凯发官网地址 熱軋帶鋼氧化鐵皮的形成與控制

摘要：分析了熱軋帶鋼表面氧化鐵皮的成因及形成機理，提出了消除氧化鐵皮的措施及其效果。
關鍵詞：熱軋帶鋼氧化鐵皮表面質量

1 引言
帶鋼熱軋過程中，因操作和控制不當會在成品材表面形成大面積氧化鐵皮的壓入，壓入表面的氧化鐵皮經酸洗后在缺陷處留下深淺不一的小麻坑，特別是一、二次氧化鐵皮的壓入，經酸洗后，在粗糙的坑底常伴有未除凈的氧化鐵皮顆粒，嚴重影響后工序冷軋板的表面質量，造成產品質量缺陷，2008年上半年鄂鋼熱軋帶鋼出現了兩次批量性的質量異議。因此有必要對氧化鐵皮壓入缺陷的形成原因進行分析并提出預防和消除措施。為弄清氧化鐵皮產生的原因和機理，優帶攻關組開展了攻關活動，以研究氧化鐵皮的形成機理并提出改進措施。本文由 吊鉤式拋丸機 生產廠家整理
2 氧化鐵皮
2.1 氧化鐵皮的分類
熱軋帶鋼表面的氧化鐵皮可分為一次氧化鐵皮、二次氧化鐵皮、三次氧化鐵皮和紅色氧化鐵皮。
2.1.1 一次氧化鐵皮
鋼坯在熱軋前，往往要在1100～1300℃下加熱和保溫。在此溫度下，鋼表面的鐵會與高溫爐氣中的氧化性氣體接觸發生氧化反應，生成一層1～3mm厚的氧化鐵皮。該氧化鐵皮將會由于除鱗不徹底而殘留在鋼坯表面。這樣的氧化鐵皮就被稱為一次氧化鐵皮，也叫一次鱗。一次鱗的內部存在有較大的空穴，為灰黑色鱗層，呈片狀覆蓋在鋼帶表面。一次鱗主要由Fe3O4組成。
2.1.2 二次氧化鐵皮
熱軋鋼坯從加熱爐出來經高壓水除去一次鱗后，進行粗軋。在短時間的粗軋過程中鋼坯表面的鐵由于與水和空氣接觸而會在鋼坯表面生成一層氧化鐵皮。這就是二次氧化鐵皮，也被稱為二次鱗。二次鱗受水平軋制的影響厚度較薄，鋼坯與鱗的界面應力也較小，所以剝離性差。二次氧化鐵皮為紅色，呈明顯的長條、壓入狀，沿軋制方向帶狀分布，鱗層主要成分為FeO和赤鐵礦Fe2O3等。
2.1.3 三次氧化鐵皮
熱軋精軋過程中，帶鋼進入每架軋機時其表面由于被氧化而產生的氧化鐵皮層殘留在帶材上的氧化鐵皮稱為三次氧化鐵皮。三次氧化鐵皮缺陷在缺陷帶鋼表面是可以通過肉眼觀察到的，為黑褐色、小舟狀，其分布相對密集，通常是細小、散沙狀地分布在缺陷帶鋼表面，細摸有手感。有三次氧化鐵皮的缺陷帶鋼在酸洗后會在其表面缺陷處留下深淺不一的針孔狀小麻坑，這些小坑在正常熱軋帶鋼的表面是看不見的，只有借助于低倍金相顯微鏡才可以觀察到。三次氧化鐵皮的成分主要為FeO，Fe2O3和Fe3O4。
2.1.4 紅色氧化鐵皮
在冷卻水質呈酸性或軋低溫鋼時，帶鋼表面易出現層紅銹，即紅色氧化鐵皮。紅色氧化鐵皮無明顯深度，呈不規則片狀。紅色氧化鐵皮分兩種：一種在帶寬方向呈非均勻分布，主要分布在中間，偏向操作側，在紅色與藍色處有明顯水印，在鋼帶長度方向上也呈不均勻分布，個別部位稍輕些；這種氧化鐵皮較厚，矯直時可崩起，可用高壓風吹去，殘余的紅色很易被擦去，此紅色氧化鐵皮通常也被較貼切地稱為紅銹。另一種紅色氧化鐵皮沿帶寬方向呈均勻分布，一般靠邊部100mm內稍重些，卷外部比內部重些；這種氧化鐵皮較薄。
2.2 氧化鐵皮的成因
2.2.1 一次氧化鐵皮產生的原因
一次氧化鐵皮產生的主要原因：（1）鋼坯在加熱爐內被加熱到的溫度過高和被加熱的時間過長；（2）加熱爐內氣氛不好，供入的風量過大；（3）加熱爐內出現了負壓強，吸入了冷空氣；（4）煤氣中的氧化性氣體—水分過多。在加熱過程中，若出現上述情況中的一種或數種，在出鋼軋制時，便會在鋼坯表面上產生不
易被清除掉的一次氧化鐵皮。
2.2.2 二次氧化鐵皮產生的原因
二次氧化鐵皮產生的主要原因有開軋溫度過高，除鱗時序不當和粗軋除鱗設備（噴嘴）使用存在問題等。
2.2.3 三次氧化鐵皮產生的原因
三次氧化鐵皮產生的原因主要有精軋溫度及卷取溫度過高。
