型鋼表面銹蝕的原因分析與防護

周長秀談群峰

（山東萊鋼型鋼廠，山東萊蕪271104）

型鋼表面銹蝕的原因分析與防護

周長秀談群峰

（山東萊鋼型鋼廠，山東萊蕪271104）

以某生產(chǎn)線為例，分析了型鋼銹蝕的原因，提出了型鋼銹蝕的防護措施。

型鋼銹蝕防護

隨著用戶對型鋼質(zhì)量要求的普遍提高，產(chǎn)品表面外觀質(zhì)量越來越影響用戶對產(chǎn)品的認(rèn)可程度。大部分生產(chǎn)線生產(chǎn)的普碳型鋼產(chǎn)品在較短的時間內(nèi)就容易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，表面發(fā)黃或發(fā)紅，極大地影響了產(chǎn)品的外觀。

1 生產(chǎn)線工藝狀況

某生產(chǎn)線的軋機由開坯軋機、萬能軋機組成，在軋制過程中需要對軋輥進行噴水冷卻；軋件出軋機后進行強制水冷，在冷卻到一定溫度時，進入矯直機進行矯直；矯直后根據(jù)需要將軋件鋸切成一定長度的定尺；隨后進行碼垛包裝。

型鋼一般呈H形，產(chǎn)品銹蝕主要分布在成品上腹板，其中腹板靠近兩側(cè)矯痕區(qū)域銹蝕尤其嚴(yán)重，而在每個成品定尺上越靠近兩頭銹蝕越嚴(yán)重。部分產(chǎn)品在入成品庫之前即已開始出現(xiàn)銹蝕，有的是在幾天內(nèi)即出現(xiàn)明顯銹蝕。

2 型鋼銹蝕原因分析

熱軋時，由于鋼鐵和空氣中氧的反應(yīng)，常會大量形成氧化鐵皮。氧化鐵皮的主要成分是Fe2O3，F(xiàn)e3O4，F(xiàn)eO。其中，氧化鐵皮最外層為Fe2O3，阻止氧化作用；中間為Fe3O4；最里面為FeO。Fe2O3呈紅色，F(xiàn)e3O4呈黑色，F(xiàn)eO呈藍色，由于鐵皮中各種氧化成分比例隨其氧化過程不同而變化，因此表現(xiàn)顏色不同。分析該生產(chǎn)線的型鋼銹蝕原因主要有三點。

2.1 過程冷卻水積存

由于冷床冷卻能力不足，為了保證軋件下冷床的溫度能滿足矯直要求，必須在冷床上進行噴水強制冷卻。這種冷卻方式導(dǎo)致的負(fù)面影響就是軋件腹板的存水較多，鋼材表面被一層水所覆蓋，同時在冷鋸鋸切后，鋸片的冷卻水也留存在腹板上。根據(jù)用戶反映，產(chǎn)品運輸?shù)胶蠹从袊?yán)重的銹蝕，生銹速度較快。分析原因主要是軋件腹板表面存水過多，積水的存在加劇了鋼材表面銹蝕速度。

2.2 鋼材氧化膜脫落

在熱軋后軋件表面形成一層氧化鐵皮保護層，但是在矯直后氧化鐵皮剝落，而鋼材本身含有鐵、碳等多種成分，由于這些成分的電極電位不同，于是在矯直輥片壓過的腹板兩側(cè)和鋸切端面失去氧化層保護的位置，形成許多微電池，將軋件表面氧化成為疏松易剝落的紅棕色鐵銹，從而加劇了產(chǎn)品的表面銹蝕。同時由于冷卻水的水質(zhì)差，水中含有較多氧化鐵皮、油污等雜質(zhì)，也加劇了型鋼的表面銹蝕。

