平整液对冷轧带钢表面缺陷的影响

池永清

（唐钢高强汽车板有限公司，河北 唐山 063000）

在冷轧带钢生产中，以热轧卷为原料，加工高性能、高附加值的冷轧产品。如今，冷轧带钢广泛应用于汽车、家电、建筑等诸多领域，随着对钢铁材料技术要求的不断提升，冷轧带钢在厚度和精度方面表现出明显的变化。矫直速度和杂质率是对深冲特性和带钢强度的再加工，以满足各种客户对冷轧带钢产品的需求。生产过程中取消冷轧带钢退火后的驱动平台，防止深加工在此过程中，会发生拉伸变形，因此退火后的冷轧带钢必须进行压平，以提高整体质量和生产率。

平整工艺在生产中可分为干平整和湿平整干平整，生产过程中不添加任何平整液。不平整车产在生产过程中加入具有较强清洗作用以及防锈作用的润滑剂时平整是一种先进的生产工艺，应用食品等生产，可以有效清除蛋糕表面的杂质，提升待岗表面质量同时与干平整工艺方式相比时平整，生产过程中可降低30%～40%的轧制力。并且在生产过程中带钢表面质量也得到了很大提升，由于食品等工艺中添加了平整液，所以对带钢表面影响较大，平整液成分主要为水溶性或油溶性的防锈剂，通过平整液的作用，可以保证在杂质过程中，钢板的伸长率降低了杂质，在带钢表面的附着力也使压平后的带钢具有良好的防锈性能。但由于这类防锈剂的存在，也会造成带钢表面出现黄斑等缺陷。主要分析冷轧带钢生产中出现压扁点的原因，找出这类缺陷产生的机理，并通过改变生产工艺方式，提升带钢表面质量。

1 生产实践研究

所选取的冷轧带钢样板均来自于我公司自供生产的冷轧带钢。通过电子显微镜对冷轧带钢表面缺陷进行扫描，在相同的平整工艺状态下，一般设定平整压下率为0.5%～2.0%，对现有的平整液进行化学成分分析，发现平整液主要成分为有机酸有机胺和表面活化剂等成分，在这样的平整液基础上添加钼酸盐，磷酸盐缓释剂，对平整液进行成分结构调整，让平整液的使用效果更理想，促进冷轧带钢表面生产过程中的氧化膜形成速度。

测试方法为标准三电极法，即参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂片，工作电极为样品，在样品上留出工作面1cm×1cm，其他表面以聚四氟乙烯和石蜡封固，电化学工作站扫描速度为0.2mV/s，腐蚀介质为3.5%NaCl溶液。采用电化学法评价流平液对冷轧钢带表面成膜速率的影响，采用阴极极化法去除试样表面原有的氧化膜，然后基于恒电位仪电位-时间曲线测量不同电解时间条件下冷轧带钢表面电位的变化，以流平液为电解液。

2 研究与讨论

2.1 冷轧带钢表面平整黄斑缺陷产生机理

冷轧带钢表面形成的黄斑，通常是一定宽度的长条带。冷轧带钢中间常出现黄色或褐色斑点，并沿料库方向连续延伸，呈对称分布。这类黄斑一般在生产过程后放置一段时间会愈发清晰明显，为了对这类产品缺陷产生机理进行深入研究，通过现场取样以及电镜扫描等对这类缺陷形貌进行分析，如图1所示。

