中厚板氧化铁皮的研究与治理

中厚板氧化铁皮的研究与治理

张阔斌王丽霞臧淼王俊王丽云

唐钢中厚板材有限公司河北省唐山市063600

摘要：氧化铁皮缺陷一直是中厚板表面缺陷的主要缺陷，2015年底至2016年上季度唐钢中厚板氧化铁皮压入缺陷持续不断，严重影响了产品质量，对此阶段氧化铁皮压入缺陷进行分析，我们通过恢复除鳞箱除鳞高度可调、完善工艺及除鳞制度、落实监督检查机制、改造除鳞系统等措施有效地解决了此缺陷，2016年4月至今基本消除了氧化铁皮压入缺陷。

关键词：中厚板；氧化铁皮；除鳞

Researchandtreatmentofmediumandheavyplate

ZhangKuobinWangLixiaWangJun

（TangsteelHeavyPlateCompanyLaoting063612）

Abstract：Thescaledefecthasbeenamajordefectofsurfacedefectofplate,bytheendof2015to2016quarterplateoxidationTangshanIronandsteelsheetironpressedintothedefectcontinuously,seriouslyaffectingthewastereductionrate,throughtheanalysisofthedefects,werestoredescalingdescalingboxheightadjustable,descalingsystem,andimprovetheprocesstheimplementationofthesupervisionandinspectionmechanism,reformmeasuressuchasdescalingsystemeffectivelysolvesthedefects,April2016hasbasicallyeliminatedthepressedinscaledefects.

Keywords：heavyplate；Ironoxidescale；Descaling

前言：在热轧中厚板生产中，氧化铁皮压人引起的钢板表面缺陷始终是难以根除的表面质量缺陷之一。轻微的氧化铁皮压人可通过人工修磨去除，但是生产中经常会有钢板表面大面积氧化铁皮压人，尤其是均热炉钢锭成材钢板，在轧后翻板检查中发现单面或双面存在大面积铁皮压入，表面形成深浅不一的麻坑或沟痕，严重影响成品表面质量，造成计划外钢板，影响合同交货期，增加生产成本。本文通过对唐钢中厚板生产中所产生氧化铁皮压入缺陷进行分析研究，并针对缺陷原因提出了预防和控制措施。实施后，钢板表面氧化铁皮压人缺陷发生率明显降低，基本消除了由此产生的表面缺陷。

1氧化铁皮构成及压入缺陷的形成机理

由于氧化铁皮的形成环境、化学成分不同，氧化铁皮可分为一次氧化铁皮、二次氧化铁皮和三次氧化铁皮【1】。一次氧化铁皮为灰黑色鳞层，鳞层由磁铁矿(Fe3O4)组成；二次氧化铁皮为红色鳞层，鳞层由FeO、Fe2O3等微粒组成。热轧板坯从加热炉出来后，经高压水等方法除鳞后进行粗轧。在短时问的粗轧过程中，钢板表面产生了二次氧化铁皮。二次氧化铁皮受水平轧制的影响．厚度较薄，钢板与二次氧化铁皮的界面应力小，所以剥离性差。如果喷射高压水不能完全除去二次氧化铁皮，则二次氧化铁皮便会残留在钢板表面，在这种情况下进行精轧，产品表面就会出现缺陷【2】。精轧过程中又会产生三次氧化铁皮。

从氧化铁皮压入缺陷的形成机理【3】看，如图1所示，氧化铁皮压入主要是钢板表面的氧化铁皮未去除干净，在轧制过程中压入钢板表面形成缺陷。

图1氧化铁皮压入缺陷的形成机理示意图

2中厚板氧化铁皮压入原因分析

针对2015年底和2016年上季度集中出现的大量的氧化铁皮压入缺陷的生产班次、钢种、规格等详细信息进行统计分析，得出以下几个主要原因：

2.1除鳞喷嘴堵塞严重

1～3月间，多次检查轧机和除鳞箱除鳞喷嘴，发现喷嘴堵塞现象严重，下喷嘴堵塞相对更严重。1～3月，共更换老化下除鳞喷嘴12个，每周组织至少一次除鳞打击测试，发现下表面除鳞效果相比上除鳞喷嘴较差。主要是浊环水中含有大量的大颗粒铁皮和铁渣，通过过滤器而堵塞除鳞喷嘴，

2.2除鳞系统原设计不合理

对钢板进行除鳞打击试验，发现下表面的打击力较上表面弱，上表面通过除鳞测试，除鳞喷嘴位置钢板表面的黄漆有间隔脱落，下表面除鳞喷嘴位置的黄漆基本没有明显脱落，只有很浅的打击痕迹。

通过分析发现除鳞系统原始设计中，对上表面的质量设计打击力较大，下表面除鳞打击力相对上表面低35%，后进行轧机上除鳞和下除鳞的设计优化，具体参数见图2、图3，从图中可以看出：上除鳞的喷射高度为230mm时，最大打击力是0.53N/mm2，喷嘴的重叠量是17.3mm；下除鳞的喷射高度为150mm时，最大打击力是0.61N/mm2，喷嘴的重叠量是5.8mm。减小了下除鳞喷射高度和重叠量，增大了下除鳞的打击力。

