酒钢CSP热轧厚规格钢带氧化铁皮机理分析及控制优化_郑国升.pdf

第 卷第 期 年 月甘 肃 冶 金 ，文章编号：（）酒钢 热轧厚规格钢带氧化铁皮机理分析及控制优化郑国升，董凤光，于荟龙（甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 碳钢薄板厂，甘肃 嘉峪关）摘 要：分析研究 热轧厚规格带钢表面氧化铁皮的结构、组成及影响因素，通过优化工艺方案，减少带钢在轧机高温阶段的停留时间和在高温阶段氧化铁皮的生成量，带钢表面的氧化铁皮厚度减薄，氧化铁皮组成发生的变化，减少了厚规格带钢在开平过程中的表面脱粉现象。关键词：热轧；厚规格；压缩比；氧化铁皮中图分类号：文献标识码：，（，）：，：；引言随着国内钢材市场竞争日趋激烈，钢材用户不仅严格要求钢材力学性能，而且对钢材外观质量也提出了更高的要求，其中对氧化铁皮造成的钢材表面质量问题反馈显得尤为突出。酒钢热轧生产的、厚规格带钢表面氧化铁皮在开平时起粉、剥落，开平后带钢表面呈粉状脱落的氧化铁粉较多，对下游加工制造有较大影响。热轧带钢表面氧化铁皮结构、组成分析 铁的氧化过程 以上的氧化过程 界面 界面 界面 界面 氧化铁皮结构带钢表面的氧化铁皮为三层结构，外层，中间层为，内层为。氧化铁皮的生成从连铸机出来的高温铸坯进入加热炉，在加热炉内完成铸坯加热和均热过程，铸坯表面的氧化过程受加热炉内加热气氛、在炉时间（约 ）与温度、除鳞压力、化学成分等因素的影响，导致最终带钢表面的氧化铁皮厚度、结构、均匀性以及致密度存在差异。氧化铁皮组份之间的差异外层氧化铁皮是结晶构造的；中间层是DOI:10.16042/62-1053/tf.2022.06.016致密、无孔和裂缝、成玻璃状端口的磁性氧化铁，内层是疏松、多孔的细结晶组织。铁的不同氧化产物与钢基体附着力不一样的，附着力越大，其破坏应力越大。、的破坏应力分别为 、，在变形时含量较高的氧化铁皮可以承受一定的塑形变形。热轧带钢表面氧化铁皮影响因素 轧机压缩比对氧化铁皮的影响热轧带钢在加热、轧制和卷取的高温阶段产生的氧化铁皮，随着带钢的形变一起变化。带钢越薄，压缩比越大，氧化铁皮越薄。带钢越厚，压缩比越小，氧化铁皮越厚。常规热连轧铸坯厚度为 ，连铸坯厚度为 ，相同厚度的成品带钢，常规热连轧较 轧机的压缩比大 倍。轧机的厚规格带钢压缩比小，氧化铁皮轧制碾薄较少，是导致厚规格带钢氧化铁皮较厚的主要原因。常规热连轧与 轧机不同规格压缩比见图。图 常规热连轧与 轧机带钢不同规格压缩比 轧制速度对氧化铁皮厚度的影响带钢的轧制速度与厚度成反比，厚度越厚，轧制速度越小。酒钢 热轧不同规格各机架轧制速度见图。随着厚度变厚，轧制速度变小，带钢在高温区停留时间延长（酒钢 热轧不同规格带钢在高温区的时间（）见图），是造成表面氧化铁皮较厚的另一个主要原因。钢水成分对氧化铁皮的影响随着 含量的增加，氧化铁皮中的气孔孔径逐渐变大，而气孔孔径与氧化增量成正比，增加的氧化铁皮厚度大部分是由于 的生长造成的，从而图 酒钢 热轧不同规格各机架轧制速度图 酒钢 热轧不同规格带钢在高温区的时间导致氧化铁皮疏松和增厚。高压水除鳞对氧化铁皮的影响常规热连轧在进入粗轧机前进行第一道次除鳞，进入精轧前进行第二道次除鳞，而酒钢 轧机仅有一道次除鳞，因此常规热连轧除鳞效果比 一道次除鳞效果好。工艺制度对氧化铁皮的影响 出炉温度（加热工艺）对带钢氧化铁皮厚度的影响氧化铁皮的厚度与出炉温度和时间成正比，温度越高，氧化铁皮越厚，时间越长，氧化铁皮越厚。终轧温度对带钢氧化铁皮厚度的影响氧化铁皮的增长和终轧温度呈正比，与带钢在轧机里停留时间呈正比，轧制速度越快，生成的氧化铁皮越薄。卷取温度对带钢氧化铁皮厚度的影响卷取温度对氧化铁皮结构有显著影响，当带钢卷取温度达 时，会发生共析反应（）；当卷取温度低于 时，卷取前氧化铁皮结构由三层氧化层组成，其中最外面一层为，第 期 郑国升，等：酒钢 热轧厚规格钢带氧化铁皮机理分析及控制优化 中间层为，靠近基体的是；卷取后，原始 组织发生一系列反应，形成先共析、共析产物。国内其他钢厂 工艺对比 化学成分对比酒钢 生产的 工艺为加密和含钒工艺，合金含量、较其他钢厂含量少，阻碍氧化的合金元素较少，导致氧化铁皮增厚较其他钢厂多。不同钢厂 化学成分对比见表。