氧化铁的产生与控制

摘要：就轧钢表面氧化铁皮缺陷的生成进行了简单的概述，并根据热轧生产线轧钢部位不同分别叙述了不同氧化铁皮生产的机理、形貌：同时阐述了化学元素、温度、轧辊、结晶器保护渣、机架间冷却水、轧辊出入口冷却水等对氧化铁皮的影响，提出了降低氧化铁皮的有效措施。

关键词：热轧钢；氧化铁皮；加热温度；工作辊温度

1 氧化铁皮分类

氧化铁皮是热轧钢带较常见的一种产品质量缺陷，按照生成部位不同一般分为炉生氧化铁皮、粗轧和精轧氧化铁皮和卷取后氧化铁皮和保护渣去除不净铁皮。

2 氧化铁皮产生机理

氧化铁皮的生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生成Fe3O4、Fe2O3、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％。

3 炉生氧化铁皮

炉生氧化发生在加热炉内，同化学成分、加热温度、在炉时间、炉内气氛有关。加热温度越高、在炉时间越长、炉内氧化性气氛越强则越容易生成铁皮。化学成分中C、Si、Ni、Cu 等元素促进氧化铁皮生成，Mn、Al、Cr 可以减缓氧化铁皮的生成。例如：生产中常见的含Si 钢、高碳钢和高强钢在钢带通条长度，整个板面均有分布的氧化铁皮，且下表面较上表面重，由于含Si 钢中低熔点（1170℃）的化合物FeSi2O4 在氧化铁皮和钢基体之间产生，这种呈楔形的氧化物在随后的轧制过程中保留下来形成棕红色的氧化铁皮。

4 轧制过程氧化铁皮

粗轧氧化铁皮的清除与粗轧除鳞水压力、水嘴角度、水质、立辊侧压能力等有关，除鳞水压力越高、立辊侧压越大则氧化铁皮除鳞效

果越好。

轧区氧化铁皮分为水系统铁皮和轧辊生成铁皮。水系统铁皮是指除鳞水、侧喷水、除尘水等压力不足，水嘴角度、高度不正确，或不投入、堵塞，在高温下钢带与空气中的氧结合而生成氧化铁皮不能及时扫射掉由工作辊压入而生成的氧化铁皮。另外，侧喷水也可以抑制氧化铁皮的生成。正常生产时，精除鳞水、除尘水必须投入使用。但有时生产薄规格产品时，为了保证板形，降低钢板边部温降，提高轧制稳定性，防止甩尾，往往不投入侧喷水，导致精轧机架内生成的铁皮不能及时被除去，氧化铁皮压入钢板表面。

轧组的另一种氧化铁皮缺陷是所谓辊生氧化铁皮，影响辊生氧化铁皮的主要因素有轧辊材质以及轧辊温度。轧辊表面与钢板表面接触时，瞬间高温，表面温度急剧升高而膨胀（一般热轧轧辊接触瞬间温度为600～800℃），呈现较高的压应力；轧件离开轧辊时，轧辊由于冷却水的冷却而急剧降温（轧机架轧辊温度一般为60～90℃），表面转呈拉应力，如此反复，在轧辊表面易出现疲劳裂纹，造成表面氧化膜破损，破损表面印入钢板表面，形成辊生氧化铁皮缺陷。

5减少氧化铁皮缺陷的措施

(1)通过降低加热温度、减少在炉时间、调节炉内气氛为偏还原性气氛，抑制炉生氧化铁皮生成；

(2)可通过提高除鳞水压力，调整优化水嘴高度、角度，提高立辊侧压能力减少粗轧氧化铁皮；

(3)降低辊生氧化铁皮措施：采用抗热裂性好的轧辊材质，采用合理的磨削制度，及时彻底地去除轧辊表面残余裂纹；采用润滑轧制，提高轧辊表面质量，降低机架单位轧制力，防止因为单位轧制力过大导致轧辊表面微裂纹扩展而产生辊生氧化铁皮；轧辊冷却水机架入口水量小于出口水量，加大中间机架轧辊冷却水量，保证轧辊迅速冷却；进精轧温度≤1030℃，降低精轧上游机架辊温。

(4) 精轧机架侧喷水投入，可减少氧化铁皮压入；

(5)提高保护渣质量，减少保护渣卷入，保证钢坯除鳞效果可减少保护渣铁皮。

(6)优化钢质化学成分，不影响力学性能和其它性能的基础上，尽量减少C、Si 元素含量，提高Mn、Al 含量，对热轧厂减少氧化铁皮更为切实有效。