不銹鋼鑄坯表面氧化鐵皮清理方式  WWW.cnlsbxg.com

   不銹鋼鑄坯表面的氧化膜較薄而致密，不易脫落，通常狀態(tài)下不銹鋼鑄坯在加熱爐內(nèi)會產(chǎn)生0.2～0.3 mm的氧化皮，在此范圍內(nèi)的鑄坯缺陷可隨氧化鐵皮去除，如果缺陷不在此范圍內(nèi)，鑄坯上的表面缺陷如不加以處理，就必然帶入*終產(chǎn)品中。不銹鋼鑄坯通常不能采用火焰清理鑄坯表面缺陷，火焰清理會造成鑄坯清理區(qū)域的成分和晶相組成發(fā)生變化，影響不銹鋼產(chǎn)品的耐腐蝕性能。因此，機(jī)械清理是不銹鋼表面處理的常見有效手段。一般方式有氧化鐵皮清理機(jī)處理、水爆、拋丸機(jī)清理。不銹鋼鑄坯表面氧化鐵皮清理方式

   1、 不銹鋼鑄坯表面氧化鐵皮清理方式氧化鐵皮清理機(jī)處理

   氧化鐵皮清理機(jī)主要由鋼刷輥、驅(qū)動裝置、高壓水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)及夾緊裝置等組成。兩個帶鋼絲的輥?zhàn)樱ǚQ作鋼刷輥）安裝在輥道座上，鋼刷輥沿著鑄坯運(yùn)行的相反方向高速旋轉(zhuǎn)，利用鋼絲對鑄坯表面的沖刷去除附著于鑄坯表面的氧化鐵皮。

   氧化鐵皮清理機(jī)適用鋼種較多，但對氧化鐵皮清理不夠徹底。

   2、水爆池

   水爆池是以常溫循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，將高溫鑄坯放入水池中，利用“水爆”去除鑄坯表面的氧化鐵皮。其原理是當(dāng)水遇到高溫鑄坯時瞬間汽化，發(fā)生“水爆”，產(chǎn)生大量高壓蒸汽，蒸汽的沖擊力作用于鑄坯表面使氧化鐵皮剝落。同時，鑄坯及其表面的氧化鐵皮在高溫狀態(tài)下遇水急劇冷卻產(chǎn)生收縮應(yīng)力，由于鑄坯及其表面的氧化鐵皮間產(chǎn)生應(yīng)力大小不同，氧化鐵皮斷裂而脫落。

   水爆池投資低，維護(hù)量少，生產(chǎn)運(yùn)營成本低。但適用鋼種較少，僅適用于部分奧氏體不銹鋼，如301、304 等鋼種。

   3、不銹鋼鑄坯表面氧化鐵皮清理方式拋丸機(jī)清理

   拋丸機(jī)常用于清理鑄坯表面氧化鐵皮。拋丸機(jī)主要由拋丸室、拋頭、拋丸輸送系統(tǒng)、丸料清掃裝置、丸料補(bǔ)充器、除塵系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)等組成。其工作原理是利用拋丸器拋出的高速鋼丸沖擊鑄坯表面氧化鐵皮，使其脫落。

   拋丸機(jī)作業(yè)率較高，清理速度可達(dá)3 m/min。適用鋼種多。氧化鐵皮去除效果較好。只是拋丸機(jī)不能處理高溫鑄坯，一般要求鑄坯溫度低于80°，因此采用拋丸機(jī)清理鑄坯氧化鐵皮不能在線作業(yè)，需將鑄坯冷卻至80°以下再進(jìn)行拋丸作業(yè)。

不銹鋼鑄坯表面氧化鐵皮清理方式熱卷板由連鑄坯熱軋而成， 連鑄坯在熱軋前需經(jīng)高溫加熱，在連鑄坯表面就會生成一層氧化鐵 皮［１－ ４］，連鑄坯內(nèi)層氧化鐵皮基本以ＦｅＯ為主［５］， ＦｅＯ在高溫條件下具有一定的致密性和黏度，與鋼基體結(jié)合相對較為緊密。在工業(yè)生產(chǎn)中，熱軋前需 對高溫連鑄坯表面進(jìn)行高壓水除鱗處理［ ６－ １０］。若氧化皮在除鱗處理中得不到徹底**，后續(xù)軋制時氧化鐵皮就會被壓入鋼板而造成表面缺陷。因此，研究連鑄坯氧化鐵皮除鱗除不盡的原因及對策是非常重要的。 本文分析研究了Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ連 鑄坯經(jīng)高溫加熱后， 氧化鐵皮經(jīng)高壓水除鱗除不盡的原因，并提出了相應(yīng)的研究對策。 １ 試驗(yàn)材料和方法 試驗(yàn)?。眩玻常担隆ⅲ眩常矗担潞停樱校粒蠕摲N的連鑄坯試樣，試驗(yàn)連鑄坯的成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）見表１。將試驗(yàn)連鑄坯制成３５ｍｍ（寬）×５５ｍｍ（長）×１０ｍｍ（高）的塊狀試樣，將上下表面用平面磨床磨光，目的是去除表面原有的氧化鐵皮，試樣分別放在生產(chǎn)現(xiàn)場相應(yīng)鋼種的連鑄坯表面隨爐加熱，Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ試驗(yàn)連鑄坯加熱爐

