许冷轧卧式脱脂工艺技术

许冷轧卧式脱脂工艺技术

许海飞、许义来

河钢集团邯钢公司冷轧厂 , 河北省 邯郸市 056002

摘要：在不锈钢冷连轧轧制生产过程中，轧辊与不锈钢板带接触时会产生摩擦及摩擦热，当压下量达到一定数值时，在轧制变形区内因带钢变形量增大也产生大量的热能，因此，冷轧轧制过程中需要使用轧制乳化液对轧辊和带钢进行润滑及冷却。乳化液在使用时，在轧制辊缝区域形成油膜润滑，同时带走热量。冷轧脱脂机组的主要功能是在钢板退火前将其表面的灰尘、铁粉及油污清洗干净。对冷轧带钢而言，一般采用化学清洗+电解清洗+物理清洗的方式。随着技术的发展，冷轧脱脂机组均采用立式布置方式，立式脱脂在当前阶段不仅具有技术成熟、占地小、能耗低的特点，而且具有清洗效率高、不易造成带钢表面缺陷的优势，可大幅提升产品质量。

关键词：冷轧卧式；脱脂工艺；技术；分析

1导言

在轧制冷轧带钢过程中，采用乳化液作为冷却、润滑剂，成品带钢表面会不同程度地附着有乳化液油膜、铁粉和灰尘等各类杂质。这些杂质在退火过程被碳化后仍然附着在带钢表面，进入平整工序时被压入钢板表面，影响钢板表面质量和轧辊使用寿命。钢板表面残留的杂质还会影响到钢板表面的涂镀，造成表面涂镀不均、镀层易剥落等难以解决的质量问题。退火前对带钢进行脱脂，可有效清除带钢表面的杂质，改善带钢退火后的表面质量，在冷轧带钢生产过程中控制带钢表面质量方面发挥重要的作用。

2冷轧带钢脱脂的工艺

带钢脱脂包括化学脱脂和电解脱脂，其主要任务就是除去带钢表面的油污或者其它有机物质。柳钢冷轧板带厂脱脂机组工艺流程：开卷、焊接、碱喷洗、碱刷洗、电解清洗(电解涂硅)、热水刷洗、热水喷洗、热风烘干、张力卷取。

2.1化学脱脂

冷轧带钢表面的油脂，可分为皂化类油脂与非皂化类油脂。这两种油脂的皂化值不同，除油方式有所区别。

一是皂化作用。冷轧带钢表面的皂化类油脂在脱脂的过程中与清洗液中的碱发生皂化反应，生成溶于水的脂肪酸钠(俗称肥皂)与丙三醇（俗称甘油），见式1。

（C₁₇H₃₅COO）3CH₃H₅+3NaOH→3C₁₇H₃₅COONa+CH₃H₅(OH)₃ （1）

二是乳化作用。轧制油中所含的矿物油可与脂肪酸钠发生乳化作用。脂肪酸钠可提高带钢表面油污的表面活性，使其附着力减弱，借助于脱脂液的喷射与刷辊上刷毛的机械搅拌作用，带钢表面的油膜被刷辊上的刷毛和喷射的碱液击穿，表面活性剂中分子的亲油基团和小油珠充分发生亲和作用，通过渗透、离散作用使乳化液油膜及其它杂质从带钢表面脱离开来，从而达到除去油污的目的。

三是螯合作用。在脱脂过程中，灰尘、铁粉之类的污染物在钢板表面黏附得非常牢固，它们的存在影响化学脱脂及电解脱脂的清洗效果。所以在脱脂剂中常常添加适量的螯合剂，通过螯合作用可把带钢表面的灰尘、铁粉等杂质从钢板上清除。

2.2电解脱脂

电解脱脂采用的是电化学方法清除油污，常用的是中间导电体法。即带钢不直接和电源连接，在带钢运行电解槽的两侧装上电极，把可以切换正负的低电压、高电流直流电接在电解槽的电极板上，电极板带极性时，带钢会因感应而带上与电极相反的极性。从而在带钢表面实现水的电解，分别析出氢气和氧气，析气时在带钢表面产生大量的小气泡，撕裂带钢表面的油膜，达到除油的目的。

2.3电解涂硅

为降低脱脂后的带钢在罩式退火炉热处理时因其表面晶体高温扩散而产生层间黏结，减少平整时带钢黏结纹等表面质量缺陷，脱脂一般采用含硅脱脂剂，在电解脱脂的同时，进行电镀涂硅(SiO₂)处理。SiO₄-离子在电压的作用下，到达带钢的表面，失去电子，生成氧气和附着在带钢表面的致密二氧化硅薄膜。

