王 敏

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司熱連軋廠，山西 太原 030003）

0 引言

熱軋?zhí)间撌悄壳皣?guó)內(nèi)各大鋼廠生產(chǎn)的主要品種，熱軋過(guò)程中表面除鱗不凈是熱軋過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的主要表面缺陷，如果軋制前未將爐生氧化鐵鱗和二次氧化鐵鱗去除，將造成鐵鱗壓入缺陷，下游用戶經(jīng)過(guò)酸洗或拋丸后，會(huì)在其表面出現(xiàn)明顯凹坑，嚴(yán)重影響冷軋用戶冷軋板表面質(zhì)量及直接涂裝用戶的涂裝效果。

1 除鱗不凈缺陷原因分析

1.1 缺陷產(chǎn)生原因分析

熱軋?zhí)间撛谏a(chǎn)過(guò)程中生成的表面氧化鐵鱗主要有三種：在加熱爐內(nèi)燒鋼生成的爐生氧化鐵鱗，也稱作一次氧化鐵鱗；在精軋前帶鋼表面氧化生成的二次氧化鐵鱗；在精軋及冷卻過(guò)程中生成的三次氧化鐵鱗。一次氧化鐵鱗通過(guò)初除磷設(shè)備經(jīng)高壓水除鱗去除；二次氧化鐵鱗通過(guò)布置在粗軋機(jī)前后的高壓除鱗水和精軋機(jī)前的除鱗設(shè)備去除；三次氧化鐵鱗通過(guò)精軋區(qū)控軋控冷等來(lái)控制其厚度及與帶鋼基體的結(jié)合狀態(tài)，最后由下游用戶通過(guò)酸洗或拋丸等工序去除[1]。

熱軋?zhí)间摫砻娉[不凈缺陷，主要是由于軋制前除鱗設(shè)備未能去除一次氧化鐵鱗和二次氧化鐵鱗，軋制過(guò)程中氧化鐵鱗壓入帶鋼表面，形成條帶狀或零星點(diǎn)狀缺陷，其中一次氧化鐵鱗對(duì)帶鋼表面影響最大，會(huì)造成嚴(yán)重的鐵鱗壓入缺陷。

1.2 缺陷產(chǎn)生的影響因素

1.2.1 化學(xué)成分

很多文獻(xiàn)研究過(guò)氧化鐵鱗產(chǎn)生的原因，其中Fukagawa[2]等人分析了含硅鋼氧化鐵鱗的形成機(jī)制，指出含硅鋼中Fe2SiO4的釘扎作用導(dǎo)致了一次氧化鐵鱗難以除盡，進(jìn)而造成除鱗不凈缺陷。現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)Si 含量越高，越容易產(chǎn)生除鱗不凈缺陷。

1.2.2 除鱗設(shè)備狀態(tài)參數(shù)

雖然鋼板表面的除鱗效果受到板坯質(zhì)量、燒鋼工藝、除鱗設(shè)備、除鱗工藝、軋鋼工藝等多方面的影響，但一般情況下板坯質(zhì)量、燒鋼工藝、除鱗工藝和軋鋼工藝不會(huì)隨意變動(dòng)。因此，除鱗設(shè)備成為重點(diǎn)控制因素，除鱗設(shè)備狀態(tài)參數(shù)設(shè)定直接影響除鱗效果的好壞。除鱗設(shè)備對(duì)除鱗效果的影響主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，即除鱗水的打擊力、除鱗噴嘴的重疊量和除鱗水流量[3]。

除鱗噴嘴安裝示意圖如圖1 所示。圖1 中，H 為噴嘴到鋼帶表面的高度，E 為噴嘴安裝間距，W 和C為相鄰噴嘴打擊到鋼板表面的重疊量，B 為噴嘴打擊鋼板表面的寬度，L 為噴嘴打擊鋼板表面的橫向覆蓋寬度，α 為噴嘴的噴射角度，β 為噴嘴的入射角，γ 表示噴嘴的偏轉(zhuǎn)角。根據(jù)除鱗設(shè)備系統(tǒng)和除鱗噴嘴安裝示意圖，為更方便地研究這三個(gè)因素對(duì)除鱗效果的影響，特將其轉(zhuǎn)化為研究除鱗系統(tǒng)的水壓力、除鱗噴嘴的高度H 和除鱗速度。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)化后3 個(gè)可調(diào)整參數(shù)的研究，得出除鱗設(shè)備參數(shù)對(duì)除鱗效果的影響。

圖1 除鱗噴嘴安裝示意圖

2 效果評(píng)價(jià)及控制措施

2.1 除鱗設(shè)備評(píng)價(jià)方法

傳統(tǒng)評(píng)價(jià)除鱗設(shè)備除鱗效果的方法是打鉛板，該方法只能簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)除鱗箱內(nèi)噴嘴間重疊搭接情況，未能有效評(píng)價(jià)除鱗箱前后兩排水嘴在除鱗過(guò)程中前后互補(bǔ)情況及正常生產(chǎn)情況下除鱗設(shè)備的除鱗效果。

