湿平 整，但使用的湿平整剂大多含亚硝酸盐[2]，而不含亚硝酸盐并能满足武钢多种要求的湿平整 剂，国内外均无文献报道。
将 YX-3 平整剂与精整工序应用的 JY-1 静电喷涂防锈油进行了相容性试验。试验过程
是：将涂有 YX-3 平整剂并吹干后的冷轧钢板试片，再涂上 JY-1 静电喷涂防锈油，之后进
行了湿热试验和叠片试验。结果为，湿热试验 16 天试片无锈；叠片试验 30 天试片无叠印，
表明 YX-3 平整剂对防锈油防锈性无影响。
1.2 湿平整剂研制小样性能评价
采用以上不同添加剂，先后配制了数十种湿平整剂小样，并以武钢生产的冷轧钢板和热
冷轧单、双机湿平整剂的研制
367
镀锌钢板为试验用基板，以英国B、国内生产的P和W三种湿平整剂为对比，采用武钢工业 用脱盐水，配制成 5%浓度的工作液进行了性能评定，筛选出 3#配方即YX-3 湿平整剂为最
0.0075
0.108
P
3
1
0.0100
0.144
5
1
0.0129
0.186
1
0
空白
3
0
0.0027 0.0078
Baidu Nhomakorabea
0.039 0.112
5
0
0.0101
0.146
表 4 数据表明，YX-3 平整剂在 1~5%NaCl 溶液中对镀锌板有较好的缓蚀效果，1%的加 入量可使缓蚀率达 59~65%；P 平整剂不仅没有缓蚀效果，反而加速镀锌板在盐水中的腐蚀。
镀锌板 34℃下
-0.65
1-1": 1%NaCl + 1%YX-3
2-2": 3%NaCl + 1%YX-3
3-3": 5%NaCl + 1%YX-3
-0.85
1'
2'
3' -1.05
2"
1"
3"
E (Volts)
-1.25
12 3
-1.45 10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 I (Amps/cm 2 )
370
第十三届全国缓蚀剂学术讨论会论文集
表 4 YX-3、P 平整剂对镀锌板在 NaCl 溶液中腐蚀速率的影响
平整液
NaCl 含量(%)
平整剂 加入量(%)
腐蚀电流密度 (mA/cm2)
腐蚀速率 (mm/a)
1
1
0.0011
0.016
YX-3
3
1
0.0027
0.039
5
1
0.0038
0.054
1
1
2
1'
-0.60
3
2'
3'
-0.65
10 -8
10 -7
10 -6 I (Amps/cm
120)-5
10 -4
10 -3
图 2 冷轧钢板在 P 平整剂-NaCl 溶液中的极化曲线
冷轧单、双机湿平整剂的研制
369
表 3 YX-3、P 平整剂对合金化镀锌板在 NaCl 溶液中腐蚀速率的影响
平整液
NaCl 含量(%)
﹤2
﹤2
5.表面张力 mN/m
28.4
26.2
37.9
26.8
6.湿热,生锈率(%)
57h,冷轧钢板
0
57.8
57.6
59.8
57h,镀锌钢板
0
22
32
10
7.防锈试验
冷轧钢板 单片,96h,级
A
A
A
A
叠片,96h
无叠印
无叠印
无叠印
无叠印
镀锌钢板 单片,72h,级
A
C
B
B
叠片,48h
无叠印
叠印
轻叠印
平整剂 加入量(%)
腐蚀电流密度 (mA/cm2)
腐蚀速率 (mm/a)
1
1
0.0019
0.027
YX-3
3
1
0.0055
0.079
5
1
0.0035
0.050
1
1
P
3
1
0.0133 0.0216
0.191 0.311
5
1
0.0131
0.189
1
0
空白
3
0
0.0084 0.0144
0.122 0.206
1.2.3 极化曲线测试
委托华中科技大学对 YX-3 湿平整剂和国产 P 平整剂进行了电化学性能研究：在室温下，
采用三电极体系进行极化曲线测试，铂电导电极为辅助电极，参比电极为饱和氯化钾甘汞电
