探析热轧卷氧化铁皮缺陷的成因及质量检验

李云 蒋智锋 蒋静

摘要：影响汽车、家电用薄板产品表面质量的因素，主要是钢卷表面氧化铁皮缺陷，通过对热轧卷表面氧化铁皮的产生原因及形貌特征的探析，提升对缺陷的认知技能，从而加强对钢卷表面氧化铁皮缺陷质量检验的把控。

关键词：氧化铁皮;轧辊;酸洗卷;形貌特征;质量检验

1前言

钢铁表面的氧化铁皮对产品的质量影响很大，尤其对薄板的影响更 大。随着冷轧汽车板、家电板品种（DC系列、QsTE系列、SAPH系列、 B510等）的进一步开发以及产量的提高，对带钢表面质量的控制提出了更高要求，而热轧作为冷轧的上道工序，必须保证所供给带钢的表面质量。影响热轧酸洗卷表面质量的主要缺陷是氧化铁皮缺陷。氧化铁皮缺陷从产生的原因方面可分为轧辊系氧化铁皮、除鳞系氧化铁皮、板道系氧化铁皮、温度系氧化铁皮等几大类。而氧化铁皮的表现特征也是多种多样、形貌各异，如鳞状、点状、云雾状、山水画状、红锈等。

2氧化铁皮的形成原因及控制方法

2.1氧化铁皮的组成

采用连铸坯连轧技术生产的薄板表面氧化铁皮的剥离程度，直接影响着薄板的表面质量。薄板表面的氧化铁在整个厚度上一般不是一种氧化铁，而是有三种铁的氧化物FeO、Fe3O4和Fe2O3从内到外依次分布同时存在，同时结构不同的氧化层与基体的结合力不同，在同样的酸洗条件下酸洗效果是不同的。成品表面的酸洗质量主要取决于氧化铁皮中FeO的含量和形貌，FeO含量高的氧化铁皮组织致密酸洗不易洗净，FeO含量低的氧化铁皮组织疏松酸洗易去除。

2.2氧化铁皮的形成原因

热轧带钢表面氧化铁皮缺陷的产生与精轧工作辊辊面氧化膜的状况 密切相关，精轧工作辊辊面氧化膜的粗糙、破坏和剥落是导致热轧带钢表面产生氧化铁皮缺陷的直接原因。当精轧工作辊辊面某处存在氧化膜剥落时，所轧制的带钢表面相应位置也必定出现氧化铁皮缺陷，且工作辊辊面越粗糙、氧化膜破坏和剥落程度越严重，带钢表面产生的氧化铁皮缺陷越严重。精轧区带钢产生的氧化铁皮缺陷，在低倍金相显微镜下观察，其形貌是黑褐色的细小氧化铁皮散沙状地分布在缺陷带钢表面，比正常热轧带钢表面上的氧化铁皮粗大得多，酸洗后表面缺陷处留下深浅不一的针孔状小麻坑。一但工作辊辊面氧化膜出现剥落，剥落的辊面氧化膜黏附在带钢表面，在后续机架中被碾入带钢表面而形成氧化铁皮缺陷;工作辊辊面氧化膜剥落后，辊面会相当粗糙，在带钢变形区内工作辊与带钢相对运动，此时辊面凸出部分对带钢表面产生划磨作用，划磨后露出的新鲜表面在水和大气中氧化而生成三次氧化铁皮。后续机架咬入初期，划痕两边因变形而破碎的氧化铁皮部分落入沟槽，与划痕中生成的三次氧化铁皮在继续变形过程中被碾入带钢表面而形成氧化铁皮缺陷。

2.3氧化铁皮的形态种类

热轧是在高温下进行的压力加工过程，带钢表面在高温下氧化，形 成氧化铁皮是不可避免的。为了除去带钢表面在高温下形成的氧化铁皮，热轧轧线配备高压除鳞水，热轧带钢在冷轧前还要经过酸洗处理。带钢在热轧过程中形成的氧化铁皮可以分为三种形态：一是在加热炉内形成的1-3mm厚的初生氧化铁皮（为灰黑色鳞层主要是Fe3O4）。二是在精轧前形成的二次氧化铁皮（为红色鳞层主要是FeO及Fe2O3）。三是精轧及其后续冷却过程中形成的三次氧化铁皮。含Si的钢带表面会形成铁橄榄石（2FeO·SiO2）粗糙的次氧化铁皮界面，因铁橄榄石融点较低，形成熔融 状态后，便会以楔形侵入鳞层与铁质中，使氧化铁皮附着力强难以去除，而产生的红锈。

