帶鋼生產(chǎn)中氧化鐵皮的控制方法研究

李玉林+趙建勇+張欣覿

摘 要：針對(duì)帶鋼生產(chǎn)中出現(xiàn)的氧化鐵皮問(wèn)題，分析了其形成原因和控制方法，并通過(guò)優(yōu)化軋制工藝參數(shù)，分析了常見(jiàn)的五類(lèi)氧化鐵皮缺陷；并通過(guò)優(yōu)化軋制工藝參數(shù)，明確了在實(shí)際生產(chǎn)中為減少氧化鐵皮的形成所采取的適宜加熱時(shí)間、開(kāi)軋溫度及終軋溫度。

關(guān)鍵詞：氧化鐵皮；熱軋工藝參數(shù)；缺陷；開(kāi)軋溫度；終軋溫度

中圖分類(lèi)號(hào)：F416.31 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）24-0072-03

引言

熱軋帶鋼表面質(zhì)量的影響因素有很多，如翹皮，劃傷，氧化鐵皮壓入與細(xì)孔等[1]。其中氧化鐵皮的壓入是表面質(zhì)量控制的難點(diǎn)。熱軋過(guò)程中有30%的產(chǎn)量損失與氧化鐵皮缺陷有關(guān)[2]。鋼坯在熱加工時(shí)表層生成的金屬氧化物就是氧化鐵皮氧化鐵皮[3]。不同的軋制工藝決定了鋼坯氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)及厚度[4]，氧化鐵皮結(jié)構(gòu)基體層到最外層依次由FeO、Fe3O4、

Fe2O3構(gòu)成。

1 氧化鐵皮的形成原因及控制方法

鋼坯在進(jìn)入熱軋之前需要進(jìn)入加熱爐中高溫加熱，由于爐內(nèi)存在氧化性氣體，很難做到無(wú)氧氛圍，致使鋼坯表面產(chǎn)生氧化鐵皮，通常稱(chēng)作一次氧化鐵皮。一次氧化鐵皮塑性差、脆而硬，粗軋時(shí)小顆粒狀的氧化鐵皮與基體相互擠壓，使鋼坯表面呈現(xiàn)凹坑。

引起帶鋼生產(chǎn)中出現(xiàn)的一次氧化鐵皮壓入缺陷的原因：（1）高壓水除磷機(jī)設(shè)備不完善，噴嘴堵塞、磨損以及噴射距離不合理都會(huì)引起帶鋼表面除磷不徹底，導(dǎo)致一次氧化鐵皮壓入；（2）一次氧化鐵皮與板坯界面結(jié)合力較強(qiáng)而難以用除磷機(jī)徹底清除，進(jìn)而隨板坯進(jìn)入粗軋工藝[5]。為防止此類(lèi)缺陷產(chǎn)生，應(yīng)確保過(guò)濾網(wǎng)無(wú)阻塞、除鱗水噴嘴暢通、高壓水除鱗機(jī)水量充足[6]。

帶鋼在粗軋過(guò)程中要經(jīng)過(guò)多道次軋制，粗軋時(shí)每個(gè)道次鋼坯都會(huì)與空氣和水接觸產(chǎn)生二次氧化鐵皮。二次氧化鐵皮需要經(jīng)過(guò)粗軋和精軋之間的高壓水除磷機(jī)去除，此時(shí)的氧化鐵皮與帶鋼的表面應(yīng)力小、脫落性差而難以去除。如果二次氧化鐵皮未清理干凈而進(jìn)行精軋就會(huì)導(dǎo)致二次氧化鐵皮壓入缺陷，對(duì)此二次氧化鐵皮的清除需要保證除磷設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和較強(qiáng)的水冷能力。

帶鋼在精軋過(guò)程和精軋后到最終卷曲冷卻中生產(chǎn)的氧化鐵皮稱(chēng)作三次氧化鐵皮。它的產(chǎn)生是由于精軋工作輥軋制時(shí)反復(fù)承受巨大壓力導(dǎo)致軋輥輥面老化，氧化膜脫落造成的[7]。這層氧化膜會(huì)黏附帶鋼表面形成壓入缺陷，導(dǎo)致帶鋼表面粗糙不平整，同時(shí)氧化膜脫落造成的輥面凸起部分與帶鋼相互作用，在周?chē)諝庵行纬扇窝趸F皮。

