热轧带钢表面氧化铁皮原因及措施

热轧带钢表面氧化铁皮原因及措施
作者：杨才举康茂林
来源：《中国科技博览》2019年第05期
[摘要]热轧带钢表面氧化铁皮压入缺陷给很多企业带来了很大的困扰。

压入表面的氧化铁皮经酸洗后在缺陷处留下深浅不一的小麻坑，特别是一、二次氧化铁皮的压入，经酸洗后，在粗糙的坑底常伴有未除净的氧化铁皮颗粒，严重影响后工序冷轧钢卷的表面质量，造成产品质量下降，势必影响到经济效益。

因此有必要对热轧带钢表面氧化铁皮原因进行分析，并提出预防措施。

[关键词]热轧带钢；表面氧化铁皮；原因；措施
中图分类号：TG335.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0056-01
1热轧带钢表面氧化铁皮原因
氧化铁皮的形成一般是由于钢坯在加热炉内加热或高温状态下与氧化性气氛接触后发生化学反应，产生了Fe3O4、Fe2O3和FeO的一种混合物。

当温度高于700℃时，FeO在最接近钢坯的内层形成，占95%；Fe3O4在中间层形成，占4%；Fe2O3在最外层形成，占1%。

轧制过程中，轧辊会将氧化铁皮碾入带钢表面形成缺陷。

冷轧用热轧原料表面的氧化铁皮在酸洗过程中清除不净，会致使冷轧钢卷上形成条状氧化铁皮小点，缺陷部位有很明显的形变特征，会产生向钢基内延伸的裂缝，裂缝内存在氧化铁皮。

现场生产中，带钢表面存在氧化铁皮的主要原因有：
（1）由于长期使用3种厚度（210、230、250mm）的板坯，不同厚度的板坯在加热炉中混装，对加热时间和加热温度控制均造成较大影响，210和230mm的板坯普遍存在在炉时间延长、被过度加热的情况。

而且由于轧制品种很多，经常出现温度过渡不合理的现象，当温度跳跃过大时，编排在高温钢种附近的低温钢种加热温度明显提高，炉生氧化铁皮增厚，剥离性变差。

（2）除鳞辊、夹送辊及各类辊道过度磨损造成带钢表面划伤，在高温和水的作用下，形成氧化铁皮，一般出现在带钢下表面。

（3）轧辊由于轧制公里数较长，磨损严重时，表面氧化膜脱落，产生氧化铁皮的概率大大增加。

剥落的辊面氧化膜附在带钢表面，在后续机架中被碾入带钢表面而形成氧化铁皮。

2热轧带钢表面氧化铁皮的控制措施
2.1加强除磷控制，彻底清除一次和二次氧化铁皮
一次氧化铁皮的生成与加热时间、空燃比和出炉温度等因素有关。

当加热时间短、空燃比较低和出炉温度较低时，氧化铁皮相对较薄。

因此，在满足工艺条件的情况下，尽可能按加热时间短、空燃比较低和出炉温度走下限控制。

在粗轧和精轧过程中，要严格确保高压除鳞水的压力，调整好喷嘴角度以及保持一定的喷水延迟时间，防止喷嘴堵塞，这样可达到满意的除鳞效果。

2.2规范计划编排和加热工艺
热轧厂应建立起一套自己的轧制单位编排原则，要求不得安排出口材、酸洗钢、镀锡板、汽车板等表面质量要求高的品种作为次轧材和交叉材，并限制了不同轧制单位的轧制公里数，确保温度平稳过渡。

在允许的加热时间范围内，尽可能减少预热段停留时间，也可采用快速加热方式以缩短在炉时间，特别是高温段在炉时间，分钢种对在炉时间及炉温进行限制。

通过规范计划编排和加热工艺，有效地减少带钢表面炉生氧化铁皮。

2.3降低终轧或卷取温度
带钢的酸洗性能主要受到其表面氧化铁皮的结构及厚度的影响。

如果氧化铁皮过厚，会延长酸洗反应的时间，在相同条件下，需要消耗更多的酸液；而氧化铁皮中Fe203，及Fe304占比相对较高的结构，结构致密性较高，酸液不容易渗透到结构内部，加大了酸洗的困难程度，酸洗速度较慢。

终轧温度及卷取温度较高时，带钢在层流冷却过程中会生成较厚的FeO，增加酸洗难度。

降低终轧温度及卷取温度，能够降低带钢表面生成氧化铁皮的厚度，提高酸洗性能。

在生产SPHC冷轧基料时，如果采用前端层流冷却方式，卷取温度控制在550℃，所需的酸洗时间为110s，而采用后段层流冷却方式，卷取温度控制在640℃，酸洗则需要195s，可见酸洗性能受终轧温度及卷取温度影响较大。

