SPHC熱軋帶鋼表面氧化鐵皮缺陷觀察與分析

牛志濤

為了明確帶鋼氧化皮具體結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理，本文根據(jù)現(xiàn)場實際工況的色差樣板分析氧化層形貌、結(jié)構(gòu)和粗糙度，利用掃描電鏡等分析手段開展了系統(tǒng)的研究工作，深入分析了帶鋼色差缺陷形成的主要原因和相關(guān)機(jī)理。

1 相關(guān)概述

1.1 氧化鐵皮的分類

不同種類的氧化鐵皮表面的組成成分是不同的。像一次氧化鐵皮來講，他的表面是由磁鐵礦（Fe3O4）形成的灰黑色鱗層；而二次氧化鐵皮表面的鱗層呈現(xiàn)紅色，主要的組成物質(zhì)是氧化鐵和三氧化二鐵。為了能夠輕松去除熱軋板表面的鱗層，我們可以運用高壓水等方法經(jīng)過處理之后再進(jìn)行進(jìn)一步的粗軋工作。在鋼板表面沒有經(jīng)過完全處理的情況下就會在其表面再次形成二次氧化鐵皮，它的厚度相對于一次氧化鐵皮來講更薄，但他相對于一次氧化鐵皮來講更難進(jìn)行去除工作。我們所使用的高壓噴水方法已經(jīng)不適用二次氧化鐵皮的去除工作，我們只有在對其進(jìn)行精軋工作才能夠達(dá)到此次目的，但這種工作又會導(dǎo)致產(chǎn)生三次氧化鐵皮。

1.2 氧化鐵皮壓入缺陷主要表現(xiàn)以及形成機(jī)理

熱軋帶鋼表面出現(xiàn)點狀、柳葉狀以及針狀麻點、氧化膜脫落等等情況都是由于我們在對其進(jìn)行精軋的過程中出現(xiàn)的一系列現(xiàn)象。①點狀麻點：這種缺陷主要是我們在實際進(jìn)行操作的過程中對于冷卻水以及輥縫水的加入含量較少而導(dǎo)致的，在這種情況下，整個氧化鐵皮表面將會變得更加粗糙。②柳葉狀麻點：這種缺陷是在鋼線表面出現(xiàn)氧化反應(yīng)的情況下以及冷卻水和輥縫水相關(guān)方面沒有達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的情況下而導(dǎo)致出現(xiàn)軋輥磨損不均勻的現(xiàn)象，這時整個鋼的表面就會形成一種柳葉狀的麻點。③針狀麻點：這種麻點出現(xiàn)主要是因為我們在實際進(jìn)行生產(chǎn)的過程中使得整個開軋時間過長的情況下就會導(dǎo)致表面出現(xiàn)這種麻點，同時在此過程中溫度過高也會導(dǎo)致形成這一問題。④氧化膜脫落：這一問題主要是因為我們在軋制過程中由于機(jī)架共振或者軋輥氧化膜脫落過早都會導(dǎo)致軋輥表面的氧化皮層出現(xiàn)脫落的缺陷，這些問題將會直接影響到整個帶鋼的表面質(zhì)量。

2 氧化皮的控制和預(yù)處理

2.1 氧化皮控制技術(shù)