2 氧化鐵皮缺陷分類(lèi)及解決方法

從氧化鐵皮產(chǎn)生原因分析：氧化鐵皮共分除磷系、板道系、溫度系、軋輥系、粘鐵系。

（1）除磷系：此種缺陷在鋼坯表層常表現(xiàn)出長(zhǎng)條形且沿著軋制方向粗大壓入，并且長(zhǎng)條形壓入還會(huì)出現(xiàn)多處斷裂，此類(lèi)鐵皮多為一次或二次氧化鐵皮。

解決方法：定期檢修，換輥或躲峰時(shí)檢驗(yàn)噴水嘴有無(wú)壞損，同時(shí)按時(shí)維修其它相關(guān)除磷設(shè)備噴嘴；檢查噴嘴噴水時(shí)是否能夠完全覆蓋表面，并全力避免異物進(jìn)去除磷系統(tǒng)。

（2）板道系：鋼坯下表面在同一點(diǎn)處常出現(xiàn)多個(gè)類(lèi)似板條狀的氧化鐵皮缺陷，此種鐵皮缺陷在結(jié)構(gòu)上常見(jiàn)的氧化鐵皮有很大不同。

解決方法：軋制時(shí)避免出現(xiàn)發(fā)現(xiàn)死輥，定期檢驗(yàn)軋輥是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)；檢查軋制線上各處分布、機(jī)架內(nèi)出入口導(dǎo)板、刮水板螺絲等磨損等情況等；關(guān)注卷箱區(qū)、夾送輥區(qū)、輸送輥道、除磷區(qū)及小立輥區(qū)各個(gè)板道及輥面狀態(tài)，有無(wú)異物、硬點(diǎn)凸起。

（3）溫度系：溫度系氧化鐵皮呈疏松狀或散沙狀，這種由軋制溫度而引起的氧化鐵皮是三次氧化鐵皮。

解決方法：如果進(jìn)行精軋前溫度過(guò)高，會(huì)造成較多的氧化鐵皮，同時(shí)終軋溫度也會(huì)偏高，較高的終軋溫度不利于熱軋生產(chǎn)，所以可以適當(dāng)減少精軋時(shí)開(kāi)始溫度；熱軋速度越高，熱軋鋼坯的氧化越慢，機(jī)架間的冷卻水能夠增加熱軋速率，即為了減少此類(lèi)缺陷可以加大冷卻水使用，并注意機(jī)架入口溫度。

（4）軋輥系：鋼坯表層出現(xiàn)的黑點(diǎn)形氧化鐵皮是由軋輥的輥面脫落時(shí)在其表面形成一些細(xì)線條形、小斑點(diǎn)形及流星形的外貌造成。三次氧化鐵皮常常表現(xiàn)為軋輥系氧化鐵皮，并且呈現(xiàn)柳葉狀及小舟狀多種形態(tài)。

解決方法：在熱軋帶鋼生產(chǎn)中應(yīng)該保證軋制輥的工作溫度，標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)時(shí)軋制輥溫度不大于70℃；同時(shí)軋輥冷卻水過(guò)濾網(wǎng)要不定時(shí)更換；檢查維護(hù)軋輥表面氧化膜，防止脫落。

（5）粘鐵系：粘鐵系氧化鐵皮缺陷通常很難酸洗，顏色上呈暗紅色，外貌則是橢圓形或者圓形，很小的情況下會(huì)出現(xiàn)較淡顏色的無(wú)規(guī)則狀形貌。

解決方法：檢按期檢驗(yàn)維修設(shè)備時(shí)，打開(kāi)機(jī)架水，清除里面的雜物粉塵及其它不利物體；定期檢修時(shí)，確保機(jī)架出口下切水板噴嘴噴水全表面覆蓋。

圖1是常見(jiàn)的幾種氧化鐵皮缺陷，圖（a）代表局部未除磷形成的條帶狀氧化鐵皮缺陷，常發(fā)生于粗軋、精軋，由于除磷機(jī)個(gè)別噴嘴堵塞，導(dǎo)致局部區(qū)域未除鱗；圖（b）代表粗大氧化鐵皮缺陷，一般帶狀分布，有延伸變形痕跡，有明顯深度分布，發(fā)生原因常為粗軋或精軋前機(jī)架軋輥嚴(yán)重磨損；圖（c）代表彌散狀氧化鐵皮缺陷，呈現(xiàn)較深的鐵皮點(diǎn)狀壓入，不均勻分布，此種缺陷往往由于軋制溫度過(guò)高引起；圖（d）代表擦傷狀氧化鐵皮缺陷，呈線狀、條狀，通常由軋輥或花架摩擦帶鋼表面引起。

