分享：2300生產(chǎn)線加熱爐氧化鐵皮量的控制及鐵皮缺陷控制

根據(jù)本鋼板材股份公司熱軋廠2300生產(chǎn)線加熱爐實(shí)際生產(chǎn)情況下的坯料燒損量、軋制過程中的除鱗情況及易產(chǎn)生的鐵皮質(zhì)量缺陷，文章分析了氧化鐵皮產(chǎn)生的原因，并介紹了針對(duì)性的控制措施，同時(shí)結(jié)合質(zhì)量的要求采取了相應(yīng)的調(diào)整，形成了實(shí)際生產(chǎn)過程中2300生產(chǎn)線加熱爐氧化燒損及鐵皮缺陷的控制措施。文章指出氧化鐵皮量和氧化鐵皮缺陷控制是基本一致的，可以通過控制加熱溫度、加熱時(shí)間、爐內(nèi)氣氛來實(shí)現(xiàn)；而在某些方面兩者又是矛盾的，例如為減少氧化鐵皮缺陷需要增加氧化鐵皮量，這需要根據(jù)具體生產(chǎn)實(shí)際來區(qū)別對(duì)待和取舍。

板坯在加熱爐加熱過程中，氧化是難以避免的，但是氧化燒損量對(duì)產(chǎn)品成材率的影響較大，氧化燒損控制得好與不好往往影響著0.5%以上的成材率，對(duì)成本的影響每年達(dá)數(shù)千萬元。而且氧化鐵皮如果去除不好，軋制后會(huì)產(chǎn)生鐵皮缺陷，酸洗后會(huì)使產(chǎn)品產(chǎn)生麻坑，影響實(shí)物質(zhì)量。尤其是車輪鋼、汽車面板、管線等高附加值產(chǎn)品，需要對(duì)鐵皮缺陷進(jìn)行嚴(yán)格控制。本鋼板材股份公司熱軋廠坯料氧化燒損量曾對(duì)成材率提升形成過制約，產(chǎn)品的氧化鐵皮缺陷也多次對(duì)生產(chǎn)造成極大影響，技術(shù)人員就燒損量及鐵皮缺陷進(jìn)行了攻關(guān)，取得了一些成果。

產(chǎn)生原因

鋼坯的氧化是始終存在的，氧化鐵皮在坯料澆鑄、入爐加熱、出爐軋制的各個(gè)過程中產(chǎn)生。在高溫環(huán)境下鋼坯表面與O2、CO2、H2O等氧化介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，表面會(huì)被氧化從而產(chǎn)生氧化鐵皮，鋼坯在爐膛內(nèi)的氧化量及程度最大，因?yàn)闋t膛內(nèi)溫度最高、與氧化性氣氛接觸時(shí)間最長(zhǎng)。

氧化鐵皮缺陷

氧化鐵皮缺陷是氧化鐵皮壓入帶鋼表面的一種缺陷，通常呈小斑點(diǎn)、魚鱗狀、月牙狀、條狀、塊狀、面狀，不規(guī)則地分布于帶鋼上、下表面的全部或局部，常伴有粗糙的麻點(diǎn)狀表面。有的疏松而易脫落，有的壓入板面，經(jīng)酸洗或噴砂處理后，出現(xiàn)不同程度的凹坑。根據(jù)缺陷產(chǎn)生的工序不同又可分為一次氧化鐵皮壓入、二次氧化鐵皮壓入和三次鐵皮壓入。按形態(tài)一般分為條狀紅鐵皮、點(diǎn)狀鐵皮、點(diǎn)塊狀鐵皮、塊狀鐵皮、條狀鐵皮、月牙狀鐵皮、魚鱗狀鐵皮等。按程度分輕微鐵皮(帶鋼板面局部呈現(xiàn)暗鐵皮或點(diǎn)狀、點(diǎn)密狀鐵皮，無壓入)、較重鐵皮(帶鋼板面局部或通卷呈現(xiàn)點(diǎn)塊狀、塊狀鐵皮，有輕微壓入)、嚴(yán)重鐵皮(帶鋼板面通卷呈現(xiàn)塊狀、月牙狀或魚鱗狀等有明顯壓入)[1，4]。

