李九岭!，郑洪道’，汪晓林#
（!&武钢冷轧厂，湖北武汉(#))*#；’&武钢技术中心，湖北武汉(#))*)；#&武汉吉瑞科技集团湖北武汉(#))$)）
摘+要：在冷轧过程中，由于轧制油性能差，乳化液参数选择不当，乳化液脱铁净化效率低，轧制参数优化不佳，轧机出口吹扫不力等原因，都会使冷硬板表面油脂和铁粉污染物的含量增加，在热镀锌时不仅会产生大量的锌渣增加生产成本，还会污染退火炉和锌锅，在带钢表面产生压痕和锌粒缺陷，降低表面质量。 中图分类号：,-!.$++文献标识码：/++文章编号：!))*0(#$!（’))1）)#0))#10)(
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++从!"1.年美国阿姆柯公司发明改良森吉米尔法，到上世纪末的#)年间，是热镀锌的快速发展时期。因=JZ炉的炉温可达!’.)[，对钢板表面污染物有一定的净化能力，所以，在早期建设的热镀锌机组中就不设脱脂段。随着热镀锌应用领域的扩展，人们对其表面质量要求愈来愈高，目前建设的热镀锌线全部设置有脱脂段。由于脱脂段也只能清除冷硬板表面*)\]")\的污染物，所以最根本的措施应该是优化冷轧工艺，减少冷硬板表面的污染物。!"冷硬板表面的污染物
!&!+污染物的组成
热轧板通过冷轧工序轧成薄规格的冷轧板，因加工硬化，其抗拉强度!
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可达$))]*))G^@，故称之为冷硬板。如果用白纸擦拭冷硬板的表面，就会发现钢板表面覆盖一层“黑油泥”———污染物。经检验附着的污染物一般为*))]!’)) Q9_Q’（双面），最多可达’)))Q9_Q’。污染物是由油脂和铁粉等固体物颗粒混合组成的，其中铁
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+++’))1年+1月
+++第((卷第#期
武钢技术
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万方数据
涂料分散机作者简介：李九岭（!"#$%），男，河南濮阳市人，教授级高级工程师&
粉和非金属固体物约占!"#$%"#。
&’()污染物的来源
热轧带钢在高速冷轧过程中，当压下量达到一定程度时，在轧制变形区因变形功增大产生大量的热能，虽然有大流量的乳化液进行冷却，并且辊缝区形成油膜进行润滑，但是带钢变形的前滑区和后滑区在极大的摩擦力作用下仍有铁粉从轧辊表面和带钢表面脱落。一部分铁粉进入乳化液中，污染了乳化液；而另一部分铁粉滞留在带钢表面。在带钢的轧制过程中，乳化液因高温破乳形成的油膜除了起润滑作用外，还有少量的油脂残留在带钢表面与铁粉混合构成了污染物，牢固地粘在带钢表面，在轧机的出口很难被吹刷掉。所以冷硬板表面存在污染物应属正常现象，其合理的范围应为*""$+"",-.,(（双面），若超出最高值就属不正常状态。
&’!)减少污染物的措施
&’!’&)选择润滑性良好的轧制油
应选择性能良好的轧制油来配制乳化液，这种乳化液应具有良好的“离水展示性”，即在一定的条件下具有排出水析出油的功能。在冷轧过程中，乳化液受到高压、剪切力、温度升高等因素的作用，可产生相转变，使油从乳化液中析出，在辊缝处形成一层润滑油膜，起到润滑作用；同时在高温作用下，由于水分汽化产生带热蒸发，又起到了冷却作用。如果乳化液不具备此性能，则在轧制辊缝区高温破乳就不充分，形成的润滑油膜也不完善，就会增加摩擦力，使更多的铁粉进入乳化液，不仅污染了乳化液和钢板表面，而且增加了轧辊的消耗。