（1）免酸洗鋼。在帶鋼進(jìn)行實際熱軋工作之后，整個帶鋼的表面是由三氧化二鐵、氧化鐵以及四氧化三鐵所組成的一種氧化鐵皮。我們進(jìn)行洗鋼工作主要是為了能夠順利的將產(chǎn)品表面的氧化鐵層進(jìn)行去除工作，一般我們都會選擇玻璃工藝來將表面的氧化鐵層進(jìn)行去除，這樣我們后期再進(jìn)行涂裝工作時便會更加順利。但是這一工作在實際進(jìn)行的過程中對環(huán)境有著一定的破壞性。為了能夠降低廢氣排放含量以此來保護(hù)整體的生態(tài)環(huán)境，我們可以通過選取“無酸” 鋼制品來達(dá)到這一目的，這也是目前汽車制造商最缺乏的一種東西。由于我們在實際進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，鋼表面會由于各種各樣的因素而受到一定的影響，所以我們需要站在不同類型的氧化皮特征上來選擇出一個對鋼表面最有利的一種氧化皮結(jié)構(gòu)。在氧化過程中的溫度、氣氛以及時間等等均有可能影響到鋼表面氧化皮的厚度以及結(jié)構(gòu)等等內(nèi)容。為了能夠使得氧化鐵皮的厚度盡量的降低，先我們需要充分的了解到氧化鐵皮的一種形成原理，只有在鐵皮中四氧化三鐵的含量得到不斷提高的情況下，我們才能夠達(dá)到想要的效果，所以我們需要從以下幾個方面入手來對四氧化三鐵的含量進(jìn)行有效控制：①我們可以站在加熱工藝以及粗軋等工藝參數(shù)的角度上來更好的將鋼表面的氧化皮進(jìn)行去除，這樣整個板材的表面質(zhì)量便會越來越高。②我們需要從冷卻速度以及軋制溫度兩方面入手來合理的控制冷卻的整體過程。③在完成纏繞工作之后，需要運用冷卻通道來更加合理的控制氧化皮的結(jié)構(gòu)。

（2）易酸洗鋼。這種方式與傳統(tǒng)的鋼材相比具有著較大的優(yōu)勢。無論是從生產(chǎn)工藝還是從鋼鐵使用的方面來講都有著十分重要的作用。在對膠帶產(chǎn)品進(jìn)行清洗的過程中，可以運用輥帶的快速冷卻優(yōu)點來進(jìn)行合理的控制，但在實際工作的過程中熱軋鋼頭部的溫度一般都比較高，后期的冷卻工作非常難以進(jìn)行，這就導(dǎo)致運用這種方法對膠帶產(chǎn)品進(jìn)行清洗工作是不合理的。

2.2 預(yù)處理方法

在一些比較先進(jìn)的熱軋帶鋼應(yīng)用行業(yè)中對于整個產(chǎn)品的質(zhì)量要求非常高，質(zhì)量一般需要從產(chǎn)品的光潔度、防腐蝕性、粗糙度等等表面綜合考慮，所以在實際使用帶鋼進(jìn)行工作之前必須要對整個產(chǎn)品表面進(jìn)行氧化鐵皮的基礎(chǔ)工作，這一工作主要可以采取化學(xué)處理法以及物理處理法進(jìn)行工作。①酸洗法。這種方法是處于化學(xué)處理法中的一部分，它主要是通過運用酸液來使得能夠與鋼鐵表面的氧化鐵皮發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，這時表面的氧化鐵皮便可以達(dá)到輕松去除的狀態(tài)。但是化學(xué)處理法也具有著一定的劣勢。不僅運用到的施工工藝較為復(fù)雜，同時在與氧化鐵皮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程中也會出現(xiàn)一些污染環(huán)境的氣體，這種方法在一些城市周圍肯定不適用，我們國家也不會讓這種施工方法影響到環(huán)境。但是這種方法以其良好的防腐性以及粗糙度小的優(yōu)點在一些汽車和家電行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。②SCS技術(shù)。這一技術(shù)是從美國引進(jìn)過來的。這主要是通過安裝尼龍針研磨輥來在鋼板上下表面進(jìn)行水平移動達(dá)到一個研磨的效果，之后再通過運用高壓水沖洗的方式來將鋼板上的一些雜質(zhì)進(jìn)行順利去除，這對于去除氧化鐵皮表面的三氧化2 鐵以及四氧化三鐵都有著十分重要的作用，同時在不斷沖洗以及烘干的過程中，還會在整個鋼材的表面形成一種氧化鐵的保護(hù)層，這一保護(hù)層自身較強(qiáng)的附著力以及防銹性受到了很多汽車以及家電行業(yè)的熱烈支持。