影響因素

化學(xué)成分

化學(xué)成分的不同會(huì)直接影響鋼坯在加熱、軋制過程中的氧化速度。一般而言，含碳量越高，抗氧化性越強(qiáng)。合金元素也對(duì)鋼的氧化有影響，合金元素主要影響鋼坯表面氧化膜的連續(xù)性、致密性、牢固性，氧化膜越連續(xù)、致密、牢固，氧化的擴(kuò)展越困難，氧化量越少，但有時(shí)會(huì)影響后續(xù)軋制過程中的除鱗效果，產(chǎn)生氧化鐵皮壓入缺陷，通常Cr、Si、Al、Ni等都能使鋼坯的抗氧化能力提升[2，3]。在2300生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中，含Si高的鋼種往往容易產(chǎn)生條形鐵皮缺陷，軋制時(shí)需要特殊的工藝調(diào)整來減少鐵皮質(zhì)量缺陷。

溫度

溫度是影響氧化鐵皮的重要因素之一，尤其是坯料加熱溫度和精軋入口溫度。加熱溫度過高和加熱時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)使得坯料表面氧化燒損嚴(yán)重，后續(xù)除鱗需要的水壓力更高。坯料加熱溫度較高，雖然在輥道運(yùn)輸及高壓除鱗過程中有一定的溫降，但在溫度高于900℃的情況下，氧化速度依然較快，帶鋼表面會(huì)不斷產(chǎn)生氧化鐵皮。氧化鐵皮與溫度的關(guān)系如圖1所示[2]，圖中曲線簡(jiǎn)單明了的反映了氧化燒損與溫度之間的關(guān)系：隨著溫度的升高，氧化鐵皮的厚度逐漸增加。并且從圖中曲線的斜率可以發(fā)現(xiàn)，在溫度>900℃后，氧化鐵皮的增長(zhǎng)速率會(huì)不斷增大。

加熱過程

氧化鐵皮主要產(chǎn)生在加熱爐內(nèi)加熱過程中，加熱的目標(biāo)是達(dá)到工藝要求溫度、溫度均勻性好、氧化燒損少，影響加熱爐氧化燒損的因素除化學(xué)成分及溫度外，還有加熱時(shí)間和爐內(nèi)氣氛。經(jīng)過實(shí)踐，目前公認(rèn)的是加熱時(shí)間越長(zhǎng)，氧化燒損越多，氧化鐵皮燒損量會(huì)隨加熱時(shí)間的增加而增多。所以在實(shí)際生產(chǎn)中需要減少加熱時(shí)間，尤其是坯料在高溫段的時(shí)間。爐內(nèi)氣氛對(duì)氧化鐵皮的影響有兩方面：一方面爐內(nèi)氣氛影響著氧化速度(程度)；另一方面爐內(nèi)氣氛影響鐵皮除去的難度。在爐內(nèi)氣氛為氧化性氣氛時(shí)，鐵皮容易產(chǎn)生而且產(chǎn)生的鐵皮較厚，呈板塊狀，在出爐遇冷空氣時(shí)，氧化鐵皮層會(huì)碎裂開，高壓水很容易將鐵皮去除；爐內(nèi)氣氛為還原性氣氛時(shí)，氧化鐵皮生成量少，鐵皮層薄，吸附性好，高壓水不容易將其去除干凈。

控制措施

在一般生產(chǎn)條件下鋼的氧化是不可避免的，但是控制影響氧化產(chǎn)生因素可以將它降至最低，可以從以下幾個(gè)方面著手減少氧化鐵皮量及缺陷。

加熱溫度

在加熱時(shí)間的控制上需要根據(jù)產(chǎn)線設(shè)備的具體能力對(duì)出爐溫度進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范，避免溫度過高使得氧化燒損過大。有一種鐵皮缺陷是由于軋制力過大造成軋機(jī)震蕩，使精軋工作輥氧化膜脫落造成，溫度偏低是精軋工作輥氧化膜脫落的原因之一，因此對(duì)于極限規(guī)格、高強(qiáng)鋼來說，不能只出于減少燒損量的需要而忽視鐵皮質(zhì)量缺陷。目前為規(guī)范2300生產(chǎn)線各鋼種的加熱出爐溫度，在保證產(chǎn)品表面質(zhì)量和軋制過程穩(wěn)定的前提下，2300生產(chǎn)線按照各鋼種的強(qiáng)度、硬度級(jí)別對(duì)各鋼種進(jìn)行分類，并根據(jù)不同的厚度、寬度規(guī)格區(qū)間，在滿足各鋼種工藝要點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)各鋼種的出爐溫度目標(biāo)值進(jìn)行了細(xì)化規(guī)定。

