氧化铁皮生成分析及消除措施

学术·超薄热带氧化铁皮生成分析及消除措施

转载自《金属世界》

1 前言唐钢超薄热带生产线汇集了世界一流的设备和技术，自2003年1月29日热试以来，已经利用半无头轧制工艺成功轧制了0．8mm的超薄带钢，并于2005年年产300余万t，突破设计产量，创出了世界瞩目的成绩。FTSC连铸机是意大利DANIELI公司的；辊底式均热炉是美国BRICMONT公司的．车L机采用2RM+5FM 布置，粗轧机DANIELI设计，精轧机由三菱一日立设计；卷取区采用了石川岛播磨的高速飞剪、双地下卷取机。其工艺流程如图1所示。该设备组成和工艺在国内都属于首次使用，没有成熟的经验可借鉴。由于品种钢、薄规格钢板具有较大的利润空间，增加品种钢、薄规格钢板产量的压力，使得带钢质量面临极大的考验。从而使影响带钢表面质量的氧化铁皮缺陷问题愈加突出。

2 氧化铁皮生成原因分析钢的氧化反应一般为： 02与钢的反应：

2Fe+O2=2FeO 3Fe+202= Fe3O4 2Fe304+1／2O2=3Fe203 H20与钢的反应：

Fe+H2O=FeO+H2 3Fe+4H20= Fe3O4+4H2 3FeO+H20= Fe3O4+H2 由上述反应可知：薄板表面的氧化铁在整个厚度上不仅仅是一种氧化铁，最多可有三种氧化铁，

Fe203、Fe304、FeO从外到内同时存在。并且形貌、成分、结构不同的氧化层与基体的结合力不同。由于面心立方、晶轴为4．307的FeO，分解成立方晶体、晶轴为8．3967的Fe304，组织结构转变，产生了体积膨胀，组织结构转变应力造成了原层中的细小裂纹，使成品表面二次氧化铁皮容易剥离。上部薄层呈黑色(Fe203)，容易腐蚀，接下来是红色氧化铁皮层(Fe3O4)，金属表面为黑色薄层(FeO)。

2．1连铸坯在连铸机出口、加热炉入口板坯温度较高，暴露在空气中，与氧气发生反应；在蒸汽中与水发生反应生产氧化铁皮。

2．2粗轧机轧制造成一次氧化铁皮压入由于铸坯自重、尾部剪切弓形以及炉辊的严重粘铁、损坏、变形、啃伤等，造成一次氧化铁皮压入板坯下表面。

一次氧化铁皮压入形成原因主要有：

① 板坯在加热炉中，由于辊底炉的长度为230m，停留时间过长，板坯表面的氧化铁皮增厚，造成除鳞效果变差；

②粗轧除鳞水压力低，板坯有些部位除鳞不好；

③粗轧除鳞机集管上个别喷嘴堵塞，造成板坯有些部位除鳞效果不好；

④ 粗轧除鳞停水时序不合理，造成板坯尾部一定长度未除鳞。如图2所示。 2．3精轧机轧制造成二次氧化铁皮压入由于精轧机F1～F3工作辊表面氧化膜的粗糙、破坏和剥落造成二次氧化铁皮压入。

二次氧化铁皮压入的形成原因主要有：

①精轧工作辊表面氧化膜发生部分剥落；

②精轧除鳞机集管上个别喷嘴堵塞，造成中间坯有些部位除鳞效果不好；③精

轧除鳞喷水时序不合理，造成板坯尾部一定长度未除鳞。如图3所示。

3分析唐钢1810生产线设备工艺情况唐钢UTSP生产线采用三处除鳞法，分别安装在连铸机出口、粗轧机前、精轧机前，对有效均匀地去除氧化铁皮有显著效果。在连铸机出口装备了隧道式辊底均热炉，使坯料在宽度、长度方向温度均匀，氧化铁皮减少。在F4、F5分别配备了ORG装置，通过自动控制在线对工作辊进行修磨，保持轧辊辊形，改善轧辊表面质量，保持带钢板形和表面质量，延长轧辊使用寿命。为确保产品质量的稳定控制及检测，在轧线上安装了一系列的检测

装置。同时在每架轧机机前均安装了工艺润滑装置，它对提高产品的表面质量，降低轧制力将起到一定的作用。

3．1 ORR装置精轧机F4、F5装有日本三菱重工近年开发的ORG装置。该装置结构紧凑，采用了“杯状旋转式砂轮”结构，所以磨辊稳定，不会出现断磨、过载、卡死等现象。ORG依次安装在进口侧导板上下工作辊方位，分别对上下工作辊进行在线磨辊。ORG技术不仅可以改善和提高带钢表面质量，而且可延长轧辊寿命、延长轧制周期，消除带钢在宽度变化上的限制，以及显著地改善板形和有利于实现自由规程轧制等。

3．2除鳞水系统实践证明，除鳞是去除氧化铁皮的有效手段。采用有效的除鳞系统对提高带钢表面质量致关重要。除鳞装置布置在下述三个较有效位置：加热炉出口或粗轧机组的出口处，对加热后的板坯进行初次除鳞；精轧机组入口处，对即将进入精轧机组的中间坯进行二次除鳞。适当增高冲击水的压力、配以相适应的装置、保持合理的水流结构，既可改善除鳞效果，提高除鳞效率，又可减少除鳞用水，减少带钢温度损失。

3．3 F2采用高速钢轧辊高速钢轧辊在良好的冷却条件下，辊身表面形成附着力强而致密的氧化膜，这种均匀致密的氧化膜长时间存在而不脱落，使得高速钢轧辊耐磨性得到显著提高。高速钢轧辊在耐热冲击、热疲劳裂纹、断裂性，耐磨性方面都明显优于普通的镍铬合金轧辊。采用高速钢轧辊不仅可提高热轧带钢的表面质量，而且对提高生产率、降低生产成本，也有明显的优势。

3．4轧制润滑油的使用在轧制薄带钢、表面质量要求高的带钢、某些易产生氧化铁皮缺陷钢种的带钢、轧制计划过长时，均可使用不同程度的SLSU润滑油来防止氧化铁皮缺陷的产生。

4改进措施

4．I旋转除鳞机停用原因是去除氧化铁皮后，在加热炉中氧化铁皮以更快的速度增长。

4．2 一次氧化铁皮压入消除措施

(1)控制轧制节奏，板坯在加热炉内停留时间不能过长，当轧机出现事故时，加热炉适当降温，以减少氧化铁皮的产生；

(2)加强除鳞泵、电机的维护，保证正常投入；

(3)加强对除鳞喷嘴的检查，及时清理堵塞的喷嘴，保证除鳞效果； (4)修改粗轧除鳞喷水时序，确保板坯全长除鳞。

4．3二次氧化铁皮消除措施

(1)对精轧工作辊辊面氧化膜进行良好维护：

① 轧钢时严格按规定进行烫辊；

②轧钢冷却水量的控制，过少则辊面氧化膜过厚，脆且易剥落，过大则辊面氧化膜太薄，轧辊辊面易粗糙；

③防止剥落的工作辊辊面氧化膜在后续机架中被碾入带钢表面；

④对部分规格轧机负荷分配进行了优化，从而避免了个别机架因负荷偏高而导

致轧辊在使用周期内出现辊面氧化膜部分剥落；

⑤加强热轧油设备的维护，保证热轧油正常投入。

(2) 加强对精轧除鳞喷嘴的检查，及时清理堵塞的喷嘴，保证除鳞效果；

(3)修改精轧除鳞喷水时序，确保板坯全长除鳞。经过实施改进措施后， 1810线的生产中的麻面得到改善。