所示。出爐后冷卻至室溫，敲掉試驗(yàn)連鑄坯表面易脫落的氧化鐵皮，將與基體結(jié)合緊密不易敲掉的氧化鐵皮制成ＳＥＭ樣品，利用ＪＳＭ－７００１Ｆ場發(fā)射掃描

西安不銹鋼管、西安304不銹鋼管、寶雞不銹鋼管、咸陽不銹鋼管、西安不銹鋼方管、

電鏡觀察試驗(yàn)連鑄坯內(nèi)層氧化鐵皮與鋼基體的結(jié)合

：連鑄坯表面氧化鐵皮除不盡原因及對策 試驗(yàn)連鑄坯的成分 Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ試驗(yàn)連鑄坯加熱工藝并對嵌入鋼基體的氧化鐵皮進(jìn)行ＥＤＳ分析。 ２ 試驗(yàn)結(jié)果分析及對策研究 ２．１ 氧化鐵皮除鱗除不盡的原因分析 圖２是Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ、ＳＰＡ－Ｈ連鑄坯內(nèi)層氧化鐵皮與鋼基體結(jié)合情況的ＳＥＭ照片。圖３是圖２中Ａ、Ｂ、Ｃ  ３點(diǎn)處嵌入鋼基體氧化鐵皮的ＥＤＳ測量結(jié)果。從圖２可以看出，３種試驗(yàn)連鑄坯內(nèi)層部 分氧化鐵皮呈楔形嵌入鋼基體中， 主要表現(xiàn)在Ａ點(diǎn)、Ｂ點(diǎn)和Ｃ點(diǎn)處；在（ａ）、（ｂ）和（ｃ）中未脫

落的氧化鐵皮與基體之間因體積效應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 （ａ）Ｑ２３５Ｂ； （ｂ）Ｑ３４５Ｂ； （ ｃ）ＳＰＡ－Ｈ。連鑄坯內(nèi)層氧化鐵皮與鋼基體結(jié)合情況的ＳＥＭ照片  Ａ點(diǎn)、Ｂ點(diǎn)和Ｃ點(diǎn)處嵌入鋼基體氧化 鐵皮ＥＤＳ測量結(jié)果 C形成了裂縫，未脫落外層氧化鐵皮呈現(xiàn)疏松多孔的特點(diǎn)，這都有利于高壓水除鱗；而嵌入鋼基體的內(nèi)層 氧化鐵皮對除鱗十分不利。從表１、圖２和圖３分析可知， 隨著鋼基體中硅含量的升高，嵌入鋼基體Ａ點(diǎn)、Ｂ點(diǎn)和Ｃ點(diǎn)處的氧化鐵皮中硅含量呈現(xiàn)升高趨勢，Ａ點(diǎn)處的硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為３．８０％，Ｂ點(diǎn)處的硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到８．０６％，而Ｃ點(diǎn)處的硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)則增加到１０．６３％。這是由于鋼基體的硅極易氧化，鋼基體硅含量越高，內(nèi)層氧化鐵皮靠近與鋼基體界面 的位置越容易存在硅顆粒富集而產(chǎn)生鐵橄欖石—Ｆｅ２ＳｉＯ４相，以及氧化時產(chǎn)生的ＳｉＯ２和Ｆｅ２ＳｉＯ４的 氧化層就越致密，高壓水除鱗的難度就會增加。從圖２（ｃ）中的ＳＥＭ照片可以看出，在Ｄ區(qū)域，固態(tài)的Ｆｅ２ＳｉＯ４相包圍著與基體界面處的ＦｅＯ，形成ＦｅＯ和Ｆｅ２ＳｉＯ４的共析產(chǎn)物，也就是說，深灰色的Ｆｅ２ＳｉＯ４相對淺灰色的Ｆ ｅＯ形成釘扎作用，這就將內(nèi)層氧化鐵皮牢固黏在基體上，若高壓水不能將其 完全除去，在后續(xù)熱軋過程中容易被壓入熱卷板中，造成熱卷板的表面質(zhì)量問題。為了獲得較好的表面質(zhì)量，提出改善Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ連鑄坯表面質(zhì)量的對策顯得尤為重要。 ２．２ 氧化皮除鱗除不盡的對策研究 １ ）高壓水除鱗前連鑄坯溫度控制研究。高壓水除鱗前，當(dāng)Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ連鑄坯溫度低于１ １７３℃時，富含Ｆｅ２ＳｉＯ４相的內(nèi)層氧 化鐵皮將凝固在鋼基體表面， 這對高壓水除鱗十分不利。高溫氧化時，鋼基體中的硅為選擇性氧化，在ＦｅＯ與鋼基體的界面上形成鐵橄欖石，形成熔融狀態(tài)后便會以楔形嵌入鋼基體中［１１］ ；同時，內(nèi)層氧化鐵皮／基體金屬界面的Ｆｅ２ＳｉＯ４融化，使得內(nèi)層氧化鐵皮對鋼基體的附著力變?nèi)?，則高壓水除鱗系統(tǒng)較 容易去除內(nèi)層氧化鐵皮［ ５，１２］ ；而凝固狀態(tài)下的鐵橄欖石，在高壓水打擊力不足的情況下，高壓水除鱗系統(tǒng)很難將其完全去除，從而影響熱卷板的表面質(zhì)量。為了保證熱卷板的表面質(zhì)量，應(yīng)控制高壓水除鱗前連鑄坯的溫度在１  １７３℃以上。經(jīng)生產(chǎn)中檢測，連鑄坯從出爐到粗軋除鱗點(diǎn)的表面溫降為２０～３０℃，為了控制高壓水除鱗溫度在Ｆｅ２ＳｉＯ４的熔點(diǎn)以上，以徹底去除Ｆｅ２ＳｉＯ４和爐生氧化鐵皮，為此，對加熱爐工藝進(jìn)行優(yōu)化， 優(yōu)化后的加熱爐工藝如圖４所示。從圖４可以看出，為了控制高壓水除鱗前連鑄坯的溫度在１  １７３℃以上和改善高壓水除鱗效果，將預(yù)熱段溫度提高了８０℃，第１加熱段溫度提高了５０℃，第２加熱段溫度提高了３０℃，均熱段溫度提高了３０℃。經(jīng)ＵＸ７０Ｐ手提測溫儀在生產(chǎn)現(xiàn)場測量得知，優(yōu)化加熱爐溫度，能有效控制連鑄坯除鱗前溫度在１ １７３℃以上；經(jīng)現(xiàn)場跟蹤，加熱爐溫度優(yōu)化后，Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ連鑄坯經(jīng)除鱗后的表面質(zhì)量得到明顯的改善

