徐增慶 辛本龍 焦峰

摘 要：以型鋼銹蝕為研究對(duì)象，通過分析銹蝕形成的原因，從優(yōu)化水質(zhì)、控制軋件溫度、關(guān)閉冷床冷卻水等方面給出了有針對(duì)性的改進(jìn)方案和防護(hù)措施，使型鋼外觀銹蝕情況得到了有效改善。

關(guān)鍵詞：型鋼;銹蝕;優(yōu)化

0 引言

型鋼作為一種經(jīng)濟(jì)斷面型材，具有重量輕、承載能力強(qiáng)、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)中。日照鋼鐵小型鋼工場自2003年投產(chǎn)以來，具備生產(chǎn)國標(biāo)、英標(biāo)、美標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)要求的125～350、I16～I(xiàn)32、C18～C32系列等多個(gè)規(guī)格小型鋼的能力。工字鋼被普遍應(yīng)用于隧道等建筑，但部分客戶購買產(chǎn)品后發(fā)現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，需重新拋丸、除銹。銹蝕缺陷的產(chǎn)生極大地降低了客戶的滿意度，需要對(duì)其進(jìn)行深入分析并加以解決。

1 生產(chǎn)線概況

小型鋼工場生產(chǎn)工藝流程如下：煉鋼1#連鑄機(jī)提供的連鑄坯—加熱爐加熱—高壓水除鱗—可逆式粗軋機(jī)—1#曲柄飛剪切頭切尾（部分規(guī)格分段）—精軋機(jī)組連軋—齒式步進(jìn)冷床冷卻—矯直機(jī)矯直—橫移編組臺(tái)架編組—定尺鋸切—合格品碼垛（不合格品及短尺到剔除臺(tái)架—改制線帶鋸改制）—打捆—貼牌—稱重機(jī)稱重—入庫發(fā)貨。

小型鋼工場引進(jìn)的達(dá)涅利H型鋼設(shè)備就是典型的X-H生產(chǎn)工藝流程，萬能粗軋機(jī)組中軋件腿部是斜的，軋件呈X形，只有成品軋機(jī)的立輥輥面是直的，軋出的軋件為H形。

工藝流程如下：由熱送輥道運(yùn)送連鑄坯，步進(jìn)式加熱爐根據(jù)鋼坯斷面尺寸變化和不同的加熱工藝要求進(jìn)行加熱，經(jīng)高壓水除鱗箱除鱗，采用一架兩輥可逆開坯軋機(jī)，后跟連續(xù)式萬能軋機(jī)，萬能軋機(jī)為開口式孔型，平輥側(cè)壁帶有7%～9%的斜度，立輥帶有一定的斜度。連軋軋制16、19軋機(jī)用兩架軋邊機(jī)對(duì)腿部尺寸進(jìn)行修飾，在最后一架萬能軋機(jī)上用水平輥和立輥對(duì)軋件進(jìn)行全面加工成型（H形），經(jīng)過輪廓儀檢測表面質(zhì)量，后在設(shè)有強(qiáng)制水霧噴淋冷卻系統(tǒng)的冷床上進(jìn)行長尺冷卻，使軋件下冷床溫度低于80 ℃之后，長尺十輥式矯直機(jī)矯直，以滿足產(chǎn)品矯直質(zhì)量要求，后經(jīng)過3臺(tái)冷鋸改尺鋸，切割定尺、非定尺，以滿足客戶需求尺寸，對(duì)定尺、非定尺進(jìn)行碼垛，打捆焊接，后貼牌稱重，入庫等待發(fā)貨處理。

2 銹蝕產(chǎn)生的原因

熱軋時(shí)，由于鋼鐵和空氣中氧反應(yīng)，常會(huì)大量形成氧化鐵皮。氧化鐵皮的主要成分是Fe2O3、Fe3O4、FeO。其中，氧化鐵皮最外層為Fe2O3，可阻止氧化作用;中間為Fe3O4;最里面為FeO。Fe2O3呈紅色，F(xiàn)e3O4呈黑色，F(xiàn)eO呈藍(lán)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)顏色也各不相同[1]。具體反應(yīng)公式如下：