3 SPHC熱軋帶鋼表面氧化鐵皮缺陷觀察與分析

3.1 實驗材料與方法

在開展實驗的過程中，從某個廠商提供的SPHC 鋼缺陷樣品中選擇尺寸大概為20mm×16mm 的樣品，并且對這一樣品開展一系列的鑲嵌、磨拋、清洗以及烘干、侵蝕等等一系列的工作，為了能夠更加清晰的判斷鋼表面氧化鐵皮缺陷的微觀組織以及化學(xué)元素等方面的內(nèi)容，可以通過運用三維激光共聚焦顯微鏡、能普儀以及掃描電鏡等先進(jìn)設(shè)備來更加精準(zhǔn)的了解這些內(nèi)容。

3.2 實驗結(jié)果分析與討論

3.2.1 帶鋼氧化皮的粗糙度測量

在對帶鋼氧化鐵皮的粗糙度進(jìn)行測量的過程中會運用到激光共聚焦顯微鏡，在經(jīng)過多次測量之后發(fā)現(xiàn)中部和邊部的溫度以及顏色存在差異的區(qū)域整個表面的粗糙度為Sa。溫度越高、粗糙度越??；越靠近邊緣、粗糙度越大，從光澤度上面進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)邊部表面顏色比中部表面顏色更暗。

3.2.2 帶鋼氧化皮表面形貌分析

我們通過運用掃描電子顯微鏡的方式來對樣品溫度為560℃的區(qū)域進(jìn)行表面形貌的查看，這一工作主要是能夠更加清楚的了解到導(dǎo)致SPHC 帶鋼出現(xiàn)色差的主要原因。對于邊部存在色差的區(qū)域來講，整個帶鋼表面表現(xiàn)更為粗糙，甚至存在一系列的裂紋，整體色差顏色可以初步判斷為藍(lán)黑色。而對于中部存在色差的區(qū)域來講，整個帶鋼表面與邊部存在色差的區(qū)域相比比較的平整，且沒有過多的裂紋存在。特別是對于邊部二號樣品來講，其從表面形貌上與其他形貌相比有著自身獨特的特點，這是由于鋼板中間部分時所受到的壓力過高而導(dǎo)致的，越靠近中間整個鋼材表面便越鮮亮。

3.2.3 酸洗黑邊缺陷

①我們在對帶鋼進(jìn)行酸洗的過程中會導(dǎo)致整個鋼材表面發(fā)生發(fā)黑的問題，并且與正常位置存在著較大的色彩，這就是我們在進(jìn)行酸洗的過程中給鋼材帶來的黑邊缺陷。我們在對其進(jìn)行觀察的過程中，需要通過對缺陷處以及正常處進(jìn)行對比來更加精準(zhǔn)的判斷黑邊柱氧化鐵皮的形貌。我們一般會運用三維激光共聚焦顯微鏡來進(jìn)行觀察，在觀察的過程中，我們發(fā)現(xiàn)整個氧化鐵皮已經(jīng)垂直壓入到了基體中，黑邊處的氧化鐵皮比正常區(qū)域的氧化鐵皮厚度要厚得多，所以我們便可以發(fā)現(xiàn)氧化鐵皮的厚度越厚整個帶鋼表面的發(fā)黑顏色便會越深。②我們也可以運用掃描電鏡的方式來對酸洗黑邊缺陷進(jìn)行一系列的檢測工作。我們可以運用SEM 的方式來對黑邊缺陷處的元素分布情況進(jìn)行詳細(xì)的研究，再通過研究之后發(fā)現(xiàn)合金元素是黑邊缺陷氧化鐵皮中的主要構(gòu)成部分，但是其分布情況較為均勻，所以我們便可以初步確認(rèn)合金元素的偏析工作一般不會影響到鋼材的質(zhì)量。③總而言之，在氧化鐵皮的厚度較厚的情況下會引發(fā)鋼材的黑邊缺陷，我們可以通過運用較為先進(jìn)的除鱗工藝或者降低卷取溫度的方式來避免這個問題的發(fā)生。

