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。

5结束语带钢生产线具有生产薄规格、开发品种钢、提高产量和产品质量的技术空间。

经过近几年的生产实践，我们已经基本掌握了超薄热带生产线的工艺特点，并且不断在设备、工艺和程序上进行攻关改进，逐渐改善了带钢表面质量。

控制热轧带钢表面氧化铁皮缺陷的关键在于轧辊辊面氧化膜的良好建立和维护。

生产中可采用以下措施：严格按规定烫辊；合理编排轧制计划；控制轧制节奏；合理使用功率加速度；控制轧辊辊温；维护好冷却水喷嘴；合理分配轧制负荷；使用轧制润滑油。

转载自《金属世界》
卷板的表面缺陷主要有卷板的厚度超差，横截面三点超差是指板材的两边和中间的厚度之差超出正常范围。

造成以上原因主要是：
轧辊车削精度差、轧辊磨损严重、压下量过大。

板带的同条差，即整条钢的任意两点的厚度之差。

造成板带同条超差的原因是轧件温度
不均匀、轧制温度过低。

板带的浪形和镰刀弯
板带在垂直方向上呈不平直的条形，即呈波浪形。

产生的主要原因有；压下量过大或过小、坯料厚薄不均；轧辊轴承座和机架窗
口间隙过大，引起轧辊横向窜动；轧辊磨损严重；轧辊冷却水分配不均。

板带在水平方向呈不平直的条形，即呈镰刀弯。

产生原因有：
调整不当，使轧件两才、侧压下量不均，或坯料两侧厚度不均；轧件两侧温度不均；轧辊轴承磨损情况不同，又没有及时调整；进口导
围间隙过大。

夹杂与红斑
夹杂是在板带表面的红色、黄色疤状物。

产生的原因是加热制度不当，烧急火、炉温过高，炉底、炉顶积灰和氧化铁皮黏附于板
带表面。

红斑是板带上一条条或一片片的红色氧化物夹杂。

造成的原因是加热制度不当，炉内燃料燃烧不完全，生成大量氧化铁皮轧入
板带表面。

氧化铁皮压入
氧化铁皮压入的原因是高压水除磷效果差（水压低，水量不足）和低温轧制。

折叠
折叠一般为周期性的，表面为指状。

造成原因是：坯料表面结疤，钢坯精轧时宽深比不当；立锟孔型或侧槽错位严重；轧辊龟裂
严重或爆锟后继续使用。

划伤
卷带钢表面呈纵横不一的条形缺陷。

这是在导围、扭转导围、辊道、夹送锟等处造成带钢表面的划伤。

外形不正
卷带钢成卷后呈塔形或松卷、扁卷。

塔形是带钢镰刀弯或卷取机故障造成的。

松卷主要是低温卷取造成的。

松卷主要是低温卷取
造成的。

扁卷是低温吊装和运输中处理不当造成的。

卷带钢宽度超差
卷带钢宽度超差的主要原因是连轧机组中的拉钢操作原因造成。

氧化铁皮在热轧中成因及预防（一）
摘要:氧化铁皮是影响热轧带钢表面质量的重要因素之一。

通过分析与探讨其形成原因，提出预防措施。

关键词：热轧带钢、氧化铁皮、除鳞
前言
热轧产品表面质量中氧化铁皮压入缺陷是许多厂产品质量中比较头疼的问题。

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板的表面质量，造成产品质量下降，引起争议，势必影响到经济效益。

为此对氧化铁皮压入缺陷的形成原因进行分析，提出预防措施，并为相关改进工作提供判断依据。

1.氧化铁皮缺陷的分类及各自的形貌
1.1氧化铁皮缺陷的分类
钢坯表面与高温炉气生成的炉生氧化铁皮称为一次氧化铁皮；在轧制过程中表面氧化铁皮脱落，热的金属表面与水和空气接触，会生成新的氧化铁皮，称为二次氧化铁皮；在精轧机内由于轧辊的表面氧化形成的氧化铁皮称为轧辊磨损氧化铁皮。

1.2各类氧化铁皮压入的形貌
在钢坯出炉及轧机轧制过程中钢坯上下表面的氧化铁皮粘在钢坯或钢板上，不能与钢分离、脱落，氧化铁皮冷却后其硬度大于热坯硬度，在轧制过程中，被压入钢板中，使得带钢表面形成各种形貌的氧化铁皮压入缺陷，从而影响表面质量。

一次氧化铁皮压入缺陷呈小斑点、大块斑痕和带状条纹形式不规则地分布在带钢上，常伴有粗糙的麻点状表面；二次氧化铁皮呈颗粒状压入，分布多象分散的盐；轧辊磨损氧化铁皮呈黑褐色，小舟状，相对密集、细小、散沙状、细摸有手感。

2.各类氧化铁皮产生的原因
2.1一次氧化铁皮压入产生的原因
2.1.1加热方面的原因
⑴加热温度高加热时间长；
⑵炉内气氛不好，供入风量过大；
⑶炉内形成负压，吸入冷风；
⑷炉内加热温度低于规程规定的最低温度过多。