图2轧机上除鳞设计参数图3轧机下除鳞设计参数

2.3Si含量高易形成Fe2SiO4

之前中厚板钢坯Si含量较高，达到0.27%。温度较高时，FeO/SiO2共晶产物－Fe2SiO4为液态，易去除；温度较低时为固相，很难除去。Si含量高于0.2％时，在1220℃氧化铁皮热平衡状态为FeO+液态Fe2SiO4(硅橄榄石)；轧制前液态Fe2SiO4将FeO晶粒包围住，形成FeO／Fe2SiO4的共析产物；l173℃凝固后形成类似锚状形貌，将FeO层钉扎住，钉扎住的FeO很难在除鳞中完全被除掉。

2.4加热制度及除鳞制度执行问题

温度在850～900℃以下，氧化速度很小，在1000℃以上急剧上升，而加热温度超过1300℃时氧化速度大大增加。在同一温度下，随着加热时间的增加，氧化速度逐渐减慢，但氧化铁皮生产的绝对量还是越来越多。通过查看问题钢板工艺，发现加热温度控制普遍偏高，而且在炉时间较长，炉内产生的氧化铁皮较厚，不易去除，同时还增加了后续除鳞难度。

轧制过程中各班除鳞制度执行不规范，除鳞按钮开启过早、过晚，造成头部除鳞不净，轧制待温钢板时，为提高生产节奏，待温过程中采用除鳞水进行降温，造成板面氧化铁皮增多，不易除去。

2.5冷矫或压平造成

分析过程中发现一小部分氧化铁皮压入缺陷是因为瓢曲钢板经过冷矫或压平进行挽救处理，因辊面粘铁皮或钢板表面未清扫干净造成。

3预防措施及实施效果

3.1确保水质及喷嘴状态

针对除鳞喷嘴堵塞严重问题，首先在轧机浊环高压水管路增加过滤精度为150μm的阿迷亚德Y型过滤器进行杂物过滤，同时动力严格控制按标准要求进行水质检验供给。制定喷嘴检查疏通制度，换辊或停车检修时进行除鳞喷嘴的检查疏通，每月做一次除鳞打击试验，验证除鳞效果，判断除鳞喷嘴状态。

针对上下表面打击力不同问题，根据下板面质量缺陷隐蔽且容易因下表面抽检而漏验的特点，将加热炉除鳞箱上下除鳞喷嘴进行安装位置互换，将高压、大水量的上除鳞喷嘴调换到钢坯下除鳞位置，保证下板面质量；封堵下除鳞两侧共计8个长期闲置喷嘴，保证中间除鳞区域宽度2800mm，提高除鳞压力稳压效果；与除鳞喷嘴厂家技术人员结合，通过对除鳞集管及喷嘴型号对应的除鳞打击力进行核算，优化设计下除鳞喷嘴距离。将一线除鳞箱下除鳞高度提升35mm，二线除鳞箱下除鳞高度提升10mm。

3.3优化加热工艺

优化加热制度，同时降低Si含量，由前期的0.27%降低至0.17%，减小铁皮除鳞难度，继续优化加热工艺，在保证除鳞效果前提下，试验低温加热，试验低合金加热炉炉温至1210℃；普碳钢在炉时间超过标准卡上限要求时，在满足开轧温度要求下，视出炉时间继续降温10～20℃，空燃比控制在0.95以下。规范除鳞操作，严格按工艺要求除鳞，确保全程除鳞，避免中间坯用除鳞水降温造成的板面质量问题。

3.4规范冷矫或压平操作

针对冷矫或压平造成的氧化铁皮压入，制定操作规程，冷矫或压平前检查辊面并清扫钢板表面，加强监督检查，严格执行。

3.5措施实施效果

上述措施实施后，钢板表面氧化铁皮缺陷大幅下降，2016年氧化铁皮缺陷占比25.92%，2017年1～10月氧化铁皮缺陷下降至5.87%。

4、结论

通过对批量氧化铁皮缺陷进行分析，得出喷嘴堵塞是造成2016年一季度氧化铁皮大量集中出现的主要原因。之后进一步进行系统分析，发现钢板表面离喷嘴越远，打击力越小，因此进行了除鳞系统改造，通过提升除鳞箱下除鳞高度，增强了除鳞效果；Si含量的减少及加热制度的优化，降低了除鳞难度；同时通过落实监督检查机制，规范了除鳞操作，各项制度得到规范的执行，有效的提高了钢板表面质量。

参考文献：

【1】王银军，吴小红，热轧带钢氧化铁皮压人缺陷的成因分析及对策[J]．梅山科技，2013(3)

【2】于洋，唐帅，郭晓波，等.热轧卷板氧化铁皮形成机理及控制策略的研究.钢铁，vol.41(11)，2006，p50

【3】孙彬，刘振宇，王国栋，东北大学学报（自然科学版），2010,31（10）:1417-1420