极，研究电极为武钢提供的合金化板、热镀锌板、冷轧板材料。动电位扫描装置为华中科技
368
第十三届全国缓蚀剂学术讨论会论文集
为此，武钢进行了冷轧单、双机湿平整剂研制。通过实验室系统研究，工业性试验以及 在冷轧厂单、双机湿平整机组上的应用，结果表明，研制的YX-3 湿平整剂不含亚硝酸盐， 用于冷轧钢板、镀锌钢板的防锈性优于英国同类湿平整剂，中间库存防锈期大于 10 天；具 有优良的清洗性，钢表面残留物小于 3mg/m2；润滑性适宜，并与精整工序静电喷涂防锈油 相容，完全能满足冷轧湿平整工艺的多种要求。
21)0 -4
10 -3
10 -2
10 -1
图 1 冷轧钢板在 YX-3 平整剂-NaCl 溶液中的极化曲线
E (Volts)
-0.45 -0.50
冷轧板 34℃下 1-1": 1%NaCl + 1%P 2-2": 3%NaCl + 1%P 3-3": 5%NaCl + 1%P
1
1"
2" 3"
-0.55
重叠印
8.腐蚀试验,级
8h 冷轧钢板
A
A
A
A
8h 镀锌钢板
A
A
A
A
9.清洗性,洗油率%
>90
>90
>90
>90
表 1 结果表明，理化性能除 W 贮存安定性不合格外，YX-3 及 B、P 湿平整剂均合格；
在防锈性方面，YX-3 优于三种对比湿平整剂，对镀锌钢板的防锈性尤其显著。
1.2.2 与静电喷涂防锈油的相容性试验
5
0
0.0158
0.0227
表 3 数据表明，YX-3 平整剂在 1~5%NaCl 溶液中对合金化镀锌板有较好的缓蚀效果，
1%的加入量使缓蚀率达 60~77%；P 平整剂对合金化镀锌板在盐水中的缓蚀几乎没有作用。
-0.50 -0.75 -1.00
合金板 34℃下 1-1": 1%NaCl + 1%YX-3 2-2": 3%NaCl + 1%YX-3 3-3": 5%NaCl + 1%YX-3
-0.90 1'
-0.95 3'
1" 3"
2"
1
-1.00
2'
3
合金板 34℃下
-1.05
1-1": 1%NaCl + 1%P
2-2": 3%NaCl + 1%P
2
3-3": 5%NaCl + 1%P
-1.10
10 -7
10 -6
10 -5
10 -4
10 -3
I (Amps/cm 2 )
图 4 合金化镀锌板在 P 平整剂-NaCl 溶液中的极化曲线
366
第十三届全国缓蚀剂学术讨论会论文集
1 实验室研制
1.1 配方设计
针对武钢冷轧厂单、双机湿平整工艺要求，研制的湿平整剂应具有多种功能，其中具有 优良的防锈性为最主要的技术要求，其次为清洗性。因此，在湿平整剂的研制中，技术关键 在于水溶性防锈剂和清洗添加剂的筛选。
1.1.1 性防锈剂的选择 在以往的水溶性防锈剂组份中除了采用有机胺、有机酸等缓蚀剂外，多数都含有亚硝酸 盐且含量较高，若含量不足时，不但不能起到缓蚀作用反而引起金属的腐蚀加速；而且只有 当pH在 9~10 时才能完全起到缓蚀作用，显然，此pH值不利于镀锌钢板防锈。因此，在选择 水溶性防锈剂时，既要考虑其防锈作用，又要考虑最佳含量不能过高，并注意溶液中pH值 对防锈剂的影响。本研究根据此原则选择了数十种防锈剂并经单独作用和复合作用性能试 验，筛选出以羧酸盐、C8-12脂肪族胺盐、杂环类有机物、安息香酸盐等高分子化合物组成的 多组份混合型水溶性防锈剂，与含有亚硝酸盐的同类产品相比，达到了同等的防锈效果。 1.1.2 洗添加剂的选择 在湿平整前的冷轧板，表面残留物主要由前轧制过程和热处理后产生的铁粉、有机碳化 物组成，但平整设备的轧辊有时会被滴落在上面的润滑油污染，进而也污染了通过轧辊的带 钢。因此，在湿平整剂中加入适当的表面活性剂，则可有效地去除钢板表面残留物和轧辊上 的油污。 