在加热过程中，若出现上述情况的一种或数种，在出钢轧制时，氧化铁皮便会粘在钢坯、钢板上，不容易被清除掉，从而形成一次氧化铁皮压入缺陷。

2.1.2除鳞设备方面原因
⑴高压水压不足；
⑵喷嘴磨损严重，能力小；
⑶高压水嘴堵塞；
⑷高压水未能集中喷射到钢坯表面上；
⑸除鳞喷嘴（喷嘴角度）装配不当；
⑹喷射距离不佳；
⑺除鳞时序不当；
〔8〕设备投入不足。

2.1.3板坯化学成分的影响，如含硫、硅、铝过多
这里主要是钢坯本身性质决定的，应该加强上一工序精炼及连铸水平。

2.1.4生产指挥不当
⑴轧机因故障停机时，生产指挥人员未及时将停车时间通知加热工；⑵生产故障排除后未提前通知加热升温；⑶除鳞设备故障导致除鳞能力下降时，生产人员继续生产。

2.1.5轧制计划安排原因
由于板坯被安排在轧制速度较慢或加热温度较高的钢种后面，或被安排在两种加热温度都较高的钢种之间，导致炉生氧化铁皮增多，在高温下难以去除。

2.2二次氧化铁皮压入产生的原因
二次氧化铁皮产生的主要原因为开轧温度过高，除鳞时序不当，及精轧、粗轧除鳞设备（除鳞箱）原因。

2.3轧辊磨损氧化铁皮压入产生的原因
⑴轧机在轧制过程中，出现辊面氧化膜剥落被碾入带钢表面；
⑵剥落后的粗糙辊面对带钢表面产生类似犁沟作用，促进带钢自身表面氧化铁皮形成；
⑶精轧机组每架或部分轧机之间无清除氧化铁皮装置。

上图为产生氧化铁皮多原因关系图
对于不同的轧线，因设备及工艺的不同，产生的原因也是不同，一般主要是在温度控制不得当、轧制过程中时间控制不得当、除鳞设备自身缺陷或工作效果不好造成，这些原因比较常见。

氧化铁皮在热轧中成因及预防（二）
摘要:氧化铁皮是影响热轧带钢表面质量的重要因素之一。

通过分析与探讨其形成原因，提出预防措施。

关键词：热轧带钢、氧化铁皮、除鳞
3.各类氧化铁皮的预防措施
3.1一次氧化铁皮的预防措施
3.1.1加热方面预防措施
⑴正常生产时
①加热温度的控制
加热工应根据加热钢坯、钢种、规格和轧制成品规格、轧制速度，严格按工艺规程规定的温度控制各段加热温度，过高的温度将会造成氧化铁皮熔化，使得生成的氧化铁皮又厚又黏，在以后除鳞中难以清除，加热时间应在允许的时间范围内，尽可能减少预热段停留时间，温度控制应头部低于尾部20~50℃,上部高于下部20~50℃，在轧制SPHC等易产生氧化铁皮压入的钢种，板坯头部轧制温度应按中下限控制，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。

在加热时间上，冷轧材，经过长时间摸索，为150～160分钟为宜。

加热时间过长，生成的氧化铁皮太厚，不好清除；加热时间太短，氧化铁皮中FeO 含量多，与钢基体结合紧密，反而难以去除。

②空燃比及炉内气氛要求
煤气、空气配比：
正常生产中，供入炉内的空气应根据煤气热值的变化而变化。

当煤气质量一般时，供入炉内的煤气和空气量比率约为1：2，生产上要根据热值的变化，不断调整空燃比。

保持炉内形成氧化性气氛：
炉气中的SO2在还原性气氛中会形成硫化物使板坯表面的氧化铁皮难于去除。

某厂（经验）空气过剩系数预热段：1.20，一加：1.1，二加：1.05，均热段：1.05控制。

③炉压控制
正常时，炉压为微正压，在数值上约为5～6Pa。

⑵在轧机停轧时
①降低各段供风量，均热段供风量降低的幅度应比加热段稍大一些，降低的标准以烟温不超过800℃，风温不超过500℃为准；
②降低各段炉温，炉温的降低幅度应根据停轧时间的长短确定，最低保温以800℃为宜。

③适当关闭烟道闸门，保持炉膛压力为正压，应比正常轧钢时高2～3Pa，数值上炉膛压力不低于10Pa；
④加热炉出现较长时间待轧时应将步进梁后退4～6周期，合理安排后退距离。

⑤降温后开轧时，加热应提前提升到开轧温度，在此之前，应制止抽钢轧制。

3.1.2粗、精轧除鳞设备方面
⑴调整精轧除鳞喷嘴高度及装配角度，保持最佳除鳞效果。

喷嘴与喷水管的轴线夹角15度，水流与钢坯垂直面的夹角也取15度，喷射散射角取30度，喷嘴的安装高度为150～200，两个喷嘴喷水线在钢坯上的投影线宽度重叠区为10-20㎜，每次检修加以检查，不合要求的加以调整。

