热轧氧化铁皮的成因及去除方法

热轧氧化铁皮的成因及去除方法

王凡奚建军成皓东

陕西龙门钢铁有限责任公司轧钢厂陕西韩城715405

摘要：氧化铁皮是热轧窄带钢比较常见的问题。其根源就是Fe充分氧化成Fe2O3的结果。本文就主要对热轧氧化铁皮的成因和去除方法进行详细探讨。

关键词：普碳轧制窄带钢；氧化铁皮；因素；去除措施

热轧板卷的表面通常呈蓝灰色，并且表面光滑，具有一定的光泽。但是由于不同钢种的化学成分与轧制工艺不同，有时候钢板表面会出现红色氧化铁皮（俗称红锈），特别是对含硅钢，红色铁皮显得尤为严重[1]。这既影响产品的外观，又会造成轧辊的磨损加重，以及钢板因铁皮的压入而影响表面质量。

1热轧氧化铁皮的成因

高温状态下，钢中Ｓｉ元素含量越高，其产生的氧化铁皮黏性就越大，并越难以去除，因此氧化铁皮的产生与除鱗后铁皮能否彻底清除有直接关系。热乳过程中，一次除鱗后钢板表面氧化铁皮主要为FeO。高温度状态下FeO塑性强、不易破碎；但在低温状态排制时，FeO塑性急剧降低易发生破碎，破碎的FeO与空气接触面积增加氧化从而生成Fe2O3。钢板卷取结束后并没有停止与氧气的氧化反应，进一步使氧化产物中的Fe2O3含量增加，最终表面的氧化铁皮变为红色。

根据热轧工艺过程，可以将板卷表面氧化铁皮可分为三类：一次氧化铁皮，二次氧化铁皮，以及三次氧化铁皮。一次氧化铁皮为炉生氧化铁皮，即板坯在加热炉加热过程中产生的。二次氧化铁皮是在粗除鳞后，粗轧过程中产生的。顾名思义，三次氧化铁皮即在精除鳞后，精轧与层流冷却过程中产生。本文介绍的是普碳轧制窄带钢的氧化铁皮，此处只考虑一次和二次氧化铁皮。下面按照热轧的工艺过程，阐述氧化铁皮的成因及对策。

1.1一次氧化铁皮的成因

普碳轧制窄带钢在热轧前，往往要在1100~1300℃加热和保温。在此温度下，钢表面与高温炉气接触发生氧化反应，生成1~3mm厚的一次鳞[3]。该一次鳞也称为一次氧化铁皮。一次鳞的内部存在有较大的空穴，一次氧化铁皮为灰黑色鳞层，呈片状覆盖在钢板表面。鳞层主要成分由磁铁矿（Fe3O4）组成。

1.2二次氧化铁皮的成因

普碳轧制窄带钢从加热炉出来后，经高压水除去一次鳞后，即表面氧化铁皮脱落，进行粗轧。在短时间的粗轧过程中钢坯表面与水和空气接触，钢坯表面产生了二次氧化铁皮。二次鳞受水平轧制的影响厚度较薄，钢坯与鳞的界面应力小，所以剥离性差。如果喷射高压水不能完全除去二次鳞，鳞残留在钢板表面的情况下进行精轧，产品表面就会出现缺陷。二次氧化铁皮也可能为红色鳞层，呈明显的长条、压入状，沿轧制方向带状分布，鳞层主要成分由FeO、Fe2O3等微粒组成[3]。但是二次鳞压入的深度没有一次鳞大，表面看上去比较光滑。

2热轧氧化铁皮的去除方法

2.1合理控制加热温度与时间

通常情况下，普碳钢的加热温度应该要保证轧制稳定，并且要求普碳钢温度头尾均匀温差不得超过20度，另外，开扎的温度也不应过高，一般控制在990到1020度之间。像是一些低碳钢的烧制温度应控制在1250度以下。通常情况下，普碳钢烧制温度在1230度左右时，氧化铁皮的厚度可以有效控制在3毫米以内。

如果加热时间过长，那么一次性氧化铁皮的厚度就会越来越厚，所以，在生产制造时，如果普碳钢的出缸温度已经达到生产制作标准，此时应尽量减少其加热时间，避免一次性氧化铁皮厚度加厚。通常情况下，普通低碳钢的加热时间应控制在150分钟以内[5]。根据钢种的材质不同和规格不同，其加热时间有不同的规定，但是其均符合以下规律：尽量提高一加热段板坯的加热速度，尽量缩短二加热时间段和均匀加热时间段板坯的在炉加热时间，避免板坯氧化。

