本鋼1700線氧化鐵皮產生原因和防護措施

劉鴻智 孫開宇 趙瑛珺

摘 要：針對本鋼1700線現有工藝設備存在的氧化鐵皮問題，分別從加熱溫度、除鱗系統、精軋機組負荷等方面進行分析和優化，并提出改進措施。使得本鋼1700線產品表面質量得到了提升，各類氧化鐵皮缺陷產品占比降低明顯。

關鍵詞：熱軋板;氧化鐵皮;表面質量;工藝控制

中圖分類號：TG335.11 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）19-0064-02

0 引言

隨著中國制造業的發展，無論是要求嚴格的汽車面板還是機器零部件，對于鋼板表面質量要求越來越看重，這對作為基礎原料的熱軋帶鋼表面質量提出了更高要求。常見的熱軋產品表面質量缺陷包括：氧化鐵皮不易去除、氧化物壓入、表面紅銹、帶狀“麻點”及“麻面”等問題[1，4]，熱軋帶鋼氧化鐵皮缺陷一直是最主要也是最難以控制的表面質量缺陷。

本鋼1700線由于設備超期服役，部分設備設計老舊、能力弱等原因，鐵皮缺陷更為突出。氧化鐵皮缺陷會導致熱軋商品帶鋼表面噴漆后出現色差，冷軋或車輪鋼等酸洗后會留下麻點、麻坑或色差，對產品的表面質量影響較大，每月導致大量的鐵皮缺陷降級和返修產品，并造成非計劃換輥，影響全線生產正常運行。氧化鐵皮缺陷嚴重影響本鋼熱軋產品的產品形象，并且對生產線成本控制及客戶使用都造成了巨大的經濟損失。

1 氧化鐵皮形成分析

熱軋帶鋼的氧化鐵皮一般分為爐生氧化鐵皮（一次鐵皮）、粗軋氧化鐵皮（二次氧化鐵皮）及精軋機在機、卷取前氧化鐵皮（三次氧化鐵皮）。如圖1所示，為典型的氧化鐵皮結構。

在連鑄坯經過加熱爐及軋機軋制過程中，鋼坯上下表面的氧化鐵皮粘在鋼坯或鋼板上，經過除鱗后不能徹底與鋼分離、脫落，氧化鐵皮冷卻后硬度大于熱坯硬度，在軋制過程中，被壓入鋼板中，使得帶鋼表面形成各種形貌的氧化鐵皮缺陷，從而影響帶鋼表面質量。一次氧化鐵皮壓入缺陷呈小斑點、大塊斑痕和帶狀條紋形式，不規則地分布在帶鋼上，常伴有粗糙的麻點狀表面;二次氧化鐵皮呈顆粒狀壓入，多為分散的鹽狀分布;三次氧化鐵皮缺陷主要是軋輥磨損造成，氧化鐵皮呈黑褐色，小舟狀，相對密集、細小、散沙狀、細摸有手感。針對不同類型的氧化鐵皮，本鋼1700線根據對加熱，軋制和冷卻三方面進行改善和控制。如圖2所示，為本鋼1700線帶鋼表面氧化鐵皮形貌，通過圖片可以看出，帶鋼氧化鐵皮嚴重。

2 采取的主要控制措施

2.1 優化加熱工藝

針對不同鋼種、規格重新制定更細致的加熱時間、加熱溫度制度，并要求提高溫度控制精度及縮小溫度爐間差，以達到優化加熱工藝防止加熱溫度超工藝要求或均熱段急火燒鋼導致的一次氧化鐵皮缺陷，同時均勻的燒鋼溫度也是后續保證穩定軋制和消除軋機震蕩的必要條件。

將各鋼種規格的出爐溫度目標值進行細分，出爐溫度目標值在±10℃范圍內調整，極限范圍為±20℃。明確規定冷料最短在爐時間161分鐘、熱料最短在爐時間150分鐘，爐間差確保出R3平均溫度差≤20℃。當連鑄上料故障或長時間處理設備問題時，要求厚度≤3.0mm薄規格不允許留空位。酸洗板、O5板及車輪鋼等高表面級別鋼種不允許留空位。對于普通中碳類Q235B、SS400及SPHT2等同級別鋼種及Q345B同級別普通用途商品帶鋼，厚度≤3.0mm規格終軋溫度目標設定保證在880℃以上。

