热轧钢材氧化及表面质量控制技术的发展及应用

热轧钢材表面质量是生产控制的重要指标之一,越来越受到重视。热轧钢材表面氧化铁皮的结构、厚度受氧化热力学、动力学及固相反应的影响,氧化铁皮的结构、高温力学行为和物理特性直接影响其去除效果。钢材的化学成分设计,以及热轧生产过程中加热、轧制和冷却过程中氧化铁皮的去除与控制,直接决定了最终产品氧化铁皮的厚度和结构,从而决定了其表面质量控制效果。热轧钢材表面氧化控制技术已经开始在表面缺陷控制、不同深加工方式钢材的氧化层设计、减量酸洗和免表面处理等方面得到了应用。为了充分挖掘该技术的潜力,还要根据热轧产品的用途进行深度的研究与开发。     

镀锡板表面白条缺陷原因分析及改进措施

客户在使用首钢镀锡板时发现带钢表面存在白条缺陷,严重影响产品美观和使用,通过对缺陷进行扫描电镜等微观分析、工艺优化及试验跟踪,明确了白条缺陷的根本成因是热轧带钢表面的氧化麻点压入。通过优化钢坯加热工艺、优化精轧高压水除鳞、机架间冷却水和轧辊防剥落水开启制度等改进措施,基本消除了热轧带钢表面氧化麻点压入,有效控制了镀锡板表面白条缺陷的发生,提高了产品质量。     

表面氧化膜对B510L热轧钢板腐蚀行为的影响

用极化曲线和交流阻抗等电化学方法研究了B510L热轧钢板表面氧化膜对基体钢板腐蚀行为的影响.结果表明:热轧钢板的阳极与阴极过程主要通过氧化膜自身缺陷在基体表面进行,氧化膜本身主要对基体金属起到物理屏蔽作用,并不影响膜下金属腐蚀反应的过程和机制.研究中发现腐蚀电流与氧化膜中存在的缺陷数量成正比,因此,氧化膜的孔隙率可以用有膜和无膜金属腐蚀电流比值表达.计算结果表明,测定氧化膜覆盖金属的腐蚀电流和极化电阻可以合理评价热轧钢板表面氧化膜的孔隙率.     

镀锡基板表面线状缺陷及其工艺控制策略

采用SEM观察了镀锡基板表面线状缺陷的微观特征并分析了其成因,针对缺陷成因提出了相应的工艺控制策略。研究表明：热轧带钢表面存在氧化铁皮压入导致的麻点是此类线状缺陷的根本成因。采用降低精轧入口温度,提高工作辊冷却水压,增开机架间冷却水等工艺措施,基本消除了热轧带钢表面氧化铁皮压入状麻点,有效控制了镀锡基板表面此类线状缺陷的发生。     

冷轧板起皮成因及影响因素分析

利用场发射扫描电镜、能谱仪和金相显微镜等检测手段,对冷轧板起皮缺陷成因和影响因素进行了分析。结果表明：引起起皮的主要原因为夹杂物、氧化通道、气泡及氧化铁皮压入。夹杂物主要是耐火材料和保护渣卷。氧化通道主要由于铸坯表面微小裂纹被氧化所致。气泡在轧制过程中受轧制力的作用沿轧向延伸最终由钢板表面逸出。大部分氧化铁皮压入缺陷多是由于之前的热轧缺陷遗传至冷轧所致。     

连退板表面白线缺陷成因和控制措施

针对首钢连退板表面白线缺陷问题,能谱分析发现白线缺陷内为海绵铁颗粒,且截面观察发现缺陷存在一定的压入深度,得出该缺陷是热轧卷表面的氧化铁皮压入所致。通过应用在线表检系统对问题卷表面进行反查,发现白线缺陷的热轧卷表面主要有3种类型氧化铁皮缺陷形貌,即条带状铁皮缺陷、西瓜皮状铁皮形貌、热轧机架共振造成轧辊氧化膜脱落形成的麻点形貌。针对此情况,对热轧工艺、轧辊氧化膜控制方法及热轧除鳞系统提出了优化措施,降低了连退板白线缺陷的产生。     

热轧平整机在线表检系统的必要性研讨

平整工序作为热轧全流程控制的最后一道工序,对钢卷表面质量起着至关重要的作用。通过对首钢京唐钢铁有限责任公司2 250 mm热轧平整线生产过程中出现的主要质量缺陷种类及成因分析,有针对性地提出控制措施,说明了在平整工序设置在线表面检测系统的必要性。     

