去除熱軋窄帶鋼表面紅銹的生產(chǎn)實(shí)踐*

蔣玉梅， 宋金平

(南京鋼鐵股份有限公司， 江蘇 南京 210035)

引 言

近年來，由于國(guó)家對(duì)環(huán)保約束力度的加大與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境的激烈，對(duì)酸洗熱軋帶鋼的表面質(zhì)量要求日趨嚴(yán)格。通過抑制表面紅銹，消除帶鋼表面氧化鐵皮殘留，降低氧化鐵皮厚度，提高酸洗效率，均是熱軋酸洗帶鋼表面質(zhì)量提升的目標(biāo)。很多文獻(xiàn)指出，適當(dāng)提高除鱗溫度，提高除鱗壓力，適當(dāng)降低Si含量，嚴(yán)控軋輥使用制度以減少輥面脫落等手段，均有利于控制帶鋼的紅銹缺陷及氧化鐵皮殘留，但僅靠采取以上措施，往往仍達(dá)不到預(yù)期效果，這是因?yàn)檠趸F皮、紅銹涉及連鑄、加熱、軋制、冷卻等諸多環(huán)節(jié)的綜合影響[1]。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 生產(chǎn)流程

南京鋼鐵股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“南鋼”)帶鋼廠45Mn生產(chǎn)流程：坯料經(jīng)推鋼式加熱爐加熱后，經(jīng)三套高壓水除鱗系統(tǒng)、兩架三輥式粗軋機(jī)、一組十架連續(xù)式軋機(jī)，通過在線激光測(cè)寬儀、射線測(cè)厚儀后經(jīng)平板運(yùn)輸鏈空冷后進(jìn)成品卷取。產(chǎn)品規(guī)格為：(1.5-6.0) mm×(130-330) mm。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)査

在熱軋生產(chǎn)45Mn帶鋼時(shí)，由于沒有層流冷卻，空冷溫降小，卷取溫度高，堆冷冷卻時(shí)間長(zhǎng)，造成帶鋼表面氧化鐵皮厚，在帶鋼兩側(cè)邊的富氧區(qū)，氧化時(shí)間長(zhǎng)造成氧化鐵皮厚，形成紅銹缺陷，夏季尤為明顯。帶鋼表面存在紅銹缺陷，將嚴(yán)重影響熱軋帶鋼的表面質(zhì)量，帶鋼在拋丸、酸洗、電泳、涂漆等工序后，半成品表面依然可見明顯色差。由于紅銹缺陷酸洗不易去除，對(duì)用戶影響較大。在對(duì)有紅銹缺陷的帶鋼進(jìn)行冷軋時(shí)，因酸洗不凈，造成冷軋氧化鐵皮壓入造成表面凹坑，從而導(dǎo)致冷軋成品表面質(zhì)量不合格，并且冷軋后的成品板由于存在紅銹，從而有強(qiáng)烈的色差感(如圖1所示)。因此，解決45Mn紅銹問題是當(dāng)務(wù)之急的工作。

對(duì)45Mn帶鋼生產(chǎn)過程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)發(fā)現(xiàn)：冶煉出鋼過程，采用硅鐵預(yù)脫氧；精煉過程，利用硅鐵粉進(jìn)行脫氧造渣，使得鋼渣富含硅元素，鋼渣中的硅極易被鋁等元素還原進(jìn)入鋼水中。

帶鋼廠加熱爐為推鋼式加熱爐，采用焦?fàn)t煤氣加熱，焦?fàn)t煤氣中水分含量較大，熱值波動(dòng)。在優(yōu)特鋼的軋制過程時(shí)，為了使鋼坯在加熱爐中均勻加熱，加熱溫度比步進(jìn)式加熱爐高50 ℃左右，使得鋼坯表面氧化更嚴(yán)重。夏季環(huán)境溫度高，且?guī)т搱?chǎng)地狹小，堆放過程中散熱較慢，增加了紅銹的產(chǎn)生。