2.2.4 紅色氧化鐵皮產生的原因
紅色氧化鐵皮主要是由于軋制過程中，因水質酸性過重或軋低溫鋼而形成的。
3 熱帶除鱗中存在的問題
3.1 軋前除鱗中存在的問題
3.1.1 加熱方面的問題
（1）鋼坯在加熱爐里被加熱到的溫度過高和被加熱的時間過長；（2）加熱爐內的氣體成分沒有控制好，供入的風量過大；（3）加熱爐內出現了負壓，因而導致大量的冷空氣被吸入；（4）煤氣中的水分過多。在加熱過程中，當出現上述情況時，便會在軋前在鋼坯上形成一層不容易被清除掉的氧化鐵皮。
3.1.2 除鱗設備方面的問題
（1）高壓水除鱗系統噴出的水壓強不足；
（2）高壓水除鱗系統的噴嘴磨損嚴重，噴力小；
（3）高壓水除鱗系統的噴嘴存在堵塞現象；
（4）噴嘴噴出的高壓水未能集中噴射到鋼坯表面上；
（5）噴嘴的噴射角度設置不當；
（6）高壓水的噴射距離過近或過遠；
（7）除鱗時序不當，設備的使用投入不足。
3.1.3 軋輥方面的問題
（1）粗軋軋機的軋輥質量存在問題，導致軋輥很容易被氧化和磨損；
（2）粗軋軋機的軋輥更換不及時，輥面被氧化和磨損嚴重等。
3.2 精軋除鱗中存在的問題
（1）精軋溫度過高；（2）精軋除鱗時序不當；（3）缺少粗軋軋中或軋后除鱗工藝；（4）粗軋軋中或軋后除鱗設備或其使用存在問題；（5）精軋軋機的軋輥質量存在問題，導致軋輥很容易被氧化和磨損；（6）精軋軋機的軋輥更換不及時，輥面被氧化和磨損嚴重等。
4 控制氧化鐵皮的措施
4.1 預防措施
4.1.1 一次氧化鐵皮的預防措施
（1）鋼坯加熱方面的預防措施：①嚴格控制鋼坯的加熱溫度和加熱時間。加熱工應根據加熱鋼坯、鋼種、軋制成品規格以及軋制速度和節奏的不同來控制各種鋼種和不同規格的鋼坯在加熱爐內各段的加熱溫度和加熱時間。例如，在軋制Q195等易產生氧化鐵皮的鋼種時，鋼坯頭部軋制溫度應按中下限控制，也可采用快速加熱方式以縮短其鋼坯的在爐時間，特別是高溫段的在爐時間。在軋機停軋時，應根據停軋時間的長短來適當地降低爐內溫度，停軋一段時間開始軋制時，鋼坯的加熱溫度應提前提升到開軋溫度。②合理控制爐內空燃比及氣氛。在正常生產中，供入爐內的空氣量應根據煤氣熱值的變化而變化。當煤氣質量一般時，供入爐內的煤氣和空氣量的比率一般應為1﹕2，生產上應根據熱值的變化來調整空燃比；爐氣中的SO2等氣體會在還原性氣氛中形成硫化物等使鋼坯表面的氧化鐵皮難于去除，所以應設法保持爐內的氧化性氣氛。在軋機停軋時應降低加熱爐內各段的供風量，特別是均熱段的供風量，其降低的幅度應比加熱段稍大一些，降低的標準以煙溫不超過800℃，風溫不超過500℃為準；爐內的氣氛還應保持為氧化性，以防止SO2等在還原性氣氛中形成使鋼坯表面的氧化鐵皮難以去除掉和硫化物等。做好排水工作，以減少帶入煤氣中的水分。③合理控制爐內壓強。在正常生產時，加熱爐內的爐壓應始終保持微正壓，壓力值約為5～6Pa；在軋機停軋時，應適當關閉加熱爐的煙道閘門，以保持爐膛內的壓強始終為正壓，且比正常軋制時高出2～3Pa，不低于10Pa。
（2）鋼坯的化學成分方面的預防措施：鋼中的一些合金元素對于鋼坯表面氧化鐵皮的生成也有一定影響，碳、硅、鎳、銅、硫等會促進鋼表面的氧化鐵皮的生成；而錳、鋁、鉻等卻可以減緩氧化鐵皮的生成。例如，硫與鋼發生化學反應生成的液態的硫化鐵，不但會促進氧化鐵皮生成而且還會增加氧化鐵皮與金屬的接觸粘度，從而增加氧化鐵皮的消除難度。對此應要求軋鋼的上道工序在煉鋼過程中設法降低有害化學元素的含量和增加有益化學元素的含量。