&’!’()规范乳化液参数
（&）乳化液中油的质量分数。乳化液中油质量分数的范围为(#$/#。轧制变形量较大时，应增加含油量。
（(）乳化液的温度。乳化液的使用温度为/% $*%0。温度过低不利于破乳油膜的形成，降低了乳化液的润滑效果，增加了钢板的铁粉污染程度。温度过高使乳化液颗粒长大，因乳化液不稳定造成油耗上升，这样就使过多的油脂附集在钢板表面，增加了钢板的油脂污染程度。
&’!’!)乳化液的净化
乳化液的净化方法有!种。第&种为磁性过滤，主要作用是清除铁粉，过滤精度为"’(,,；第(种为反冲洗过滤，主要是清除非金属颗粒，过滤精度为"’&%,,；第!种为霍夫曼纸过滤，主要清除油污和细小铁粉，过滤精度为"’"*,,。经过净化处理，乳化液中的铁粉质量浓度应小于("" ,-.1，灰分的质量浓度小于&%"",-.1，铁皂质量分数小于"’!#，游离脂肪酸质量分数小于&" #。
&’!’/)优化轧制参数
在轧制生产过程中，选择适当的轧制力至关重要。如果压下量过大，就会使辊缝区润滑油膜发生破裂，这时在带钢和轧辊表面会发生局部粘结式摩擦，不仅使带钢表面产生热滑痕、轧机工作辊产生摩
擦辊印，而且还会产生大量的铁粉污染乳化液和钢板表面。
&’!’%)加强冷轧机出口的吹扫
（&）采用高压风吹扫，将带钢上下表面残留的乳化液及其它污染物清除。
（(）采用负压抽吸的方式将带钢上下表面残留的乳化液及其它污染物清除。
!"污染物对热镀锌的影响
(’&)油脂
在氢气还原法带钢连续热镀锌作业线中都带有连续退火炉。若作业线采用改良森吉米尔法，其234炉的最高炉温可达&(%"0；若作业线采用全辐射美钢联法，其退火炉最高炉温也有5%" 0，轧制油的汽化温度约为&+"0，所以冷硬板进入退火炉后，在很短的时间内其表面油脂即可全部挥发，随废气排出炉外。从理论上讲，单纯的油类污染物对线内退火的带钢热镀锌机组不产生影响。
冷硬板表面的油脂虽然对热镀锌没有直接的影响，但是可以产生间接不利影响。因为表面的污染物是由油脂、铁粉、非金属固体颗粒物!部分组成，它们相互渗透混合在一起，牢牢地粘附在钢板表面，所以要想去除铁粉等固体颗粒物必需首先脱脂，只有去除油脂才能去除固体颗粒物，由此可见脱脂的重要意义。
(’()铁粉
冷硬板表面的铁粉污染物对热镀锌十分有害。
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第!期李九岭，等：冷轧带钢表面污染物及其对热镀锌的影响))
万方数据
!"!"#$能使炉底辊表面产生结瘤
带钢进入退火炉后，随着温度升高油脂污染物首先被挥发清除，但是铁粉仍然会粘附在钢板表面，当带钢与炉底辊接触时就会使铁粉粘附于炉底辊表面，形成炉底辊结瘤。在卧式退火炉中，理论上带钢与炉底辊的接触是线接触，但是因为温度和张力的原因，实际上在接触区存在一个包角而形成面接触。
在带钢速度与炉底辊线速度很难保持同步的情况下，被加热到%&&’()&*很软的带钢与炉底辊产生相对运动，炉底辊的结瘤就会使带钢表面形成划伤或压痕缺陷。这些缺陷经过光整和拉矫无法消除时，就被迫停机换辊，这样不仅影响了产品的表面质量，增加了炉辊的消耗，也降低了机组的作业率。
!"!"!$能使锌耗增加和使镀锌板表面质量下降
带钢表面的铁粉进入锌锅后与金属锌发生反应全部生成锌渣。其反应可用下式表示。