图1 冷轧带钢表面平整黄斑缺陷和正常部位的表面形貌

由图像分析，不难发现带钢表面出现黄斑缺陷一般多发生在带钢表面，具有疏松小坑洞部位，并且在这些坑洞部位存在很多细微异物，通过对成分进行分析，主要为氧化铁成分，而冷轧带钢正常，表面质量分布较为均匀平整，无明显缺陷，由此可判定，冷轧带钢表面黄斑主要产生原因。主要由于在平整前平整液喷洒在带钢表面附着于表面上，在生产过程中由于带钢与平整轨之间发生摩擦，导致表面温度不断上升，尽管在选举过程中进行了一定的吹扫，但表面受温度影响，仍残留大部分氧化液以及平整液，同时，钢带表面附着一定量的氧化物后，当温度较高时，带钢温度与环境温度相差较小，水分凝结率增大，氧化物成膜速率较高，对不同氧化膜之间的电位差，进而改变了整个氧化膜的附着能力以及抗腐蚀能力，进而产生了平整的黄色锈斑。当冷轧带钢卷，取过程中带钢，中部凸起且压紧，边缘上方的冷凝水分不容易向外扩散，并最终导致在带材边缘选择的相对角脆性。当中间部分的温度下降时，水蒸气压也大于周围压力。水蒸气通过胶带的两层。由于氧势差，毛细管扩散到环境中，进而造成带钢中间部位与边部的氧化膜氧势差，最终表现为带钢表面中间部位呈现黄斑缺陷较多。

由以上分析可知，冷轧带钢表面黄斑缺陷主要取决于温度、表面状况和整平液的特性，化学极化曲线分析如图2所示。

图2 无氧化膜带钢的电化学极化曲线

2.2 平整液对冷轧带钢表面氧化膜的影响

为了弄清平整液成分对冷轧带钢表面氧化膜形成速度的影响，分析其电位－电解时间曲线，结果如图3（a）所示。由图3（a）可知：当电解时间小于200s时，随着时间延长，冷轧带钢表面电位向正向移动，且迅速升高。相对于SP10平整液，以SP3平整液为电解液的冷轧带钢表面电位变化较快；当电解时间为100s时，其对应的冷轧带钢表面电位可迅速提高到-0.45V；而当电解时间大于200s时，随着时间的推移，两种整平液会在钢带表面的所有氧化膜上产生电位差，氧化膜以更快的速度形成。在这种状态下，两层氧化膜之间的电位差较小，因此氧化膜形成较慢，两层氧化膜之间的电位差较大。在整个扫描过程中，带钢表面氧化膜的开裂程度与感应电位差直接相关。由于氧化膜开裂，黄斑层出现缺陷主要是由于流平液与带钢表面直接接触，增加了带钢表面氧化膜的形成率，如果在生产中可以有效改变这类现象，可以降低带钢表面黄斑缺陷。

图3 不同成分平整液平整的冷轧带钢表面电位－电解时间曲线

2.3 平整液添加剂对冷轧带钢表面氧化膜生成速度影响

由于在流平液中添加钼酸盐的成本较高，因此在生产过程中可在流平液中加入各种添加剂代替木质素，可有效降低生产成本，同时也能改变平整夜的性能，在生产过程中本课题组对这类生产缺陷进行了生产时间跟踪，通过大量生产时间数据发现可以使用铬酸盐，亚硝酸盐或者硅酸盐添加剂来改善平整液的性能。通过对改善后的平整液进行生产实践数据研究，由图4可知，随着电解时间的增长，冷轧钢带表面电位对应于流平液的趋势也趋于平坦，以对应不同浓度的流平液的生产，将各类添加剂的成分比例分别调整为4.0%，6.3%，7.0%，8.0%，10%得到相对应的生产实践数据，如图4所示。

图4 含不同添加剂平整液平整的冷轧带钢表面电位－电解时间曲线

3 结论

冷轧带钢表面黄斑缺陷的主要成分是氧化铁。这类物质主要是腐蚀产物。其原因主要是由于带钢表面氧化膜的开裂和电位差，冷轧钢带表面氧化膜的分辨率，数电位差值可以大幅降低这类缺陷产生的原因，在平整液作用下，冷轧带钢表面可以形成新的氧化膜，因此在生产过程中对膨整液进行成分调整，通过添加各种添加剂，可以提高表面氧化膜的形成速度，通过添加磷酸盐和木质素，可以有效提高这类氧化膜的形成速度。随着流平溶液中铬酸盐浓度的增加，冷轧带钢，钢表面形成氧化膜，速度先增大后减小。最终确定当平整液中，铬酸盐质量分数为6%时，氧化膜生成速度最为理想。