摘要：分析了冷轧硅钢在脱脂清洗带钢工艺过程中产生碱洗黑斑的机理和影响因素，并结合现有生产工艺条件。提出减少直至消除碱洗黑斑缺陷的措施。

关键词：冷轧硅；钢脱脂清洗带钢；碱洗黑斑

    O  前言

    冷轧硅钢作为钢铁企业的高附加值和深加工产品，其质量要求非常严格。因此，生产过程中各种质量缺陷的分析和控制尤为重要。碱洗黑斑就是众多缺陷中具有代表性的一种。本文结合生产实际，对碱洗黑斑产生机理进行分析和研究，并提出了解决办法。

  1  碱洗黑斑产生机理

  冷轧硅钢钢板表面污物主要有轧制油、机油、固体污物以及其它污物等，带钢运行速度在130m／min以上时，需要用18s左右的时间清洗干净这些污物。这要求碱洗系统设备状态、脱脂剂质量、工艺温度、水质等条件密切配合才能完成。基于碱洗黑斑缺陷在带钢表面呈不连续无规律细条线形分布，我们对黑斑部位及碱洗系统水质、污泥、胶辊脱落物等进行了成分分析。

    1．1  成分分析

    我们对碱洗黑斑部位与污泥、胶辊、正常部位的成分进行了对比。

    从对比结果中可看出，碱洗黑斑部位与钢板正常部位相比，明显增加的成分有Ca、P、Cl等元素，具体为：Ca增加了3．5728％，P增加了2．5775％，Cl增加了0．6100％，S增加了0．1758％，C增加了O．0278％，其它元素没有明显区别。说明碱洗黑斑部位很可能含有Ca、P、Cl等元素构成的化合物。

    碱洗系统污泥中的Ca、P含量相当高，Ca含量为9．79％，P含量为4．12％，它们与碱洗黑斑中Ca、P的成分非常接近，说明污泥与碱洗黑斑有一定的关系，碱洗黑斑很可能就是污泥粘在钢板表面经过挤干辊挤压造成的。

    碱洗系统中各种胶辐均含有Ca、P、Cl等元素，若胶辊产生磨损，磨损掉的细小颗粒会悬浮在溶液中，也可能提供这些元素。

    以上分析说明碱洗系统本身能够提供碱洗黑斑所含有的物质元素，进而导致黑斑产生。

    为了进一步研究碱洗黑斑产生机理，我们对碱洗系统的入口进水和漂洗水水质进行了分析，发现入口水质硬度比较高，其中Ca含量为0．0076％，Mg含量为0．0020%。对漂洗钢板后的水质进行检测，其中Ca、Mg离子含量降低，尤其是Ca，降低了O．0029％，说明该元素参加了反应并形成沉淀物。入口水质中本来不含磷酸根，漂洗钢板后进行水质检测却检测出磷酸根含量为0．0001％，表明在清洗带钢时，一部分碱液从带钢表面被带到水洗段，而这部分碱液中含有磷酸根。

    综合上述分析结果，在清洗带钢时，水中的Ca与脱脂剂中的PO₄^-3形成类似于Ca₃ (P0₄)₂的微溶性物质，这些微溶性颗粒悬浮于溶液中，随溶液喷淋或粘敷到钢板上，经过挤干辊的挤压而粘附到钢板表面，这种粘附物在水洗段很难被清洗掉，经过退火炉又不能烧掉，从而形成碱洗黑斑缺陷。

    1．2  黑斑缺陷样分析

    生产过程中，我们发现黑斑缺陷形状不一，碱洗黑斑多为无规律细长条状分布，所以也称细条黑斑；而焦油黑斑多为无规律圆形分布，故称圆形黑斑。我们对这两种不同形状的黑斑进行了取样分析。

    从分析结果可以看出，碱洗黑斑中的Ca含量明显高于正常钢板表面的含量，为1．12%，而正常钢板表面Ca含量为0；焦油黑斑中S含量明显增加，为7．74％，正常钢板表面S含量为0。说明碱洗黑斑缺陷与钙元素有一定的关系。焦油黑斑中含有较高的硫，一般是由焦油造成的。碱洗黑斑在生产中较为常见，而焦油黑斑相对较少。所以我们对碱洗黑斑进行了多次检验分析，结果表明该缺陷中钙含量非常高。必须对这种碱洗黑斑加以研究并采取相应的解决措施。

  2  碱洗系统分析

  既然已清楚碱洗黑斑是由碱洗系统造成的，所以有必要对碱洗系统进行分析。

  2．1  金属脱脂剂

  为了验证碱洗所用的脱脂剂是否为造成碱洗黑斑的原因之一，我们对脱脂剂成分进行了分析。虽然脱脂剂厂家对其配方严格保密，但金属的碱洗脱脂机理是一样的，即通过皂化、乳化、分散等多种作用，去除金属表面能发生皂化反应的油脂和不发生皂化反应的矿物油或其它有机污垢，而含有磷酸盐的表面活性剂乳化分散作用非常强。所以，脱脂剂的主要成分除了氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠、棚酸钠等碱或显碱性的盐外，也极有可能含有磷酸盐类的表面活性剂和一些络合剂等添加剂。

    若脱脂剂采用焦磷酸钠和三聚磷酸钠，可利用它们螯合钙镁离子，软化硬水，分散油污，调整溶液pH值，使溶液的碱性在清洗过程中不会发生大的突变。但它们同时会与钙生成的钙皂沉淀物牢固地附着在钢板表面，造成二次污染，尤其是被挤干辊或密封辊挤压，使钙皂沉淀物更加粘附在钢板表面，形成碱洗黑斑。因为其中有磷元素存在，所以脱脂剂本身成分是产生碱洗黑斑的因素之一。

