1 引言

新余鋼鐵集團有限公司1580 mm 熱連軋線投產 以來，已經開發了冷軋基料用鋼、汽車結構用鋼、集裝 箱鋼等產品。冷軋基料產品在使用過程中，用戶提出 了表面氧化鐵皮偏厚、酸洗困難、酸洗速度慢、生產效 率低等問題；汽車結構用鋼、集裝箱鋼用戶則提出帶 鋼表面出現紅銹問題。針對這些問題，我們對帶鋼表 面氧化鐵皮的成因和控制措施進行了研究。

 2 帶鋼表面氧化鐵皮的成因

據Fe-o平衡相圖 ，溫度在570-1371℃時，郁氏體 Fe3O4中的固溶體）處于穩定狀 態；在570 以下時，郁氏體發生共析反應生成α-fe-fe3o4 的混合物。鋼坯在加熱和熱軋過程中，表面與爐內氧化性氣 氛或空氣接觸，Fe 很容易與O 發生氧化反應，由于溫度較高，時間較長，這個過程產生的氧化鐵皮稱為* 次氧化鐵皮，比較厚。在終軋結束后，溫度通常在800 ～900 以上，在熱軋結束后到570 以前，帶鋼與空 氣接觸，表面生成*層郁氏體，由于時間很短，FeO 的混合物，當氧量充分時，Fe 與氧進*步發生反應，生成Fe =2FeO3Fe +2O

3 帶鋼表面氧化鐵皮的組成及酸洗性能

3帶鋼表面的氧化鐵皮通常是從內到外按 FeO、 Fe 順序排列的氧化鐵皮層。由FeO、 Fe 等結構形式組成氧化鐵皮，是由外層較薄的Fe ，發現FeO 構疏松，內部有較大的孔洞，酸洗過程中酸液容易滲入FeO 結構內部，較容易被還原分解，即較容易酸洗 干凈；Fe 較FeO結構相對致密，但也存在較多缺 陷和孔隙；Fe 結構是較緊密的，厚度雖然薄，但酸液不容易滲入內部，較難被酸還原分解 此，控制熱軋板帶的氧化鐵皮厚度、結構和致密度是減少酸洗用酸量、提高酸洗效率的重要途徑。 對于大梁鋼等汽車結構鋼板，為降低酸洗帶來 的環境污染，希望不經酸洗直接使用。日本等國家 已開發出不經酸洗帶氧化鐵皮進行深加工的“黑皮 ”，這種鋼表面氧化鐵皮外層主要由Fe 具有較高的塑性、較薄的厚度及與基體緊密的結合力，在深加工過程中 Fe 氧化鐵皮可隨基體發生變形而不起皮，因此不需要通過酸洗去除氧化鐵皮。拋丸機

4 氧化鐵皮的控制措施

4.1 加強除磷控制，徹底清除*次和二次氧化鐵皮

*次氧化鐵皮的生成與加熱時間、空燃比和出 爐溫度等因素有關。當加熱時間短、空燃比較低和 出爐溫度較低時，氧化鐵皮相對較薄。因此，在滿足 工藝條件的情況下，盡可能按加熱時間短、空燃比較 低和出爐溫度走下限控制。 在粗軋和精軋過程中，要嚴格確保高壓除鱗水 的壓力，調整好噴嘴角度以及保持*定的噴水延遲 時間，防止噴嘴堵塞，這樣可達到滿意的除鱗效果。

 4.2降低終軋或卷取溫度，提高卷取張力，減少Fe 的生成，提高冷軋基料酸洗性能

帶鋼酸洗性能取決于表面氧化鐵皮的厚度和結 構類型等因素。厚度太厚，酸洗反應時間長，酸洗速 結構較多的氧化鐵皮層，結構致密，酸液不容易浸入內部，酸洗困難，酸洗速 度慢；FeO 結構較多的氧化鐵皮由于結構疏松，內部 有較大的孔洞，所以酸液容易浸入，易于酸洗。 終軋溫度和卷取溫度高，帶鋼在層流冷卻期間 會生成較厚的 FeO，酸洗困難。降低終軋或卷取溫 度，帶鋼表面生成的氧化鐵皮薄，容易酸洗。生產 SPHC 冷軋基料時，采用前段層流冷卻，卷取溫度為 550 時，酸洗時間為110 s；采用后段層流冷卻，卷 取溫度為640 時，酸洗時間為195 適當提高卷取張力，提高鋼卷各層之間的緊密度，防止空氣進入鋼卷內，帶鋼表面沒有氧氣，FeO 不會增厚，有利于酸洗。

4.3 降低軋輥粗糙度，防止氧化鐵皮粘結，提高冷軋基料酸洗性能

 精軋軋輥表面粗糙度低時，使帶鋼表面的粗糙 度也低。粗糙的界面使氧化鐵皮與帶鋼基體的粘附 第32 性提高，以致氧化鐵皮的剝離性差。精軋輥面局部粗糙度嚴重時，使帶鋼表面局部也粗糙，呈現月牙 狀，使得氧化鐵皮微粒或微片壓入粗糙的表面內，導 致酸洗后微細氧化鐵皮不易脫落，在帶鋼表面出現 灰暗的色澤。因此，要提高精軋軋輥的光潔度，尤其 是提高F1、F2 的光潔度。

