熱軋鋼板表面氧化方式受加熱環(huán)境、氧化時間和溫度、剝落情況和化學成分的影響。影響熱軋氧化層形成的因素很多。主要包括熱軋過程中,環(huán)境中的氧氣量、終軋時的溫度、繞組的溫度以及環(huán)境介質(zhì)中氧化物、熱軋鋼材的冷卻方式等等。熱軋鋼板表面與空氣中的氧直接接觸,熱軋鋼板的鐵原子與空氣中的氧原子發(fā)生反應(yīng),在金屬板鋼表面形成第一層氧化鐵。熱軋鋼板和熱軋鋼板的潛在成分包括密度F3O4和分散氧化鐵。當金屬板的熱軋鋼板表面形成氧化鐵皮時,空氣就很難通過表面氧化鐵層,氧氣和熱軋鋼材中的鐵離子它們都會參與熱軋鋼的氧化過程,導致氧化鐵的形成。在經(jīng)過高溫處理后的帶鋼,其表面會形成不同的氧化鐵層,在經(jīng)過多孔空間的氧化過程之后,其特點包括多孔、致密。大多數(shù)金屬與氧或氧原子氧化發(fā)生在接觸處。特別是在高溫氧化過程中,氧化反應(yīng)強烈,而且具有破壞性質(zhì)。氧化物表面不僅影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量,而且影響產(chǎn)品的表面去除機理,如涂層、防腐等。根據(jù)熱軋鋼板表面氧化鐵的含氧量,熱軋鋼板表面氧化鐵皮的可能的成分包括致密的Fe3O4和松散的FeO。熱軋鋼材氧化過程需要恒定的條件,氧化的發(fā)生也需滿足一些化學反應(yīng)條件,包括環(huán)境溫度、氧氣濃度和反應(yīng)時間。在熱軋鋼生產(chǎn)中,容易產(chǎn)生氧化缺陷。影響熱軋產(chǎn)
品形成率的因素中,30%以上是由氧化鐵缺陷引起的,
65%是由與除垢、軋輥和軋輥有關(guān)的氧化缺陷引起的。薄膜鋼帶成分的氧化缺陷熱主要包括銅鋼、鋼或其他表面點氧化缺陷、高硅鋼含量鋼的紅鐵氧化物缺陷和含殘余元素的移相鋼清洗后的峰值缺陷。成分類缺陷的形貌缺陷為沿軋制方向拉長或網(wǎng)狀缺陷。在如此高的鋼材表面軋制后,紅氧化鐵的皮缺陷更集中在板材較大的板疤上。剝離前鋼材表面無明顯缺陷,剝離后表面有脊椎缺陷。生產(chǎn)中產(chǎn)生的
溫度缺陷主要是熱軋鋼板表面的壓制鋼板、低碳鋼表
面的氧化皮和特種鋼表面的粉末,缺陷與軋制溫度或
冷卻溫度有關(guān)。加熱時間和溫度對氧化層表面有很大的影響。氧化鐵皮在氧氣環(huán)境中短時間加熱。在高氧環(huán)境中長時間結(jié)晶和加熱時,氧化鐵皮具有典型的三維結(jié)構(gòu)層。不
同類型的氧化鐵基皮革有不同的效果。由于去污工藝不當造成的氧化皮缺陷變成了一些缺陷,并消除了層壓方向的條狀和形狀,板的橫截面分布與板寬部分的氧化膜分布相似。其他產(chǎn)品的表面沖壓缺陷與層壓鋼相似。在熱軋生產(chǎn)中,軋輥存在著大量的缺陷,
這些缺陷主要是在鋼板表面產(chǎn)生麻點。產(chǎn)生這種缺陷的鋼也是非常軟的。軋輥狀缺陷由于氧化鐵表面出現(xiàn)細小顆粒和鋼表面氧化鐵氧化皮微凸開裂所致。缺陷的形成與軋制表面狀態(tài)有關(guān)。免酸洗鋼熱軋后,帶鋼表面覆蓋著由Fe2O3、Fe3O4和 FeO組成的氧化皮。一是為了去除熱軋產(chǎn)品表面的氧化鐵層,
汽車廠采取剝離工藝,在加工前去除氧化鐵層,以避免對鑄造和涂裝工藝產(chǎn)生不利影響。然而,廢酸的產(chǎn)生對環(huán)境造成了嚴重的破壞。汽車制造商迫切需要“無酸”
鋼制品,以減少和補救廢氣排放對環(huán)境造成的損害。根據(jù)用戶對汽車大梁鋼的要求,以及不同類型的氧化皮特性和附著力對鋼表面的影響,可據(jù)此設(shè)計汽車大梁鋼的最終氧化皮結(jié)構(gòu)。鋼表面氧化皮的厚度和相結(jié)構(gòu)主要與氧化溫度、氧化時間和氧化氣氛有關(guān)。根據(jù)氧化鐵氧化皮的形成原理,為了減少氧化鐵氧化皮的厚度,
