探析熱軋卷氧化鐵皮缺陷的成因及質量檢驗

李云 蔣智鋒 蔣靜

摘要：影響汽車、家電用薄板產品表面質量的因素，主要是鋼卷表面氧化鐵皮缺陷，通過對熱軋卷表面氧化鐵皮的產生原因及形貌特征的探析，提升對缺陷的認知技能，從而加強對鋼卷表面氧化鐵皮缺陷質量檢驗的把控。

關鍵詞：氧化鐵皮;軋輥;酸洗卷;形貌特征;質量檢驗

1前言

鋼鐵表面的氧化鐵皮對產品的質量影響很大，尤其對薄板的影響更 大。隨著冷軋汽車板、家電板品種（DC系列、QsTE系列、SAPH系列、 B510等）的進一步開發以及產量的提高，對帶鋼表面質量的控制提出了更高要求，而熱軋作為冷軋的上道工序，必須保證所供給帶鋼的表面質量。影響熱軋酸洗卷表面質量的主要缺陷是氧化鐵皮缺陷。氧化鐵皮缺陷從產生的原因方面可分為軋輥系氧化鐵皮、除鱗系氧化鐵皮、板道系氧化鐵皮、溫度系氧化鐵皮等幾大類。而氧化鐵皮的表現特征也是多種多樣、形貌各異，如鱗狀、點狀、云霧狀、山水畫狀、紅銹等。

2氧化鐵皮的形成原因及控制方法

2.1氧化鐵皮的組成

采用連鑄坯連軋技術生產的薄板表面氧化鐵皮的剝離程度，直接影響著薄板的表面質量。薄板表面的氧化鐵在整個厚度上一般不是一種氧化鐵，而是有三種鐵的氧化物FeO、Fe3O4和Fe2O3從內到外依次分布同時存在，同時結構不同的氧化層與基體的結合力不同，在同樣的酸洗條件下酸洗效果是不同的。成品表面的酸洗質量主要取決于氧化鐵皮中FeO的含量和形貌，FeO含量高的氧化鐵皮組織致密酸洗不易洗凈，FeO含量低的氧化鐵皮組織疏松酸洗易去除。

2.2氧化鐵皮的形成原因

熱軋帶鋼表面氧化鐵皮缺陷的產生與精軋工作輥輥面氧化膜的狀況 密切相關，精軋工作輥輥面氧化膜的粗糙、破壞和剝落是導致熱軋帶鋼表面產生氧化鐵皮缺陷的直接原因。當精軋工作輥輥面某處存在氧化膜剝落時，所軋制的帶鋼表面相應位置也必定出現氧化鐵皮缺陷，且工作輥輥面越粗糙、氧化膜破壞和剝落程度越嚴重，帶鋼表面產生的氧化鐵皮缺陷越嚴重。精軋區帶鋼產生的氧化鐵皮缺陷，在低倍金相顯微鏡下觀察，其形貌是黑褐色的細小氧化鐵皮散沙狀地分布在缺陷帶鋼表面，比正常熱軋帶鋼表面上的氧化鐵皮粗大得多，酸洗后表面缺陷處留下深淺不一的針孔狀小麻坑。一但工作輥輥面氧化膜出現剝落，剝落的輥面氧化膜黏附在帶鋼表面，在后續機架中被碾入帶鋼表面而形成氧化鐵皮缺陷;工作輥輥面氧化膜剝落后，輥面會相當粗糙，在帶鋼變形區內工作輥與帶鋼相對運動，此時輥面凸出部分對帶鋼表面產生劃磨作用，劃磨后露出的新鮮表面在水和大氣中氧化而生成三次氧化鐵皮。后續機架咬入初期，劃痕兩邊因變形而破碎的氧化鐵皮部分落入溝槽，與劃痕中生成的三次氧化鐵皮在繼續變形過程中被碾入帶鋼表面而形成氧化鐵皮缺陷。

2.3氧化鐵皮的形態種類

熱軋是在高溫下進行的壓力加工過程，帶鋼表面在高溫下氧化，形 成氧化鐵皮是不可避免的。為了除去帶鋼表面在高溫下形成的氧化鐵皮，熱軋軋線配備高壓除鱗水，熱軋帶鋼在冷軋前還要經過酸洗處理。帶鋼在熱軋過程中形成的氧化鐵皮可以分為三種形態：一是在加熱爐內形成的1-3mm厚的初生氧化鐵皮（為灰黑色鱗層主要是Fe3O4）。二是在精軋前形成的二次氧化鐵皮（為紅色鱗層主要是FeO及Fe2O3）。三是精軋及其后續冷卻過程中形成的三次氧化鐵皮。含Si的鋼帶表面會形成鐵橄欖石（2FeO·SiO2）粗糙的次氧化鐵皮界面，因鐵橄欖石融點較低，形成熔融 狀態后，便會以楔形侵入鱗層與鐵質中，使氧化鐵皮附著力強難以去除，而產生的紅銹。