热轧钢管用芯棒的表面缺陷分析

采用扫描电镜及能谱分析对热轧管用失效芯棒的表面缺陷进行分析,探讨了芯棒表面缺陷的产生原因和长大机理。研究结果表明,芯棒表面缺陷主要是服役过程中产生的表面氧化、龟裂以及磨损等,表面氧化和热疲劳开裂是芯棒失效的起因,而热磨损以及各种缺陷的相互作用则导致了芯棒的最终失效。     

热轧钢管用芯棒的表面缺陷分析

采用扫描电镜及能谱分析对热轧管用失效芯棒的表面缺陷进行分析,探讨了芯棒表面缺陷的产生原因和长大机理.研究结果表明,芯棒表面缺陷主要是服役过程中产生的表面氧化、龟裂以及磨损等,表面氧化和热疲劳开裂是芯棒失效的起因,而热磨损以及各种缺陷的相互作用则导致了芯棒的最终失效.     

热处理工艺对热轧带钢氧化皮结构及其耐蚀性的影响

利用不同热处理工艺在热轧带钢表面形成不同组成与结构的氧化皮。采用SEM、XRD、LRS、干湿周期浸润腐蚀实验、EIS测试、开路电位测试对不同氧化皮热轧带钢在NaHSO3溶液中腐蚀行为进行了研究。研究表明,慢冷和炉冷所制热轧带钢氧化皮均由Fe2O3、Fe3O4、FeO和Fe组成,其中Fe2O3是微量的,前者含有更多的Fe3O4,后者含有更多的FeO。慢冷所制氧化皮致密、连续、厚度均匀;炉冷制备的氧化皮致密性较差,含有大量的缺陷。慢冷制备的氧化皮热轧带钢的耐蚀性要好于炉冷制备的热轧带钢的耐蚀性。     

中厚板氧化铁皮压入缺陷形成原因及控制策略

针对中厚板“花斑”缺陷问题，采用扫描电镜（SEM）和电子能谱（EDS）仪分析了氧化铁皮压入区域氧化铁皮厚度及底层物质构成；结合钢材加热过程中表面一次氧化铁皮的形成机理，通过生产试验验证了由于铁橄榄石附着导致钢板表面氧化铁皮无法除净，在轧制过程中压入钢板表面且在后续冷却过程中剥离，形成“花脸”缺陷的根本原因。为此，提出了加热和轧制工艺的控制措施，有效改善了钢板的表面质量     

热轧板带生产中红鳞与铜脆缺陷的形成机理及控制研究进展

红鳞与铜脆缺陷是热轧带钢生产过程中的常见缺陷,尤其是高硅钢种的红鳞缺陷,一直是困扰带钢表面质量的重要原因之一。笔者精选了近几十年来日本等国家的学者关于红鳞与铜脆缺陷的部分研究进展,对相关研究的方法、内容、技术思路进行了整理,编撰成文,以飨读者。同时,结合笔者自己的研究经验与理解,对传统红鳞缺陷形成机理的疑点进行了剖析,供读者参考。     

冷轧带钢表面氧化色膜层分析及成因研究

目的分析冷轧带钢表面氧化色缺陷的成分,分析氧化色形成的原因,研究减少氧化色的方法途径。方法通过实验室模拟现场退火实验,研究不同材料在不同出炉温度下对带钢表面氧化色的影响;采用X射线光电子能谱、场发射扫描电镜,对不同方式产生的氧化色进行微观形貌观察和元素分析;使用X射线衍射仪对氧化色进行物相分析。结果出炉温度是影响带钢退火后形成黄色氧化色的主要条件。实验室退火实验与生产现场生成的氧化色相同,氧化膜为黄色,由O,Mn,Fe,C等4种元素组成,主要是铁和锰的氧化物,膜层的厚度较薄约为50 nm,局部表面存在明显的Mn元素富集。结论带钢表面氧化色缺陷由氧化物组成,具有氧化色缺陷敏感性的冷轧带钢在罩式炉退火中,局部表面产生了易氧化元素Mn的富集;当出炉温度较高时,Mn元素优先被氧化形成了与正常板面不同的氧化色缺陷,氧化色的耐蚀性低于正常板面。降低出炉温度可有效减少氧化色的形成。     