提高鐵皮中 Fe3O4 的比例,熱軋生產(chǎn)各階段的主要控制目標如下:(1)軋制前,通過控制加熱工藝、粗軋等工藝參數(shù),
去除氧化皮,使板材表面質(zhì)量良好。(2)冷卻過程采用中間冷卻和軋制溫度控制兩種方法,即冷卻速度和軋制溫度。(3)纏繞后,氧化皮的結(jié)構(gòu)由冷卻通道來控制。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝中,熱軋鋼材在再生前必須進行涂層處理,這樣處理的主要目的是去除鋼表面的氧化鐵和鐵銹等雜質(zhì),以保證鋼材能夠具有的粗糙度。但在預處理過程中,粉塵污染大大增加,導致環(huán)境衛(wèi)生成本增加。因此,熱軋鋼材的廠商希望在低成本的基礎(chǔ)上,開發(fā)不需要在鋼廠研磨的熱軋鋼材產(chǎn)品,從而達到提高效率和保護環(huán)境的目的。除此之外,這種處理方式對質(zhì)量和性能沒有不良影響,在這方面,有人提出了
“無霧化砂”的概念。氧化皮的腐蝕速率和氧化程度不同。氧化鐵皮的耐蝕性越低,腐蝕速度越快。快速控制氧化鐵的厚度和結(jié)構(gòu),同時控制氧化鐵的粗糙度,以提高氧化鐵的質(zhì)量。根據(jù)軋制設(shè)備熱法,帶鋼表面氧化鐵皮的粗糙度只有在剝離過程中通過復制和轉(zhuǎn)移才能得到改善。通過對熱軋機大梁工作輥表面預處理的訓練,
可以得到筒體表面粗糙度,將粗糙的表面從圓筒表面轉(zhuǎn)移到鋼帶表面。輕咬鋼表面質(zhì)量良好,不影響下道工序氧化皮處理和最終表面質(zhì)量,而且其表面氧化鐵狀態(tài)大大縮短了去除時間、金屬損失和酸耗。從鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)和使
用來看,易洗鋼與傳統(tǒng)鋼材相比,在工藝成本、環(huán)境等方面具有很大的優(yōu)勢。輥帶的快速冷卻是一種理想的控制程序,可以方便地清洗膠帶產(chǎn)品,然而,熱軋鋼頭部的溫度通常高于550益,而這一過程,隨后的冷卻很慢。熱軋鋼板的表面質(zhì)量是生產(chǎn)控制的主要指標之一,鋼材的組織、熱軋氧化鐵的顯微組織、反應(yīng)動力學、固相、厚度和熱力學直接影響鋼的能量回收設(shè)計、化學成分設(shè)計、加熱、軋制和控制。熱軋鋼材在經(jīng)過冷卻之后的厚度和熱力學反應(yīng)確定其質(zhì)量控制面的效率。熱軋產(chǎn)品表面質(zhì)量缺陷包括:氧化鐵難以去除、氧化鐵被擠壓、銹區(qū)市場競爭加劇,鋼材用戶不僅需要鋼材的固有性能,而且對質(zhì)量有了新的要求。針對氧化鐵皮生產(chǎn)企業(yè)存在的氧化鐵質(zhì)量問題及存在的問題進行了研究。在非機械加工鋼的開發(fā)中,用于成膜和軋制的機理指令優(yōu)化了剝離器、直接還原板、綠色制造、酸還原、污染減少和厚度控制等氧化鐵織物。
(文章來源:《冶金與材料》,作者:張晉彰;版權(quán)歸原作者所有,圖片、文章如有侵權(quán),敬請聯(lián)系微信steeltuber,謝謝!)
參考文獻
[1]劉振宇,王國棟.熱軋鋼材氧化鐵皮控制技術(shù)的最新進展
[J].鞍鋼技術(shù),2011,(2):1-5.
[2]范細忠,何士國,于斌,等.鋼帶表面質(zhì)量控制技術(shù)在熱軋產(chǎn)
線上的應(yīng)用[C]//2019 鋼帶質(zhì)量控制技術(shù)研討會論文集,
2019.
[3]劉小江.熱軋無取向硅鋼高溫氧化行為及其氧化鐵皮控制
技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].沈陽:東北大學,2014.
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