不锈钢铸坯表面氧化铁皮清理方式 WWW.cnlsbxg.com
不锈钢铸坯表面的氧化膜较薄而致密，不易脱落，通常状态下不锈钢铸坯在加热炉内会产生0.2～0.3 mm的氧化皮，在此范围内的铸坯缺陷可随氧化铁皮去除，如果缺陷不在此范围内，铸坯上的表面缺陷如不加以处理，就必然带入*终产品中。不锈钢铸坯通常不能采用火焰清理铸坯表面缺陷，火焰清理会造成铸坯清理区域的成分和晶相组成发生变化，影响不锈钢产品的耐腐蚀性能。因此，机械清理是不锈钢表面处理的常见有效手段。一般方式有氧化铁皮清理机处理、水爆、抛丸机清理。不锈钢铸坯表面氧化铁皮清理方式
1、 不锈钢铸坯表面氧化铁皮清理方式氧化铁皮清理机处理
氧化铁皮清理机主要由钢刷辊、驱动装置、高压水系统、冷却水系统及夹紧装置等组成。两个带钢丝的辊子（称作钢刷辊）安装在辊道座上，钢刷辊沿着铸坯运行的相反方向高速旋转，利用钢丝对铸坯表面的冲刷去除附着于铸坯表面的氧化铁皮。
氧化铁皮清理机适用钢种较多，但对氧化铁皮清理不够彻底。
2、水爆池
水爆池是以常温循环水作为冷却介质，将高温铸坯放入水池中，利用“水爆”去除铸坯表面的氧化铁皮。其原理是当水遇到高温铸坯时瞬间汽化，发生“水爆”，产生大量高压蒸汽，蒸汽的冲击力作用于铸坯表面使氧化铁皮剥落。同时，铸坯及其表面的氧化铁皮在高温状态下遇水急剧冷却产生收缩应力，由于铸坯及其表面的氧化铁皮间产生应力大小不同，氧化铁皮断裂而脱落。
水爆池投资低，维护量少，生产运营成本低。但适用钢种较少，仅适用于部分奥氏体不锈钢，如301、304 等钢种。
3、不锈钢铸坯表面氧化铁皮清理方式抛丸机清理
抛丸机常用于清理铸坯表面氧化铁皮。抛丸机主要由抛丸室、抛头、抛丸输送系统、丸料清扫装置、丸料补充器、除尘系统、润滑系统及电气控制系统等组成。其工作原理是利用抛丸器抛出的高速钢丸冲击铸坯表面氧化铁皮，使其脱落。
抛丸机作业率较高，清理速度可达3 m/min。适用钢种多。氧化铁皮去除效果较好。只是抛丸机不能处理高温铸坯，一般要求铸坯温度低于80°，因此采用抛丸机清理铸坯氧化铁皮不能在线作业，需将铸坯冷却至80°以下再进行抛丸作业。
不锈钢铸坯表面氧化铁皮清理方式热卷板由连铸坯热轧而成， 连铸坯在热轧前需经高温加热，在连铸坯表面就会生成一层氧化铁 皮［１－ ４］，连铸坯内层氧化铁皮基本以ＦｅＯ为主［５］， ＦｅＯ在高温条件下具有一定的致密性和黏度，与钢基体结合相对较为紧密。在工业生产中，热轧前需 对高温连铸坯表面进行高压水除鳞处理［ ６－ １０］。若氧化皮在除鳞处理中得不到彻底**，后续轧制时氧化铁皮就会被压入钢板而造成表面缺陷。因此，研究连铸坯氧化铁皮除鳞除不尽的原因及对策是非常重要的。 本文分析研究了Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ连 铸坯经高温加热后， 氧化铁皮经高压水除鳞除不尽的原因，并提出了相应的研究对策。 １ 试验材料和方法 试验取Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ钢种的连铸坯试样，试验连铸坯的成分（质量分数）见表１。将试验连铸坯制成３５ｍｍ（宽）×５５ｍｍ（长）×１０ｍｍ（高）的块状试样，将上下表面用平面磨床磨光，目的是去除表面原有的氧化铁皮，试样分别放在生产现场相应钢种的连铸坯表面随炉加热，Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ试验连铸坯加热炉
