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【技术】冷态除鳞及表面控制技术

作者:BBIN 发布于:2020-02-06 16:09 点击量:

  (1) 板坯在热轧前,在加热炉内加热和保温(1200-1250℃),产生一次氧化皮。一次氧化皮由致密的表层和松散的内层构成。表层为Fe 2O 3、Fe 3O 4 和FeO,而内层FeO占14%-16%,其余的是Fe 3O 4和气孔。

  (2) 热轧板坯从加热炉出来后,经高压水除去一次氧化皮后进行粗轧。在短时间的粗轧和精轧过程中产生了二次氧化皮,二次氧化皮为红色鳞层,由方铁矿(FeO)、赤铁矿(Fe 2O 3)等微粒组成,这种氧化层厚度较薄,钢板与鳞的界面应力小,所以剥离性差。在精轧开始时和精轧道次间隙用高压水除鳞装置去除,除鳞效果取决于高压水的压力、实际打击力及喷嘴布置等因素。

  (3) 精轧后的冷却过程中产生三次氧化皮,并且保留至室温状态。热轧板卷产品表面质量中的氧化皮基本上都是三次氧化皮。如果二次氧化铁皮在轧制过程中不能去除,会在轧制过程中形成氧化铁皮压入缺陷,这种氧化铁皮呈现黑褐色、小舟状,散沙状地分布在缺陷钢板表面。在连续冷却的条件下,由于受终轧温度、终冷温度、返红温度及冷却速度等因素的影响,最终会形成不同组成的氧化层;一般结构组成为:最内层的富氏体(Fe 3O 4和FeO固溶体)、中间层的Fe 3O 4和最外层的Fe 2O 3。热轧碳钢在连续冷却过程中,氧化皮不断发生改变,氧化皮的结构缺陷主要有:氧化皮鼓泡、滑移导致氧化皮局部破裂及Fe 3O 4和Fe颗粒的析出。

  热轧钢板作为冷轧带钢的原料,在冷轧前需要进行除鳞工序。为了消除氧化铁皮,常采用酸洗,但酸洗会造成破坏和污染。因此需要寻找替代酸洗的无酸除鳞技术,一般常见的主要有以下几类:

  喷砂又叫喷丸,该技术始于19世纪70年代的美国。是利用空气压缩机输出的高压气体,通过喷嘴使磨料(砂或丸)以很高的速度射向不锈钢圆钢表面,利用磨料的冲击和摩擦作用,达到清除鳞皮和其他污物的目的。该法作业时,粉尘四处飞扬,污染严重;不仅影响现场作业工人的身体健康,同时磨料消耗大,废料多,难以处理。

  抛丸技术比喷丸技术晚了几十年,是利用高速旋转的叶轮使磨料颗粒获得很大的离心力,磨料从抛头以相当高的速度抛向不锈钢圆钢表面,以清除鳞皮和其他污物。抛丸法除鳞尽管减少了粉尘污染,降低了噪声,但抛丸法损耗性很高,叶轮和内衬钢板等较易磨损,对其材质要求高;此外,粉尘、磨料回收分离系统复杂。

  磨料水射流除鳞技术以水作为介质,通过高压泵使水获得巨大能量,再通过供料装置将磨料注入高压水中,从喷嘴喷射出来,形成能量高度集中的高速磨料射流。磨料水射流具有良好的磨削、穿透和冲蚀能力,可以高效、高质量完成不锈钢圆钢表面的除漆、除锈、除垢、除氧化皮等。

  轧钢界多年来曾探索过喷砂除鳞、喷丸除鳞、水流喷砂除鳞、磨料水射除鳞等工艺,但均效果不佳。最近Danieli Wean United公司开发了气体还原的无酸洗除鳞技术,给无酸除鳞带来了一个新的工艺,可望实现工业化应用。该技术由三步工序组成:

  第一步为加热工序。带钢在无氧化气氛中由燃气烧嘴喷出的火焰直接快速地被加热到某一最佳化学反应温度。

  第二步为反应工序。该工序在富氢气(25%-95%)的混合气氛中进行,反应室分为两段,从而能在出现带钢表面与混合气体反应时,室内仍由理想的混合气体组成。使得风机实现气体的混合并抽走反应后的废气。

  在反应工序,带钢表面的氧化铁皮将与气氛中的氢反应而被还原成金属铁,具体反应式随氧化铁皮的种类而异:

  上述反应完成后,带钢将进入冷却室,即第三工序。第三步为冷却工序。此工序在含H 2和N 2的气氛中进行,以防止带钢冷却到室温前再次被氧化。根据实验机组的运行结果,经酸洗除鳞后带钢表面的洁净度远远优于传统酸洗的带钢表面,表面全无氧化物、光滑及具有金属光泽。

  获得良好表面质量的钢带,不仅需要对除鳞工艺进行优化,而且还需要控制冷轧原料氧化铁皮的厚度、组织结构等因素。目前控制氧化铁皮的方法有:

  中间坯在除鳞后进行精轧机组进行轧制,在轧制过程中,生产氧化铁皮的速度与带钢表面温度和时间成正比。所以控制带钢表面温度和带钢在精轧机内的停留时间都能有效地减少氧化铁皮的生成量,降低三次氧化铁皮厚度。具体措施:

  轧制时工作辊表面温度呈周期性变化,根据冷却能力不同,变化范围一般在40~500℃之间。这种轧辊表面温度的周期性变化,会使轧辊表面产生裂纹和因表层热疲劳产生表面氧化膜剥落。带钢热连轧机组一般可以采用以下措施提高工作辊表面质量:

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