O2（潮濕的空氣中）與Fe反應(yīng)：

型鋼銹蝕原因主要有以下幾點(diǎn)：

2.1? ? 腹板冷卻水積存

為保證型鋼下冷床溫度能夠滿足矯直要求，避免矯直后溫度過高，冷卻過程中造成側(cè)彎或其他不可控的浪型，需在冷床進(jìn)行噴霧強(qiáng)制冷卻，冷卻后，型鋼腹板位置存水較多，如圖1所示。同時(shí)，冷鋸鋸切時(shí)，為保證鋸切速度及質(zhì)量，需使用冷卻水對(duì)鋸片進(jìn)行冷卻，鋸片的冷卻水也留存在腹板上，部分規(guī)格下線即發(fā)生銹蝕。分析原因主要是軋件腹板表面存水過多，積水的存在加快了軋件表面銹蝕速度，導(dǎo)致下線型鋼腹板位置發(fā)生銹蝕。

2.2? ? 軋件表面氧化膜脫落

在熱軋后，軋件表面形成一層氧化鐵皮保護(hù)層，因冷卻過程軋件存在不同方向彎曲，須通過矯直對(duì)R角或翼緣等位置進(jìn)行矯正，但在矯直后氧化鐵皮剝落，后期鋸切后，也同時(shí)破壞了型鋼兩端表面氧化膜，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(hù)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(shí)，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]。

2.3? ? 冷卻水電導(dǎo)率和氯離子濃度過高

目前，小型鋼工場1#、2#爐產(chǎn)生的凈環(huán)水往濁環(huán)水里排，而濁環(huán)水不外排。

小型型鋼的濁環(huán)水水質(zhì)情況如下：2020年6月—8月的電導(dǎo)率平均水平是1 646 μS/cm，氯離子濃度平均水平是268 mg/L。

大型型鋼的濁環(huán)水水質(zhì)情況如下：2020年6月—8月的電導(dǎo)率平均水平是624 μS/cm，氯離子濃度平均水平是84.6 mg/L。

通過對(duì)比可知，大型型鋼的濁環(huán)水電導(dǎo)率和氯離子濃度均低于小型型鋼，同時(shí)大型型鋼表面無銹蝕。2019年10月，小型型鋼的水質(zhì)情況如下：電導(dǎo)率平均水平是624 μS/cm，氯離子濃度平均水平是84.6 mg/L，當(dāng)時(shí)表面無銹蝕。在煉鋼、軋制、矯直等工藝未發(fā)生變化的前提下，總結(jié)發(fā)現(xiàn)近期小型型鋼的電導(dǎo)率和氯離子濃度較2019年均明顯升高[3]。

2.4? ? 運(yùn)輸過程中遇到陰雨天

因產(chǎn)品目前主要通過陸路及鐵路運(yùn)輸，運(yùn)輸過程中多數(shù)露天存放，碰到陰雨天，型鋼表面未苫蓋的，都出現(xiàn)了不同程度的銹蝕，對(duì)比同批次運(yùn)輸過程中進(jìn)行苫蓋的產(chǎn)品，個(gè)別表面輕微銹蝕，多數(shù)情況較好。因此，運(yùn)輸過程中陰雨天會(huì)持續(xù)氧化型鋼表面，加劇型鋼表面銹蝕的發(fā)生。

3 工藝優(yōu)化措施

（1）在保證矯直溫度≤80 ℃的條件下，停用或少用冷床上水霧噴淋冷卻，總結(jié)每個(gè)規(guī)格的冷卻數(shù)據(jù)，分規(guī)格制訂冷床噴霧開啟標(biāo)準(zhǔn)。

（2）通過改善型鋼表面吹掃條件，在矯直后端、冷鋸出口增加壓縮空氣吹掃設(shè)備，如圖2所示，保證足夠的吹掃壓力，迅速吹干、吹凈積聚在軋件上的冷卻水，減少腹板因冷床水霧噴淋冷卻水、鋸切殘留水長時(shí)間留存而發(fā)生的銹蝕。

（3）改善水質(zhì)，降低冷卻水氯離子濃度和電導(dǎo)率，將冷鋸冷卻水中的氯離子濃度降低到85 mg/L以下，電導(dǎo)率降低到620 μS/cm以下，同時(shí)部分易銹蝕規(guī)格采用凈環(huán)水來冷卻鋸切。