除鳞设备及压缩比对比酒钢 轧机数量少 架，板坯厚度最薄，轧制厚度较厚，轧制相同厚度带钢压缩比最小，层冷组数和除鳞道次较少，导致厚规格氧化铁皮控制力偏弱。不同钢厂除鳞设备及压下率对比见表。工艺制度对比酒钢 生产 的出炉温度相对偏高，终轧温度相当，卷取温度较低，低的卷取温度有利于氧化铁皮共析转变。不同钢厂 工艺制度对比见表。表 不同钢厂 化学成分对比 钢厂名称备注酒钢 加密工艺（）酒钢 含钒工艺（）涟钢 加锰工艺邯钢 加锰工艺包钢 ：低碳加铌工艺表 不同钢厂除鳞设备及压缩比对比钢厂名称最大厚度规格 除鳞道次 道板坯厚度 轧机数量 架轧制 时压缩比 除鳞压力 层冷组数 组酒钢 涟钢 邯钢 包钢 包钢 热连轧表 不同钢厂 工艺制度对比钢厂名称厚度规格 出炉温度 终轧温度 卷取温度 冷却模式酒钢加密 前段集中酒钢含钒 前段集中涟钢 月 日 前段集中邯钢 前段集中包钢 前段集中 改善带钢表面氧化铁皮所采取的措施 增加除鳞压力及除鳞效果前后集管除鳞水压力各增加 ，前集管增大到 ，后集管水压力达到 。调整程序，将除鳞机集管距离板坯固定（头、中、尾）。除鳞喷嘴角度调整，将打击印痕角度为由调整为，满足搭接量 以上。制定“低温快轧”工艺优化方案 厚规格（）改善措施降低出炉温度，减少一次氧化铁皮生成量，提高终轧温度提高轧制速度，减少带钢在高温段停留时间。采用较高的终轧温度，终轧温度控制在 ，高的终轧温度能有效提高带钢的轧制速度，减少带钢在轧机高温阶段的停留时间，减少带钢在高温阶段氧化铁皮的生成量。轧制后的带钢立即进入层流冷却，采用前段集中快冷模式，根据带钢性能及卷取温度需求开启层冷 组和 组的加密冷却集管，使带钢快速冷却到卷取温度，减少带钢在层冷阶段氧化铁皮的生成量。厚规格（）工艺参数调整见表。含钒工艺（）改善措施 未调整，主要原因是：如果将终轧温度提高到 后，轧制速度明显提升，带钢强度降低，层冷全部开启，冷却水量无法将带钢冷却到目标卷取温度。含钒工艺（）参数调整见表。甘 肃 冶 金 第 卷表 （）工艺参数调整名称原工艺新工艺调整量比例 出炉温度 终轧温度 卷取温度 轧制速度 轧制速度 轧制速度表 含钒工艺（）参数调整名称原工艺新工艺变化量出炉温度 终轧温度 调整到 ，未调整。卷取温度 卷取温度低，无需调整。热轧带钢表面氧化铁皮改善效果 成品带钢表面氧化铁皮厚度金相检测对比及氧化铁皮组分 物相分析新工艺后，氧化铁皮厚度为，氧化铁皮厚度较原工艺减薄约，占比达，较原工艺增加。见表。表 带钢表面氧化铁皮厚度及 占比工艺钢种厚度 氧化铁皮厚度 氧化铁皮中占比 原工艺新工艺 成品带钢表面氧化铁皮厚度金相检测对比及氧化铁皮组分 物相分析采取新工艺后，氧化铁皮厚度为 ，较原工艺氧化铁皮厚度减薄约，氧化铁皮中 占比，较原工艺带钢氧化铁皮中 增加。见表。表 带钢表面氧化铁皮厚度及 占比工艺钢种厚度 氧化铁皮厚度 氧化铁皮中占比 原工艺新工艺 结语通过采取“低温快轧”策略，有效提高带钢的轧制速度，减少带钢在轧机高温阶段的停留时间，减少带钢在高温阶段氧化铁皮的生成量，带钢表面的氧化铁皮厚度减薄。通过工艺调整，改善氧化铁皮组份，致密、无孔的 占比增加 ，开平过程中表面氧化铁皮脱粉现象减少。参考文献：刘振宇，李志峰新一代热轧板带材表面氧化铁皮控制技术的现状与进展轧钢，（）：李志峰，何永全，曹光明，等热轧钢材氧化铁皮的高温形变机理研究材料导报，（）：刘振宇，于 洋，郭晓波，等板带热连轧中氧化铁皮的控制技术轧钢，（）：收稿日期：作者简介：郑国升（），男，甘肃省嘉峪关市人，工程师，本科。主要从事碳钢薄板厂热轧工艺技术工作。（上接第 页）结语以上四种显示方法均能不同程度显示 合金的显微组织，相关试验人员日常工作中可根据实验室自身条件选择不同的侵蚀方法。硝酸水溶液电解的方法重现性高，重复性好。盐酸硝酸水溶液侵蚀过程不易掌握，容易出现腐蚀坑、过腐蚀和腐蚀不均匀。硫酸铜盐酸硫酸水溶液侵蚀方法侵蚀效果较好，但溶液配比相比其他方法复杂，且使用硫酸，使用时要注意安全。饱和 酒精溶液侵蚀的方法溶液配比简单，不使用强酸，侵蚀过程容易掌握。参考文献：李大航，王柏羽，赵刚，等退火工艺对 因瓦合金冷轧板组织与性能的影响金属热处理，（）：收稿日期：作者简介：王宝君（），女，甘肃省酒泉市人，工程师，本科。主要从事金相检验分析和失效分析工作。第 期 郑国升，等：酒钢 热轧厚规格钢带氧化铁皮机理分析及控制优化