⑵检查喷嘴情况防止过多磨损、堵塞、脱落；
①对于水嘴的磨损不易检测，现根据轧制产量来定期更换，更换规定各厂可根据实际情况来定。

②每次检修时应把所有水嘴每次换辊时把除磷切换到常压水，现场检查有无堵塞、脱落，以及从侧面观察除磷水喷射扇面是否良好；
⑶加强除磷水质的维护，定期检查过滤器发现异常及时更换，定期清理杂物和补充新水。

⑷检查管道及喷嘴座有无泄漏而降低管道压力；
①现场点检除磷阀关闭时的管路封闭情况；
②台上检查除磷压力显示反馈值，每个班次通过测试集管封闭压力及各除磷组喷射时的压力反馈，与参考值对比，以判断管道是否泄露。

测试时，除磷喷射时间为10秒。

生产中经测试发现某一除磷组压力偏低时，经请示后及时更改除磷组。

③巡检是要注意喷射阀、泵组、管路、压力等是否正常
⑸检查板坯是否高速冲入，影响头部除鳞效果，及除鳞开启过迟导致头部未除鳞，或关闭过早导致尾部未除鳞；还可以增开粗轧前下喷水和加大辊道冷却水量有一定的抑制效果
3.1.3化学成分方面
钢中一些合金元素对于钢坯表面氧化铁皮生成速度也有一定影响，其中碳、硅、镍、铜、硫促进氧化铁皮生成，锰、铝、铬可以减缓氧化铁皮生成。

例如硫与钢发生化学反应生成液态的硫化铁，不但促进氧化铁皮生成而且增加氧化铁皮与金属的接触粘度，增加氧化铁皮的消除难度。

对此应要求上工序在炼钢过程中降低有关化学元素含量，以保证带钢表面质量。

3.1.4生产管理方面原因
⑴轧机停车时，生产人员应准确判断停车时间，及时通知加热工，便于加热停轧保温操作；
⑵故障消除前或停车检修完成前，生产人员应提前半小时通知加热工，便于加热升温操作；
⑶降温后开轧时，需取得加热工同意后方可开轧；
⑷除鳞设备出现故障或者除鳞能力下降时，应在故障消除后再恢复生产。

⑸作业长在接到质检反馈的氧化铁皮信息后，应及时对温度、节奏、除磷点等加以调整，必要时对除磷设备加以检查。

3.1.5轧制计划方面
在易产生氧化铁皮的钢种前安排加热温度较低的钢，以降低加热温度，缩短炉内停留时间。

3.2二次氧化铁皮的预防措施
针对二次氧化铁皮压入的形成原因可通过控制开轧温度，缩短带钢在机架内停留时间两方面进行，加强除磷点的维护几方面进行；
⑴控制精轧开轧温度：
当温度高时，经过除磷后的高温板坯会迅速生成二次氧化铁皮，而且在高温下氧化铁皮呈熔融状，难以去除，特别是头尾部，由于炉墙的辐射热，温度更高，更易产生氧化铁皮压入。

因此，当温度过高时：①可通知加热提前抽钢，在炉门口进行摆荡降温。

②把精轧保温罩打起散热③开大中间辊道冷却水，降低板坯下表温度。

由于氧化铁皮的熔点为1030°左右，为保证有效除磷，中间坯头部温度尽量控制在1030°以下。

⑵限制中间坯厚度
如果最后一架精轧机出口条件（带钢温度、厚度、轧制速度）不变而中间坯越薄，经过除鳞后经过第一架精轧机的带钢上的某一点，在除鳞箱和第一架精轧机之间以及在精轧机架内轧制时间大为缩短，这样就可避免高温坯氧化铁皮的快速增长；
⑶高速轧制
在精轧机内进行高速轧制能减缓氧化铁皮的增长；
⑷精轧机架间冷却
在精轧机架间设有机架间冷却水，尽量开启前三架机架间冷却水，这样，一方面轧制模型为保证终轧温度，会提高轧制速度，另一方面机架间冷却水（氧化物抑制水）对于减缓氧化铁皮的增长和去除都有良好的效果；
3.3轧辊磨损氧化铁皮压入的预防措施
针对轧辊磨损氧化铁皮氧化铁皮压入的形成原因可通过加强对轧辊表面的维护来进行，主要有以下几种方法:
⑴轧辊防剥落水
温度和机械疲劳造成工作辊表面微裂纹，会导致氧化铁皮的积累，这些氧化铁皮粘在轧辊上，然后传到并压在带钢表面上。

轧辊防剥落水可以延长精轧工作辊寿命，保护辊面，从而提高带钢表面质量；加强对轧机内水的维护。

⑵使用轧制油轧制
在精轧机轧辊采用喷油轧制，提高辊面润滑效果，有效防止氧化铁皮黏辊现象，防止辊面损坏，提高带钢表面质量。

4.结论
⑴加热温度、除鳞设备、化学成分、生产指挥、计划安排等是一、二次氧化铁皮的产生主要原因，做好以上几方面可减少或避免一、二次氧化铁皮压入；
⑵精轧工作辊表面氧化膜剥落导致工作辊表面粗糙，是产生轧辊磨损氧化铁皮压入的直接原因，须通过加强辊面质量维护可减少轧辊磨损氧化铁皮的压入。