所示。出炉后冷却至室温，敲掉试验连铸坯表面易脱落的氧化铁皮，将与基体结合紧密不易敲掉的氧化铁皮制成ＳＥＭ样品，利用ＪＳＭ－７００１Ｆ场发射扫描
西安不锈钢管、西安304不锈钢管、宝鸡不锈钢管、咸阳不锈钢管、西安不锈钢方管、
电镜观察试验连铸坯内层氧化铁皮与钢基体的结合
：连铸坯表面氧化铁皮除不尽原因及对策 试验连铸坯的成分 Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ试验连铸坯加热工艺并对嵌入钢基体的氧化铁皮进行ＥＤＳ分析。 ２ 试验结果分析及对策研究 ２．１ 氧化铁皮除鳞除不尽的原因分析 图２是Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ、ＳＰＡ－Ｈ连铸坯内层氧化铁皮与钢基体结合情况的ＳＥＭ照片。图３是图２中Ａ、Ｂ、Ｃ ３点处嵌入钢基体氧化铁皮的ＥＤＳ测量结果。从图２可以看出，３种试验连铸坯内层部 分氧化铁皮呈楔形嵌入钢基体中， 主要表现在Ａ点、Ｂ点和Ｃ点处；在（ａ）、（ｂ）和（ｃ）中未脱
落的氧化铁皮与基体之间因体积效应产生的内应力 （ａ）Ｑ２３５Ｂ； （ｂ）Ｑ３４５Ｂ； （ ｃ）ＳＰＡ－Ｈ。连铸坯内层氧化铁皮与钢基体结合情况的ＳＥＭ照片 Ａ点、Ｂ点和Ｃ点处嵌入钢基体氧化 铁皮ＥＤＳ测量结果 C形成了裂缝，未脱落外层氧化铁皮呈现疏松多孔的特点，这都有利于高压水除鳞；而嵌入钢基体的内层 氧化铁皮对除鳞十分不利。从表１、图２和图３分析可知， 随着钢基体中硅含量的升高，嵌入钢基体Ａ点、Ｂ点和Ｃ点处的氧化铁皮中硅含量呈现升高趋势，Ａ点处的硅质量分数为３．８０％，Ｂ点处的硅质量分数增加到８．０６％，而Ｃ点处的硅质量分数则增加到１０．６３％。这是由于钢基体的硅极易氧化，钢基体硅含量越高，内层氧化铁皮靠近与钢基体界面 的位置越容易存在硅颗粒富集而产生铁橄榄石—Ｆｅ２ＳｉＯ４相，以及氧化时产生的ＳｉＯ２和Ｆｅ２ＳｉＯ４的 氧化层就越致密，高压水除鳞的难度就会增加。从图２（ｃ）中的ＳＥＭ照片可以看出，在Ｄ区域，固态的Ｆｅ２ＳｉＯ４相包围着与基体界面处的ＦｅＯ，形成ＦｅＯ和Ｆｅ２ＳｉＯ４的共析产物，也就是说，深灰色的Ｆｅ２ＳｉＯ４相对浅灰色的Ｆ ｅＯ形成钉扎作用，这就将内层氧化铁皮牢固黏在基体上，若高压水不能将其 完全除去，在后续热轧过程中容易被压入热卷板中，造成热卷板的表面质量问题。为了获得较好的表面质量，提出改善Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ连铸坯表面质量的对策显得尤为重要。 ２．２ 氧化皮除鳞除不尽的对策研究 １ ）高压水除鳞前连铸坯温度控制研究。高压水除鳞前，当Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ连铸坯温度低于１ １７３℃时，富含Ｆｅ２ＳｉＯ４相的内层氧 化铁皮将凝固在钢基体表面， 这对高压水除鳞十分不利。高温氧化时，钢基体中的硅为选择性氧化，在ＦｅＯ与钢基体的界面上形成铁橄榄石，形成熔融状态后便会以楔形嵌入钢基体中［１１］ ；同时，内层氧化铁皮／基体金属界面的Ｆｅ２ＳｉＯ４融化，使得内层氧化铁皮对钢基体的附着力变弱，则高压水除鳞系统较 容易去除内层氧化铁皮［ ５，１２］ ；而凝固状态下的铁橄榄石，在高压水打击力不足的情况下，高压水除鳞系统很难将其完全去除，从而影响热卷板的表面质量。