4.4 控制加熱溫度，防止產生鐵橄欖石

如果鋼中w（Si）較高，容易在表面形成鐵橄欖 石（2FeOSiO ）。在高于1200 加熱時，會使鐵 橄欖石（2FeOSiO 的熔點為1170 ）熔化，與基 體Fe 結合緊密，熱軋除磷時不易脫落，使表面缺陷 增多、粗糙或造成麻點，形成帶紅色氧化鐵皮。因 此，生產w（Si）超過0. 27%的鋼時，如中低牌號電工 鋼，要控制加熱溫度盡可能不高于1 200

4.5 嚴格控制軋制工藝，獲得免酸洗的“黑皮鋼”

氧化鐵皮中 Fe203 含量較高時，帶鋼表面呈現紅色；當表面沒有Fe2o3 而是以Fe3o4 為主時，帶鋼表面呈現黑色。Fe2o3 不僅脆性大，而且很難酸洗，所以帶鋼表面*般要避免出現紅色的氧化鐵皮。厚度較薄的Fe3o4 具有較高的塑性及與基體緊密的結合力，在深加工過程中氧化鐵皮可隨基體發生變形， 因此不需要通過酸洗去除氧化鐵皮，這就是免酸洗 的“黑皮鋼”。 除了鋼中 w（Si）較高易產生紅色氧化鐵皮外， 特定的軋鋼工藝也容易產生紅色氧化鐵皮。 鋼板表面紅色的程度與軋制前氧化鐵皮的厚度 和軋制溫度有很大的關系。軋制溫度為900 軋制前氧化鐵皮的厚度值變大，紅色越重。軋制溫度在900 以下，軋制前氧化鐵皮的厚度在20 以上時，氧化鐵皮會變成紅色；軋制溫度在1000 時，氧化鐵皮也不會生成紅色。 研究發現，熱軋時氧化鐵皮的*部分會破裂，生 成粉狀的FeO，在空氣中冷卻時被氧化變成 Fe 使帶鋼呈現紅色。在軋制前氧化鐵皮越厚，紅色越強，這是因為軋制時生成的氧化鐵皮粉末數量與氧 化鐵皮厚度成正比。另外還發現，溫度超過900 后，隨著軋制溫度的升高，氧化鐵皮粉末的數量變少，生成的紅色也減少。溫度越高，FeO 的屈服強度 越低，在高溫軋制的情況下，氧化鐵皮容易變形，難 以破裂成粉狀，大片的氧化鐵皮不容易被氧化成 Fe 000軋制時，FeO 隨基體*起變形，即 使氧化鐵皮很厚也不會變成紅色，就是這個原因。 軋制溫度變低，軋制時氧化鐵皮就容易粉末化，粉末 量也會變多，因此在900 以下的軋制中氧化鐵皮 的厚度在20 以上時，會生成紅色的氧化鐵皮。通過控制氧化鐵皮的厚度和軋制溫度，可以控 制氧化鐵皮的顏色。需要生產免酸洗的“黑皮鋼” 時，卷取過程中應制定促進郁氏體共析反應的相應 工藝，即高溫終軋、低溫卷取。 新鋼在510L 鋼試驗了黑皮鋼工藝，*先，化學 成分w（Si）需要下調；然后，確定軋制工藝，終軋溫 度920 ，卷取溫度550 。試驗產品的性能合格， 帶鋼表面為黑色，冷彎試驗表面沒有氧化鐵皮脫落。拋丸機

5 結論

1）帶鋼表面氧化鐵皮是在高溫加熱、軋制過程 中生成的，條件不同形成的氧化鐵皮層結構 FeO、 Fe 的含量也不同。

2）表面形成較薄以 FeO 為主的氧化鐵皮易于 酸洗，形成較厚以Fe 為主的氧化鐵皮酸洗困難。形成較薄以Fe 為主的氧化鐵皮可以作為免酸洗的“黑皮鋼”。

 3）通過調整化學成分、合理的除磷工藝和軋鋼 工藝能夠控制氧化鐵皮的厚度、結構和顏色。

參考資料

 煉鋼常用圖表數據手冊〔M〕．北京：冶金工業 出版社，2010． 熱軋帶鋼氧化鐵皮的成因及對策〔J〕．軋鋼， 2007，24（3）：56 20MnSi氧化鐵皮成分和結構研究 SPHC熱帶氧化鐵皮酸洗 困難原因分析及對策〔J〕． 軋鋼，2006，23（4）：51 王國棟，劉相華．日本熱軋帶鋼技術的發展和現狀 〔J〕，軋鋼，2007，24（1）：1