。  Ｑ２３５Ｂ、Ｑ ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ鋼種的連鑄坯加熱工藝優(yōu)化  Ｑ２３５Ｂ，Ｑ３４５Ｂａｎｄ ＳＰＡ－Ｈ２ ）高壓水除鱗系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化研究。熱軋工藝普遍采用高壓水除鱗技術(shù)除去連鑄坯 表面的氧化鐵皮［ ８－ １０］。高壓水在系統(tǒng)壓力的作用下，一方面，高壓水打擊力作用于連鑄坯表面，產(chǎn)生敲擊和振動作用；另一方面，高壓水還使連鑄坯產(chǎn)生溫降，有利于連鑄坯表面的氧化鐵皮內(nèi)產(chǎn)生裂紋，以有利于**連鑄坯表面的氧化鐵皮， 連鑄坯表面的氧化鐵皮**的是否徹底，*主要取決于打擊力的大小。針對Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ連鑄坯內(nèi)層 氧化鐵皮呈楔形嵌入鋼基體中，為了保證Ｑ２３５Ｂ、 Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ熱卷板的表面質(zhì)量，提高打擊力是*有效的辦法。此外，在提高高壓水打擊力的同時， 重疊度的影響也是不容忽視的；如果重疊度過大， 一方面會使板坯表面溫度分布不均；另一方面會干涉前后水流，影響除鱗效果；如果重疊度過小，則會使相鄰２股射流交匯區(qū)域打擊減弱， 造成除鱗不均； 如果重疊度為零或?yàn)樨?fù)值時，則會導(dǎo)致連鑄坯上的氧化鐵皮呈現(xiàn)成條漏打的現(xiàn)象，進(jìn)而影響熱卷板的表面質(zhì)量。針對上述分析， 在其他固定系統(tǒng)參數(shù)不變的情況下， 對除鱗噴嘴個數(shù)、噴嘴間距和垂直噴射高度進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化前后除鱗系統(tǒng)參數(shù)如表２所示。  優(yōu)化前后除鱗系統(tǒng)參數(shù) 系統(tǒng)參數(shù)噴嘴數(shù)量／個噴嘴間距／ｍｍ垂直噴射高度／ｍｍ打擊力／（Ｎ·ｍｍ－２） 重疊度／ｍｍ

優(yōu)化前２０ ７５ １４０ ０．５０ １２．２

優(yōu)化后 ２３  ６３  １３０  ０．９４  ７．８   可以看出， 噴嘴個數(shù)增加１５％，噴嘴間距減少１６％和垂直噴射高度減少７．１％，則高壓水打擊力提高了８８％和重疊度減少了３６．１％。高壓水打擊力的提高， 有利于**內(nèi)層硅含量較高的致密氧化鐵皮（主要成分為Ｆｅ２ＳｉＯ４），從而改善熱卷板的表面質(zhì)量； 重疊度的降低，有利于保證連鑄坯表面溫度分布的均勻性，從而保證了熱卷板的除鱗效果和性能的均勻性。 ３ 結(jié)論 １）Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ連鑄坯內(nèi)層氧化 鐵皮以Ｆｅ２ＳｉＯ４相呈楔形嵌入鋼基體中，使得內(nèi)層氧化鐵皮與鋼基體的附著力增加，這就成了連鑄坯表面氧化鐵皮除鱗除不盡的根本原因

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