熱軋帶鋼表面氧化鐵皮控制與消除

胡金海 李明

摘 要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種新技術(shù)的層出不窮都大大推動(dòng)了鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)行業(yè)之一，鋼鐵行業(yè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展有著極其重要的影響和作用，對(duì)此，必須引起高度的重視。文章主要針對(duì)作為鋼鐵行業(yè)重要品種之一的熱軋帶鋼在現(xiàn)階段存在的一些問題進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析與總結(jié)，并針對(duì)其質(zhì)量問題提出了相應(yīng)的解決措施，從而減少成本的大量輸出，提高整體的綜合效益。

關(guān)鍵詞：熱軋帶鋼；表面氧化；控制分析

1 熱軋帶鋼氧化鐵皮控制技術(shù)及其發(fā)展

1.1 熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝流程

在進(jìn)行生產(chǎn)工藝前，必須清楚的了解每一個(gè)板坯連軋施工作業(yè)方式，通常情況下，板坯是經(jīng)由煉鋼連鑄車間的連鑄機(jī)將其直接推入熱軋板坯庫(kù)，然后再經(jīng)由加熱爐加熱進(jìn)行連鑄作業(yè)。針對(duì)不能直接進(jìn)行加熱的板坯，可先將放入保溫庫(kù)然后通過吊車直接運(yùn)送加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱。這樣做的目的不僅僅可以保證板坯不被損害且為直接軋制創(chuàng)造了可能。

連鑄板坯是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合，通過輥道將其直接運(yùn)送至板坯庫(kù)，操作人員可以在其監(jiān)視器上進(jìn)行板坯相關(guān)問題的處理，針對(duì)不合格板坯可以直接進(jìn)行核對(duì)，并進(jìn)行登記輸入，這樣不僅僅提高了工作效率，還有效的避免了不合格板坯在生產(chǎn)過程中的使用，大大提高了質(zhì)量，避免不必要損失的發(fā)生。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行整合管理也將成為未來鋼鐵行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)之一。

普通板坯進(jìn)行裝爐連軋時(shí)，要按照相應(yīng)的步驟進(jìn)行連軋，這樣才能保證其質(zhì)量。連軋過程中，要針對(duì)連軋板坯的數(shù)量、重量進(jìn)行一一的核對(duì)，保證沒有錯(cuò)漏的情況下就可以直接推入爐內(nèi)進(jìn)行輥道連軋，然后經(jīng)過測(cè)試、定位再進(jìn)行加熱。

連鑄和熱軋作為不同的兩種工藝，在直接熱裝軋制中都起到了至關(guān)重要的作用。為了有效的降低生產(chǎn)成本，提高工作效率可以制定相同的生產(chǎn)計(jì)劃，將合格的連鑄板坯在指定的加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱，這樣就減少了板坯反復(fù)運(yùn)送的吊車作業(yè)，可以通過卸料直接進(jìn)行熱裝板坯至加熱爐內(nèi)，板坯在經(jīng)過了加熱以后通過上料輥道由裝鋼機(jī)進(jìn)行加熱一定溫度后，就可以按照軋制的要求拖鋼，最后放在加熱爐出爐的輥道上。

板坯在加熱好以后在爐內(nèi)被輸出的過程中，要特別注意對(duì)其進(jìn)行除磷處理，同時(shí)要需要進(jìn)行一定的寬度側(cè)壓，通常來講，壓力機(jī)在減寬的過程中，最大減少量是350mm，根據(jù)不同的工藝要求可以將板坯軋制厚度為30～60ram的中間坯，然后經(jīng)由立輥軋機(jī)對(duì)其中間厚度進(jìn)行準(zhǔn)確的軋制控制，進(jìn)而保證板坯的質(zhì)量。

1.2 熱軋帶鋼氧化鐵皮的生成

鋼氧化在一定程度上是由兩種元素共同作用的結(jié)果而導(dǎo)致的，在加熱的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的氧原子，它們通過鋼料表面進(jìn)行滲透，在其內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散；然鋼材料自身特性所決定，鐵離子會(huì)在加熱后由內(nèi)而外的進(jìn)行擴(kuò)散，這就導(dǎo)致兩種化學(xué)元素在接觸碰撞后，在一定的化學(xué)反應(yīng)條件下進(jìn)行了反應(yīng)，進(jìn)而生成氧化物。

熱軋帶鋼終軋溫度一般為870℃左右，隨后是快速冷卻，因此氧化鐵皮一般由三層結(jié)構(gòu)組成：最下層的FeO、中間層的Fe3O4和最上層的Fe2O3。熱軋過程中，板帶表面基本形成以FeO為主的氧化鐵皮。FeO在較高溫度條件下具有較高的塑性，可以隨基體發(fā)生變形而不破碎。但在低溫軋制時(shí)，F(xiàn)eO會(huì)發(fā)生破碎，使接觸空氣的表面積增大，從而被繼續(xù)氧化成Fe2O3。鋼中含Si量較高時(shí)，再加熱過程中在氧化鐵皮和基體之間容易生成FeSi2O4，將鐵皮牢固粘黏在基體上，在后續(xù)熱軋過程中容易被壓入，還易導(dǎo)致熱軋過程中鐵皮的破碎而形成紅色鐵皮。因此，優(yōu)化鋼中Si含量、優(yōu)化除鱗工藝和熱軋溫度制度以防止熱軋過程中FeO破碎是消除帶鋼表面形成紅色氧化鐵皮的關(guān)鍵。

