冷軋不銹鋼管脫脂工藝性能改進分析

 浙江至德鋼業(yè)有限公司在不銹鋼管冷連軋軋制生產(chǎn)過程中，需要使用軋制乳化液對軋輥和不銹鋼管進行潤滑及冷卻。但部分殘留在鋼管表面的油脂會與軋制產(chǎn)生的鐵粉混合在一起，并牢固地黏附在鋼管表面，形成了不銹鋼管表面殘留物，需通過脫脂、刷洗等工序?qū)т摫砻鏆埩粑锶コ?，工藝處理是否徹底，將對退火、酸洗后不銹鋼管表面質(zhì)量產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。本文對太原鋼鐵有限公司不銹鋼冷軋廠冷連軋2#RAP線脫脂工藝進行了改進，通過調(diào)整脫脂段各擠干輥壓力分布、添加表面活性劑、改變脫脂清洗噴淋管安裝角度、增加清洗補水管道閥等方法，增加了脫脂工藝脫脂清洗去污能力，使帶鋼表面質(zhì)量得到提升，為公司節(jié)省了成本，提高了經(jīng)濟效益。

 在不銹鋼管冷連軋軋制生產(chǎn)過程中，軋輥與不銹鋼板帶接觸時會產(chǎn)生摩擦及摩擦熱，當(dāng)壓下量達到一定數(shù)值時，在軋制變形區(qū)內(nèi)因帶鋼變形量增大也產(chǎn)生大量的熱能，因此，冷軋軋制過程中需要使用軋制乳化液對軋輥和帶鋼進行潤滑及冷卻。乳化液在使用時，在軋制輥縫區(qū)域形成油膜潤滑，同時帶走熱量。由于摩擦力的作用，在帶鋼變形的前滑區(qū)和后滑區(qū)，會有鐵粉從軋輥表面及帶鋼表面脫落，一部分進入乳化液中，污染了乳化液；另一部分滯留于帶鋼表面，與部分殘留鋼管表面的油脂混合在一起，并牢固地黏附在帶鋼表面，形成了帶鋼表面殘留物（殘留物主要為乳化液油污、鐵粉及松散雜質(zhì)等）。殘留物存在形式可分為油膜層、污垢層、氧化膜層，其中污垢最為難洗。這些殘留物在軋機出口很難被沖刷掉，嚴(yán)重影響后工序生產(chǎn)。因此，需通過脫脂、刷洗等工序?qū)т摫砻鏆埩粑锶コ?，工藝處理是否徹底，將對退火、酸洗后不銹鋼管表面質(zhì)量影響至關(guān)重要。

 太原鋼鐵有限公司不銹鋼冷軋廠冷連軋2#RAP線是國內(nèi)第一條在線五連軋運行鉻、鎳鋼混合軋制生產(chǎn)線，軋制后過不銹鋼管脫脂時間短，約為3~8秒，對于脫脂及清洗帶鋼表面能力要求尤其苛刻，該工序?qū)⒅苯佑绊懞蠊ば蚰芊裆a(chǎn)出合格的產(chǎn)品，而目前沒有同行對標(biāo)參數(shù)。在軋制300系鋼種后，因該系列鋼種特點，使乳化液污染嚴(yán)重，帶鋼表面殘留物急劇增加，造成現(xiàn)有脫脂設(shè)備清洗難度的增加，產(chǎn)生側(cè)支撐印、臟印等表面缺陷。從2016年9月開始，由于生產(chǎn)線產(chǎn)能增加及軋制速度的提升，發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)304鋼種過程中，尤其在高速軋制過程中發(fā)現(xiàn)帶鋼板面殘留物急劇增多。更為嚴(yán)重的是，在11月全月因表面殘留物造成8卷不合格產(chǎn)品。改善前脫脂前后帶鋼表面見圖，退火后不合格產(chǎn)品見圖。

 本文從工藝流程、活性劑添加、設(shè)備設(shè)計和清洗等方面調(diào)整脫脂段各參數(shù)及優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)備，增加脫脂清洗去污能力，提升不銹鋼管表面質(zhì)量。

一、調(diào)整脫脂段各擠干輥壓力分布

 如果脫脂入口壓力過大，會造成不銹鋼管表面殘留物附著力加大，從而要求脫脂去污能力加強，且對擠干輥消耗嚴(yán)重；如果脫脂出口壓力過小，會造成帶鋼表面積水嚴(yán)重，無法烘干水印，同樣出現(xiàn)表面缺陷。為改善這一情況，現(xiàn)場對脫脂段各擠干輥壓力進行了調(diào)整。