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由上式可以看出，若将#01铁粉带入锌锅，则可生成(01锌渣。生成的铁锌合金颗粒初始期是悬浮于锌液中，当带钢出锌锅时，这些锌铁合金颗粒就会粘附在带钢表面，呈小米粒状，通常称为锌粒缺陷。这些锌粒凸起，在运输中又会因相互摩擦而发展成摩擦黑点缺陷。由此可见冷硬板表面的铁粉污染物不仅大大增加了锌耗而且降低了热镀锌板的表面质量。
!"!"2$污染锌锅
3)&’34&*时，铁在锌液中的饱和质量分数为&"&25。若铁的质量分数超过&"&25就会析出生成铁锌合金，一部分和铝发生反应生成表渣。其反应可用下式表示。
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在上式中，+,
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的密度为3"!189:2，所以
上浮锌液面成为表渣。而另一部分则沉入锅底成为底渣，底渣也常被称为硬锌。
在使用铁制锌锅时，每%’#&天捞一次底渣，捞渣工具使用铁爪或铁铲，一次可捞取底渣#&’#);。
如果使用工频感应加热锌锅，锅体由耐火材料砌筑，这种锅原则上不准使用铁器捞底渣。否则有可能损坏锅体，缩短锌锅使用寿命。!"!"3$污染沉没辊
锌锅中的铁锌合金小颗粒因其密度较锌液大，在下沉过程中，无任何阻挡时会沉积于锅底成为底渣。若是落在沉没辊辊面上，受带钢的反复挤压并经多次重叠加厚，就形成高低不同的凸起点，当带钢经过沉没辊时，就会在带钢上产生压痕缺陷。这些缺陷经过光整和拉矫无法消除时，就被迫停机更换沉没辊，这样不仅影响了产品质量，增加了沉没辊的消耗，也降低了机组的作业率。!"!")$污染退火炉
带钢表面的铁粉对退火炉十分有害，铁粉落入退火炉底就会结成硬块，清除时易损坏炉底；铁粉落入冷却段电阻带上，送电时易发生短路事故；若铁粉被抽入快冷热交换器，则易堵塞风道，影响热交换效率。
!"2$非金属固体颗粒物
被通称为灰尘的非金属固体颗粒物在退火炉中不燃烧、不挥发、也不和氢气发生化学反应，它们牢牢地粘附在钢板表面，直到进锌液出锌液也不易脱落。但是在锌液凝固时，它们就会起到晶核的作用，一个灰尘颗粒形成一个结晶核心生成一个结晶体。在灰尘分布密度大的区域，结晶核心多生成的锌花
数量多，锌花长大受到抑制，就形成了小锌花。在灰尘分布密度小的区域，结晶核心少生成的锌花数量少，锌花可充分长大，就形成了大锌花。由此可见灰尘可影响热镀锌板的锌花均匀性。
冷硬板表面的灰尘污染物不仅影响锌花大小分布，也会影响镀层粘附性，轻则弯曲时镀层出现裂纹，重则造成镀层脱落。
电磁炮制作!"脱脂的发展
2"#$由不脱脂到脱脂
从#<4)年美国阿姆柯公司把森吉米尔法的氧化炉和还原炉连在一起，并且把氧化炉中的氧化性气氛改为无氧化性气氛，发明了举世闻名的改良森吉米尔法，也称为=>+法，直到上世纪<&年代的2&年间，是=>+法的大发展时期。这种方法明火加热段的理论炉温是#!)&*，因为炉温高、废气排放量大对钢板表面油脂的挥发清除能力较强，所以过去=>+法镀锌线不设脱脂段。
全辐射美钢联法退火炉加热段的最高炉温为
·
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2
·$武钢技术第33卷
万方数据mrow
!"#$，一般认为炉温较低，并且没有如同%&’法明火加热段那样强大的燃烧废气排放能力，仅仅只有少量保护气体（其量只为炉子容积的() (）排出，所以携带能力较弱。因此，美钢联法从开始就在作业线的入口区设置了脱脂段。