为了保证热卷板的表面质量，应控制高压水除鳞前连铸坯的温度在１ １７３℃以上。经生产中检测，连铸坯从出炉到粗轧除鳞点的表面温降为２０～３０℃，为了控制高压水除鳞温度在Ｆｅ２ＳｉＯ４的熔点以上，以彻底去除Ｆｅ２ＳｉＯ４和炉生氧化铁皮，为此，对加热炉工艺进行优化， 优化后的加热炉工艺如图４所示。从图４可以看出，为了控制高压水除鳞前连铸坯的温度在１ １７３℃以上和改善高压水除鳞效果，将预热段温度提高了８０℃，第１加热段温度提高了５０℃，第２加热段温度提高了３０℃，均热段温度提高了３０℃。经ＵＸ７０Ｐ手提测温仪在生产现场测量得知，优化加热炉温度，能有效控制连铸坯除鳞前温度在１ １７３℃以上；经现场跟踪，加热炉温度优化后，Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ连铸坯经除鳞后的表面质量得到明显的改善
。 Ｑ２３５Ｂ、Ｑ ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ钢种的连铸坯加热工艺优化 Ｑ２３５Ｂ，Ｑ３４５Ｂａｎｄ ＳＰＡ－Ｈ２ ）高压水除鳞系统参数优化研究。热轧工艺普遍采用高压水除鳞技术除去连铸坯 表面的氧化铁皮［ ８－ １０］。高压水在系统压力的作用下，一方面，高压水打击力作用于连铸坯表面，产生敲击和振动作用；另一方面，高压水还使连铸坯产生温降，有利于连铸坯表面的氧化铁皮内产生裂纹，以有利于**连铸坯表面的氧化铁皮， 连铸坯表面的氧化铁皮**的是否彻底，*主要取决于打击力的大小。针对Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ连铸坯内层 氧化铁皮呈楔形嵌入钢基体中，为了保证Ｑ２３５Ｂ、 Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ热卷板的表面质量，提高打击力是*有效的办法。此外，在提高高压水打击力的同时， 重叠度的影响也是不容忽视的；如果重叠度过大， 一方面会使板坯表面温度分布不均；另一方面会干涉前后水流，影响除鳞效果；如果重叠度过小，则会使相邻２股射流交汇区域打击减弱， 造成除鳞不均； 如果重叠度为零或为负值时，则会导致连铸坯上的氧化铁皮呈现成条漏打的现象，进而影响热卷板的表面质量。针对上述分析， 在其他固定系统参数不变的情况下， 对除鳞喷嘴个数、喷嘴间距和垂直喷射高度进行优化。优化前后除鳞系统参数如表２所示。 优化前后除鳞系统参数 系统参数喷嘴数量／个喷嘴间距／ｍｍ垂直喷射高度／ｍｍ打击力／（Ｎ·ｍｍ－２） 重叠度／ｍｍ
优化前２０ ７５ １４０ ０．５０ １２．２
优化后 ２３ ６３ １３０ ０．９４ ７．８ 可以看出， 喷嘴个数增加１５％，喷嘴间距减少１６％和垂直喷射高度减少７．１％，则高压水打击力提高了８８％和重叠度减少了３６．１％。高压水打击力的提高， 有利于**内层硅含量较高的致密氧化铁皮（主要成分为Ｆｅ２ＳｉＯ４），从而改善热卷板的表面质量； 重叠度的降低，有利于保证连铸坯表面温度分布的均匀性，从而保证了热卷板的除鳞效果和性能的均匀性。 ３ 结论 １）Ｑ２３５Ｂ、Ｑ３４５Ｂ和ＳＰＡ－Ｈ连铸坯内层氧化 铁皮以Ｆｅ２ＳｉＯ４相呈楔形嵌入钢基体中，使得内层氧化铁皮与钢基体的附着力增加，这就成了连铸坯表面氧化铁皮除鳞除不尽的根本原因
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