分享：2300生产线加热炉氧化铁皮量的控制及铁皮缺陷控制

根据本钢板材股份公司热轧厂2300生产线加热炉实际生产情况下的坯料烧损量、轧制过程中的除鳞情况及易产生的铁皮质量缺陷，文章分析了氧化铁皮产生的原因，并介绍了针对性的控制措施，同时结合质量的要求采取了相应的调整，形成了实际生产过程中2300生产线加热炉氧化烧损及铁皮缺陷的控制措施。文章指出氧化铁皮量和氧化铁皮缺陷控制是基本一致的，可以通过控制加热温度、加热时间、炉内气氛来实现；而在某些方面两者又是矛盾的，例如为减少氧化铁皮缺陷需要增加氧化铁皮量，这需要根据具体生产实际来区别对待和取舍。

板坯在加热炉加热过程中，氧化是难以避免的，但是氧化烧损量对产品成材率的影响较大，氧化烧损控制得好与不好往往影响着0.5%以上的成材率，对成本的影响每年达数千万元。而且氧化铁皮如果去除不好，轧制后会产生铁皮缺陷，酸洗后会使产品产生麻坑，影响实物质量。尤其是车轮钢、汽车面板、管线等高附加值产品，需要对铁皮缺陷进行严格控制。本钢板材股份公司热轧厂坯料氧化烧损量曾对成材率提升形成过制约，产品的氧化铁皮缺陷也多次对生产造成极大影响，技术人员就烧损量及铁皮缺陷进行了攻关，取得了一些成果。

产生原因

钢坯的氧化是始终存在的，氧化铁皮在坯料浇铸、入炉加热、出炉轧制的各个过程中产生。在高温环境下钢坯表面与O2、CO2、H2O等氧化介质发生化学反应，表面会被氧化从而产生氧化铁皮，钢坯在炉膛内的氧化量及程度最大，因为炉膛内温度最高、与氧化性气氛接触时间最长。

氧化铁皮缺陷

氧化铁皮缺陷是氧化铁皮压入带钢表面的一种缺陷，通常呈小斑点、鱼鳞状、月牙状、条状、块状、面状，不规则地分布于带钢上、下表面的全部或局部，常伴有粗糙的麻点状表面。有的疏松而易脱落，有的压入板面，经酸洗或喷砂处理后，出现不同程度的凹坑。根据缺陷产生的工序不同又可分为一次氧化铁皮压入、二次氧化铁皮压入和三次铁皮压入。按形态一般分为条状红铁皮、点状铁皮、点块状铁皮、块状铁皮、条状铁皮、月牙状铁皮、鱼鳞状铁皮等。按程度分轻微铁皮(带钢板面局部呈现暗铁皮或点状、点密状铁皮，无压入)、较重铁皮(带钢板面局部或通卷呈现点块状、块状铁皮，有轻微压入)、严重铁皮(带钢板面通卷呈现块状、月牙状或鱼鳞状等有明显压入)[1，4]。

影响因素

化学成分

化学成分的不同会直接影响钢坯在加热、轧制过程中的氧化速度。一般而言，含碳量越高，抗氧化性越强。合金元素也对钢的氧化有影响，合金元素主要影响钢坯表面氧化膜的连续性、致密性、牢固性，氧化膜越连续、致密、牢固，氧化的扩展越困难，氧化量越少，但有时会影响后续轧制过程中的除鳞效果，产生氧化铁皮压入缺陷，通常Cr、Si、Al、Ni等都能使钢坯的抗氧化能力提升[2，3]。在2300生产线生产过程中，含Si高的钢种往往容易产生条形铁皮缺陷，轧制时需要特殊的工艺调整来减少铁皮质量缺陷。

温度

温度是影响氧化铁皮的重要因素之一，尤其是坯料加热温度和精轧入口温度。加热温度过高和加热时间过长会使得坯料表面氧化烧损严重，后续除鳞需要的水压力更高。坯料加热温度较高，虽然在辊道运输及高压除鳞过程中有一定的温降，但在温度高于900℃的情况下，氧化速度依然较快，带钢表面会不断产生氧化铁皮。氧化铁皮与温度的关系如图1所示[2]，图中曲线简单明了的反映了氧化烧损与温度之间的关系：随着温度的升高，氧化铁皮的厚度逐渐增加。并且从图中曲线的斜率可以发现，在温度>900℃后，氧化铁皮的增长速率会不断增大。

