鋼板的性能通常會因為使用條件而存在著差別,但是其前提條件對于鋼板表面的耐腐蝕性都具有較高的要求。
而鋼板的質量主要包括外形、尺寸、精度、板形以及內在質量,鋼的化學成分、冶金質量以及加工工藝都會對于鋼板的使用產生影響。本文研究通過改進軋鋼工藝提高鋼板表面耐腐蝕性的效果。
成因分析
表層結構分析
對鋼板出現起泡現象的表層氧化膜的厚度、成分結構等開展金相組織分析,然后獲得結果。
(1)當鋼板受到較大的溫度變化時,如果氧化膜的厚度越大,就意味著鋼板表層氧化膜將會出現較大的內應力,從而出現破裂的情況。
(2)鋼板表面在高溫狀態下,會形成氧化膜,如果溫度越高, 那么氧化膜的厚度也就會相應的越大。根據調查研究發現,鋼板表面溫度與氧化量之間的關系如圖所示。
如果鋼的表面氧化量為1,并且此時的溫度是90℃,那么當1000℃的時候,鋼板表面的氧化量是2,1100℃的時候,鋼板氧化量為3.5,而到了1300℃ 時,鋼板表面的氧化量為7;終軋溫度越高的話,鋼板表面的氧化情況也會加重。
而熱軋鋼板在正常的情況下,其表面將會存在氧化層,其厚度主要在10μm～ 50μm之間,并且鋼板表面主要是以順序序列分布的,其順序依次為外層Fe2O3、中間層Fe3O4、 內層FeO,并且其中的內層FeO是處于一個比較穩定的狀態。
在對于鋼板進行加熱過程中,鋼板表面形成的三種氧化物相是由氧含量所確定的 ;由于鋼板表層存在的接觸介質相對偏多,氧含量比較的豐富,導致在Fe 中出現大量的固溶,并成為Fe2O3, 而鋼板中間層則會成為Fe3O4,內層為 FeO。
對鋼板進行熱軋工藝過程中,進行加熱和冷卻的時候所產生的y-Fe2O3、Fe3O4、以及FeO均為立方晶系,其中的Fe3O4相對來說更加的致密,能夠 有效地避免進一步氧化。
冷卻工藝分析
該鋼鐵生產企業所實施的工藝是控制冷卻工藝,為了能夠保障鋼板可以最大程度上符合標準,對于其實施的工藝主要是采取弱冷卻工藝,冷床溫度通常都會在1000℃以上 ;將弱冷卻工藝應用在鋼板中,在冷卻過程中,四周冷卻不均,表面溫度不均是表面起泡的重要原因之一。
(1)弱冷卻工藝導致鋼板表面冷卻不均。
軋鋼廠穿水裝置是由多個小冷卻環組合而成的,當鋼板在經過每一冷卻環時,鋼板將會與空氣之間產生接觸,并且在此過程中,鋼板將會出現帶水和附著物的情況,而如果水中含油,這一情況則會愈發嚴重。鋼板帶出的水在經重力作用下,會導致鋼板表面出現不均勻分布 的問題,直接導致鋼板表面出現鼓泡。
(2)冷卻產生的冷卻效果不佳。
軋鋼廠冷卻水壓力偏低,通常僅有0.4MPa左右,這一溫度不足以將鋼板表面的蒸汽膜擊破, 并且也很難將鋼板表面的二次氧化膜清除干凈,導致鋼材在進行再回火的過程中,還會出現新的氧化膜 ;水冷而導致的溫降非常小,經過對其進行反復試驗,整個穿水段所獲得表面溫降通常僅有30℃。
穿水之后發生冷卻的鋼板在這一環節中,只有表面發生了冷卻,而鋼板在出水之后,其自身的表面溫度還會迅速回升,并且鋼板厚度越厚,返紅溫度也就會相應的更高,因此, 較厚規格的鋼板發生起泡的情況也就會更加常見。
應用改進軋鋼工藝提升鋼板表面耐腐蝕性
為了將鋼板表面發生起泡問題的情況進行妥善的解決,通過多次試驗,可根據以下途徑,來解決此問題。
降低出鋼溫度
在鋼坯出爐時,適當的降低出鋼溫度,能夠有效地確保將開軋溫度從1100℃下降到 1050℃,以此來緩解鋼板腐蝕性的情況。
降低二階段軋制溫度
鋼坯在進入到精軋的前一個環節中,設置一臺中軋預穿水系統,這樣可以使二階段軋制溫度降低至900℃～950℃之間, 不僅能夠有效的提高鋼板性能,同時還能夠有效地降低鋼板上冷床的溫度。
調整控冷工藝
通過對控冷過程中水壓、流量、加速度等參數的調節及噴嘴設備、水質的改善,降低返紅溫度,提升鋼板的耐腐蝕性。
實施效果
表面溫降得到加強
在控冷過程中,鋼板的溫降在原有的弱控冷工藝下,溫降為30℃,通過調整控冷工藝后,鋼板溫降能夠在80℃左右 ;在鋼板進入冷床后,溫度從原有的1000℃以上將會開始逐漸地下降, 直到溫度處于950℃左右。
在保證金相組織與國際標準嚴格符合的情況下,可以明顯的減輕鋼板表面上的氧化現象。
表面質量得到改善
對于經過快速冷卻之后的鋼板進行金相組織檢驗,結果見圖3,可以發現,鋼板表層的氧化膜厚度由42um下降到16μm左右。在快速冷卻工藝工作正常條件下,可以有效地解決鋼板所存在的起泡的現象。由于表層氧化膜得到一定程度上的完整性,鋼板的耐腐蝕性也得到了有效的提升。
結語
①導致熱軋鋼板發生表面起泡的原因主要有上冷床溫度偏高、冷卻強度不夠、冷卻不均等。
②原弱冷卻工藝無法為鋼板提 供良好的溫降、冷卻均勻度等條件,所以導致鋼板表層出現了氧 化膜過厚的情況,非常容易破裂,這一情況是熱軋鋼板表面起泡 以及容易銹蝕的一道關鍵因素。
③通過利用改進軋鋼工藝,降低出鋼溫度、降低二階段軋制溫度、降低返紅溫度,使得鋼板的冷 床溫度調整為 1000℃以下,從而使鋼板表面所具有的的耐腐蝕 性得到極大的加強。
(文章來源:《科學技術》,作者:陳源昊,版權歸原作者所有,圖片、文章如有侵權,敬請聯系微信steeltuber,謝謝!)
參考文獻
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[2] 錢建華 , 王海霞 . 空調通風管道用鍍鋅鋼板的耐腐蝕性能研究 [J]. 鑄造技 術 ,2017,38(6):1356-1359.
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