    2．2  碱洗系统工艺、设备因素

生产中清洗脱脂工艺段采用的清洗方式为：碱喷洗、碱刷洗、高压水喷洗、水刷洗、水喷洗、热风干燥等，它涉及到喷淋压力、刷辊转速和压力、温度、带钢速度、刷毛质量等工艺条件。

    为了延长碱液和水的使用时间，节约成本，防止浪费，生产中采用循环使用方式，配备碱循环罐、水循环罐等，这样就带来碱液、水质质量下降问题。因为碱液中的螯合剂与水中的铁、钙、镁等离子形成配位化合物，这些金属的脂肪酸盐不溶于水并沉积在设备内，粘附在钢板表面，导致清洗效率下降，所以必须定期排放这些脏物。另外，更关键的是水质硬度，如果水质硬度太高，就会提供大量造成黑斑的钙离子，所以水的质量和硬度也是黑斑产生的重要因素。

    碱洗系统的毛刷清洗是利用刷辊洗刷的物理作用配合碱液清洗，提高转速和加大压力会强化这种作用。该系统中的各种托辊、支撑辊、挤干辊均为胶辊，若胶辊在碱液中脱落碎屑、损伤、溶解，也会提供钙和氯离子，尤其是氯离子，非常有可能参加反应形成氯化配合物。支撑辊等被动辊因各种原因不能正常旋转，带钢高速运行会与该胶辊产生很大的摩擦，使胶辊磨损，磨损掉的橡胶颗粒会融入到碱液里。如果胶辊因质量不佳产生裂缝，清洗中产生的钙皂等污垢会积聚在这里，一旦钢板与裂缝接触就会粘到这些污垢。另外，上下胶辊不转、磨损后会产生沟，使挤干辊挤不尽碱液，进而带入清洗水系统。碱液中的磷与水系统中的钙在一定条件下就会形成钙皂化合物。此时正处于碱洗系统的后处理段——水洗段，带钢将很快离开脱脂处理区。如果清洗水流此时不强劲喷射掉钙皂化合物，经过胶辊挤压后就会更加粘附在带钢表面，下道工序(退火炉)很难处理掉，经过退火炉加热烧结作用后，这些污物就会与带钢紧紧地固化在一起。

    以上分析表明，碱洗系统的工艺和设备条件也是造成碱洗黑斑产生的重要因素。

    3解决碱洗黑斑缺陷的方法

    消除碱洗黑斑缺陷最直接、最有效的方法是调整脱脂剂成分，使其适应生产工艺和设备特点。

    3．1调整脱脂剂成分

    分析结果表明，碱洗黑斑主要是由脱脂剂中的磷(或少量胶辊脱落物中的磷)与水质中钙、镁离子作用生成不溶于水的钙皂所致。为防止钙皂生成沉积在带钢表面，一是应减少脱脂剂中与钙、镁离子反应的螯合剂；二是要增加钙皂分散剂含量，以阻止钙皂生成。钙皂分散剂是一种特殊的表面活性剂，如a一磺基牛油脂肪酸甲醋盐等物质。生产实践表明，只调整脱脂剂本身成分，而不需改进其它工况条件，即可达到减少碱洗黑斑缺陷的目的。只要清洗溶液中不发生钙皂反应，碱洗黑斑就很难产生。在脱脂剂中增加阻止钙皂反应的成分，效果十分明显。

    3．2降低水质硬度

    水中的钙、镁离子等杂质对清洗带钢危害较大。实际生产中清洗带钢水质中的钙、镁离子含量相当高，50ral．水中的钙离子达到0．0076％，为钙皂反应提供了充足的原料和适宜条件，再加上水在70％左右很容易结垢，造成管道堵塞，喷流不畅，严重影响清洗效果。所以，降低水质硬度、保证水的质量也是解决碱洗黑斑缺陷的有效途径之一。

  3．3改善碱洗设备状况

  碱洗系统中的刷辊刷毛和各种胶辊质量以及管道和喷管水流通畅情况、各种辊旋转情况等也会对碱洗黑斑的产生有影响。因此，应调整好碱刷挤干辊工作状态，有效阻止脱脂剂中的磷进入水洗段与钙结合，防止钙皂反应发生；保证水流喷射强劲，发挥刷毛机械清洗作用，强化清洗效果。

  3．4优化碱洗工艺条件

  碱液中的磷与水中的钙可发生钙皂反应，生成的污染物长时间沉积在设备

中，应定期排放，以防止黑斑生成。生产中坚持每周检测油分、铁分，根据含量的多少制定排放制度，可有效地减少黑斑缺陷的产生，并阻止碳套结瘤发生。适宜的温度和较高的喷射压力等也是控制碱洗黑斑产生的措施之一。

    4结语

    综上所述，可通过以下措施减少乃至消除碱洗黑斑缺陷。

    (1)调整脱脂剂成分。

  (2)定期排放脏碱、脏水。

    (3)保证挤干辊、刷辊、支撑辊质量。

    (4)保证水流喷射通畅。

    采取以上措施后，目前生产中碱洗黑斑缺陷已经为零，如果将来水质硬度得到改善，碱洗黑斑缺陷将会得到彻底根除。(田静节选自《鞍钢技术》2006年第6期)