去除热轧窄带钢表面红锈的生产实践*

蒋玉梅， 宋金平

(南京钢铁股份有限公司， 江苏 南京 210035)

引 言

近年来，由于国家对环保约束力度的加大与市场竞争环境的激烈，对酸洗热轧带钢的表面质量要求日趋严格。通过抑制表面红锈，消除带钢表面氧化铁皮残留，降低氧化铁皮厚度，提高酸洗效率，均是热轧酸洗带钢表面质量提升的目标。很多文献指出，适当提高除鳞温度，提高除鳞压力，适当降低Si含量，严控轧辊使用制度以减少辊面脱落等手段，均有利于控制带钢的红锈缺陷及氧化铁皮残留，但仅靠采取以上措施，往往仍达不到预期效果，这是因为氧化铁皮、红锈涉及连铸、加热、轧制、冷却等诸多环节的综合影响[1]。

1 生产现状

1.1 生产流程

南京钢铁股份有限公司(以下简称“南钢”)带钢厂45Mn生产流程：坯料经推钢式加热炉加热后，经三套高压水除鳞系统、两架三辊式粗轧机、一组十架连续式轧机，通过在线激光测宽仪、射线测厚仪后经平板运输链空冷后进成品卷取。产品规格为：(1.5-6.0) mm×(130-330) mm。

1.2 现场调査

在热轧生产45Mn带钢时，由于没有层流冷却，空冷温降小，卷取温度高，堆冷冷却时间长，造成带钢表面氧化铁皮厚，在带钢两侧边的富氧区，氧化时间长造成氧化铁皮厚，形成红锈缺陷，夏季尤为明显。带钢表面存在红锈缺陷，将严重影响热轧带钢的表面质量，带钢在抛丸、酸洗、电泳、涂漆等工序后，半成品表面依然可见明显色差。由于红锈缺陷酸洗不易去除，对用户影响较大。在对有红锈缺陷的带钢进行冷轧时，因酸洗不净，造成冷轧氧化铁皮压入造成表面凹坑，从而导致冷轧成品表面质量不合格，并且冷轧后的成品板由于存在红锈，从而有强烈的色差感(如图1所示)。因此，解决45Mn红锈问题是当务之急的工作。

对45Mn带钢生产过程进行现场核实发现：冶炼出钢过程，采用硅铁预脱氧；精炼过程，利用硅铁粉进行脱氧造渣，使得钢渣富含硅元素，钢渣中的硅极易被铝等元素还原进入钢水中。

带钢厂加热炉为推钢式加热炉，采用焦炉煤气加热，焦炉煤气中水分含量较大，热值波动。在优特钢的轧制过程时，为了使钢坯在加热炉中均匀加热，加热温度比步进式加热炉高50 ℃左右，使得钢坯表面氧化更严重。夏季环境温度高，且带钢场地狭小，堆放过程中散热较慢，增加了红锈的产生。

图1 改进前45Mn带钢表面

2 产生机理

在高温氧化的过程中，钢中的硅元素，由于氧化皮内层的部分氧化亚铁(FeO)被高温时形成的铁橄榄石(Fayalite)抓住，从而残留在带钢表面，并在后续的热轧过程中被破碎、氧化，从而生成红色的三氧化二铁(Fe2O3)。因为三氧化二铁(Fe2O3)具有高温塑性，在同样的轧制温度下，轧制变形量越大，氧化铁皮延展的越薄；而且随轧制温度的升高，氧化铁皮塑性增强，在较大轧制变形量下，将氧化铁皮压实，加大了与基体的粘附性，从而降低了氧化铁皮的剥落[2]。

3 改进措施

解决红锈缺陷的措施有很多，常规的措施可归纳为以下几种：(1)钢种成分优化，降低硅元素的含量；(2)优化加热工艺，尽可能降低坯料的出炉温度；(3)优化除鳞工艺，提高除鳞压力，增加除鳞道次等。(4)优化轧制工艺，出炉温度提高，采取高温快速轧制工艺；(5)后道堆放进行优化。

在生产过程中，为降低成本，同时保证最终产品的机械性能，且调整成分需征得用户同意，降低硅元素含量的方案不可行；坯料出炉温度的调整需考虑热轧主轧机的轧制能力，低温出炉的轧制变形抗力太大，对轧机要求高；提升出炉温度，不能从根本上解决问题；另外，带钢厂热轧生产线，即使粗轧及精轧除鳞水道次全部投入，红锈缺陷也不能从根本上消除。

因此，攻关的方向为优化终轧温度、卷取温度及优化堆放方式的组合，是一种较为可行的去除带钢表面红锈缺陷的有效方法[3-4]。

1)调整轧制工艺，适当下调轧制各工序的温度制度，控制终轧温度≤940 ℃，目标≤920 ℃；卷曲温度≤690 ℃，目标≤650 ℃。

2)保证除鳞设备正常运行，压力稳定。

3)优化冷却工艺。平板链采用2架雾炮和4架风机冷却。运输链采用5架风机冷却。打包称重后立即转运到外库进行露天冷却。

4)冬季根据环境温度对冷却及堆冷进行适当优化。7-10月份所交付的45Mn钢带，通过优化终轧和卷曲温度、轧后冷却方式，红锈得到明显控制。考虑冬季与夏季温度差异较大，每个轧制号轧完，优先在带钢库入口处堆冷并在1 h后转外库进行露天冷却；中雨、大雨需要在带钢库入口处单独堆放18 h后才能转外库。

4 结束语

45Mn钢带表面红锈的成因，主要是钢中含量较高的Si与Fe生成一种难以剥离的2FeO·SiO2氧化物；在轧制过程中，其中的FeO被进一步氧化生成Fe2O3，最终形成难以酸洗除净的表面红锈。南钢带钢厂通过优化终轧和卷曲温度、轧后冷却方式措施后，钢带表面红锈缺陷得到了有效控制，2020年8-12月累计轧制了17000余吨45Mn钢带，钢带表面光洁，没有出现红锈；用户使用后，未出现酸洗不净的现象，改进得到用户认可。