連續(xù)退火冷軋板表面銹點(diǎn)產(chǎn)生的原因及對(duì)策

趙宗楠,楊 逾,廖加寶

(廣州JFE鋼板有限公司,廣東 廣州 510000)

廣州JFE鋼板有限公司冷軋廠連退機(jī)組是一條生產(chǎn)高端汽車內(nèi)、外板的連續(xù)退火生產(chǎn)線,所生產(chǎn)的冷軋板廣泛用于國(guó)內(nèi)各大日系汽車廠。在一段時(shí)間內(nèi),某車廠沖壓車間在進(jìn)行沖壓前板料表面檢查時(shí),發(fā)現(xiàn)落料后的板料上有銹點(diǎn)缺陷,判定為原料本身帶來的缺陷。為了查明銹點(diǎn)產(chǎn)生的原因,通過對(duì)大量的鋼卷進(jìn)行表面銹點(diǎn)檢查,統(tǒng)計(jì)銹點(diǎn)發(fā)生頻率和發(fā)生規(guī)律；并對(duì)銹點(diǎn)部位進(jìn)行缺陷形貌和SEM成分分析,結(jié)合連退機(jī)組生產(chǎn)過程工況,成品儲(chǔ)存環(huán)境及后工序重卷機(jī)組生產(chǎn)條件等因素的調(diào)查,系統(tǒng)分析了冷軋板產(chǎn)生銹點(diǎn)的原因,提出綜合改善措施。

1 銹點(diǎn)產(chǎn)生的原因分析

1.1 銹點(diǎn)發(fā)生規(guī)律和成分分析

為了探明銹點(diǎn)的發(fā)生規(guī)律,對(duì)在庫的退火冷軋卷安排到重卷機(jī)組進(jìn)行表面銹點(diǎn)檢查,發(fā)現(xiàn)銹點(diǎn)與連退機(jī)組的生產(chǎn)時(shí)間存在一定的規(guī)律。對(duì)672個(gè)連退成品卷過重卷機(jī)組的銹點(diǎn)檢查數(shù)據(jù)收集,匯總銹點(diǎn)發(fā)生規(guī)律,得出銹點(diǎn)的生成受到鋼卷在庫存放的天數(shù)的影響,存放時(shí)間越長(zhǎng)銹點(diǎn)發(fā)生概率越高(圖1),且隨著產(chǎn)出時(shí)間的延長(zhǎng),銹點(diǎn)的大小和數(shù)量均會(huì)增大。并且銹點(diǎn)在鋼卷頭尾部數(shù)量相對(duì)較多,上下表面均會(huì)出現(xiàn)。經(jīng)過對(duì)銹點(diǎn)部分進(jìn)行取樣放大形貌觀察,發(fā)現(xiàn)銹點(diǎn)直徑一般為1～2 mm,大小不一,銹點(diǎn)中間0.05～0.20 mm部分呈深褐色或者黑色,外圍部分呈現(xiàn)淺黃色(圖2)。

圖1 銹點(diǎn)發(fā)生率Fig.1 Incidence of rust spots

圖2 銹點(diǎn)圖片F(xiàn)ig.2 Rust spot picture

通過對(duì)銹點(diǎn)部位進(jìn)行SEM成分分析[1],銹點(diǎn)邊緣部分呈現(xiàn)淺黃色部分元素C、O、Fe(圖3),中間深褐色部分有C、O、Fe、Cl、Si、Al、Ca、S、Ba等元素(圖4),具體元素含量見表1。

表1 銹點(diǎn)SEM元素成分分析Table 1 SEM elemental analysis of rust spots %

圖3 銹點(diǎn)邊緣淺黃色部位成分Fig.3 Composition of light yellow parts at the edge of rust spots

圖4 銹點(diǎn)中間深褐色部位成分Fig.4 Composition of dark brown part in the middle of rust point

