热轧水系统Cl离子浓度对冷轧板表面影响研究

周明科，徐志超，包志勇

(广西柳州钢铁集团有限公司，广西 柳州 545002)

冷轧板因其品种多、表面质量好、尺寸精度高、平直度高、易于进行冲压及涂镀[1]，被广泛用于汽车、家电、建筑等行业。近年来，随着柳钢冷轧产品研发力度的加大，冷轧产品体系逐步完善，市场占有率逐步提升。但是冷轧板表面偏暗及色泽不均匀等问题依然存在。为了验证水系统水质(重点是Cl离子浓度[2])对表面质量的影响，借热轧厂大修水系统换新水的机会策划试验，以便针对性的开展冷轧板表面质量影响因素研究。

1 试验条件及方法

1.1 试验材料

根据热轧厂生产计划安排，选取大修前集中排产的DC01冷轧基卷及冷轧成品板作为试验材料，具体品规信息如表1所示。

表1 试验材料规格及成分

1.2 试验工艺设计

(1)炼钢工艺

冷轧DC01炼钢连铸板坯生产工艺路径为：冶炼-氩站-LF·RH-连铸，确保钢水纯净度及C成分的控制。

(2)热轧工艺

试验前后冷轧基板热轧工序关键工艺参数如表2所示。

表2 热轧关键工艺参数

(3)冷轧工艺

柳钢冷轧基卷主要采用汽运热装送至冷轧厂，由于冷轧原料库房相对较小，一般采取入库后进行喷水冷却来确保生产节奏高效。为了消除冷轧喷淋水质对试验的影响，采用含Cl离子4.36 mg/L的水进行喷淋。

试验卷酸洗相关参数如表3所示。

试验卷罩式退火温度参数如表4所示。

1.3 试验前后水系统的指标监测

选取热轧层流冷却最后1组精调水样用于水系统的监测，对试验前后水样监测结果如下表5所示。

表3 酸洗段工艺参数

表4 罩退工艺参数

表5 试验前后水系统指标

2 试验分析

2.1 对冷轧基卷宏观表面质量影响

对试验前后生产的DC01冷轧基卷在酸洗入口同一位置距边部约300 mm处对比表面质量，见图1，据目测表面色泽和氧化铁粉量无明显差异，由于热轧带钢氧化铁皮结构对于酸洗质量影响较大[3]，取同位置的冷轧基卷氧化铁皮试样用扫描电镜进行分析，具体如下：

试验前生产的冷轧基卷上表面氧化铁皮呈单层结构，见图2，厚度约8～10μm，氧化铁皮层与基体的接触面相对较平，表面存在氧化铁皮脱落的现象(可能是由于取样及制样造成)；下表面氧化铁皮部分位置呈双层结构，见图3，厚度约8～12μm，氧化铁皮层与基体的接触面存在一定起伏,内层氧化铁皮厚度有一定波动。

(a)试验前 ( b)试验卷图1 冷轧基卷1/4位置目测表面质量

试验生产的冷轧基卷上表面氧化铁皮呈单层结构，见图4，厚度约8～10μm，氧化铁皮层与基体的接触面相对较平，表面存在氧化铁皮脱落的现象(可能是由于取样及制样造成)；下表面氧化铁皮部分位置呈双层结构，见图5，厚度约8～11μm，氧化铁皮层与基体的接触面存在一定起伏，内层氧化铁皮厚度波动较小。

图2 试验前冷轧基卷上表面扫描电镜图

图3 试验前冷轧基卷下表面扫描电镜图

图4 试验冷轧基卷上表面扫描电镜图

图5 试验冷轧基卷下表面扫描电镜图

2.2 对冷轧酸洗质量的影响

考虑将试验前后冷轧基卷在冷轧工序交叉排产，现场跟踪目测酸洗后焊缝位置及中部位置表面色泽没有显著变化(如图6)，都存在不规律的山水画现象[4]。

对比表面平整及光洁度发现：试验前生产冷轧基卷酸洗表面距边部约200 mm以内存不规律的麻坑缺陷，头尾部相对严重，而试验冷轧基卷酸洗后表面相对细腻、整洁，酸洗后边部质量如图7所示。

图6 焊缝处色泽对比

(a)试验前 (b)试验卷图7 酸洗边部质量对比

经分析，试验前后酸洗酸槽的酸液浓度基本没有变化，引起麻坑缺陷是在酸洗工序之前就产生的，对于换水前后生产的基卷成分及工艺基本一致，差异在于换水前冷轧基板表面残存的Cl浓度偏高，在冷轧原料库水冷时表面残存的Cl离子、喷淋水中的Cl离子与喷淋水中的H离子结合与钢板的Fe基体发生反应生成FeCl，造成腐蚀，且冷轧基卷头、尾部边部可能存在一定的浪形边部更容易与喷淋水充分接触形成腐蚀，酸洗后呈现出麻坑缺陷更明显，而中部则麻坑缺陷偏少。

3.3 对冷轧成品表面质量的影响

试验前后冷轧成品目测表面色泽及均匀性差异不大，见图8，少部分试验前冷轧成品头、尾5 m内边部局部位置有轻微凹坑手感，中部基本无手感。但从用户使用反馈来看，试验前成品在涂镀后的均匀性比试验成品要差，主要体现在喷漆之后表面存在色差。

(a)试验前 (b)试验卷图8 成品表面质量对比

3 改进措施

针对以上研究结果，提出了下列改进措施：

(1)新建冷轧配套产线应建立单独的水循环系统，确保水系统Cl离子浓度低于试验研究时90 mg/L；

(2)已投产产线需要定期对水质进行监测并制定水质控制标准，即检出不同水系统氯离子浓度范围需要补新水或换新水的定量标准；

(3)热轧基卷入库尽量避免喷淋冷却，确需喷淋冷却时需保证喷淋水Cl离子浓度与热轧水系统Cl离子浓度之和低于试验研究的94.36 mg/L。

4 结语

热轧工序水系统换水前后生产冷轧基卷在冷轧工序生产的对比试验表明：水系统中的Cl离子含量与冷轧酸洗及成品表面发暗关系不大；水系统Cl离子含量偏高时，基卷入库后水冷会造成带钢表面局部腐蚀，酸洗后形成麻坑，严重时造成冷轧成品表面会有凹坑手感，轻微时也会造成喷漆后存在色差。控制基卷生产过程水系统中Cl离子的浓度，一定程度上改善冷轧成品表面质量。