1 引言

新余鋼鐵集團(tuán)有限公司1580 mm 熱連軋線投產(chǎn) 以來(lái)，已經(jīng)開發(fā)了冷軋基料用鋼、汽車結(jié)構(gòu)用鋼、集裝 箱鋼等產(chǎn)品。冷軋基料產(chǎn)品在使用過(guò)程中，用戶提出 了表面氧化鐵皮偏厚、酸洗困難、酸洗速度慢、生產(chǎn)效 率低等問(wèn)題；汽車結(jié)構(gòu)用鋼、集裝箱鋼用戶則提出帶 鋼表面出現(xiàn)紅銹問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，我們對(duì)帶鋼表 面氧化鐵皮的成因和控制措施進(jìn)行了研究。

 2 帶鋼表面氧化鐵皮的成因

據(jù)Fe-o平衡相圖 ，溫度在570-1371℃時(shí)，郁氏體 Fe3O4中的固溶體）處于穩(wěn)定狀 態(tài)；在570 以下時(shí)，郁氏體發(fā)生共析反應(yīng)生成α-fe-fe3o4 的混合物。鋼坯在加熱和熱軋過(guò)程中，表面與爐內(nèi)氧化性氣 氛或空氣接觸，F(xiàn)e 很容易與O 發(fā)生氧化反應(yīng)，由于溫度較高，時(shí)間較長(zhǎng)，這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的氧化鐵皮稱為* 次氧化鐵皮，比較厚。在終軋結(jié)束后，溫度通常在800 ～900 以上，在熱軋結(jié)束后到570 以前，帶鋼與空 氣接觸，表面生成*層郁氏體，由于時(shí)間很短，F(xiàn)eO 的混合物，當(dāng)氧量充分時(shí)，F(xiàn)e 與氧進(jìn)*步發(fā)生反應(yīng)，生成Fe =2FeO3Fe +2O

3 帶鋼表面氧化鐵皮的組成及酸洗性能

3帶鋼表面的氧化鐵皮通常是從內(nèi)到外按 FeO、 Fe 順序排列的氧化鐵皮層。由FeO、 Fe 等結(jié)構(gòu)形式組成氧化鐵皮，是由外層較薄的Fe ，發(fā)現(xiàn)FeO 構(gòu)疏松，內(nèi)部有較大的孔洞，酸洗過(guò)程中酸液容易滲入FeO 結(jié)構(gòu)內(nèi)部，較容易被還原分解，即較容易酸洗 干凈；Fe 較FeO結(jié)構(gòu)相對(duì)致密，但也存在較多缺 陷和孔隙；Fe 結(jié)構(gòu)是較緊密的，厚度雖然薄，但酸液不容易滲入內(nèi)部，較難被酸還原分解 此，控制熱軋板帶的氧化鐵皮厚度、結(jié)構(gòu)和致密度是減少酸洗用酸量、提高酸洗效率的重要途徑。 對(duì)于大梁鋼等汽車結(jié)構(gòu)鋼板，為降低酸洗帶來(lái) 的環(huán)境污染，希望不經(jīng)酸洗直接使用。日本等國(guó)家 已開發(fā)出不經(jīng)酸洗帶氧化鐵皮進(jìn)行深加工的“黑皮 ”，這種鋼表面氧化鐵皮外層主要由Fe 具有較高的塑性、較薄的厚度及與基體緊密的結(jié)合力，在深加工過(guò)程中 Fe 氧化鐵皮可隨基體發(fā)生變形而不起皮，因此不需要通過(guò)酸洗去除氧化鐵皮。拋丸機(jī)

