供稿|安霞，董四美，張曉香，楊樹鵬 / AN Xia, DONG Si-mei, ZHANG Xiao-xiang, YANG Shu-peng

鐵塔用角鋼產(chǎn)品表面質(zhì)量中黑斑缺陷是產(chǎn)品質(zhì)量事故中比較頭疼的問題。鐵塔用角鋼最基本的表面質(zhì)量要求是要達(dá)到滿足鍍鋅工藝要求，而角鋼一旦鍍鋅效果不好，使用過程中經(jīng)雨淋后，未鍍上鋅的部分將被氧化而產(chǎn)生鐵銹。2012年生產(chǎn)200#角鋼時(shí)，表面出現(xiàn)大量黑斑，不合格品率大幅增加，為企業(yè)帶來極大的損失。本文對角鋼表面黑斑現(xiàn)象進(jìn)行了深入的分析，并提出工藝的優(yōu)化措施，解決了角鋼表面黑斑問題，提高了角鋼產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量。

角鋼黑斑的原因分析

鋼鐵表面氧化過程

在鋼坯加熱的初始階段，金屬表面已經(jīng)形成薄氧化膜，它是由于金屬和氧直接接觸，互擴(kuò)散幾乎無阻礙形成的[1]。在加熱的過程中，氧化鐵皮一般由3層組成，既最外層的Fe3O4，中間的Fe2O3及最里邊的FeO、Fe、Fe3O4的混合層[2]。當(dāng)其氧化條件改變時(shí)，氧化鐵皮的組成也不同。氧化鐵皮的厚度因其形成條件不同而差異很大，氧化鐵皮中各層的厚度也各不相同，但是各層的形貌較為固定，既FeO層疏松，有較大的孔洞；Fe3O4層相對致密，也有較多的缺陷和空隙；Fe2O3層最緊密，但厚度極薄，一般不易分辨。

圖1 黑斑表面形貌

角鋼表面黑斑的表面形貌

在鋼坯出爐及軋機(jī)軋制過程中鋼坯上下表面的黑色氧化鐵皮黏度很大，黏在角鋼兩個(gè)邊的表面上，不能與鋼分離、脫落，在軋制過程中，被壓入角鋼中，使得角鋼表面形成不均勻分布的黑斑，從而影響表面質(zhì)量。

顯微組織

取試樣橫截面，用光學(xué)顯微鏡觀察金相。檢查結(jié)果表明，顯微組織為鐵素體+珠光體，有級別為2.0的帶狀組織，為正常組織。

圖2 試樣顯微組織

鑄坯表面黑斑形貌及電鏡分析

通過對連鑄坯表面進(jìn)行掃描電鏡能譜分析，其中部分表面有Mg、Al、Si、Ca等保護(hù)渣成分，為夾渣類冶金缺陷引起。通過對能譜分析，可以確定鑄坯表面黑色部分由保護(hù)渣引起的。

圖3 黑斑電鏡掃描

改進(jìn)措施

保護(hù)渣物化性能的優(yōu)化

保護(hù)渣做為結(jié)晶器和坯殼間的互相作用介質(zhì)，對鑄坯表面質(zhì)量起至關(guān)重要的作用。不同鋼種、不同斷面、不同拉速、需要使用不同性能的保護(hù)渣與之相匹配，保護(hù)渣黏度太高，渣流動(dòng)性不好，形成薄厚不均且不連續(xù)的渣膜。黏度太低，渣膜厚度較薄。為此，我公司與供貨廠家合作，進(jìn)行了不同物化性能的保護(hù)渣對比試驗(yàn)，摸索出了適合生產(chǎn)大角角鋼保護(hù)渣-角鋼專用保護(hù)渣，提高供軋角鋼連鑄坯的表面質(zhì)量。

提高加熱爐空燃比

“空燃比”是指空氣量與煤氣量之比。根據(jù)加熱爐實(shí)際情況，加熱爐空燃比由0.7提高到0.9。這樣加熱爐爐內(nèi)氣氛中空氣量增大，使得爐內(nèi)氧化性氣氛增多，鑄坯表面氧化加劇，形成厚厚的氧化鐵皮，這樣就使鑄坯表面黑斑生成氧化鐵皮，最終脫落，達(dá)到去除鑄坯表面黑斑的目的。

增加高壓水除磷設(shè)備

高壓水除鱗的簡單機(jī)理如下：鑄坯從加熱爐出來后，表面氧化鐵皮急速冷卻，由于爐內(nèi)生成的氧化鐵皮呈現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋[3]。在高壓水的噴射之下，氧化鐵皮表面局部急冷，產(chǎn)生較大收縮，從而使氧化鐵皮裂紋擴(kuò)大，并有部分翹曲。經(jīng)高壓水流的沖擊，

在裂紋中高壓水的動(dòng)壓力變成流體靜壓力而侵入氧化鐵皮底部，使氧化鐵皮從板坯表面剝落，達(dá)到了清除氧化鐵皮之目的。目前生產(chǎn)大角角鋼時(shí)，使用除鱗水壓力為12 MPa左右，可以使一次氧化鐵皮完全去除，使角鋼表面質(zhì)量大大提高。

結(jié)論

通過以上連鑄坯質(zhì)量改進(jìn)措施的實(shí)施，角鋼質(zhì)量明顯提高，廢品率大幅度降低。角鋼質(zhì)量的提高受到用戶的一致好評，在用戶中享有了較高的質(zhì)量信譽(yù)，創(chuàng)出了名優(yōu)品牌，為此我們得出如下結(jié)論：

（1）連鑄坯表面黑斑是影響角鋼表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素，而合適的保護(hù)渣是影響連鑄坯表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

（2）提高加熱爐空燃比，可以使連鑄坯在加熱爐中生成厚的氧化鐵皮，達(dá)到消除表面缺陷的目的。

（3）增加高壓水除磷，可以使鑄坯表面氧化鐵皮有效去除。

[1] 朱日彰, 何業(yè)東, 齊慧濱. 高溫腐蝕及耐高溫腐蝕材料. 上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 1995

[2] 蔡開科. 連鑄技術(shù)的進(jìn)展. 煉鋼, 2001, 17(1): 30

[3] 方一鶴. 鋼鐵酸洗. 北京: 冶金工業(yè)出版社, 1959