3 熱軋工藝參數(shù)對(duì)氧化失重率的影響

熱軋工藝中氧化鐵皮的形成主要受加熱時(shí)間和溫度影響，本實(shí)驗(yàn)主要研究爐內(nèi)加熱時(shí)間、開(kāi)軋溫度及終軋溫度的熱軋工藝參數(shù)，探索以上因素對(duì)氧化失重率的影響。

首先探究加熱爐內(nèi)板坯合適的加熱時(shí)間，圖2是試樣在加熱爐內(nèi)氧化失重率隨加熱時(shí)間的增加而變化的曲線。從圖中可看出，隨著時(shí)間增加，氧化失重率增加，即氧化鐵皮逐漸增加。在加熱開(kāi)始階段，氧化失重率急劇增加，是由于鋼坯與含氧氣體接觸產(chǎn)生氧化鐵皮，但是達(dá)到一定時(shí)間后，鋼坯表面生成的氧化鐵皮隔絕了空氣與基體的接觸，使氧化失重率趨于平穩(wěn)。為了達(dá)到熱軋時(shí)軋制要求，鋼坯在加熱爐內(nèi)的加熱時(shí)間應(yīng)選取15min。endprint

圖3是開(kāi)軋溫度和氧化失重率的關(guān)系曲線，通過(guò)熱軋工藝數(shù)據(jù)分析，鋼坯開(kāi)軋溫度控制超過(guò)上限，會(huì)導(dǎo)致帶鋼在粗軋機(jī)架出口形成熔化態(tài)的氧化鐵皮，精軋機(jī)前的除磷機(jī)很難除去，從而造成氧化鐵皮缺陷。如果開(kāi)軋溫度太低，達(dá)不到軋制工藝要求，根據(jù)圖3，開(kāi)軋溫度選取1140℃。

圖4是終軋溫度和氧化失重率間的關(guān)系曲線，如圖可知，隨著終軋溫度的上升，氧化鐵皮的氧化失重率逐漸增加。但在開(kāi)軋溫度不變的情況下，終軋溫度越低，則溫降越大，過(guò)冷度越低，F(xiàn)eO就越容易發(fā)生先共析轉(zhuǎn)變。所以隨著終軋溫度的降低，F(xiàn)eO含量逐漸減少，F(xiàn)e2O3、Fe3O4含量逐漸增大。在氧化鐵皮中，F(xiàn)eO含量逐漸越多，越容易酸洗，F(xiàn)e2O3越多酸洗越困難，所以應(yīng)適當(dāng)升高終軋溫度，減少帶鋼在軋制過(guò)程中的溫降，以減少Fe2O3的生成。結(jié)合實(shí)際生成工藝，終軋溫度選取860℃比較適宜。

4 結(jié)束語(yǔ)

氧化鐵皮的產(chǎn)生是不可避免的，但是為了盡量減少氧化鐵皮的形成，需要全面掌握其產(chǎn)生機(jī)理，制定準(zhǔn)確的防氧化措施來(lái)確保生產(chǎn)工藝的順利進(jìn)行。

（1）通過(guò)對(duì)氧化鐵皮的形成原因和氧化鐵皮缺陷分類(lèi)，系統(tǒng)介紹了解決氧化鐵皮的具體措施：定期檢修更換高壓水除磷機(jī)和噴嘴、加強(qiáng)軋輥表面維護(hù)、控制軋輥溫度及軋輥冷卻水過(guò)濾網(wǎng)等設(shè)備。

（2）通過(guò)研究熱軋工藝參數(shù)對(duì)氧化失重率的影響，優(yōu)化了熱軋時(shí)的工藝參數(shù)，確保在帶鋼生產(chǎn)中更好的減少氧化鐵皮的生成，鋼坯在率內(nèi)加熱時(shí)間選取15min，開(kāi)軋溫度確定在1140℃，終軋溫度確定在860℃。

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