中厚鋼板表面麻點控制技術優化與實踐

吳 翔，周焱民

（新余鋼鐵股份有限公司，江西338001）

0 引言

近年來，為滿足市場對產品質量的個性化需求，各類商品對外觀質量的要求也越來越高，如中厚板方面，用戶對表面質量提出了較高的要求。并且受產能及市場的影響，船體及容器用等建造鋼板的檢驗愈加嚴格，對表面質量的要求也越來越高。其中中厚板表面麻點缺陷嚴重影響鋼板表面質量，既帶來較大的經濟損失，又影響到產品的市場形象。鑒于此，新鋼公司中厚板廠找準麻點產生的原因，分析了相關工藝及裝備存在的問題，并做出改進，及時有效地解決鋼板表面麻點的問題。

1 中厚鋼板表面麻點成因分析

1.1 中厚鋼板表面麻點

中厚板表面麻點是因加熱或軋制時產生的氧化鐵皮未清除干凈，在鋼板表面形成深淺不同的痕跡，脫落后即呈現出凹凸不平的粗糙面[1]。其狀態因軋制工藝和設備條件不同而不同。

1.2 形成原因及分類

根據麻點的形狀、特征來劃分，常見的麻點有兩種：

（1）黑麻點：呈桔皮狀密集分布，表面呈現出明顯粗糙面，顏色較深接近黑色，一般多為局部點狀或密集的麻面分布，此類麻點為爐生氧化鐵皮壓入，其深度較深，如圖1 所示。其特點是：壓的較深（在0.4～2 mm），呈連續片狀分布。

圖1 鋼板表面黑麻點

（2）紅褐色麻點：在鋼板的表面呈現紅褐色的帶狀或點狀粗糙面，并與基體粘連緊密，通常稱為二次氧化鐵皮，脫落后呈現出深淺不同、形狀各異的凹痕。如圖2、圖3 所示。主要是鋼坯在軋制變形過程中，形成薄且粘附性強的再生氧化鐵皮，軋制壓入形成。

另外，淺表性的紅褐色麻點脫落后呈現出魚鱗片狀小凹坑，在光的照射下較為明顯。如圖4 所示。

圖2 鋼板表面麻點（紅褐色）

圖3 鋼板表面麻點（紅褐色）

圖4 鋼板表面淺表性麻點（拋丸后）

2 控制措施及工藝優化

為解決鋼板表面麻點問題，在不考慮成分因素的前提下，主要控制點在于中厚板軋機除鱗設備條件、工藝控制。

2.1 高壓水除鱗設備條件問題及改進措施

鋼板表面氧化鐵皮去除的主要手段使用高壓水打擊來實現。

2.1.1 高壓水除鱗設備條件

鋼板表面除鱗，一般采用高壓水打擊的方式，以提高表面質量[2]。高壓水除鱗設備分初、精除鱗裝置。

初除鱗：初除鱗設施裝在鋼坯出爐后軋機前，一般有兩套噴射閥組，分上、下集水管，并附有預沖水裝置。此工序是除去板坯表面因加熱產生的氧化鐵皮。

精除鱗：精除鱗設施裝在軋機擋水導板位置，分上、下集水管，也附有預沖水裝置。主要除去軋制過程中的再生氧化鐵皮。

2.1.2 高壓水除鱗系統工藝參數

除鱗作業呈瞬時高壓水用量大且交替、重疊使用的特征，一般采用離心泵再加上蓄能器的方式來滿足使用要求。在這種情況下，高壓水系統壓力存在較為頻繁的波動，必須控制系統壓力的波動在較小的范圍內，以保證有效的除鱗。

因此，軋制時須確保除鱗水壓力下限滿足工藝要求，一般初始水壓應達到23 MPa，除鱗噴嘴處壓力需穩定在18 MPa 以上。

2.1.3 高壓水除鱗系統存在的問題

高壓水除鱗系統原設計配置了一套高壓離心泵，流量設計為300 m3/h，軋制時，供水量達不到要求，壓力下降很快，最低時只有11.5 MPa 左右，遠不能達到精除鱗工藝對壓力的要求。具體原因如下：

（1）精除鱗所配置的供水管道過小。原設計是采用2 組除鱗噴射閥，閥的型號是DN125，單組噴射閥流速為5 m/s，供水壓力為18 MPa，滿足設計壓力要求。但兩組閥的干管型號僅為DN150，在壓力為18 MPa 時，集管的流量約為400 m3/h，這種情況下管路供水流速約為7 m/s，達不到兩組分管噴射閥的同時工作時的流量要求，存在縮頸現象，即不能滿足工況要求，須增大改進。

（2）供水系統的最低液面閥通徑偏小。軋制時，存在初、精除鱗重疊使用的情況，此時，最低液面閥供水的瞬時流量可達700 m3/h，該閥原設計為DN150，最大流速僅有11 m3/s，達不到流量要求，所以，須增大改進。

2.1.4 高壓水除鱗系統的改進措施

（1）根據工藝要求，除鱗噴嘴須滿足單嘴流量大，打擊力強的要求[3]。對此，需要提高除鱗泵組的工作壓力，以提高整個高壓水系統的供水壓力；增加供水系統蓄能器能力，減少系統壓壓力波動，保障噴嘴出口供水壓力。

（2）對供水閥進行合理配置，其中最低液面閥，將原配置的型號DN150 增大到DN200。

（3）增加供油能力，以滿足兩臺泵同時運行，實現高壓水泵兩用一備的工作條件。

（4）更換新型噴嘴，提高噴嘴打擊能力。

對高壓水除鱗系統改造后，可較好的滿足除鱗要求。以軋制長度為85 米的鋼板為例，除鱗過程中噴嘴處水壓力最大為22.3 MPa，最小為18.6 MPa，可以較好的滿足高壓水壓力≥18 MPa 的要求。