4 氧化鐵皮壓入缺陷控制措施

4.1 優(yōu)化精軋機(jī)穿帶速度功能

我們在實際進(jìn)行精軋工作的過程中，由于帶鋼頭部經(jīng)常會出現(xiàn)穿戴不穩(wěn)定的現(xiàn)象，這時候我們?yōu)榱四軌蚓徑膺@一問題一般都會選擇來限制頭部穿帶的速度來達(dá)到此次目的，但是頭部穿帶速度會導(dǎo)致純軋時間越來越長，這種情況下就會影響到整個精軋的質(zhì)量。我們在不斷開發(fā)帶鋼精軋穿帶速差相關(guān)方法的過程中，能夠運用相同的方法來保證整個帶鋼頭部的穩(wěn)定性，使得整個純軋時間得到合理的控制，這對于保障產(chǎn)品的質(zhì)量是非常重要的。

4.2 制定合理換輥周期和側(cè)導(dǎo)板檢驗制度

如果工作輥處于長期工作的情況下也會影響到帶鋼表面的質(zhì)量，所以我們只有通過制定一個合理的換輥周期才能夠避免由于工作輥老化而導(dǎo)致帶鋼表面出現(xiàn)氧化鐵皮的問題。除此之外整個工作輥的冷卻水嘴部位也需要每天對其進(jìn)行三次的檢測工作，避免整個部位出現(xiàn)堵塞而影響到工作輥的冷卻效果；同時我們還需要嚴(yán)格控制好側(cè)導(dǎo)板更換時的高度，保證整個側(cè)導(dǎo)板能夠更加的平滑，只有這樣我們才能夠更好的避免鋼材表面出現(xiàn)氧化鐵皮。

4.3 優(yōu)化除鱗工藝

首先我們需要完成除磷泵提速點的升速工作，這一工作對于是否能夠保證除磷系統(tǒng)處于正常的壓力下是極其重要的；當(dāng)前我們在對精軋以及爐后工作之前進(jìn)行處理工作時一般都會選取雙除鱗梁的方式。而在進(jìn)行爐后、粗軋工作的過程中需要不斷的提高精軋工作時的除磷壓力值，壓力值的控制工作我們可以通過控制軋制節(jié)奏的方式來達(dá)到相關(guān)狀態(tài)；除此之外，我們也可以通過調(diào)整除鱗的順序來避免有除鱗不干凈的現(xiàn)象發(fā)生；為了能夠使得單位面積的打擊水量得到不斷的提高，這時我們可以通過降低爐后除磷速度的方式來達(dá)到此目的。

4.4 應(yīng)用工藝潤滑技術(shù)