 原脫脂段各擠干輥壓力均為0.5~0.6MPa，經(jīng)過現(xiàn)場實際觀察及理論分析，將1~7號擠干輥的壓力降低為0.2~0.3 MPa，而8~10號擠干輥維持0.5~0.6MPa不變，獲得了較好的效果，在保證帶鋼表面質(zhì)量的同時，又能降低擠干輥輥耗。脫脂段各擠干輥輥耗見表。

二、添加表面活性劑

 表面活性劑的使用降低了水的表面張力，一方面可使水溶液浸潤到鋼板表面，產(chǎn)生油污剝離；另一方面又將油污進行乳化，使之溶入溶液中。在脫脂液中，表面活性劑的親油基和親水基可對油和水發(fā)揮不同的親和力，各自獨立地同時產(chǎn)生作用。在水－氣界面或水－油界面，它能將親水基留在水中，而把親油基推出水面，使吸附了油脂的一端進入空氣或油相中，而形成定向排列的單分子層表面膜,可使水的表面張力或水油的界面張力由72 mN/m降到30 mN/m左右,因此在改善被脫脂帶鋼表面潤濕性的同時,還能將油脂滲透、卷離，達到乳化、分散和增溶除油的效果。

 冷軋不銹鋼管的清洗脫脂主要利用了油脂的皂化反應(yīng)及表面活性劑的作用，通過潤濕、滲透、卷離、分散和增容的方式，將不銹鋼管表面的油脂去除。經(jīng)過查找資料及多次試驗，目前選擇在脫脂1號箱體按一定比例添加表面活性劑。

三、改變脫脂清洗噴淋管安裝角度

 在現(xiàn)有脫脂能力達到最大值時，脫脂段所有設(shè)備功能已經(jīng)達到最大額定設(shè)定值，仍然不能徹底去除不銹鋼管表面污垢。原噴淋管噴淋角度方向與鋼帶同向，噴射形狀為60°扇形狀，噴射角度為15°，如圖5所示。經(jīng)過理論分析，原噴淋管安裝設(shè)計角度的水平分力與帶鋼運行方向同向，噴射水流與鋼板的相對速度為水流速度與鋼板運行速度之差，水流對鋼板的沖擊力相對較弱，清洗效果不佳。脫脂箱體共有4個，原噴淋管的噴射方向與帶鋼運行方向一致?，F(xiàn)調(diào)整為1號、2號箱體前3組與鋼帶方向一致，后8組鋼帶方向相反；3號、4號箱體調(diào)整為前1組與鋼帶方向一致，后2組鋼帶方向相反。調(diào)整后的噴淋管安裝角度見圖6，噴射水流與鋼板的相對速度為水流速度與鋼板運行速度之和，水流對不銹鋼管的沖擊力明顯增強，清洗效果明顯提升。

四、增加清洗補水管道閥

 要保證脫脂后帶鋼表面清潔度，清洗水的潔凈度就需要提高。原設(shè)計清潔水箱加水和排水閥門存在不足，造成清洗水的潔凈度較低，生產(chǎn)一天最終清洗水渾濁不堪，必須停產(chǎn)更換新水。主要瓶頸在于加水管道閥門流量不足。為此在原有補水基礎(chǔ)上增加加水管道、補水閥，提高補水能力，在此基礎(chǔ)上提高換水頻率，縮短了補水時間，提升了清洗水潔凈度。

五、優(yōu)化結(jié)果

  1. 未調(diào)整以前，每月因不銹鋼管表面污染造成臟印、鐵粉壓入等缺陷，導(dǎo)致全線停產(chǎn)，投入大量人力物力解決處理該問題。經(jīng)過一系列的工藝和設(shè)備精度調(diào)整，目前，帶鋼表面質(zhì)量得到有效提升，已經(jīng)可以穩(wěn)定進行生產(chǎn)。

  2.不銹鋼管表面質(zhì)量提升、缺陷帶鋼出現(xiàn)率降低為公司創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益：

  3. 原來每月因臟印、鐵粉缺陷虛產(chǎn)約6卷，目前降至2卷以內(nèi)，按照每卷20定，損失1200元/噸計算，每年可挽救損失約115萬元；原來每月因臟印造成機組降速影響時間約16小時，目前已不影響機組正常生產(chǎn)效率，按照每小時產(chǎn)量70噸，每噸鋼連軋成本優(yōu)勢300元計算，每年可挽救損失約400萬元。

六、結(jié)論

 1. 通過調(diào)整脫脂段各擠干輥壓力分布、添加表面活性劑、改變脫脂清洗噴淋管安裝角度、增加清洗補水管道閥等方法，增加了太鋼不銹鋼管冷連軋2#RAP線脫脂工藝清洗去污能力，帶鋼表面質(zhì)量得到提升。

 2. 通過對冷軋不銹鋼管脫脂工藝性能的改進，取得了較好的經(jīng)濟效益，每年可創(chuàng)造效益500萬元以上。