4 氧化鐵皮的控制措施

4.1 加強(qiáng)除磷控制，徹底清除*次和二次氧化鐵皮

*次氧化鐵皮的生成與加熱時(shí)間、空燃比和出 爐溫度等因素有關(guān)。當(dāng)加熱時(shí)間短、空燃比較低和 出爐溫度較低時(shí)，氧化鐵皮相對(duì)較薄。因此，在滿足 工藝條件的情況下，盡可能按加熱時(shí)間短、空燃比較 低和出爐溫度走下限控制。 在粗軋和精軋過(guò)程中，要嚴(yán)格確保高壓除鱗水 的壓力，調(diào)整好噴嘴角度以及保持*定的噴水延遲 時(shí)間，防止噴嘴堵塞，這樣可達(dá)到滿意的除鱗效果。

 4.2降低終軋或卷取溫度，提高卷取張力，減少Fe 的生成，提高冷軋基料酸洗性能

帶鋼酸洗性能取決于表面氧化鐵皮的厚度和結(jié) 構(gòu)類型等因素。厚度太厚，酸洗反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，酸洗速 結(jié)構(gòu)較多的氧化鐵皮層，結(jié)構(gòu)致密，酸液不容易浸入內(nèi)部，酸洗困難，酸洗速 度慢；FeO 結(jié)構(gòu)較多的氧化鐵皮由于結(jié)構(gòu)疏松，內(nèi)部 有較大的孔洞，所以酸液容易浸入，易于酸洗。 終軋溫度和卷取溫度高，帶鋼在層流冷卻期間 會(huì)生成較厚的 FeO，酸洗困難。降低終軋或卷取溫 度，帶鋼表面生成的氧化鐵皮薄，容易酸洗。生產(chǎn) SPHC 冷軋基料時(shí)，采用前段層流冷卻，卷取溫度為 550 時(shí)，酸洗時(shí)間為110 s；采用后段層流冷卻，卷 取溫度為640 時(shí)，酸洗時(shí)間為195 適當(dāng)提高卷取張力，提高鋼卷各層之間的緊密度，防止空氣進(jìn)入鋼卷內(nèi)，帶鋼表面沒有氧氣，F(xiàn)eO 不會(huì)增厚，有利于酸洗。

4.3 降低軋輥粗糙度，防止氧化鐵皮粘結(jié)，提高冷軋基料酸洗性能

 精軋軋輥表面粗糙度低時(shí)，使帶鋼表面的粗糙 度也低。粗糙的界面使氧化鐵皮與帶鋼基體的粘附 第32 性提高，以致氧化鐵皮的剝離性差。精軋輥面局部粗糙度嚴(yán)重時(shí)，使帶鋼表面局部也粗糙，呈現(xiàn)月牙 狀，使得氧化鐵皮微?；蛭⑵瑝喝氪植诘谋砻鎯?nèi)，導(dǎo) 致酸洗后微細(xì)氧化鐵皮不易脫落，在帶鋼表面出現(xiàn) 灰暗的色澤。因此，要提高精軋軋輥的光潔度，尤其 是提高F1、F2 的光潔度。

4.4 控制加熱溫度，防止產(chǎn)生鐵橄欖石

如果鋼中w（Si）較高，容易在表面形成鐵橄欖 石（2FeOSiO ）。在高于1200 加熱時(shí)，會(huì)使鐵 橄欖石（2FeOSiO 的熔點(diǎn)為1170 ）熔化，與基 體Fe 結(jié)合緊密，熱軋除磷時(shí)不易脫落，使表面缺陷 增多、粗糙或造成麻點(diǎn)，形成帶紅色氧化鐵皮。因 此，生產(chǎn)w（Si）超過(guò)0. 27%的鋼時(shí)，如中低牌號(hào)電工 鋼，要控制加熱溫度盡可能不高于1 200

4.5 嚴(yán)格控制軋制工藝，獲得免酸洗的“黑皮鋼”