2.3 儲存、運輸中型鋼觸水較多

如果在儲存、運輸過程中，遇有雨雪等天氣，而型鋼又露天存放的話，大量的水會持續(xù)氧化型鋼表面。由于持續(xù)時間長，覆蓋面廣，這種雨水造成的銹蝕比生產(chǎn)過程中的冷卻水更為嚴(yán)重。

3 該生產(chǎn)線型鋼銹蝕的防護措施

（1）型鋼生產(chǎn)過程中和出廠時必須保證表面徹底干燥，確保表面無殘留水分及其他侵蝕性介質(zhì)。具體措施：改造冷床冷卻水管，將冷床上的噴水位置前移，在不改變軋件性能的前提下，盡量在高的溫度時噴水，減小水量，利用高的表面溫度加速蒸發(fā)；在冷鋸后設(shè)掃水裝置，減少腹板上的冷卻水量，改造冷鋸冷卻水的噴射方式，在滿足冷卻條件的前提下，將冷卻水嘴后移，減少在腹板上的水量；在收集臺架前增設(shè)離心式風(fēng)機和風(fēng)刀，吹掃冷鋸鋸切后型鋼腹板上的水；在收集區(qū)域的入口處將型鋼翻轉(zhuǎn)180°，減少水在腹板上的存留量。在收集區(qū)下方增加風(fēng)機，使翻鋼后的鋼材盡快干燥。

（2）改善儲存條件，改進儲存方式，避免產(chǎn)品淋雨，避免雨水浸入堆垛的型鋼內(nèi)部，尤其嚴(yán)防雨中吊裝。

（3）加快使用節(jié)奏，盡量減少貯存時間，型鋼的存儲時間最好不超過3個月，最長不超過半年。

4 其他型鋼銹蝕防護措施

從根本上解決問題的防銹措施是控制軋制與冷卻，采用過氧化技術(shù)軋制黑皮鋼。目前，日本等國鐵皮控制技術(shù)基本成熟，但嚴(yán)格保密，且對除鱗設(shè)備和鋼種成分有嚴(yán)格要求。

在成分方面，主要應(yīng)降低Si的含量。熱軋鐵皮呈紅色的鋼中Si含量較高；呈藍灰色的鋼種Si含量較低。w（Si）＞0.2%時紅銹相對重一些；w（Si）≤0.07%時紅色氧化色可基本消除，對于厚規(guī)格Si含量還要更低些，當(dāng)w（Si）≤0.05%時紅色氧化色才可基本消除。由此，降低Si含量是解決紅銹問題的有效辦法。

除鱗設(shè)施的應(yīng)用也非常重要，適當(dāng)?shù)某[設(shè)施可以除去大部分附著在鋼材表面的氧化鐵皮。在氧化物和基體界面處形成FeO和Fe2SiO4共析產(chǎn)物，上層氧化物為FeO。Fe2SiO4在高溫時是液態(tài)，易被除去；而在低溫時為固態(tài)，則去除較難。在軋制過程中，F(xiàn)e2SiO4不發(fā)生變形，而FeO層發(fā)生破碎，使其暴露在空氣中的面積大大增加，加速了FeO向Fe2O3的生成。所以除鱗設(shè)施在考慮壓力之外，還要考慮除鱗的位置、時間。

5 結(jié)語

某生產(chǎn)線采取以上措施后，型鋼腹板上的水量明顯減少，產(chǎn)品外觀形象有所改觀。產(chǎn)品在運至成品跨前無冷卻水殘留，從而短時間內(nèi)不會產(chǎn)生嚴(yán)重銹蝕。

［1］崔忠圻.金屬學(xué)與熱處理［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1997.

［2］夏蘭廷.金屬材料的海洋腐蝕與防護［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

［3］孫秋霞.材料腐蝕與防護［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2001.

（編輯：胡玉香）

TG178

A

2011－01－11

1672-1152（2011）01-0074-02

周長秀（1978），女，于山東萊鋼股份有限公司型鋼廠技術(shù)科工作，工程師。Tel：13963494871，E-mail: zhoucxcx@126.com