平整剂工作液水含量为 95%，由于水分子是强极性分子，又存在强烈的氢键缔合倾向， 因此水分子间作用力很强，它的表面张力比其它液体大得多，使水难以润湿和铺展在其它物 体表面[3]。加入表面活性剂，浓度很低就可以显著降低水的表面张力。非离子表面活性剂具 有在水中不电离的特点，在溶液中稳定性高，不易受强电解质无机盐和酸、碱的影响，具有 良好的耐硬水能力，有低起泡性的特点，并具有分散、润湿、增溶等多种性能[4]。因此，研 制的湿平整剂选择聚氧乙烯型非离子表面活性剂以及润湿、去污等作用良好的脂肪酸盐阴离 子表面活性剂作为清洗添加剂。 1.1.3 成膜剂的选择 平整剂工作液中水溶性防锈剂含量实际上仅有 3%左右，加入成膜剂可进一步提高其防 锈性，才能使冷轧钢板保持较长时间的防锈期。经过反复筛选，选择了低聚型高分子有机化 合物作为成膜剂。该化合物除了具有良好的成膜性能外，还具有良好的防锈性和水溶性。 1.1.4 润滑剂的选择 由于要求湿平整剂的润滑性不能太大，所以选用了同时具有良好的浸润、润滑和防锈作 用的多功能添加剂。
大学的 Autotest 腐蚀电化学测试系统，介质：1-5%浓度 NaCl 水溶液。极化曲线见图 1 至图 6，对极化曲线拟合参数见表 2 至表 4。
平整液
表 2 YX-3、P 平整剂对冷轧钢板在 NaCl 溶液中腐蚀速率的影响
NaCl 含量(%)
平整剂 加入量(%)
腐蚀电流密度 (mA/cm2)
腐蚀速率 (mm/a)
冷轧单、双机湿平整剂的研制
365
冷轧单、双机湿平整剂的研制
卢鹰1 黄先球1 刘建容1 肖怀斌2 杨振玺2 （1.武汉钢铁集团公司技术中心，湖北 武汉 430080；
2.武汉永兴化工有限公司，武汉 430074）
摘 要：针对武钢冷轧厂对湿平整剂应具有多种功能的要求，本课题对选择的数 10 种添加 剂进行了单独作用和复合作用性能试验，筛选出羧酸盐、脂肪族胺盐、杂环类有机物、安 息香酸盐等高分子化合物水溶性防锈剂，聚氧乙烯非离子表面活性剂和脂肪酸盐阴离子表 面活性剂为清洗添加剂，以及低聚性高分子有机化合物作为成膜剂。通过实验室系统研究 及工业性应用，结果表明：研制的 YX-3 湿平整剂不含亚硝酸盐，用于冷轧钢板、镀锌钢板 的防锈性优于英国同类产品；具有优良的清洗性，适宜的润滑性，并与精整工序静电喷涂 防锈油相容，且在单、双机湿平整机组均能适用。 关键词：湿平整剂，防锈，清洗，与静电喷涂防锈油相容
1
1
0.0010
0.014
YX-3
3
1
0.0012
0.018
5
1
0.0018
0.026
1
1
0.0146
0.210
P
3
1
0.0088
0.127
5
1
0.0112
0.161
1
0
0.0070
0.101
空白
3
0
0.0077
0.112
5
0
0.0109
0.159
表 2 数据表明，YX-3 平整剂在 1~5%NaCl 溶液中对冷轧板有较好的缓蚀效果，加入量 为 1%时缓蚀效率超过 80%；P 平整剂不仅没有缓蚀效果，反而加速冷轧钢板在盐水中的腐
3' 1'
2'
3" 1" 2"
E (Volts)
-1.25
3
12
-1.50 10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 I (Amps/cm 2 )
图 3 合金化镀锌板在 YX-3 平整剂-NaCl 溶液中的极化曲线
E (Volts)
-0.85
佳配方。
1.2.1 综合性能试验
YX-3 及三种对比湿平整剂综合性能试验结果见表 1。
表 1 YX-3 和三种对比湿平整剂性能评定结果
试验项目
YX-3
湿平整剂
B
P
W
1.贮存安定性
无分层
无分层
无分层
有沉淀
2.透明度
透明
透明
透明
透明
3.pH 值
8.5
9.1
9.7
9.0
4.消泡性 ml/10min
﹤2
﹤2