2.2组织措施

2.2.1加强普碳钢生产前期审核

生产单位和相关部门要严格按照普碳钢的生产加工监测规范进行加工和检测，结合企业自身的一些施工经验，专门为企业制定了有效详尽的热轧氧化铁皮的去除专项方案，并由企业的监理和设计部门进行严格的复核，审核合格后才可以执行作业。

2.2.2加强合同管理和经济管理

在进行监测加工的时候，必须加强合同的管理，用合同形式约束各个岗位人员的施工责任和义务，规范施工人员的施工方法和工艺，在合同中加入指挥失误处罚条款、操作失误处罚条款、管理失误处罚条款、质量问题处罚条款等等，以硬性条例进一步提升施工人员和管理人员的责任感和主人翁意识。

经济管理要与合同管理同时进行，要覆盖在监测与加工的全过程中。经济措施不同于传统的成本管理，经济措施包括施工人员的监督管理、外协单位的管理与监督、商品供应商的管理与监督、监理单位和检测部门的监督与管理、大型设备供应商的监督与管理，以企业制定的经济杠杆标准和要求，规范施工作业，提升施工质量和施工水平。

2.2.3加强现场管理

首先，要加强普碳钢加工现场的检查，管理人员要不定期地对加工中的普碳钢进行随机抽检，检测普碳钢的温度，并记录每个检测样本的温度，绘制温度变化回归分析曲线；另外，还要不定期地对普碳钢进行检修，技术人员严格按照检测标准进行普碳钢检测，养护人员对普碳钢的表面进行氧化检测。

2.3改善高压水除鳞系统

在保证除鱗系统安全性的前提下，除鱗系统工作皮力越大除鱗效果越佳。通常情况下，除鱗水压力在18Mpa上时可清除干净一次氧化铁皮，对于铁皮黏性较强而难化清除的合金钢，除鱗水压力应达到20Mpa以上。目前可通过増加高压水水累的数量来提高除鱗水的系统压力，普碳钢的炉后、粗乳机及精乳机前除鱗系统均投入２台泵，在工艺上严格要求控制出钢节奏，避免由于多点除鱗而导致系统压力降低。[6]

为避免水嘴堵塞可通过改善高压除鱗水的水质和管路清洁来提高除鱗质量。利用定修或停化换银时间对除鱗喷嘴和集管进行堵塞检查，对有问题的喷嘴及时进行透堵或更换。选择一块冷板强，在上下表面均匀刷满油漆做打击试验巧，利用检修前对试验板还进行除鱗打击校核[7]，根据油漆清除效果检测除鱗系统的喷嘴搭接量是否合乎标准，如果不合格检查除鱗机，通过调整除鱗水嘴角度及高度、清理和更除鱗喷嘴，以此保证除鱗打击痕迹清晰并且可覆盖整个带钢表面。

结语

综上所述，通过分析热轧氧化铁皮的形成原因已经对其产生原理等有了深入认识，然后对症下药，采取合理的去除措施。去除普碳轧制窄带钢氧化铁皮的方法有：通优化加热工艺制度；改善高压水除鱗系统；改善工作表面状态；控制机架入口温度；调整冷却方式；适当提高卷取张力等，本文只对几种方法进行了详细阐述，希望能够对今后生产工艺和工作提供帮助。

参考文献：

[1]郭栋.热轧卷板粗轧机下阶梯垫防止氧化铁皮侵入的改进与优化[A].中国金属学会轧钢分会、中国宝武集团.2018年全国冷轧板带生产技术交流会、2018年全国热轧板带生产技术交流会论文集[C].中国金属学会轧钢分会、中国宝武集团：轧钢杂志编辑部，2018：1.

[2]张晨雷，何锦锦.浅析热轧钢板氧化铁皮形成及改进措施[J].中国金属通报，2018（07）：220-221.

[3]邵立强，包福全.热轧无缝钢管表面状态对后续氧化铁皮形成的影响[J].中国金属通报，2018（05）：289+292.

[4]彭欢，胡学文，闻成才，游慧超，杨峥.氧化铁皮微观结构对M510L钢表面氧化铁粉重量的影响[J].安徽冶金，2018（01）：5-8.

[5]孙徕博，李志群，赵强.热轧无缝钢管表面状态对后续氧化铁皮形成的影响[J].天津冶金，2018（01）：31-34.

[6]殷胜，卞皓.9.5mm热轧带钢SPHC氧化铁皮控制技术及应用[J].特殊钢，2017，38（06）：30-32.

[7]高立军，杨建炜，曹建平，于东云，刘立伟，王胜荣.卷曲温度对热轧510L带钢氧化铁皮腐蚀行为的影响[J].上海金属，2017，39（06）：1-3+8.