2.2 鋼坯加熱工藝的問題及改進措施

鋼坯在常溫下的氧化較慢，加熱到200～300℃，表面產生氧化膜，此時的氧化進程比較緩慢。當溫度加熱到1 000 ℃以上時，反應快速進行。當溫度上升到1 300 ℃以上時，氧化鐵皮將變成熔融態，氧化更為激烈。實驗測試結果顯示，1 300 ℃時的氧化反應速率是900 ℃時的7 倍[4]。鋼坯的正常加熱工藝溫度在1 200～1 280 ℃左右，氧化鐵皮產生程度較明顯。

鋼坯氧化鐵皮層的結構呈分層狀態，與基體接近的為FeO，向外依次為Fe3O4和Fe2O3。各層的形貌特征比較固定，最里層（FeO 層）比較疏松，Fe3O4層比較致密，但也有較多的孔隙，Fe2O3層最緊密，但厚度相對較薄[5]。減少鋼氧化鐵皮生成的主要措施如下：

（1）加熱溫度的控制：鋼坯的加熱溫度上升到1 200 ℃以上時，Fe 元素與氧化性氣體元素的反應很強，使氧化程度增加。因此，要合理控制鋼坯的加熱溫度。一是，加熱溫度可根據不同的鋼種結合Fe-C 平衡相圖來合理制定；二是在加熱段及均熱段的溫度應控制在1 250 ℃左右，避免超過1 300 ℃，以免生產致密的或熔融態的Fe2O3層。

（2）加熱時間的控制。鋼坯加熱溫度達到1 100℃以上時，最初的半小時內氧化反應較快，隨著時間的增長，速率有所放緩，氧化層厚度逐步增加，鋼坯氧化量與時間成正比[9]。因此，在加熱中我們應當盡可能的縮短鋼坯在加熱爐內高溫區域的停留時間。一是根據軋制效率及工藝要求，通過控制入爐鋼坯間隔、數量來控制加熱時間；二是根據鋼坯斷面尺寸來合理制定加熱時間則；三是對于特殊鋼種，根據其氧化特性，集中安排，如含Ni 鋼等。

（3）爐內氣氛的控制。加熱爐爐氣中一般為氧化性氣氛。因此，在保證加熱段、均熱段合理的溫度條件下，應采用較低的空燃比來降低鋼坯高溫加熱過程中爐內的的氧化氣氛；同時要保持爐內微正壓，一般在15 Pa 左右。

2.3 高壓水除鱗工藝改進措施

（1）保證高壓水供水壓力和噴嘴的通暢，確保工作壓力最小值（壓降）≥18 MPa。

（2）粗除鱗操作要求。當鋼坯進入除鱗箱時，應及時開啟高壓水。為保除鱗效果，需根據坯料厚度來調節粗除鱗上噴嘴的位置。一般高壓水除鱗為一次，若一次除鱗不凈，在保證坯料開軋溫度不低于1 000 ℃的前提下，可增加次數，仍然除不凈則必須回爐。

（3）精除鱗操作要求。精除鱗根據軋制道次排布，確保從軋件頭至尾都除到、除凈，除鱗時要確保軋件頭部拋出軋機。原則上開軋第一道次、轉鋼后第一道次（不轉鋼軋制的，中間道次除鱗一次）、粗軋最后一道各除鱗一次；精軋開軋第1 道、第3 道、最后1 道各除鱗一次，壓力穩定時要適當增加除鱗道次，確保表面質量。

（4）定期更換高壓水噴嘴，每次檢修對噴嘴進行清洗。

3 生產實踐

以船板CCSAH32 的生產為例，坯料斷面尺寸248 mm×2 270 mm，鋼板規格：12.14 mm×2 600 mm（厚度×寬度），共12 塊，采用正常工藝進行控制，實驗結果如下：

3.1 加熱工藝參數

根據CCSAH32 鋼的加熱工藝確定加熱爐的溫度參數，具體見下表1 所示：

表1 加熱工藝參數表

3.2 高壓水系統壓力設定

除鱗泵分主、輔泵，壓力設定分別為：19～22 MPa 和18～21 MPa。兩臺泵工作，確保除鱗壓力滿足工藝要求。

3.3 高壓水除鱗工藝

鋼板的軋制除鱗工藝，根據前述控制工藝來執行，見表2 所示。

3.4 實踐小結

表2 鋼板軋制除鱗道次統計表

對實驗鋼板按工藝要求加熱、軋制，各工序溫度均滿足要求，高壓水壓力最低值為18.3MPa，實驗鋼板表面質量狀況見表3。

從表3 中可以看出，此次軋制實驗是成功的，鋼坯經過粗除鱗，表面無氧化鐵皮殘留，軋制后的鋼板表面狀況良好。其中出現頭部麻點的批號H005、H012，經查監控錄像發現是由于高壓水除鱗開啟較晚造成。

表3 鋼板表面麻點狀況統計表

4 結語

通過對中厚鋼板表面麻點成因的分析，從高壓水除鱗設備條件、加熱爐加熱工藝、高壓水除鱗工藝等方面提出了改進措施，并在實踐中印證了措施的有效性。通過上述措施的實施，在近幾年的生產過程中，表面麻點問題得到有效控制，鋼板表面質量得以改善。據統計，該線從2015 年至2019 年，麻點缺陷比例從2015 年的 2.29%降到 2019 年的0.35%，下降幅度達到85%，成效較為顯著。