除鱗設(shè)備打涂料坯方法：選取1 塊冷卻的板坯，提前用裝修涂料對(duì)其上下表面進(jìn)行噴涂，放置時(shí)間＞4 h，利用換輥時(shí)間將涂料坯吊到除鱗設(shè)備前輥道上，按正常輥道速度送到初除鱗箱內(nèi)，依次打開(kāi)1 號(hào)除鱗、2號(hào)除鱗、尾部除磷，再關(guān)閉1 號(hào)除鱗，將打過(guò)的涂料坯晾干，這時(shí)板坯表面將清晰顯示出除鱗效果的好壞，如圖2 所示。板坯頭部顯示1 號(hào)除鱗噴嘴的除鱗效果，中部顯示1 號(hào)和2 號(hào)除鱗噴嘴綜合作用的除鱗效果，尾部顯示2 號(hào)除鱗噴嘴的除鱗效果。該方法簡(jiǎn)單、便于操作，能直觀反映出除鱗設(shè)備除鱗效果的好壞。

圖2 除鱗設(shè)備打涂料坯效果圖

2.2 化學(xué)成分的影響

為驗(yàn)證Si 含量對(duì)碳鋼除鱗不凈缺陷的影響，選取T610L 大梁鋼作為對(duì)比分析對(duì)象，不同編號(hào)T610L大梁鋼的具體成分如表1 所示。

表1 不同Si 含量的T610L 成分

相同工藝及除鱗設(shè)備狀態(tài)下，試驗(yàn)結(jié)果顯示，編號(hào)01 的鋼帶表面沒(méi)有除鱗不凈的缺陷，編號(hào)02 的鋼帶表面頭尾零星存在除鱗不凈的缺陷，編號(hào)03 的鋼帶表面出現(xiàn)條帶狀除鱗不凈的情況。上述試驗(yàn)結(jié)果再次驗(yàn)證了Si 含量對(duì)除鱗不凈缺陷的影響。

2.3 除鱗設(shè)備參數(shù)設(shè)定的影響

太鋼2250 線碳鋼Q235B 正常生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)試驗(yàn)調(diào)整除鱗設(shè)備參數(shù)驗(yàn)證對(duì)除鱗效果的影響，除鱗設(shè)備參數(shù)調(diào)整情況如表2 所示。

表2 除鱗設(shè)備參數(shù)調(diào)整試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由于除鱗系統(tǒng)壓力固定、無(wú)法降低，僅對(duì)20 MPa高壓除鱗系統(tǒng)和35 MPa 超高壓系統(tǒng)進(jìn)行除鱗效果對(duì)比，結(jié)果表明，兩者除鱗效果相同。其他文獻(xiàn)資料也表明，一般碳素鋼只需12～15 MPa 的高壓水，鎳鉻合金鋼等需要20 MPa 的高壓水，不銹鋼等特種鋼則需要23～25 MPa 的高壓水就可把鋼板表面氧化鐵鱗除盡[3]。

在高壓除鱗系統(tǒng)壓力20 MPa、除鱗速度采用1.3 m/min 條件下，當(dāng)除鱗噴嘴高度降低到80 mm 時(shí)，碳鋼表面出現(xiàn)條帶狀除鱗不凈缺陷，除鱗噴嘴無(wú)法重疊；當(dāng)除鱗噴嘴高度升高到150 mm 時(shí)，碳鋼表面出現(xiàn)星點(diǎn)狀除鱗不凈缺陷。雖然除鱗噴嘴重疊量增加，但打擊力下降，同樣不利于去除氧化鐵鱗。

在高壓除鱗系統(tǒng)壓力20 MPa、除鱗噴嘴高度110 mm 條件下，除鱗速度越低，除鱗效果越好，當(dāng)除鱗速度達(dá)到1.7 m/min 時(shí)，碳鋼表面出現(xiàn)星點(diǎn)狀除鱗不凈缺陷，相當(dāng)于單位時(shí)間內(nèi)打擊到鋼板表面的水流量減少。

3 結(jié)論

1）創(chuàng)新性地采用除鱗設(shè)備打涂料坯的方式驗(yàn)證除鱗設(shè)備除鱗效果的好壞，該方法簡(jiǎn)單、便于操作，能更直觀地觀察反映出除鱗設(shè)備的狀態(tài)。同時(shí)與傳統(tǒng)的打鉛板方法配合，能更全面地評(píng)價(jià)除鱗設(shè)備。

2）煉鋼過(guò)程中，通過(guò)控制碳鋼板坯中w（Si），合理設(shè)計(jì)熱軋中的除鱗系統(tǒng)水壓力、除鱗噴嘴高度和除鱗速度，可有效解決熱軋?zhí)间摫砻娉[不凈問(wèn)題。