2.4氧化鐵皮的生產控制

初生氧化鐵皮由粗軋機前除鱗箱用高壓水除鱗去除，二次氧化鐵皮由粗軋機組內的高壓除鱗水和精軋機組前的除鱗箱去除，受水平軋制的影響，二次氧化鐵皮厚度較薄，鋼板與鱗層的界面應力小剝離性差，如果噴射高壓水不能完全去除，殘留的二次氧化鐵皮在精軋過程中，表面就會出現氧化鐵皮壓入的缺陷。三次氧化鐵皮通過精軋區帶鋼表面溫度控制、工作輥輥面狀態控制等來控制其厚度以及與帶鋼基體的結合狀態，最后通過

冷軋前的酸洗去除。

3氧化鐵皮的形貌特征及質量檢驗

不同類型的氧化鐵皮的表現特征也是多種多樣，形貌也各不相同。從 產生的原因方面氧化鐵皮又可分為軋輥系氧化鐵皮、除鱗系氧化鐵皮、板道系氧化鐵皮、溫度系氧化鐵皮等幾大類。下面就從這幾大類氧化鐵皮缺陷的分布規律、形成的原因及表現的形貌特征來探析質檢人員對產品質量的檢驗與把控。

3.1軋輥系氧化鐵皮

精軋工作輥輥面氧化膜的粗糙、破壞和剝落是導致熱軋帶鋼表面產生軋輥系氧化鐵皮缺陷的主要原因。此類氧化鐵皮缺陷分布位置較固定帶有一定的規律性，一般與軋輥磨損形成局部剝落區域相對應。輕微程度的該類氧化鐵皮缺陷酸洗后的色差較淡，且數量分布僅是局部性的一般可以放行。中等程度以上的該類氧化鐵皮缺陷經酸洗后，缺陷處有明顯的局部殘留氧化鐵顆粒痕跡，嚴重的酸洗后會在板面留下密集、粗糙的點狀麻坑。這種情況現場質檢人員必須及時封鎖并進行降級改判處置。

3.2除鱗系氧化鐵皮

該類缺陷主要是由于除鱗水系統故障，在軋制過程中未能正常投入高壓水進行沖刷軋件表面，導致帶鋼表面金屬氧化物碾入。其缺陷內部氧化鐵顆粒密集程度分布不一，而缺陷周邊表面狀況良好。缺陷在鋼卷板面覆蓋面積較大，一般情況下，鋼卷頭部該類缺陷較多。此類氧化鐵皮缺陷一般程度都較重，出現此缺陷現場質檢人員必須立即封鎖，軋線操作人員應及時進行調整防止批量產生。

3.3板道系氧化鐵皮

該類缺陷一般分布在帶鋼下表面呈條狀或柳葉狀。產生的主要原因是帶鋼與軋機接觸件擦劃，使帶鋼表面氧化膜保護層破壞，再氧化時形成的氧化膜在軋制過程中膜層拉裂并被壓入產生該類氧化鐵皮缺陷。酸洗后無色差，一般對用戶使用沒有影響。對于缺陷處酸洗后無法有效清除嵌入分布密集的氧化鐵顆粒，必須降級改判處置。

3.4溫度系氧化鐵皮

該缺陷一般出現在頭部。該缺陷的產生與精軋F1～F3機架的工作輥表面狀態有密切關系。產生主要原因是帶鋼進精軋機組溫度過高造成。初始氧化膜變得松散，帶鋼表面呈現細小的黑點，經酸洗帶鋼表面留下一片散沙狀針孔即氧化鐵皮細孔。對于高表面要求的鋼卷，中等程度以上的氧化鐵皮細孔須及時封鎖改判其它用途，對于輕微的局部性可適量放行。

3.5紅銹

該缺陷的產生與鋼在高溫時氧化鐵皮剝離性有直接關系，尤其是在含硅量高于0.12%時，高溫氧化鐵皮的剝離性差，容易殘留鐵皮，在隨后的氧化過程中使Fe2O3比例增大，鐵皮呈紅色。紅色氧化鐵皮常見有兩種，一種紅色氧化鐵皮常在板寬方向非均勻分布，主要分布在中間個別部位稍輕。另一種紅色氧化鐵分布均勻，卷外部比內部重。由于酸洗板含硅量較低，該類缺陷色差明顯，比較容易檢驗識別。該類缺陷對涂鍍類表面用產品有影響，用戶一般難以接受。

結束語：企業隨著汽車家電板品種的進一步開發以及產量的提高，尤其是高等級的薄板產品對帶鋼表面質量的控制提出了更高要求，作為質檢人員，充分了解產品質量特性，掌握產品質量缺陷的形成原因及形貌特征，對現場檢驗人員的崗位技能的提升和及時把控產品質量、指導產品生產有著積極的、重要的意義。

參考文獻：

[1]黃慶學.軋鋼生產實用技術[M]北京：冶金工業出版社，2004，9.[2]魏天斌.熱軋氧化鐵皮的成因及去除方法[J].鋼鐵分析，2003，4.