3提升产品质量的技术改造

3.1挤干装置的半立式改造

在立式脱脂机组中，无论是电解槽还是清洗槽，带钢始终垂直运行，不仅有利于保持板形还能够有效防止清洗过程中钢带二次污染。对于卧式脱脂机，通过对其电解出口、末级热水冲洗挤干装置进行立式改造，即加高挤干装置，并与沉没辊配合使用，使之具有一定的立式脱脂的效果；同时增加挤干装置对带钢的挤压力。但因车间高度制约，挤干装置提升高度有限。经测算，对卧式脱脂机的挤干装置进行半立式改造后，挤水量减少了27%左右，极大地提高了挤干效果。

3.2增加边部热风吹扫装置

随着挤干辊在与带钢边部接触位置的逐步磨损，挤干效果逐渐下降，带钢边部易产生水残留，从而导致边部斑迹的产生。因此，在末级热水冲洗与烘干段之间增加热风边吹装置，可有效解决边部带水问题，并且能够延长挤干辊的使用寿命。

4降低能耗的技术改造

4.1加装电动温控阀实现槽液温度闭环控制

早期脱脂机组冲洗段的加热控制方式为调节蒸汽阀门的开口度或采用自力式温控阀。调节蒸汽阀门开口度的控制方式，不但不利于末级冲洗水的温度稳定，并且在生产辅助时间由于阀门的控制不到位，极易导致冲洗水温度过高，造成蒸汽的浪费;自力式温控阀对于温度控制的及时性较差，从而造成冲洗水在使用过程中温度变化较大。通过对国内先进温控技术进行详细了解后，将所有工艺槽液全部改为电动温控阀进行温度控制，实现工艺槽液温度的闭环控制，减少人为参与，不但有效地稳定了各工艺槽液的温度控制，而且能够减少蒸汽的浪费。

4.2直喷与换热双控加热槽液

在带钢运行过程中，对于脱脂机组的化脱与电脱两个工艺段，只需维持其段槽液的温度即可。原有的槽液加热方式是在工艺槽液内加装蒸汽喷射器，以蒸汽的热量加热工艺槽液。但在电动温控阀控制温度的过程中，会出现温控阀开口度较大的现象，此时大量蒸汽喷射到工艺槽液内，导致部分蒸汽喷射加热不完全而外溢，造成蒸汽的浪费。通过与设计单位进行交流，在化脱与电脱两个工艺槽内增加一套翅片式盘管加热器，并设定槽液温度＜55℃时自动打开蒸汽阀门，采用蒸汽喷射加热槽液，使其快速升温至70-75℃；而槽液温度在55-70℃区间内时，采用翅片式盘管缓慢加热。此双控加热方式有效地解决了因蒸汽喷射加热不完全而造成的外溢浪费。

4.3调控末级清洗段喷嘴流量减少用水量

在脱脂末级清洗段，会使用大量加热后的脱盐水对带钢进行冲洗，以去除带钢表面的残碱成分，因此减少用水量无疑是一个最佳的减少水与蒸汽消耗量的方式。工厂技术人员经过多次试验，在满足带钢表面质量的前提下，通过改变末级热冲洗水的喷嘴流量，即将单个喷嘴流量由10L/min更换为7.5L/min，可使用水量降低25%，同时减少蒸汽用量。

4.4机组提速

通过对挤干装置及热风边吹装置的改造，产品表面缺陷得到有效控制，因此尝试对机组进行提速生产。通过多次试验，机组速度从230m/min逐步提高到260 m/min，相应产能提升了13%，而吨钢综合消耗降低了约10%。

4.5降低辅备消耗

脱脂剂的主要成分为NaOH，国内其他先进机组，目前采用无机陶瓷膜超滤工艺对脱脂碱液进行再生。此设备采购费用较高，且维护量较大，运行成本也高。为此河钢衡板先后采用纸袋过滤机、离心过滤器等多种方式反复进行试验，最终选用硬质低压滤布，并使用刮板往复式运动，将带钢表面油脂及不溶于槽液的铁屑与其他物质进行分离，以持续保持槽液的清洁度。通过此种方式，脱脂槽液由每生产5000t带钢更换一次，延长到7000t更换一次，辅料成本降低约25%。

5结论

总之，随着科学技术的发展及冷轧薄板脱脂工艺技术的成熟，其缺陷产品、辅备消耗等各方面指标必将得到更好控制。

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