1.2 銹點(diǎn)原因分析

通過銹點(diǎn)形貌和成分分析可以看出,銹點(diǎn)中間部位,顏色是深褐色乃至黑色,含有Cl、Ca等大量雜質(zhì)元素；銹點(diǎn)外圍部分顏色淺黃色,元素只有C、O、Fe三種。通過上述現(xiàn)象分析,初步可以判斷在生產(chǎn)過程中有異物黏附在鋼板表面,即銹點(diǎn)中間的深褐色部分,直徑為0.05～0.20 mm,故連退機(jī)組剛產(chǎn)出的鋼卷表面較難發(fā)現(xiàn)銹點(diǎn)。鋼卷產(chǎn)出后經(jīng)過一段時(shí)間的放置,至車廠使用時(shí),初始的異物元素影響周邊正常區(qū)域,造成氧化,使銹點(diǎn)直徑變大至1～2 mm,所以在車廠使用時(shí)發(fā)現(xiàn)有銹點(diǎn)缺陷。

1.2.1 生產(chǎn)工藝調(diào)查

為了查明鋼板表面黏附的異物來源,首先對(duì)連退機(jī)組入口清洗區(qū)、水淬區(qū)、平整液、防銹油等在線純水和介質(zhì)取樣分析Cl離子含量[2],通過檢測(cè),機(jī)組液體介質(zhì)中的Cl離子含量均在標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi),沒有發(fā)現(xiàn)異常。

其次,對(duì)連退機(jī)組所有吹掃板面的風(fēng)機(jī)管道和噴嘴進(jìn)行點(diǎn)檢和異物取樣分析,發(fā)現(xiàn)一些管道由于是碳鋼材質(zhì),經(jīng)過了幾年的生產(chǎn)運(yùn)行,部分管道內(nèi)部生銹嚴(yán)重(圖5)；在生產(chǎn)時(shí),管道內(nèi)的銹粉被吹到板面上,再經(jīng)過輥系的擠壓,牢牢黏附在鋼板上。

圖5 管道生銹圖 Fig.5 Rusty pipe

另外,還對(duì)機(jī)組鋼板運(yùn)行通道線周圍的異物進(jìn)行采樣分析,通過元素成分分析和銹點(diǎn)中間部位異物成分進(jìn)行比對(duì)(表2),分析判斷出造成板面銹點(diǎn)可能性大的異物源。

表2 銹點(diǎn)成分分析結(jié)果與連退機(jī)組異物對(duì)比Table 2 Comparison of rust spot composition analysis results with foreign matters of continuous annealing line %

從成分分析來看,入口烘干機(jī)管道、終冷段風(fēng)箱、水冷段烘干機(jī)管道均含有有害元素Cl,并且與銹點(diǎn)中部的元素成分高度相似,判斷極有可能是導(dǎo)致鋼板產(chǎn)生銹點(diǎn)的主要原因。

1.2.2 后工序原因調(diào)查

經(jīng)過對(duì)連退機(jī)組可能產(chǎn)生的入口烘干機(jī)管道、水冷段烘干機(jī)管道以及退火爐終冷段的風(fēng)箱管道進(jìn)行徹底除銹清掃處理,對(duì)于無法清理的退火爐終冷段風(fēng)箱,全部更換為不銹鋼材質(zhì)后,銹點(diǎn)情況明顯好轉(zhuǎn),但并沒有徹底杜絕,在汽車廠使用的鋼卷仍然發(fā)現(xiàn)銹點(diǎn),但是數(shù)量較之前已經(jīng)明顯下降；并經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn),發(fā)生銹點(diǎn)的鋼卷都是2號(hào)重卷機(jī)組生產(chǎn)的鋼卷,并且銹點(diǎn)發(fā)生在鋼卷頭尾部200 m內(nèi)。通過對(duì)2號(hào)重卷線通道線和輥系(圖6)的檢查,并對(duì)輥面異物取樣分析,發(fā)現(xiàn)2號(hào)重卷線1#/2#夾送輥輥面異物成分和銹點(diǎn)異物成分高度相似,該夾送輥是膠輥,容易黏附異物,并且只在帶鋼頭部穿帶和尾部剪切的時(shí)候壓下,和銹點(diǎn)的發(fā)生位置基本吻合,可以確定該部分的銹點(diǎn)是2#重卷線的1#/2#夾送輥造成。