2.2 優化除鱗水系統

對除鱗機內輥道標高進行重新測量，同時測量下排除鱗水嘴距標高的距離，測量邊部水嘴距標高98mm，中部為94mm，可以看出輥道磨損4mm，從而導致中間坯在除鱗箱內發生傾斜，影響除鱗效果，同時除鱗箱輥道磨損或輥道不水平也會造成除鱗要求高度發生變化。本鋼1700線利用檢修期間，優化水嘴和集管的高度，利用每次檢修對各除鱗箱輥道和水嘴進行檢查并進行及時更換，保持輥道標高和水嘴的噴射角度和壓力。同時，利用停機時間進行除鱗打板測試，保證噴射角度、噴射重疊量和水嘴投入狀態的完好。如圖3所示，為除鱗機調整后打板測試結果，從圖中可以看出打擊痕跡清晰，且成一定角度，重疊量8mm，負荷工藝要求。

另外，對精軋機組的水系統進行優化，包括：軋輥冷卻水、側噴水、輥縫水、機架間冷卻水等。軋制線水溫直接影響工作輥冷卻水的冷卻效果和機架間冷卻水的效果，軋輥溫度過高會增加氧化膜的厚度導致易脫落。增加軋輥冷卻水水溫報警，當水溫超過30℃時，數字變紅提示。操作工要溝通調度室通知水廠，水廠將加轉風機對水溫進行降溫。1700線的機架間冷卻水噴水為模型自動控制，在FTC2模型中對每個機架間的噴水量自動控制，以達到軋機速度和終軋溫度的控制。合理的利用機架間冷卻水，可以控制上游機架軋件的溫降，可有效控制三次氧化鐵皮的產生，利用這點特性，攻關組又在模型中加入了噴水的手動控制（手動優先），模型在手動的基礎上對軋機速度和終軋溫度再次計算，即保證了帶鋼表面質量又保證了終軋溫度指標。厚度≤2.1mm薄規格產品穿帶時不投入機架間冷卻水。

2.3 優化精軋機組負荷

氧化鐵皮壓入缺陷是熱軋帶鋼和中厚板生產中易于出現的表面缺陷。由于加熱坯料及軋制道次間除鱗不凈，造成鋼板表面的氧化鐵皮在軋制力的作用下殘留氧化鐵皮壓入到帶鋼基體中;同時鋼板殘留氧化鐵皮在軋制過程中會對軋輥表面的氧化膜造成破壞，加劇軋輥表面質量的惡化，在持續的軋制過程中造成軋輥氧化膜脫落，又會進一步造成表面鐵皮壓入缺陷[5]，如圖4所示，為殘余氧化鐵皮與軋輥作用后，壓入型氧化鐵皮形成原因。因此，軋機負荷的分配不合理，軋機震蕩等情況都會增加鐵皮壓入情況的發生。

通過優化精軋機組各機架負荷，來調整各機架的軋制力，同時控制軋機震蕩的發生。在二級模型中對F2-F4機架的最大壓下率均進行了限制，分別限定為45%，40%，40%范圍內。同時明確規定軋制過程中絕不允許出現軋機震蕩情況，如現場發生軋機震蕩，則需要立即減小F2-F4相應震蕩機架負荷，提高加熱溫度甚至采用減少冷卻水投入等調整措施。

3 結語

通過對加熱溫度、除鱗系統、精軋機組負荷等的優化，2018年本鋼1700線鐵皮缺陷降級品較比去年降低86%。鐵皮缺陷返修品降低了50%，因鐵皮缺陷造成的非計劃換輥次數較比以前降低了83%。目前，本鋼1700線生產的1.8-1.9mm厚度薄規格商品卷產品、高強度出口卷、車輪鋼產品已經實現批量穩定生產。

由于氧化鐵皮在熱軋生產的不同過程中，其結構、厚度和分布狀態都會不同且影響因素較多，氧化過程與氧化鐵皮除去控制技術的研究與開發是一個漫長而細致的過程，不僅需要現場生產企業對各種軋制工藝參數以及設備進行優化，還需要科研機構對其形成機理進行進一步分析和討論。從而最大限度地降低后續加工成本，或取消相關工序，降低生產成本，提高制造效率，也可為環保生產、綠色制造提供有力支撐。

參考文獻

[1] 崔二寶，楊要兵，尹玉京，等.熱軋帶鋼表面氧化鐵皮壓入缺陷預防與控制[J].軋鋼，2015，32（3）：73.

[2] 于洋，王暢，郭子峰，等.熱軋酸洗板表面斑狀色差產生機理及控制措施[J].軋鋼，2015，32（2）：22.

[3] 方圓，孫超凡，周旬，等.鍍錫基板表面線狀缺陷及其工藝控制策略[J].軋鋼，2016，33（3）：20.

[4] 韓斌，劉振宇，楊奕，等.軋制過程表面氧化層控制技術的研發應用[J].軋鋼，2016，33（3）：49.

[5] Tomik F，Hikaru O，Yasuhiro M.Mechanism of steel sheets red scale defect formation in Si-added hot-rolled steel sheets[J].ISIJ International，1994，34（11）：906.