冷轧板带钢生产的结构调整与发展方向

介绍了我国冷轧板带钢的生产现状,指出了在目前总产能过剩情况下的产品结构调整方向,即应在高品质涂镀层板、电镀锌板、电工板和薄规格冷轧板带等品种上加强开发和增加产能,以替代进口。同时,提出了冷轧板带钢生产的发展方向,即研发无酸除鳞和无乳液润滑,减少污染,实现绿色生产工艺;加大轧制薄带钢的高精度冷轧机的研发与配置;延伸钢铁服务与深加工产业链,从而使钢材得到高效、节约的应用,实现冷轧带钢生产的可持续发展。     

合金化热镀锌C-Mn高强钢漏镀缺陷原因分析及其对策

针对合金化热镀锌C-Mn高强钢漏镀缺陷问题,利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)分析了漏镀缺陷原因,阐述了缺陷形成的机理。结果表明:退火炉加热区的氧分压过低,引起Mn、Si等合金元素在基体表面的外氧化显著,降低了钢基体的浸润性;带钢入锌锅温度较高,加快了镀层的合金化反应进程,加剧了Fe-Zn之间的相互扩散,且由于氧化物覆盖不均匀,氧化物密度高的地方容易产生漏镀点。在实际生产中,通过降低退火炉加热区的氢气含量和带钢的入锅温度、提高锌锅自由Al含量等措施,C-Mn高强钢的合金化镀层表面漏镀缺陷得到了有效改善,质量合格率由原来的75%左右提高到了91%以上。     

带钢隆起缺陷成因及控制措施的研究

隆起缺陷使带钢产生附加浪形,造成产品降级。为加强对隆起缺陷的认识及控制,首先对隆起缺陷进行了分类,然后分析了不同缺陷的特征及形成原因,并根据产生的不同原因提出了相应的控制措施。     

连续退火板表面鱼鳞纹缺陷形成机理分析及改进措施

采用扫描电镜及聚焦离子束分析对连续退火板表面鱼鳞纹缺陷的形貌及微观组织进行了分析。结果表明,鱼鳞纹缺陷的实质是一类表面微擦伤,其形成机理是因板温计水冷套漏水,导致带钢表面在高温下形成局部氧化,氧化部位在带钢张力作用下与炉辊辊面形成微擦伤。通过聚焦离子束技术在缺陷处沿截面切开后观察到组织中有大量纳米级亚晶结构的形成,证实了带钢表面受急冷并氧化的推断。微观组织分析结果为缺陷的现场排查和解决提供了理论依据。     

高质绿色化发展趋势下轧制技术的创新实践

高质化、绿色化已成为钢铁行业发展的必然趋势。以热轧钢铁材料组织性能调控工艺与技术、板带高精度尺寸控制技术、薄带铸轧短流程技术为例,介绍了相关工艺技术的自主创新与应用实践进展,具体包括热轧板带新一代控轧控冷技术在实现目标组织调控、解决板形问题方面的研发应用及进展; 3 mm厚薄规格高强钢板带离线淬火工艺技术的发展应用;热、冷连轧板带多机架多工序轧制过程高精度三维尺寸控制技术的应用实践;结合大数据,中厚板尺寸高精度控制的进一步提升;热轧无缝钢管在线组织性能调控的关键技术;铸-轧一体化短流程节能减排的工艺特点,以及电工钢薄带铸轧技术的研发与应用进展。并指出,在轧钢领域,钢铁材料生产过程中组织性能的高效精准调控、形状尺寸的高精度控制,以及面向环境友好、节能减排的铸-轧一体化特殊钢短流程轧制技术,对于支撑实现产业的高质量转型发展具有重要意义。     

厚规格车轮钢表面麻坑缺陷成因及控制策略

分析了厚规格车轮钢表面麻坑缺陷的微观形貌及成因,针对缺陷成因提出了相应的热轧生产控制策略。研究表明：厚规格车轮钢轧后氧化铁皮厚于常规钢种,用户开平过程中带钢表面氧化铁皮发生破碎后从带钢基体脱落,随开平过程被矫直辊压入带钢表面进而形成麻坑缺陷;采用“降温增水提速”的工艺措施,降低板坯出炉温度、精轧入口温度,增加精轧机架间冷却水量,提高精轧轧制速度,可以有效控制带钢表面氧化铁皮厚度,显著降低麻坑缺陷的发生率。     

冷轧平整机吹扫系统的优化

针对某冷轧平整机带钢表面平整液残留问题，分析了平整液残留的原因，根据吹扫系统吹扫位置分布以及压缩空气管路控制，采用了调整喷嘴角度、增加喷嘴数量、清理疏通气帘和导流槽以及定期检查压缩空气过虑装置等措施，基本杜绝了宽度1 800 mm以下规格带钢平整液残留缺陷，带钢表面质量得到明显提高。