鋼板的性能通常會(huì)因?yàn)槭褂脳l件而存在著差別,但是其前提條件對(duì)于鋼板表面的耐腐蝕性都具有較高的要求。
而鋼板的質(zhì)量主要包括外形、尺寸、精度、板形以及內(nèi)在質(zhì)量,鋼的化學(xué)成分、冶金質(zhì)量以及加工工藝都會(huì)對(duì)于鋼板的使用產(chǎn)生影響。本文研究通過改進(jìn)軋鋼工藝提高鋼板表面耐腐蝕性的效果。
成因分析
表層結(jié)構(gòu)分析
對(duì)鋼板出現(xiàn)起泡現(xiàn)象的表層氧化膜的厚度、成分結(jié)構(gòu)等開展金相組織分析,然后獲得結(jié)果。
(1)當(dāng)鋼板受到較大的溫度變化時(shí),如果氧化膜的厚度越大,就意味著鋼板表層氧化膜將會(huì)出現(xiàn)較大的內(nèi)應(yīng)力,從而出現(xiàn)破裂的情況。
(2)鋼板表面在高溫狀態(tài)下,會(huì)形成氧化膜,如果溫度越高, 那么氧化膜的厚度也就會(huì)相應(yīng)的越大。根據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),鋼板表面溫度與氧化量之間的關(guān)系如圖所示。
如果鋼的表面氧化量為1,并且此時(shí)的溫度是90℃,那么當(dāng)1000℃的時(shí)候,鋼板表面的氧化量是2,1100℃的時(shí)候,鋼板氧化量為3.5,而到了1300℃ 時(shí),鋼板表面的氧化量為7;終軋溫度越高的話,鋼板表面的氧化情況也會(huì)加重。
而熱軋鋼板在正常的情況下,其表面將會(huì)存在氧化層,其厚度主要在10μm～ 50μm之間,并且鋼板表面主要是以順序序列分布的,其順序依次為外層Fe2O3、中間層Fe3O4、 內(nèi)層FeO,并且其中的內(nèi)層FeO是處于一個(gè)比較穩(wěn)定的狀態(tài)。
在對(duì)于鋼板進(jìn)行加熱過程中,鋼板表面形成的三種氧化物相是由氧含量所確定的 ;由于鋼板表層存在的接觸介質(zhì)相對(duì)偏多,氧含量比較的豐富,導(dǎo)致在Fe 中出現(xiàn)大量的固溶,并成為Fe2O3, 而鋼板中間層則會(huì)成為Fe3O4,內(nèi)層為 FeO。
對(duì)鋼板進(jìn)行熱軋工藝過程中,進(jìn)行加熱和冷卻的時(shí)候所產(chǎn)生的y-Fe2O3、Fe3O4、以及FeO均為立方晶系,其中的Fe3O4相對(duì)來說更加的致密,能夠 有效地避免進(jìn)一步氧化。
冷卻工藝分析
該鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)所實(shí)施的工藝是控制冷卻工藝,為了能夠保障鋼板可以最大程度上符合標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于其實(shí)施的工藝主要是采取弱冷卻工藝,冷床溫度通常都會(huì)在1000℃以上 ;將弱冷卻工藝應(yīng)用在鋼板中,在冷卻過程中,四周冷卻不均,表面溫度不均是表面起泡的重要原因之一。
(1)弱冷卻工藝導(dǎo)致鋼板表面冷卻不均。
軋鋼廠穿水裝置是由多個(gè)小冷卻環(huán)組合而成的,當(dāng)鋼板在經(jīng)過每一冷卻環(huán)時(shí),鋼板將會(huì)與空氣之間產(chǎn)生接觸,并且在此過程中,鋼板將會(huì)出現(xiàn)帶水和附著物的情況,而如果水中含油,這一情況則會(huì)愈發(fā)嚴(yán)重。鋼板帶出的水在經(jīng)重力作用下,會(huì)導(dǎo)致鋼板表面出現(xiàn)不均勻分布 的問題,直接導(dǎo)致鋼板表面出現(xiàn)鼓泡。
(2)冷卻產(chǎn)生的冷卻效果不佳。