圖6 2號(hào)重卷輥系示意圖Fig.6 Roll system of 2# RC

2 解決銹點(diǎn)問題的措施

從上述結(jié)果和分析可見,連續(xù)退火后的冷軋板非常容易生銹,生產(chǎn)過程中某個(gè)環(huán)節(jié)控制不當(dāng),就會(huì)產(chǎn)生銹點(diǎn)缺陷。經(jīng)過對(duì)生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的調(diào)查和元素成分對(duì)比分析,可以判斷廣州JFE鋼板有限公司冷軋廠連退機(jī)組的冷軋板銹點(diǎn)產(chǎn)生的可能原因是連退機(jī)組入口段烘干機(jī)管道、退火爐終冷段風(fēng)箱和管道、水冷段出側(cè)烘干機(jī)管道生銹嚴(yán)重產(chǎn)生銹粉等異物,以及產(chǎn)出鋼卷庫存防護(hù)不當(dāng)異物污染2號(hào)重卷機(jī)組輥系綜合因素導(dǎo)致,所以要解決這個(gè)問題應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改善,具體的做法是:

(1) 對(duì)入口烘干機(jī)管道、退火爐終冷段風(fēng)機(jī)管道、水冷段出側(cè)烘干機(jī)管道進(jìn)行徹底的除銹處理,并將管道內(nèi)的異物清掃干凈,確保吹掃板面時(shí)無異物產(chǎn)生。

(2) 退火爐終冷段的冷卻風(fēng)箱由于是碳鋼材質(zhì),生銹嚴(yán)重,更換為不銹鋼材質(zhì)。

(3) 對(duì)2號(hào)重卷機(jī)組的輥系進(jìn)行清潔,鋼卷在上線前,內(nèi)、外圈要求檢查并清潔。

(4) 對(duì)鋼卷存放的庫區(qū)進(jìn)行5S整理,對(duì)庫區(qū)地面和鋼卷放置鞍座,建立衛(wèi)生管理；另外連退機(jī)組產(chǎn)出的鋼卷必須及時(shí)包裝,嚴(yán)禁裸卷長(zhǎng)時(shí)間放置在庫區(qū)。

以上對(duì)策實(shí)施后,跟蹤了340個(gè)卷的表面檢查情況,銹點(diǎn)發(fā)生率明顯降低,基本解決連退材料板面銹點(diǎn)問題(圖7)。

圖7 措施實(shí)施后銹點(diǎn)發(fā)生率Fig.7 Incidence rate of rust spots after countermeasure

3 結(jié)語

眾所周知,冷軋板的銹點(diǎn)問題一直是困擾各鋼企的普遍問題,各條生產(chǎn)機(jī)組產(chǎn)生的原因也各不相同。廣州JFE鋼板有限公司冷軋廠連續(xù)退火機(jī)組的冷軋板發(fā)生的銹點(diǎn)問題主要是由于連退機(jī)組的入口烘干機(jī)管道、退火爐終冷段風(fēng)機(jī)管道、水冷段出側(cè)烘干機(jī)管道和退火爐終冷段的冷卻風(fēng)箱生銹,銹粉等異物被吹到鋼板表面；鋼卷庫存防護(hù)不當(dāng),以及2號(hào)重卷機(jī)組輥系異物導(dǎo)致。通過采取針對(duì)性的措施后,銹點(diǎn)發(fā)生率大幅減少,基本杜絕了連退材料板面的銹點(diǎn)問題,滿足了汽車廠的要求,效果理想。