随着社会进步，热镀锌板的应用领域不断扩展和市场竞争日趋激烈，对热镀锌板生产成本要求越来越低，对产品的质量要求越来越高。实践证明在热镀锌线中增设脱脂工序是提高产品质量和降低生产成本的有效途径。所以从上世纪!#年代中期以后建设的热镀锌线，无论其采用什么工艺方法全都设置了脱脂段。对没有设置脱脂段的老机组也全部实施了改造，增设了脱脂段。
*+,-由单方法脱脂到多方法组合脱脂在热镀锌线中，早期出现的脱脂只是从化学脱脂、电解脱脂、物理脱脂等诸多方法中选择一种方法作为脱脂段。采用单一方法的脱脂效果较差。例如某热镀锌线在未进行化学脱脂的情况下就进行机械刷洗，结果使含油的污染物大量粘附在刷辊表面，污染物越粘越多就像滚雪球一样越滚越大，最后迫使脱脂工序无法进行。由此可以看出，要除铁粉必须先脱脂，这就显示出了组合脱脂的重要性和必要性。
近期建设的热镀锌线，把化学脱脂、电解脱脂、机械刷洗、热水漂洗等诸多手段联合在一起，形成多方法的组合式脱脂段，已取得了良好的脱脂效果。
*+*-由化学药剂脱脂到无化学药剂纯水脱脂
目前，带钢连续热镀锌线设置的脱脂段都是建立在使用化学药剂脱脂剂的基础上，虽然可以达到脱脂除铁的效果，但是化学药剂的使用会造成一定的环境污染。最近出现了无药剂的高压水脱脂新工艺，由于不使用化学药剂，消除了碱污染，简化了生产设备和操作工艺。随着工业化的发展，对环境保护的要求越来越高，无药剂的高压水脱脂工艺将为连续热镀锌线脱脂段的发展开辟新的途径。
!"结"语
（(）冷轧板表面残留的轧制油、铁粉和非金属颗粒污染物降低了热镀锌板产品质量，增加了生产成本，对热镀锌十分有害，应尽量减少冷轧板表面的残留物。
（,）带钢连续热镀锌线中设置脱脂段是提高产品质量、降低生产成本的有效途径。
（*）随着工业化的发展，带钢连续热镀锌线的脱脂工艺将日趋完善，环保型无药剂高压水脱脂工艺将为脱脂段的发展开辟新的途径。
（收稿日期：,##./#(/*#）
（上接第(#页）
软膜布--由表*和图*可以看出，两批次钢板的主要差异是氧化物类夹杂，在金相显微镜和电子探针
下观察，第一批次主要是01
,&
*
夹杂物（图2，(#
号样），其尺寸比较小，形状不规则，较硬，大部分是*3"!4范围。5678891已经证明这种成的
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*
微粒都是互相接触的，并构成三维空间单
元，这些夹杂物是钢液脱氧后产生的，小颗粒尺寸
01
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*
夹杂物对钢板冷弯性能影响不大。第二批
次钢板主要是钙铝酸盐夹杂物（图*:，,#号样），其结构、形貌与;<=:>78?和@9:8?97实验的钙铝酸盐相相似，沿着变形方向呈链状排列，且最大颗粒尺寸为,#!4。不含AB&
,
的钙铝酸盐比较硬，易形成复相夹杂物。大颗粒钙铝酸盐夹杂物的存在，破坏了基体的连续性，此处应力高度集中，在随后的冷弯过程中，折弯变形应力又在基体与夹杂物界面处集中，导致零件冷弯变形出现宏观裂纹。
!"结"语
两批C*2"热轧钢板现场折弯成形过程中出现裂纹，其中一批的裂纹原因是钢板中存在残余应力、带状组织等，钢板在使用前采用正火措施，即可避免冷弯开裂；另一批的弯裂原因主要是钢中大颗粒串链状钙铝酸盐夹杂物引起的，只有提高钢的纯净度才能有效解决冷弯开裂。
（收稿日期：,##./#,/#,）
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第*期李九岭，等：冷轧带钢表面污染物及其对热镀锌的影响--
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