另外，适当提高卷取张力，可以提高钢卷隔层之间的紧密度，有效降低空气的进入量，从而减少氧化铁皮的生成，对提高酸洗性能具有重要作用。

2.4降低轧辊粗糙度
降低轧辊粗糙度，可有效防止氧化铁皮粘结，提高冷轧基料酸洗性能。

精轧轧辊表面粗糙度低时，使带钢表面的粗糙度也低。

粗糙的界面使氧化铁皮与带钢基体的粘附性提高，以致氧化铁皮的剥离性差。

精轧辊面局部粗糙度严重时，使带钢表面局部也粗糙，呈现月牙状，使得氧化铁皮微粒或微片压入粗糙的表面内，导致酸洗后微细氧化铁皮不易脱落，在带钢表面出现灰暗的色泽。

因此，要提高精轧轧辊的光洁度，尤其是提高F1、F2的光洁度。

2.5合理应用轧制润滑技术
轧制润滑的作用是防止轧辊表面氧化膜脱落后轧辊表面粗糙而导致氧化铁皮压入带钢。

精轧时，轧辊采用润滑轧制，提高辊面润滑效果，这样可以有效预防氧化铁皮生成和粘辊现象，还可以防止辊面损坏，提高轧辊使用率和带钢表面质量。

例如热轧厂在精轧区采用润滑轧制。

经过一段时间后，轧制油使用情况比较稳定，轧制力降幅控制在10%，辊耗降幅大于20%。

无取向单位轧制公里数可延长15%。

轧辊表面质量情况良好，粗糙度均控制在3.0μm以内。

2.6严格控制轧制工艺
当带钢表面氧化铁皮中的Fe203，含量较高时，氧化铁皮会呈现出红色；当氧化铁皮中不含Fe203，而含有大量的Fe304时，氧化铁皮表面呈现为黑色，俗称“黑皮钢”。

由于Fe203的脆性较大，且很难酸洗，因此在热轧带钢的过程中要避免Fe203的产生；而Fe304具有较高的塑性且结构密致性较高，在深加工过程中氧化铁皮可以随基体发生变形，因此不需要对其进行酸洗除氧化铁皮。

另外，钢板表面红色的程度与轧制前氧化铁皮的厚度和轧制温度有很大的关系。

轧制温度为900℃时，轧制前氧化铁皮的厚度值变大，红色越重。

轧制温度在900℃以下，轧制前氧化铁皮的厚度在20μm以上时，氧化铁皮会变成红色；轧制温度在1000℃，轧制前氧化铁皮的厚度在50μm时，氧化铁皮也不会生成红色。

通过研究发展，在进行热轧的过程中，氧化铁皮的部分区域会发生破裂而生成粉状的FeO，FeO在空气中遇冷后会被氧化成Fe203，导致氧化铁皮中的Fe203含量增加，FeO粉末的数量受到氧化铁皮厚度的影响。

另外，当轧制温度超过900℃时，FeO粉末的数量会随着温度的升高而降低，这是因为在高温轧制的条件下，氧化铁皮软化而难以破裂。

当轧制温度达到1000℃时，FeO会随着带钢基体发生变形，因此不会产生Fe203。

通过对轧制前氧化铁皮的厚度及轧制温度进行合理控制，可以有效避免氧化铁皮中Fe203的产生，从而生产免酸洗的“黑皮钢”。

2.7重视质检及后续工序
就目前现场来看，质检及后续工序对氧化铁皮的认识还存在着欠缺。

在连续跟踪中，特别是氧化铁皮的压入，要做有针对性的追踪解决。

对难以酸洗的氧化铁皮样本进行化学分析，有针对性的在现场生产中降低相应环节的影响。

同时在跟踪中形成比较实际的易对比且典型的氧化铁皮样本，给生产人员以直接明确的信息来判断当前板面是否还能继续生产，以达到保证质量前提下的最大产量。

3结束语
综上所述，热轧带钢表面氧化铁皮是在高温条件下形成的，其具体结构受到多种因素的影响。

通过，加强除磷控制，彻底清除一次和二次氧化铁皮，规范计划编排和加热工艺，降低终轧或卷取温度，降低轧辊粗糙度，合理应用轧制润滑技术，严格控制轧制工艺，重视质检及后续工序等，可以明显改善和提高产品表面质量。

参考文献
[1]热轧带钢粉状氧化铁皮的形成机制及柔性化控制[J].孙彬，曹光明，刘振宇.钢铁研究学报.2013（10）
[2]热轧带钢表面三次氧化铁皮质量缺陷分析与预防[J].李显.柳钢科技.2015（06）
[3]对热轧带钢氧化铁皮处理措施的探讨[J].陈笑笑.河北企业.2015（06）。