工藝潤滑技術(shù)是指我們在實際進(jìn)行軋制工作的過程中通過在軋輥表面噴灑潤滑劑的方式來使得整個鋼表面涂上一層油膜，這一油膜對于保護(hù)帶鋼表面質(zhì)量是極其重要的，除此之外，他對于降低變形區(qū)的摩擦系數(shù)以及摩擦力也是極其有利的，在這種情況下，整個軋輥磨損的強(qiáng)度將會得到不斷的降低，軋機(jī)的工作效率一定會得到大大的提高；與此同時這一方法對于降低軋制過程中所消耗的電能也有著一定的作用。①流量控制。不同材質(zhì)以及不同規(guī)格的帶鋼對于軋制穩(wěn)定性方面均有著不同的要求，并不是說我們運用很多熱軋油就會提高整體的潤滑效果，而是我們需要站在實際工作角度上來合理選擇熱軋油的油量。比如F1 機(jī)架主要是為了能夠避免發(fā)生咬鋼打滑的問題，這時候我們不便使用較多流量的熱軋油，一點點就好。②時序控制。我們在噴射熱軋油的過程中需要嚴(yán)格按照其噴射順序嚴(yán)格執(zhí)行，過早過晚都會影響到熱軋油的效果。如果噴射不到位或者噴射過早便會導(dǎo)致軋件容易出現(xiàn)咬鋼打滑的現(xiàn)象；如果噴射過完或者噴射時間過長，那么便會大大降低整體的效果。朝陽1700ASP工藝潤滑系統(tǒng)噴油的時序就非常準(zhǔn)確，他可以保證整個熱軋油的噴射時間更加合理，這時熱軋油系統(tǒng)也會發(fā)揮出其最大化的效果。③支承輥熱軋油切水板擋水效果。這是因為我們在進(jìn)行冷卻水的滴射過程中會導(dǎo)致其液體滴落在下支承輥上，這時整個下支承輥熱軋油切水板擋水的效果也會得到得到不斷的提高，也大大避免了支撐輥表面熱軋油過多而導(dǎo)致潤滑效果受到不利影響的問題出現(xiàn)。

4.5 合理編排軋制計劃

我們在制定軋制計劃的過程中需要站在熱軋帶鋼寬度、溫度、硬度以及厚度等等方面進(jìn)行綜合考慮，特別是對于相關(guān)工作位置的變化來講更要引以重視，我們只有選擇最佳的工作位置，才能夠保證整體的工作質(zhì)量得到大大的提高。我們在對軋制計劃進(jìn)行制定的過程中需要特別注意以下幾點內(nèi)容：①降低高溫卷軋制過程中的規(guī)格變化次數(shù)；②避免軋制高硬度帶鋼以及軋制表面質(zhì)量高于硬度組的情況出現(xiàn)；③合理控制硬度組的跳躍幅度。

5 結(jié)語

由于市場經(jīng)濟(jì)的不斷刺激，提高企業(yè)生產(chǎn)效益和提升制造質(zhì)量已經(jīng)成為了企業(yè)立足于市場的重要基礎(chǔ)。熱軋帶鋼表面出現(xiàn)的氧化鐵皮壓入缺陷是影響軋鋼制造質(zhì)量的重要因素，因此應(yīng)充分重視熱軋帶鋼表面氧化鐵皮的壓入缺陷，采取相應(yīng)的措施，控制氧化鐵皮壓入缺陷的發(fā)生概率。得出以下結(jié)論：①氧化鐵皮與帶鋼基體的界面越粗糙，氧化鐵皮與帶鋼基體的粘附性越強(qiáng)，越容易形成微觀氧化鐵皮淺壓入，導(dǎo)致帶鋼酸洗后的氧化鐵皮不易脫落、酸洗后出現(xiàn)灰暗色澤“難酸洗”。②帶鋼氧化鐵皮的酸洗難易程度是由其厚度、致密度、各氧化物相的含量比例、顯微結(jié)構(gòu)、氧化鐵皮與帶鋼基體的粘附性等綜合因素決定。③采用調(diào)整層流冷卻工藝、降低單位軋制計劃的里程數(shù)的方法，可改善帶鋼氧化鐵皮的可酸洗性，同時又能保證滿足冷軋供料的力學(xué)性能和冷軋軋制力要求。④帶鋼成分不是SPHC 帶鋼氧化鐵皮“難酸洗”的根本原因。帶鋼邊緣酸洗“黑帶”缺陷的主要原因是局部氧化鐵皮增厚。⑤調(diào)整層流冷卻工藝、降低單位軋制計劃的里程數(shù)可改善帶鋼氧化鐵皮的可酸洗性，同時又能保證滿足冷軋供料的力學(xué)性能和冷軋軋制力要求。