2.4氧化铁皮的生产控制

初生氧化铁皮由粗轧机前除鳞箱用高压水除鳞去除，二次氧化铁皮由粗轧机组内的高压除鳞水和精轧机组前的除鳞箱去除，受水平轧制的影响，二次氧化铁皮厚度较薄，钢板与鳞层的界面应力小剥离性差，如果喷射高压水不能完全去除，残留的二次氧化铁皮在精轧过程中，表面就会出现氧化铁皮压入的缺陷。三次氧化铁皮通过精轧区带钢表面温度控制、工作辊辊面状态控制等来控制其厚度以及与带钢基体的结合状态，最后通过

冷轧前的酸洗去除。

3氧化铁皮的形貌特征及质量检验

不同类型的氧化铁皮的表现特征也是多种多样，形貌也各不相同。从 产生的原因方面氧化铁皮又可分为轧辊系氧化铁皮、除鳞系氧化铁皮、板道系氧化铁皮、温度系氧化铁皮等几大类。下面就从这几大类氧化铁皮缺陷的分布规律、形成的原因及表现的形貌特征来探析质检人员对产品质量的检验与把控。

3.1轧辊系氧化铁皮

精轧工作辊辊面氧化膜的粗糙、破坏和剥落是导致热轧带钢表面产生轧辊系氧化铁皮缺陷的主要原因。此类氧化铁皮缺陷分布位置较固定带有一定的规律性，一般与轧辊磨损形成局部剥落区域相对应。轻微程度的该类氧化铁皮缺陷酸洗后的色差较淡，且数量分布仅是局部性的一般可以放行。中等程度以上的该类氧化铁皮缺陷经酸洗后，缺陷处有明显的局部残留氧化铁颗粒痕迹，严重的酸洗后会在板面留下密集、粗糙的点状麻坑。这种情况现场质检人员必须及时封锁并进行降级改判处置。

3.2除鳞系氧化铁皮

该类缺陷主要是由于除鳞水系统故障，在轧制过程中未能正常投入高压水进行冲刷轧件表面，导致带钢表面金属氧化物碾入。其缺陷内部氧化铁颗粒密集程度分布不一，而缺陷周边表面状况良好。缺陷在钢卷板面覆盖面积较大，一般情况下，钢卷头部该类缺陷较多。此类氧化铁皮缺陷一般程度都较重，出现此缺陷现场质检人员必须立即封锁，轧线操作人员应及时进行调整防止批量产生。

3.3板道系氧化铁皮

该类缺陷一般分布在带钢下表面呈条状或柳叶状。产生的主要原因是带钢与轧机接触件擦划，使带钢表面氧化膜保护层破坏，再氧化时形成的氧化膜在轧制过程中膜层拉裂并被压入产生该类氧化铁皮缺陷。酸洗后无色差，一般对用户使用没有影响。对于缺陷处酸洗后无法有效清除嵌入分布密集的氧化铁颗粒，必须降级改判处置。

3.4温度系氧化铁皮

该缺陷一般出现在头部。该缺陷的产生与精轧F1～F3机架的工作辊表面状态有密切关系。产生主要原因是带钢进精轧机组温度过高造成。初始氧化膜变得松散，带钢表面呈现细小的黑点，经酸洗带钢表面留下一片散沙状针孔即氧化铁皮细孔。对于高表面要求的钢卷，中等程度以上的氧化铁皮细孔须及时封锁改判其它用途，对于轻微的局部性可适量放行。

3.5紅锈

该缺陷的产生与钢在高温时氧化铁皮剥离性有直接关系，尤其是在含硅量高于0.12%时，高温氧化铁皮的剥离性差，容易残留铁皮，在随后的氧化过程中使Fe2O3比例增大，铁皮呈红色。红色氧化铁皮常见有两种，一种红色氧化铁皮常在板宽方向非均匀分布，主要分布在中间个别部位稍轻。另一种红色氧化铁分布均匀，卷外部比内部重。由于酸洗板含硅量较低，该类缺陷色差明显，比较容易检验识别。该类缺陷对涂镀类表面用产品有影响，用户一般难以接受。

结束语：企业随着汽车家电板品种的进一步开发以及产量的提高，尤其是高等级的薄板产品对带钢表面质量的控制提出了更高要求，作为质检人员，充分了解产品质量特性，掌握产品质量缺陷的形成原因及形貌特征，对现场检验人员的岗位技能的提升和及时把控产品质量、指导产品生产有着积极的、重要的意义。

参考文献：

[1]黄庆学.轧钢生产实用技术[M]北京：冶金工业出版社，2004，9.[2]魏天斌.热轧氧化铁皮的成因及去除方法[J].钢铁分析，2003，4.