加熱時(shí)間

正常生產(chǎn)情況下，加熱時(shí)間通過加熱爐能力與軋機(jī)能力的匹配來掌控。當(dāng)加熱爐能力小于軋機(jī)能力時(shí)，加熱時(shí)間基本處于工藝要求最短時(shí)間，此時(shí)燒損最少；當(dāng)加熱爐能力大于軋機(jī)能力時(shí)，可以通過調(diào)整加熱爐內(nèi)坯料裝鋼的間距、留空位等措施，減少爐內(nèi)坯料塊數(shù)來匹配軋機(jī)能力，從而控制坯料在爐時(shí)間來控制氧化燒損，裝鋼間距的大小可以根據(jù)坯料品種、冷熱料、原料規(guī)格、軋制厚度等靈活調(diào)整。留空位主要是在計(jì)劃停機(jī)時(shí)根據(jù)停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)短在爐內(nèi)留好一定的空位，從而縮短坯料在爐時(shí)間，尤其是高溫段時(shí)間。

爐內(nèi)氣氛

爐內(nèi)氣氛的控制主要通過空燃比調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，在高溫段可適當(dāng)降低空燃比，使燃料在爐內(nèi)不完全燃燒，造成一定保護(hù)性氣氛，減少氧化鐵皮的產(chǎn)生。當(dāng)產(chǎn)線臨時(shí)停機(jī)時(shí)，除需采取降溫措施外，對(duì)于高溫段，需要快速降低空燃比。

對(duì)于上文提到的含Si量高的鋼種，在實(shí)際生產(chǎn)過程中很容易產(chǎn)生條狀鐵皮缺陷，目前沒有太好的解決辦法。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)如果采取高溫段富氧燃燒，使?fàn)t膛處于氧化性氣氛時(shí)，雖然鐵皮量生成會(huì)增加，但更容易去除，有益于鐵皮缺陷的控制。因此實(shí)際軋制中對(duì)于Si含量高的鋼種一般采用氧化性氣氛燒鋼。

快速加熱

快速加熱其實(shí)也是縮短加熱時(shí)間，主要縮短900℃以上的加熱時(shí)間。一般通過延長(zhǎng)熱回收段長(zhǎng)度，充分利用煙氣余熱對(duì)坯料進(jìn)行預(yù)熱及坯料熱裝來實(shí)現(xiàn)快速加熱。目前我廠通過與重慶賽迪設(shè)計(jì)院的共同合作攻關(guān)，制定新的加熱工藝制度，主要強(qiáng)化低溫段的供熱投入，以“高溫快速加熱、縮短在爐時(shí)間、降低氧化燒損”的指導(dǎo)思想進(jìn)行燒鋼已取得一定的成績(jī)。另外實(shí)踐證明，熱送熱裝能大幅降低加熱過程所產(chǎn)生的氧化鐵皮，因?yàn)槊看武撆骷訜岷屠鋮s都有氧化鐵皮產(chǎn)生，而加熱時(shí)間與氧化鐵皮的生成量有密切關(guān)系，提高裝爐溫度，可以減少鋼坯在爐時(shí)間，減少氧化鐵皮的生成，提高成材率。

結(jié)束語

控制氧化鐵皮量和控制氧化鐵皮缺陷的措施大部分是一致的，可以通過加熱溫度、加熱時(shí)間、爐內(nèi)氣氛來實(shí)現(xiàn)；而在某些方面兩者又是矛盾的，為減少氧化鐵皮缺陷，需要增加氧化鐵皮量，這需要根據(jù)具體生產(chǎn)實(shí)際來區(qū)別對(duì)待和取舍。

文章來源——金屬世界