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        探析熱軋卷氧化鐵皮缺陷的成因及質(zhì)量檢驗

        2022-02-19 21:47:07李云蔣智鋒蔣靜
        科技研究·理論版 2022年3期
        關(guān)鍵詞:質(zhì)量檢驗軋輥

        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,提升對缺陷的認知技能,從而加強對鋼卷表面氧化鐵皮缺陷質(zhì)量檢驗的把控。

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

        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)到外依次分布同時存在,同時結(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。當精軋工作輥輥面某處存在氧化膜剝落時,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重,帶鋼表面產(chǎn)生的氧化鐵皮缺陷越嚴重。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,輥面會相當粗糙,在帶鋼變形區(qū)內(nèi)工作輥與帶鋼相對運動,此時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,因鐵橄欖石融點較低,形成熔融 狀態(tài)后,便會以楔形侵入鱗層與鐵質(zhì)中,使氧化鐵皮附著力強難以去除,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前除鱗箱用高壓水除鱗去除,二次氧化鐵皮由粗軋機組內(nèi)的高壓除鱗水和精軋機組前的除鱗箱去除,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

        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,嚴重的酸洗后會在板面留下密集、粗糙的點狀麻坑。這種情況現(xiàn)場質(zhì)檢人員必須及時封鎖并進行降級改判處置。

        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)及時進行調(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接觸件擦劃,使帶鋼表面氧化膜保護層破壞,再氧化時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F1~F3機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精軋機組溫度過高造成。初始氧化膜變得松散,帶鋼表面呈現(xiàn)細小的黑點,經(jīng)酸洗帶鋼表面留下一片散沙狀針孔即氧化鐵皮細孔。對于高表面要求的鋼卷,中等程度以上的氧化鐵皮細孔須及時封鎖改判其它用途,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,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,比較容易檢驗識別。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一步開發(fā)以及產(chǎn)量的提高,尤其是高等級的薄板產(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)場檢驗人員的崗位技能的提升和及時把控產(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:

        [1]黃慶學(xué).軋鋼生產(chǎn)實用技術(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.

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