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，并介紹了針對性的控制措施，同時結(jié)合質(zhì)量的要求采取了相應(yīng)的調(diào)整，形成了實際生產(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、加熱時間、爐內(nèi)氣氛來實現(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)實際來區(qū)別對待和取舍。
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，軋制后會產(chǎn)生鐵皮缺陷，酸洗后會使產(chǎn)品產(chǎn)生麻坑，影響實物質(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成材率提升形成過制約，產(chǎn)品的氧化鐵皮缺陷也多次對生產(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，因為爐膛內(nèi)溫度最高、與氧化性氣氛接觸時間最長。
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、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、點狀鐵皮、點塊狀鐵皮、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)暗鐵皮或點狀、點密狀鐵皮，無壓入)、較重鐵皮(帶鋼板面局部或通卷呈現(xiàn)點塊狀、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，但有時會影響后續(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間過長會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，氧化鐵皮的增長速率會不斷增大。
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，還有加熱時間和爐內(nèi)氣氛。經(jīng)過實踐，目前公認(rèn)的是加熱時間越長，氧化燒損越多，氧化鐵皮燒損量會隨加熱時間的增加而增多。所以在實際生產(chǎn)中需要減少加熱時間，尤其是坯料在高溫段的時間。爐內(nèi)氣氛對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，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，氧化鐵皮層會碎裂開，高壓水很容易將鐵皮去除；爐內(nèi)氣氛為還原性氣氛時，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，可以從以下幾個方面著手減少氧化鐵皮量及缺陷。
加熱溫度
在加熱時間的控制上需要根據(jù)產(chǎn)線設(shè)備的具體能力對出爐溫度進(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、硬度級別對各鋼種進(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的基礎(chǔ)上對各鋼種的出爐溫度目標(biāo)值進(jìn)行了細(xì)化規(guī)定。
加熱時間
正常生產(chǎn)情況下，加熱時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，加熱時間基本處于工藝要求最短時間，此時燒損最少；當(dāng)加熱爐能力大于軋機(jī)能力時，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。留空位主要是在計劃停機(jī)時根據(jù)停機(jī)時間長短在爐內(nèi)留好一定的空位，從而縮短坯料在爐時間，尤其是高溫段時間。
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)線臨時停機(jī)時，除需采取降溫措施外，對于高溫段，需要快速降低空燃比。
對于上文提到的含Si量高的鋼種，在實際生產(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，雖然鐵皮量生成會增加，但更容易去除，有益于鐵皮缺陷的控制。因此實際軋制中對于Si含量高的鋼種一般采用氧化性氣氛燒鋼。
快速加熱
快速加熱其實也是縮短加熱時間，主要縮短900℃以上的加熱時間。一般通過延長熱回收段長度，充分利用煙氣余熱對坯料進(jìn)行預(yù)熱及坯料熱裝來實現(xiàn)快速加熱。目前我廠通過與重慶賽迪設(shè)計院的共同合作攻關(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。另外實踐證明，熱送熱裝能大幅降低加熱過程所產(chǎn)生的氧化鐵皮，因為每次鋼坯加熱和冷卻都有氧化鐵皮產(chǎn)生，而加熱時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、加熱時間、爐內(nèi)氣氛來實現(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)實際來區(qū)別對待和取舍。
文章來源——金屬世界
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