1.3 熱軋帶鋼氧化鐵皮控制技術(shù)及發(fā)展

科學(xué)技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，對(duì)于熱軋帶鋼氧化的控制也有了一些新的提高，雖較發(fā)達(dá)國(guó)家而言還存在著一定的差距，但是經(jīng)過大量的研究實(shí)踐，我國(guó)自主研創(chuàng)“免洗鋼”不僅僅符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求，更加符合我國(guó)鋼鐵行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，大大推動(dòng)了鋼鐵行業(yè)的發(fā)展， 我國(guó)目前擁有20余條薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，因其熱履歷有別于常規(guī)生產(chǎn)線而導(dǎo)致的產(chǎn)品表面缺陷阻礙了薄板坯連鑄連軋技術(shù)的發(fā)展，其加熱溫度、開軋溫度、終軋溫度和卷取溫度的調(diào)整范圍較窄，因此開發(fā)與產(chǎn)品相結(jié)合的薄板坯連鑄連軋氧化鐵皮控制技術(shù)是今后發(fā)展的一個(gè)方向。

2 加熱爐區(qū)域鋼坯表面氧化鐵皮的控制與消除

2.1 加熱爐爐溫與爐內(nèi)氣氛對(duì)氧化鐵皮的影響

鋼坯在加熱的過程中，由于在加熱的過程中，會(huì)將其表面進(jìn)行氧化，這樣不僅僅嚴(yán)重影響了鋼的質(zhì)量，而且還會(huì)產(chǎn)生大量的有害物體的焚燒，進(jìn)而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)在鋼加熱的過程中，由于氧化作用的形成使其鋼渣不斷的掉落在加熱爐內(nèi)，長(zhǎng)期以往鐵渣堆積在加熱爐內(nèi)底部，進(jìn)而導(dǎo)致使用壽命大大縮短，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，最終導(dǎo)致影響工藝流程的作業(yè)效率。此外，在軋制過程中，如果鋼坯表面的氧化鐵皮未被高壓水除凈，而被壓入鋼坯和鋼材，這又直接影響了產(chǎn)品的質(zhì)量并降低了成材率。因此，認(rèn)真研究鋼坯加熱時(shí)的氧化特性，減少氧化燒損具有非常重要的意義。

因此鋼在加熱過程發(fā)生氧化的基本條件是：（1）必須有氧或氧化性介質(zhì)的存在，如二氧化碳、水蒸氣等。（2）氧和鐵接觸，并進(jìn)行相互擴(kuò)散。（3）具有一定的化學(xué)反應(yīng)條件，如溫度、化學(xué)濃度、時(shí)間等。

2.2 加熱爐爐溫優(yōu)化設(shè)定模型

目前，國(guó)內(nèi)外熱軋帶鋼生產(chǎn)加熱爐普遍采用步進(jìn)式加熱爐。加熱爐控制的功能是根據(jù)鋼坯的入爐參數(shù)、生產(chǎn)工況和工藝指標(biāo)，通過控制爐溫、空氣燃料流量及空燃比、空氣燃料壓力、煙氣殘氧濃度以及爐膛壓力，盡可能減少氧化燒損，降低能耗，使鋼坯在爐中均勻受熱，出爐時(shí)達(dá)到工藝要求的軋制溫度。在上述控制回路的設(shè)定中，爐溫與燃料流量及空氣流量構(gòu)成串級(jí)控制，因此流量控制回路的設(shè)定值由爐溫調(diào)節(jié)器的輸出給定。而燃料、空氣壓力控制回路，殘氧濃度以及爐膛壓力控制回路可進(jìn)行定值控制，所以爐溫的優(yōu)化設(shè)定是非常重要的。

3 結(jié)束語

通過上述分析總結(jié)得知，熱軋帶鋼在加熱過程中極其會(huì)受到爐內(nèi)溫度的各種變化而產(chǎn)生氧化鐵皮現(xiàn)象的發(fā)生。所以在進(jìn)行加熱的過程中要不斷對(duì)其爐內(nèi)加熱環(huán)境進(jìn)行改造，并針對(duì)我國(guó)特有的發(fā)展鋼技術(shù)進(jìn)行符合實(shí)際的改造。這樣在一定程度上就可以大大降低燒損現(xiàn)象的發(fā)生，提高鋼產(chǎn)生，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

鋼坯在主軋線進(jìn)行軋制過程中，除鱗設(shè)備的合理化布置及工藝參數(shù)設(shè)置都直接影響到表面質(zhì)量。通過對(duì)主軋線氧化鐵皮控制技術(shù)的研究，為更好的清除二次和三次氧化鐵皮找出了解決方法：在粗軋區(qū)域，應(yīng)根據(jù)鋼坯的不同規(guī)格制定出合理的噴射壓力，選擇合適的高壓噴嘴，并根據(jù)鋼坯的不同厚度而調(diào)整噴嘴的高度，以消除粗軋區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的二次氧化鐵皮；在精軋區(qū)域，應(yīng)合理地制定軋制工藝，并調(diào)整好軋制節(jié)奏和換輥周期，以保護(hù)好軋輥表面的氧化膜，進(jìn)而控制精軋區(qū)域內(nèi)三次氧化鐵皮的生成。

參考文獻(xiàn)

[1]趙久長(zhǎng).熱軋帶鋼表面氧化鐵皮控制與消除[D].東北大學(xué)，2009.

[2]夏先平，孫業(yè)中.精軋區(qū)熱軋帶鋼表面氧化鐵皮缺陷成因與預(yù)防[J].軋鋼，2002.

[3]石杰，王德仁，何業(yè)東，等.用CO還原BRC3熱軋帶鋼表面氧化鐵皮的研究[J].鋼鐵.