氧化鐵皮中 Fe203 含量較高時(shí)，帶鋼表面呈現(xiàn)紅色；當(dāng)表面沒有Fe2o3 而是以Fe3o4 為主時(shí)，帶鋼表面呈現(xiàn)黑色。Fe2o3 不僅脆性大，而且很難酸洗，所以帶鋼表面*般要避免出現(xiàn)紅色的氧化鐵皮。厚度較薄的Fe3o4 具有較高的塑性及與基體緊密的結(jié)合力，在深加工過(guò)程中氧化鐵皮可隨基體發(fā)生變形， 因此不需要通過(guò)酸洗去除氧化鐵皮，這就是免酸洗 的“黑皮鋼”。 除了鋼中 w（Si）較高易產(chǎn)生紅色氧化鐵皮外， 特定的軋鋼工藝也容易產(chǎn)生紅色氧化鐵皮。 鋼板表面紅色的程度與軋制前氧化鐵皮的厚度 和軋制溫度有很大的關(guān)系。軋制溫度為900 軋制前氧化鐵皮的厚度值變大，紅色越重。軋制溫度在900 以下，軋制前氧化鐵皮的厚度在20 以上時(shí)，氧化鐵皮會(huì)變成紅色；軋制溫度在1000 時(shí)，氧化鐵皮也不會(huì)生成紅色。 研究發(fā)現(xiàn)，熱軋時(shí)氧化鐵皮的*部分會(huì)破裂，生 成粉狀的FeO，在空氣中冷卻時(shí)被氧化變成 Fe 使帶鋼呈現(xiàn)紅色。在軋制前氧化鐵皮越厚，紅色越強(qiáng)，這是因?yàn)檐堉茣r(shí)生成的氧化鐵皮粉末數(shù)量與氧 化鐵皮厚度成正比。另外還發(fā)現(xiàn)，溫度超過(guò)900 后，隨著軋制溫度的升高，氧化鐵皮粉末的數(shù)量變少，生成的紅色也減少。溫度越高，F(xiàn)eO 的屈服強(qiáng)度 越低，在高溫軋制的情況下，氧化鐵皮容易變形，難 以破裂成粉狀，大片的氧化鐵皮不容易被氧化成 Fe 000軋制時(shí)，F(xiàn)eO 隨基體*起變形，即 使氧化鐵皮很厚也不會(huì)變成紅色，就是這個(gè)原因。 軋制溫度變低，軋制時(shí)氧化鐵皮就容易粉末化，粉末 量也會(huì)變多，因此在900 以下的軋制中氧化鐵皮 的厚度在20 以上時(shí)，會(huì)生成紅色的氧化鐵皮。通過(guò)控制氧化鐵皮的厚度和軋制溫度，可以控 制氧化鐵皮的顏色。需要生產(chǎn)免酸洗的“黑皮鋼” 時(shí)，卷取過(guò)程中應(yīng)制定促進(jìn)郁氏體共析反應(yīng)的相應(yīng) 工藝，即高溫終軋、低溫卷取。 新鋼在510L 鋼試驗(yàn)了黑皮鋼工藝，*先，化學(xué) 成分w（Si）需要下調(diào)；然后，確定軋制工藝，終軋溫 度920 ，卷取溫度550 。試驗(yàn)產(chǎn)品的性能合格， 帶鋼表面為黑色，冷彎試驗(yàn)表面沒有氧化鐵皮脫落。拋丸機(jī)

5 結(jié)論

1）帶鋼表面氧化鐵皮是在高溫加熱、軋制過(guò)程 中生成的，條件不同形成的氧化鐵皮層結(jié)構(gòu) FeO、 Fe 的含量也不同。

2）表面形成較薄以 FeO 為主的氧化鐵皮易于 酸洗，形成較厚以Fe 為主的氧化鐵皮酸洗困難。形成較薄以Fe 為主的氧化鐵皮可以作為免酸洗的“黑皮鋼”。

 3）通過(guò)調(diào)整化學(xué)成分、合理的除磷工藝和軋鋼 工藝能夠控制氧化鐵皮的厚度、結(jié)構(gòu)和顏色。

參考資料

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