加热过程

氧化铁皮主要产生在加热炉内加热过程中，加热的目标是达到工艺要求温度、温度均匀性好、氧化烧损少，影响加热炉氧化烧损的因素除化学成分及温度外，还有加热时间和炉内气氛。经过实践，目前公认的是加热时间越长，氧化烧损越多，氧化铁皮烧损量会随加热时间的增加而增多。所以在实际生产中需要减少加热时间，尤其是坯料在高温段的时间。炉内气氛对氧化铁皮的影响有两方面：一方面炉内气氛影响着氧化速度(程度)；另一方面炉内气氛影响铁皮除去的难度。在炉内气氛为氧化性气氛时，铁皮容易产生而且产生的铁皮较厚，呈板块状，在出炉遇冷空气时，氧化铁皮层会碎裂开，高压水很容易将铁皮去除；炉内气氛为还原性气氛时，氧化铁皮生成量少，铁皮层薄，吸附性好，高压水不容易将其去除干净。

控制措施

在一般生产条件下钢的氧化是不可避免的，但是控制影响氧化产生因素可以将它降至最低，可以从以下几个方面着手减少氧化铁皮量及缺陷。

加热温度

在加热时间的控制上需要根据产线设备的具体能力对出炉温度进行严格的规范，避免温度过高使得氧化烧损过大。有一种铁皮缺陷是由于轧制力过大造成轧机震荡，使精轧工作辊氧化膜脱落造成，温度偏低是精轧工作辊氧化膜脱落的原因之一，因此对于极限规格、高强钢来说，不能只出于减少烧损量的需要而忽视铁皮质量缺陷。目前为规范2300生产线各钢种的加热出炉温度，在保证产品表面质量和轧制过程稳定的前提下，2300生产线按照各钢种的强度、硬度级别对各钢种进行分类，并根据不同的厚度、宽度规格区间，在满足各钢种工艺要点的基础上对各钢种的出炉温度目标值进行了细化规定。

加热时间

正常生产情况下，加热时间通过加热炉能力与轧机能力的匹配来掌控。当加热炉能力小于轧机能力时，加热时间基本处于工艺要求最短时间，此时烧损最少；当加热炉能力大于轧机能力时，可以通过调整加热炉内坯料装钢的间距、留空位等措施，减少炉内坯料块数来匹配轧机能力，从而控制坯料在炉时间来控制氧化烧损，装钢间距的大小可以根据坯料品种、冷热料、原料规格、轧制厚度等灵活调整。留空位主要是在计划停机时根据停机时间长短在炉内留好一定的空位，从而缩短坯料在炉时间，尤其是高温段时间。

炉内气氛

炉内气氛的控制主要通过空燃比调节来实现，在高温段可适当降低空燃比，使燃料在炉内不完全燃烧，造成一定保护性气氛，减少氧化铁皮的产生。当产线临时停机时，除需采取降温措施外，对于高温段，需要快速降低空燃比。

对于上文提到的含Si量高的钢种，在实际生产过程中很容易产生条状铁皮缺陷，目前没有太好的解决办法。实践中发现如果采取高温段富氧燃烧，使炉膛处于氧化性气氛时，虽然铁皮量生成会增加，但更容易去除，有益于铁皮缺陷的控制。因此实际轧制中对于Si含量高的钢种一般采用氧化性气氛烧钢。

快速加热

快速加热其实也是缩短加热时间，主要缩短900℃以上的加热时间。一般通过延长热回收段长度，充分利用烟气余热对坯料进行预热及坯料热装来实现快速加热。目前我厂通过与重庆赛迪设计院的共同合作攻关，制定新的加热工艺制度，主要强化低温段的供热投入，以“高温快速加热、缩短在炉时间、降低氧化烧损”的指导思想进行烧钢已取得一定的成绩。另外实践证明，热送热装能大幅降低加热过程所产生的氧化铁皮，因为每次钢坯加热和冷却都有氧化铁皮产生，而加热时间与氧化铁皮的生成量有密切关系，提高装炉温度，可以减少钢坯在炉时间，减少氧化铁皮的生成，提高成材率。

结束语

控制氧化铁皮量和控制氧化铁皮缺陷的措施大部分是一致的，可以通过加热温度、加热时间、炉内气氛来实现；而在某些方面两者又是矛盾的，为减少氧化铁皮缺陷，需要增加氧化铁皮量，这需要根据具体生产实际来区别对待和取舍。

文章来源——金属世界