本钢SAE1006氧化铁皮的原因分析与解决措施

赵科 王旭生

(本钢技术中心,辽宁本溪 117000)

本钢SAE1006氧化铁皮的原因分析与解决措施

赵科 王旭生

(本钢技术中心,辽宁本溪 117000)

本钢2300热连轧机组生产SAE1006热轧板卷时多次出现氧化铁皮缺陷,影响热轧板卷的表面质量。通过设备排查和工艺分析,发现每次出现氧化铁皮缺陷的原因各不相同,实施针对性的解决措施后,氧化铁皮缺陷消除。设备因素和生产工艺都是影响氧化铁皮产生的重要因素。

氧化铁皮 SAE1006 热轧板卷

热轧产品氧化铁皮缺陷可分为三种形态,包括在加热炉内形成的炉生(一次)氧化铁皮、在精轧前形成的二次氧化铁皮、在精轧机后续冷却过程中形成的三次氧化铁皮。炉生氧化铁皮由设置在粗轧机前的除鳞箱中高压水去除,二次氧化铁皮由粗轧机架间的高压除鳞水和精轧机组前的除鳞箱去除,三次氧化铁皮则需通过控制精轧轧制温度和卷取温度等调整其厚度及与带钢的结合状态[1]。热轧产品的一次、二次氧化铁皮可通过设备去除,三次氧化铁皮没有设备加以清除,只能通过现场生产工艺的控制避免缺陷产生。

本钢2300热连轧机组生产SAE1006热轧板卷时,多次产生三次氧化铁皮缺陷,即红色铁皮。本研究通过分析氧化铁皮缺陷的原因,制定针对性的解决措施,从而消除氧化铁皮缺陷。

1 2300热连轧机组简介

本钢2300mm热轧生产线设四座组合蓄热步进梁式加热炉,在定宽压力机前配有粗轧高压水除鳞箱。精轧机组前配有高压水除鳞箱用高压水除去二次氧化铁皮,然后进入精轧机进行轧制。出精轧机带钢在热输送辊道上由带钢冷却系统采用适当的冷却制度,将热轧带钢由终轧温度冷却到规定的卷取温度。

2 氧化铁皮

氧化铁皮是铁在高温下与空气中的氧气反应后产生的,其主要由FeO、Fe3O4、Fe2O3组成,其中还含有微量的Si、Mn、S等元素。氧化铁皮的形成过程是氧由表面向内部扩散,一般分为三层。第一层为Fe2O3,第二层是致密、无孔的磁性Fe3O4,第三层主要由FeO和Fe3O4组成。正常热轧钢板表面成蓝灰色,主要是FeO含量较大。

引起氧化铁皮缺陷的原因有很多,宝钢、河北钢铁集团[2-4]等企业均进行详细的研究和阐述,主要归类于设备原因,关于工艺原因产生的氧化铁皮研究较少。

3 SAE1006氧化铁皮

2300热连轧生产线拥有完善的除鳞系统,正常情况下,热轧板卷很少出现一次和二次氧化铁皮缺陷,本文阐述的SAE1006氧化铁皮缺陷主要为三次氧化铁皮,且上、下表面呈现不同的形态和分布。

图1 SAE1006钢表面氧化铁皮形貌

3.1 氧化铁皮特征

2300热轧机组在试轧SAE1006期间,出现大量氧化铁皮,主要表现在上表面为大面积红色氧化铁皮;下表面呈轧向均匀间隔的条状氧化铁皮,并且从钢卷的头部延续到1/3或1/2,缺欠程度递减直至消失,后部正常,表面良好,如图1所示。

3.2 第1次产生氧化铁皮

分析SAE1006氧化铁皮有以下几个特征：(1)铁皮在整个卷板的中前部,并逐渐减轻,到中后部基本消失;(2)上表面呈红色密集状氧化铁;(3)下表面呈条状氧化铁皮,且间距规律。

氧化铁皮的产生多由于除鳞效果不佳造成,但调整高压除鳞水水压、清理高压水喷嘴和管道后,仍无明显改善。分析精轧区域头尾工艺差别,前部钢板进精轧温度较后部钢板进精轧温度偏高;且除鳞后轧制速度相对慢,而尾部进精轧温度较低;同时在精轧轧制过程中,钢板上表面会有少量积水,而下表面不会产生积水。

根据铁皮分布及形貌特征与精轧工艺的综合分析,钢板在精轧过程中,轧制时间长,头尾温差较大,头部温度大于1070℃,尾部小于1020℃。上表面红色相对较重是由于轧制过程中上表面存在附集水,冷速较快,造成上表面温度比下表面温度低,因此形成红色会比较重一些。

据此,调整SAE1006轧制工艺的温度制度：降低出炉温度及开轧温度,从而有效避免头部温度较高的现象,消除头部氧化铁皮缺陷,取得了明显效果。

3.3 第2次红色氧化铁皮

SAE1006表面质量改善一段时间后,第2次又出现了头部氧化铁皮,铁皮缺陷形貌特征与第1次非常相似,但不是整批出现,而是一部分钢卷出现这种状况,有重有轻,通过轧制数据分析,虽然轧制采取了低出炉温度,但出现问题的卷板在轧制过程中的温度却明显偏高一些。

通过整体SAE1006钢卷生产数据整理分析,因生产节奏加快,虽然钢板出炉温度满足要求,但加热炉采取烧钢计算方式干预,钢坯出炉温度虽然符合要求,但由于均热时间不足,铸坯表面温度高于心部温度。造成表面温度过高,因此产生与第一次出现铁皮缺陷一样的效果。

为此,在SAE1006生产工艺中又增加了铸坯的加热时间限制,需充分均热。改进工艺实施后,钢卷表面质量良好。

4 结语

(1)本钢SAE1006氧化铁皮缺陷在精轧前后产生,属于三次氧化铁皮,调整工艺后,氧化铁皮缺陷消失。(2)钢卷由于加热温度过高或急速加热都会导致头部进精轧温度偏高,而产生头部红色氧化铁皮缺陷,后部没有氧化铁皮缺陷。(3)虽然设备原因是多数氧化铁皮缺陷产生的主要因素,但部分氧化铁皮缺陷为工艺设定不合理造成,适当的调整工艺参数,可有效消除氧化铁皮缺陷。

[1]龚尧,周国盈.连轧钢管[M].北京：冶金工业出版社,1992：186-188.

[2]李华明.宝钢2050mm热轧带钢表面氧化铁皮缺陷控制[J].宝钢技术,2007(3)：37.

[3]夏先平,孙业中.精轧区热轧带钢表面氧化铁皮缺陷成因与预防[J].轧钢,2002,19(3)：9-12.

[4]董欣欣,唐勤.SPHC热轧带钢氧化铁皮成因和控制措施[J].轧钢,2011,28(5)：56-58.