探析熱軋卷氧化鐵皮缺陷的成因及質(zhì)量檢驗(yàn)

李云 蔣智鋒 蔣靜

摘要：影響汽車、家電用薄板產(chǎn)品表面質(zhì)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(chǎn)生原因及形貌特征的探析，提升對缺陷的認(rèn)知技能，從而加強(qiáng)對鋼卷表面氧化鐵皮缺陷質(zhì)量檢驗(yàn)的把控。

關(guān)鍵詞：氧化鐵皮;軋輥;酸洗卷;形貌特征;質(zhì)量檢驗(yàn)

1前言

鋼鐵表面的氧化鐵皮對產(chǎn)品的質(zhì)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(jìn)一步開發(fā)以及產(chǎn)量的提高，對帶鋼表面質(zhì)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(zhì)量。影響熱軋酸洗卷表面質(zhì)量的主要缺陷是氧化鐵皮缺陷。氧化鐵皮缺陷從產(chǎn)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(xiàn)特征也是多種多樣、形貌各異，如鱗狀、點(diǎn)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(shù)生產(chǎn)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(zhì)量。薄板表面的氧化鐵在整個(gè)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(nèi)到外依次分布同時(shí)存在，同時(shí)結(jié)構(gòu)不同的氧化層與基體的結(jié)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(zhì)量主要取決于氧化鐵皮中FeO的含量和形貌，F(xiàn)eO含量高的氧化鐵皮組織致密酸洗不易洗凈，F(xiàn)eO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(chǎn)生與精軋工作輥輥面氧化膜的狀況 密切相關(guān)，精軋工作輥輥面氧化膜的粗糙、破壞和剝落是導(dǎo)致熱軋帶鋼表面產(chǎn)生氧化鐵皮缺陷的直接原因。當(dāng)精軋工作輥輥面某處存在氧化膜剝落時(shí)，所軋制的帶鋼表面相應(yīng)位置也必定出現(xiàn)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(yán)重，帶鋼表面產(chǎn)生的氧化鐵皮缺陷越嚴(yán)重。精軋區(qū)帶鋼產(chǎn)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(xì)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(xiàn)剝落，剝落的輥面氧化膜黏附在帶鋼表面，在后續(xù)機(jī)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(huì)相當(dāng)粗糙，在帶鋼變形區(qū)內(nèi)工作輥與帶鋼相對運(yùn)動(dòng)，此時(shí)輥面凸出部分對帶鋼表面產(chǎn)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(xù)機(jī)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(xù)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(tài)種類

熱軋是在高溫下進(jìn)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(jīng)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(tài)：一是在加熱爐內(nèi)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(xù)冷卻過程中形成的三次氧化鐵皮。含Si的鋼帶表面會(huì)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(diǎn)較低，形成熔融 狀態(tài)后，便會(huì)以楔形侵入鱗層與鐵質(zhì)中，使氧化鐵皮附著力強(qiáng)難以去除，而產(chǎn)生的紅銹。

2.4氧化鐵皮的生產(chǎn)控制

初生氧化鐵皮由粗軋機(jī)前除鱗箱用高壓水除鱗去除，二次氧化鐵皮由粗軋機(jī)組內(nèi)的高壓除鱗水和精軋機(jī)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(yīng)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(huì)出現(xiàn)氧化鐵皮壓入的缺陷。三次氧化鐵皮通過精軋區(qū)帶鋼表面溫度控制、工作輥輥面狀態(tài)控制等來控制其厚度以及與帶鋼基體的結(jié)合狀態(tài)，最后通過

冷軋前的酸洗去除。

3氧化鐵皮的形貌特征及質(zhì)量檢驗(yàn)

不同類型的氧化鐵皮的表現(xiàn)特征也是多種多樣，形貌也各不相同。從 產(chǎn)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(guī)律、形成的原因及表現(xiàn)的形貌特征來探析質(zhì)檢人員對產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)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(dǎo)致熱軋帶鋼表面產(chǎn)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(guī)律性，一般與軋輥磨損形成局部剝落區(qū)域相對應(yīng)。輕微程度的該類氧化鐵皮缺陷酸洗后的色差較淡，且數(shù)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(jīng)酸洗后，缺陷處有明顯的局部殘留氧化鐵顆粒痕跡，嚴(yán)重的酸洗后會(huì)在板面留下密集、粗糙的點(diǎn)狀麻坑。這種情況現(xiàn)場質(zhì)檢人員必須及時(shí)封鎖并進(jìn)行降級(jí)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(tǒng)故障，在軋制過程中未能正常投入高壓水進(jìn)行沖刷軋件表面，導(dǎo)致帶鋼表面金屬氧化物碾入。其缺陷內(nèi)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(xiàn)此缺陷現(xiàn)場質(zhì)檢人員必須立即封鎖，軋線操作人員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整防止批量產(chǎn)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(chǎn)生的主要原因是帶鋼與軋機(jī)接觸件擦劃，使帶鋼表面氧化膜保護(hù)層破壞，再氧化時(shí)形成的氧化膜在軋制過程中膜層拉裂并被壓入產(chǎn)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(jí)改判處置。

3.4溫度系氧化鐵皮

該缺陷一般出現(xiàn)在頭部。該缺陷的產(chǎn)生與精軋F(tuán)1～F3機(jī)架的工作輥表面狀態(tài)有密切關(guān)系。產(chǎn)生主要原因是帶鋼進(jìn)精軋機(jī)組溫度過高造成。初始氧化膜變得松散，帶鋼表面呈現(xiàn)細(xì)小的黑點(diǎn)，經(jīng)酸洗帶鋼表面留下一片散沙狀針孔即氧化鐵皮細(xì)孔。對于高表面要求的鋼卷，中等程度以上的氧化鐵皮細(xì)孔須及時(shí)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(chǎn)生與鋼在高溫時(shí)氧化鐵皮剝離性有直接關(guān)系，尤其是在含硅量高于0.12%時(shí)，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(gè)別部位稍輕。另一種紅色氧化鐵分布均勻，卷外部比內(nèi)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(yàn)識(shí)別。該類缺陷對涂鍍類表面用產(chǎn)品有影響，用戶一般難以接受。

結(jié)束語：企業(yè)隨著汽車家電板品種的進(jìn)一步開發(fā)以及產(chǎn)量的提高，尤其是高等級(jí)的薄板產(chǎn)品對帶鋼表面質(zhì)量的控制提出了更高要求，作為質(zhì)檢人員，充分了解產(chǎn)品質(zhì)量特性，掌握產(chǎn)品質(zhì)量缺陷的形成原因及形貌特征，對現(xiàn)場檢驗(yàn)人員的崗位技能的提升和及時(shí)把控產(chǎn)品質(zhì)量、指導(dǎo)產(chǎn)品生產(chǎn)有著積極的、重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃慶學(xué).軋鋼生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)[M]北京：冶金工業(yè)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.