[发明专利]减少热轧钢板表面氧化铁皮厚度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及轧钢过程控制技术，具体地指一种减少热轧钢板表面氧化铁皮厚度的方法。

背景技术

目前，热轧技术的发展主要集中在板形、厚度精度、温度与性能的精准控制等方面，而随着汽车、家电行业的快速发展，下游用户对钢材表面质量的要求越来越苛刻，企业经常由于表面氧化铁皮控制不当引发质量异议甚至退货，严重阻碍了产品档次的提高。表面处理过去一直采用酸洗，冷轧，热镀锌或涂层等工艺，近年节能减排方针的提出促使下游行业需满足越来越严格的环保要求，酸洗除锈工艺受到限制，而无论酸洗还是镀涂工艺的生产成本都较高，因此，热轧钢板表面质量控制技术将逐渐成为行业研究的热点。

高温下典型的氧化铁皮结构是由最外层较薄的Fe₂O₃层、中间Fe₃O₄层和靠近基体最厚的FeO层组成。根据Fe-O平衡相图，在570～137l℃时，FeO处于稳定状态；在570℃以下时，FeO发生共析反应生成a-Fe+ Fe₃O₄的混合物，氧含量进一步提高时，会生成红色的Fe₂O₃。图1为Fe-O平衡相图。氧化铁皮酸洗难易程度为FeO层最易被酸分解，Fe₃O₄次之，Fe₂O₃最难被酸分解。温度越高，氧化铁皮生成速率越大，氧化铁皮层越厚，越难被还原分解。图2为铸坯在不同温度下的氧化增重曲线。

根据热轧流程中带钢氧化铁皮形成的不同阶段可以将氧化铁皮分为三种：加热炉内生成的“一次氧化铁皮”、粗轧区域生成的“二次氧化铁皮”，及精轧过程中和卷曲后生成的“三次氧化铁皮”。一次氧化铁皮碰到高压除磷水后由于热应力产生内裂，高压水会进入钢基体界面上的空穴，使得一次氧化铁皮较易去除，常规除磷工艺对“三次氧化铁皮”也有较好的去除效果，而二次氧化铁皮受到水平轧制的影响，厚度较薄且界面应力小，在常规除磷工艺下难以完全去除，残余氧化铁皮在精轧过程中容易形成氧化铁皮压入缺陷，进而降低钢板的表面质量。

因轧钢设备轧制能力的限制，传统粗轧机组的压下量分配一般是高温大压下量，第一道考虑咬入能力和厚度波动，压下量略小，第二道绝对值压下量最大，随后压下量逐道减小，以充分利用钢的高温塑性。近年来，我国轧钢技术水平突飞猛进，轧制设备的轧制能力有了很大提高，而上述在轧机能力较弱时的压下量分配方式却沿用至今。

目前，关于热轧钢板表面质量控制技术的报道较多，鞍钢股份有限公司刘源等发明的“一种控制中厚板表面氧化铁皮的方法（CN 102825073 A）”提出板坯加热温度控制在1150℃～1200℃，入除磷机温度≤1150℃，粗轧开轧目标温度≤1100℃以减缓除磷后高温板坯二次氧化铁皮的生成速度；攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司左军等发明的“一种减少热轧钢板表面生成氧化铁皮的制备方法（CN 101947557 A）”提出控制出炉温度为1150℃～1250℃，精轧开轧温度控制在950～1050℃，终轧温度控制在830℃～900℃，前段以20～60℃/s 的冷却速度冷却到650～780℃,后段以2～20℃/s 的冷却速度冷却到550～650℃,以实现减少氧化铁皮生成的目的；山西太钢不锈钢股份有限公司常斌等发明的“一种提高热轧钢卷表面质量的方法（CN 102367508A）”提出冶炼低合金钢种时，钢中硅含量控制在0.10～0.12％以下，避免在1200～1250℃长时间停留，应控制加热时间不超过160分钟以减少热轧带钢氧化铁皮产生厚度；东北大学刘振宇等发明的“一种薄板坯连铸连轧易酸洗热轧带钢的制备方法（CN 102699030A）”提出对精轧的板坯先后进行超快冷和层流冷却，最终获得氧化铁皮FeO 的含量低于10wt%，氧化铁皮厚度减薄5～10μm，结构均匀的易酸洗热轧带钢。此外，还有一些专利公开了氧化铁皮清除装置，如“一种热轧带钢表面的处理方法及专用装置（CN 1396011）”和“连铸坯除磷装置（CN 2635236）”等。

然而，上述方法存在以下问题：1）降低板坯加热温度或保温时间，不利于钢中合金元素的均匀化，容易造成枝晶偏析和带状组织等缺陷；2）降低粗轧、精轧温度会影响后续的冷却过程以及组织均匀性，精轧温度过低，容易造成混晶；3）对硅含量的控制提高了冶炼难度，且会对钢种最终的力学性能造成影响；4）控制前段快速冷却对现有的冷却装备提出了更高的要求；5）添加氧化铁皮清除装置增加了设施和投入。

发明内容