（3）軋制生產管理方面的預防措施：為了預防鋼坯的表面產生氧化鐵皮，軋制過程中應采取以下措施：①在軋機停軋時，調度人員應準確確定軋機停軋的時間，以便于加熱工進行加熱停軋保溫操作；②在故障消除或停軋檢修完成前，調度人員應提前一段時間通知加熱工，以便于其進行加熱升溫操作；③加熱爐降溫一段時間開軋時，應按開軋溫度出鋼，不得急加熱；④除鱗設備出現故障或者其除鱗能力下降時，應在故障消除后再恢復生產；⑤工段長在接到質檢反饋的氧化鐵皮信息后，應及時對鋼坯的加熱溫度、加熱和軋制節奏、除磷點等加以調整，必要時還需對除磷設備加以檢查。
4.1.2 二次和三次氧化鐵皮的預防措施
為了防止在帶鋼軋制過程中在其表面產生二次和三次氧化鐵皮，應嚴格控制開軋溫度、縮短帶鋼在軋機機架內的停留時間、加強除磷點和軋機的維護。
（1）嚴格控制粗精軋開軋溫度：當溫度高時，經過除磷后的高溫鋼坯會迅速生成二次氧化鐵皮，而且在高溫下氧化鐵皮呈熔融狀，難以去除。因此，當鋼坯的加熱溫度過高時應通知加熱工及時降溫。此外，還應采取適當措施，以降低帶坯表面的溫度。由于氧化鐵皮的熔點為1030℃左右，所以為保證有效除磷，中間坯頭部的溫度應設法控制在1030℃以下。
（2）縮短帶鋼在軋機機架間的停留時間：縮短帶鋼在軋機機架間的停留時間可以減緩氧化鐵皮的增長。這可以通過限制中間坯的厚度和提高軋制節奏來實現。
（3）精軋機架間冷卻：在精軋機架間設有機架間冷卻水，應盡量開啟前三架機架間的冷卻水，這樣，不僅可以保證終軋溫度，而且還可以減緩氧化鐵皮的增長和將其去除。
（4）加強軋機的維護：針對軋輥的磨損和氧化會在軋后的帶材表面形成鐵皮氧化鐵皮，
可通過采取以下措施來加強對軋輥表面的維護，以防止其表面被磨損和氧化。①控制好冷卻水。軋輥冷卻均勻可以延長軋機工作輥的壽命，保護輥面，從而提高帶鋼的表面質量。②改善水質。改善水質可減緩軋輥的表面腐蝕，提高使用壽命。
4.2 改進措施
（1）調整粗軋除鱗噴嘴高度及裝配角度，以保持其較佳除鱗效果。噴嘴與噴水管的軸線夾角較好應取為15°，水流與鋼坯垂直面的夾角較好也應取為15°，噴射散射角較好應取為30°，
噴嘴的安裝高度應為150～200mm，兩個噴嘴噴水線在鋼坯上的投影線寬度重疊區應為10～20 ㎜ ，每次檢修時應加以檢查，不合要求的應加以調整。
（2）檢查噴嘴以防其過多磨損、堵塞、脫落。①噴嘴的磨損不易檢測，應根據軋制產量來定期更換。②每次換輥檢修時應把所有噴嘴切換到常壓水，然后現場檢查各噴嘴有無堵塞和脫落以及從側面觀察除磷水噴射扇面是否良好。
（3）加強除磷水質的管理，定期檢查過濾器，發現異常后應及時更換，此外還應定期清理雜物和補充新水。
（4）檢查管道及噴嘴座有無降低管道壓力的泄漏情況。①現場點檢除磷閥關閉時的管路封閉情況；②檢查除磷壓力顯示反饋值。生產中經集管封閉壓力測試發現某一除磷組壓力偏低時，經請示后應及時更改除磷組；③巡檢時應注意噴射閥、泵組、管路和壓力等是否正常。（5）檢查鋼坯是否穩定進入除鱗箱和除鱗高壓水是否開啟過遲或關閉過早；確保粗軋前下噴水冷卻水量。
5 效果分析
2008-08 采用了嚴格控制鋼坯的加熱溫度和加熱時間、合理控制爐內空燃比及氣氛、設法降低有害化學元素的含量和增加有益化學元素的含量、嚴格控制粗精軋開軋溫度和縮短帶鋼在軋機機架間的停留時間等預防措施和改進措施。通過這些預防和改進措施，帶鋼表面的氧化鐵皮有了大幅度的減少，帶鋼的表面質量有了很大的提高，質量異議明顯減少。
6 結語
（1）加強鋼坯的加熱溫度、除鱗設備、鋼坯的化學成分、煤氣水分、生產過程的管理和控制是減少一、二次氧化鐵皮產生的有效手段；根據加熱鋼種、軋制成品規格以及軋制速度和節奏等的不同，做好以上幾方面的工作可減少或一、二次氧化鐵皮的產生。
（2）精軋軋機工作輥表面的氧化膜剝落導致的工作輥粗糙、水質呈酸性、軋低溫鋼，是產生三次氧化鐵皮的直接原因，通過加強輥面的維護、加強水質的檢查和控制、不軋低溫鋼，可減少三次氧化鐵皮的產生