圖1 改進(jìn)前45Mn帶鋼表面

2 產(chǎn)生機(jī)理

在高溫氧化的過程中，鋼中的硅元素，由于氧化皮內(nèi)層的部分氧化亞鐵(FeO)被高溫時(shí)形成的鐵橄欖石(Fayalite)抓住，從而殘留在帶鋼表面，并在后續(xù)的熱軋過程中被破碎、氧化，從而生成紅色的三氧化二鐵(Fe2O3)。因?yàn)槿趸F(Fe2O3)具有高溫塑性，在同樣的軋制溫度下，軋制變形量越大，氧化鐵皮延展的越薄；而且隨軋制溫度的升高，氧化鐵皮塑性增強(qiáng)，在較大軋制變形量下，將氧化鐵皮壓實(shí)，加大了與基體的粘附性，從而降低了氧化鐵皮的剝落[2]。

3 改進(jìn)措施

解決紅銹缺陷的措施有很多，常規(guī)的措施可歸納為以下幾種：(1)鋼種成分優(yōu)化，降低硅元素的含量；(2)優(yōu)化加熱工藝，盡可能降低坯料的出爐溫度；(3)優(yōu)化除鱗工藝，提高除鱗壓力，增加除鱗道次等。(4)優(yōu)化軋制工藝，出爐溫度提高，采取高溫快速軋制工藝；(5)后道堆放進(jìn)行優(yōu)化。

在生產(chǎn)過程中，為降低成本，同時(shí)保證最終產(chǎn)品的機(jī)械性能，且調(diào)整成分需征得用戶同意，降低硅元素含量的方案不可行；坯料出爐溫度的調(diào)整需考慮熱軋主軋機(jī)的軋制能力，低溫出爐的軋制變形抗力太大，對(duì)軋機(jī)要求高；提升出爐溫度，不能從根本上解決問題；另外，帶鋼廠熱軋生產(chǎn)線，即使粗軋及精軋除鱗水道次全部投入，紅銹缺陷也不能從根本上消除。

因此，攻關(guān)的方向?yàn)閮?yōu)化終軋溫度、卷取溫度及優(yōu)化堆放方式的組合，是一種較為可行的去除帶鋼表面紅銹缺陷的有效方法[3-4]。

1)調(diào)整軋制工藝，適當(dāng)下調(diào)軋制各工序的溫度制度，控制終軋溫度≤940 ℃，目標(biāo)≤920 ℃；卷曲溫度≤690 ℃，目標(biāo)≤650 ℃。

2)保證除鱗設(shè)備正常運(yùn)行，壓力穩(wěn)定。

3)優(yōu)化冷卻工藝。平板鏈采用2架霧炮和4架風(fēng)機(jī)冷卻。運(yùn)輸鏈采用5架風(fēng)機(jī)冷卻。打包稱重后立即轉(zhuǎn)運(yùn)到外庫(kù)進(jìn)行露天冷卻。

4)冬季根據(jù)環(huán)境溫度對(duì)冷卻及堆冷進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化。7-10月份所交付的45Mn鋼帶，通過優(yōu)化終軋和卷曲溫度、軋后冷卻方式，紅銹得到明顯控制。考慮冬季與夏季溫度差異較大，每個(gè)軋制號(hào)軋完，優(yōu)先在帶鋼庫(kù)入口處堆冷并在1 h后轉(zhuǎn)外庫(kù)進(jìn)行露天冷卻；中雨、大雨需要在帶鋼庫(kù)入口處單獨(dú)堆放18 h后才能轉(zhuǎn)外庫(kù)。

4 結(jié)束語

45Mn鋼帶表面紅銹的成因，主要是鋼中含量較高的Si與Fe生成一種難以剝離的2FeO·SiO2氧化物；在軋制過程中，其中的FeO被進(jìn)一步氧化生成Fe2O3，最終形成難以酸洗除凈的表面紅銹。南鋼帶鋼廠通過優(yōu)化終軋和卷曲溫度、軋后冷卻方式措施后，鋼帶表面紅銹缺陷得到了有效控制，2020年8-12月累計(jì)軋制了17000余噸45Mn鋼帶，鋼帶表面光潔，沒有出現(xiàn)紅銹；用戶使用后，未出現(xiàn)酸洗不凈的現(xiàn)象，改進(jìn)得到用戶認(rèn)可。