軋鋼廠冷卻水壓力偏低,通常僅有0.4MPa左右,這一溫度不足以將鋼板表面的蒸汽膜擊破, 并且也很難將鋼板表面的二次氧化膜清除干凈,導(dǎo)致鋼材在進(jìn)行再回火的過程中,還會(huì)出現(xiàn)新的氧化膜 ;水冷而導(dǎo)致的溫降非常小,經(jīng)過對(duì)其進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn),整個(gè)穿水段所獲得表面溫降通常僅有30℃。
穿水之后發(fā)生冷卻的鋼板在這一環(huán)節(jié)中,只有表面發(fā)生了冷卻,而鋼板在出水之后,其自身的表面溫度還會(huì)迅速回升,并且鋼板厚度越厚,返紅溫度也就會(huì)相應(yīng)的更高,因此, 較厚規(guī)格的鋼板發(fā)生起泡的情況也就會(huì)更加常見。
應(yīng)用改進(jìn)軋鋼工藝提升鋼板表面耐腐蝕性
為了將鋼板表面發(fā)生起泡問題的情況進(jìn)行妥善的解決,通過多次試驗(yàn),可根據(jù)以下途徑,來解決此問題。
降低出鋼溫度
在鋼坯出爐時(shí),適當(dāng)?shù)慕档统鲣摐囟?能夠有效地確保將開軋溫度從1100℃下降到 1050℃,以此來緩解鋼板腐蝕性的情況。
降低二階段軋制溫度
鋼坯在進(jìn)入到精軋的前一個(gè)環(huán)節(jié)中,設(shè)置一臺(tái)中軋預(yù)穿水系統(tǒng),這樣可以使二階段軋制溫度降低至900℃～950℃之間, 不僅能夠有效的提高鋼板性能,同時(shí)還能夠有效地降低鋼板上冷床的溫度。
調(diào)整控冷工藝
通過對(duì)控冷過程中水壓、流量、加速度等參數(shù)的調(diào)節(jié)及噴嘴設(shè)備、水質(zhì)的改善,降低返紅溫度,提升鋼板的耐腐蝕性。
實(shí)施效果
表面溫降得到加強(qiáng)
在控冷過程中,鋼板的溫降在原有的弱控冷工藝下,溫降為30℃,通過調(diào)整控冷工藝后,鋼板溫降能夠在80℃左右 ;在鋼板進(jìn)入冷床后,溫度從原有的1000℃以上將會(huì)開始逐漸地下降, 直到溫度處于950℃左右。
在保證金相組織與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格符合的情況下,可以明顯的減輕鋼板表面上的氧化現(xiàn)象。
表面質(zhì)量得到改善
對(duì)于經(jīng)過快速冷卻之后的鋼板進(jìn)行金相組織檢驗(yàn),結(jié)果見圖3,可以發(fā)現(xiàn),鋼板表層的氧化膜厚度由42um下降到16μm左右。在快速冷卻工藝工作正常條件下,可以有效地解決鋼板所存在的起泡的現(xiàn)象。由于表層氧化膜得到一定程度上的完整性,鋼板的耐腐蝕性也得到了有效的提升。
結(jié)語
①導(dǎo)致熱軋鋼板發(fā)生表面起泡的原因主要有上冷床溫度偏高、冷卻強(qiáng)度不夠、冷卻不均等。
②原弱冷卻工藝無法為鋼板提 供良好的溫降、冷卻均勻度等條件,所以導(dǎo)致鋼板表層出現(xiàn)了氧 化膜過厚的情況,非常容易破裂,這一情況是熱軋鋼板表面起泡 以及容易銹蝕的一道關(guān)鍵因素。
③通過利用改進(jìn)軋鋼工藝,降低出鋼溫度、降低二階段軋制溫度、降低返紅溫度,使得鋼板的冷 床溫度調(diào)整為 1000℃以下,從而使鋼板表面所具有的的耐腐蝕 性得到極大的加強(qiáng)。
(文章來源:《科學(xué)技術(shù)》,作者:陳源昊,版權(quán)歸原作者所有,圖片、文章如有侵權(quán),敬請(qǐng)聯(lián)系微信steeltuber,謝謝!)
參考文獻(xiàn)
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