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摘要：针对韶钢3450mm热轧产线9-12mm薄规格钢板表面皱皮缺陷问题，通过对该缺陷情况进行现场跟踪，并对其产生原因进行了详细分析，结合韶钢3450mm热轧线实际生产经验，提出了预防和减少该缺陷的措施。通过现场实施，表面皱皮缺陷数量得到大幅度减少。
关键词：热轧薄板；皱皮缺陷；氧化铁皮
1 前言
韶钢3450mm中厚板生产线于2005年2月建成投产，年产能150万t，是一条具有国际先进水平的中厚板生产线。随着经济的发展和市场竞争的加剧，用户对钢板表面质量要求日益严格。目前韶钢中厚板厂9-12mm薄规格钢板表面质量控制一直是个难点，表面皱皮缺陷时有发生，情况轻的需经过后续修磨处理，情况严重的还要改判，既增加了生产成本，又影响了产品的市场声誉。
2 皱皮缺陷形态及形成原因
2.1 氧化铁皮的形成
氧化铁皮为钢表面高温氧化后的产物，主要由钢表面的Fe与空气中的O2发生化学反应生产的氧化物[1]。
铁的氧化过程是Fe→FeO→ Fe3O4→Fe2O3，其氧化铁皮一般都具有三层结构：最里层是富氏体（FeO和Fe3O4固溶体）、中间层是Fe3O4、最外层是Fe2O3。FeO在氧化鐵皮中所占比例随钢表面温度提高而提高。当钢温高于700℃时，在Fe3O4中开始形成FeO，是一种比FeO更硬更耐磨的铁皮。Fe2O3通常在温度高于800℃时形成，并且在高温下存在。根据Fe-O平衡相图，在570～1371℃时，FeO处于稳定状态，而在570℃以下时，FeO要发生共析反应生成α-Fe+Fe3O4的混合产物。
中厚板氧化铁皮的颜色随铁皮中各种氧化成份比例不同而变化，当Fe2O3比例较多时，即表现为红色，当FeO较多时，表现为蓝灰色。
2.2 形态及形成机理
中厚板皱皮缺陷的形态为沿钢板表面大面积散点状凸起和沿钢板轧制方向带状的凹凸不平。
2.2.1 花斑状压入 花斑状压入又称为雪花状压入。其特点是：深度浅，分布面积大，粗糙度在120～300μm范围。图2分别为钢板抛丸前和抛丸后的压入形态
成因分析：
表面氧化铁皮颜色呈红色的部分即有红锈的部分在未抛丸时结构比较松散，局部区域已经脱落，脱落后露出的钢板本体比较粗糙，相对应的区域经过抛丸处理后的表面存在凹陷； 表面氧化铁皮呈现黑色的区域，未抛丸部分结构比较致密，无脱落的情况出现，相对应的区域经过抛丸处理后的表面凸出。氧化铁皮的生长速率与氧化时间和氧化过程所处温度区间有关系。在600～800℃范围内，生产的氧化铁皮能够很好地阻碍铁及氧原子的扩散，氧化速度反而不再继续增大。当温度超过800℃时，氧化铁皮阻碍扩散能力将大大降低，因此氧化速度又迅速增大。钢板表面氧化铁皮的厚度随着温度的升高而增厚，高的轧制速度可以减少钢在高温状态下与空气接触的时间，从而也就减少了氧化铁皮的厚度。[2]终轧温度高，易产生花斑状压入。
2.2.2 带状压入 皱皮的另一种表现形式为二次氧化的带状压入，呈规律条纹状分布。其特点是：（1）有规律性，一般在钢板的轧制方向上周期性均匀分布；（2）深度较深，一般在0.2～0.4 mm，取决于二次氧化铁皮的厚度。
成因分析：
钢板表面存在着纵向“红锈”条纹，是因为钢板在轧制过程中进行除鳞时，正对着喷嘴的部位压力大除鳞相对干净，而没有正对喷嘴的部位压力相对不足，除鳞不彻底，留下一条薄薄的氧化铁皮条纹，经过精轧过程中（后）的水冷氧化，逐渐形成较明显的纵向氧化铁皮条纹。“红锈”条纹产生的主要原因是不均匀除鳞导致的氧化铁皮分布不均，除鳞效果差。
3、改进措施
针对以上皱皮缺陷产生的主要影响因素，板材厂根据生产实际，提出以下钢板表面质量改进措施。
3.1 优化轧制工艺
终轧温度高的钢板更容易产生点状二次氧化铁皮压入缺陷，造成雪花状皱皮缺陷。解决此类缺陷，轧制薄规格钢板时，采用正向道次成材，并在轧制过程中轧制速度与高压水除鳞密切配合，密切关注现场钢板的终轧和氧化现象，严格控制终轧温度，要求不得高于800℃。
3.2 维护除鳞系统
通过自行设计的除鳞测试板定期对机上喷嘴的角度、堵塞情况进行分析检查，防止过多磨损、堵塞、脱落，造成的打击力下降。对于水嘴的磨损不易检测，现根据轧制产量来定期更换，更换规定各厂可根据实际情况来定，目前更换周期按轧制产量30万吨。每次检修时每次换辊时把所有水嘴把除鳞切换到常压水状态，现场检查有无堵塞、脱落，以及从侧面观察除鳞水喷射扇面是否良好。加强除鳞水质的维护，定期检查过滤器发现异常及时更换，定期清理杂物和补充新水。检查管道及喷嘴座有无泄漏而降低管道压力。
4、结论
在薄规格钢板生产过程中，通过维护除鳞系统，优化高压水除鳞工艺，在轧制过程中改进工艺参数，明显降低了薄规格钢板表面氧化铁皮的生成，使薄规格钢板表面皱皮缺陷得到了明显改善，提高了产品交货期，降低了生产成本，钢板质量达到了用户的要求。
参考文献
[1]宋涛，闵宏刚.热轧钢板红色氧化铁皮形成原因分析[J].甘肃冶金，2001（4）：27-30.
[2] R Y Chen， W Y D Yuen. Oxidation of low-carbon，low-silicon mild steel at 450-900℃ under conditions relevant to hot-strip processing[J]，Oxidation of Metals，2002，57（1-2）：53-79.
关键词：热轧薄板；皱皮缺陷；氧化铁皮
1 前言
韶钢3450mm中厚板生产线于2005年2月建成投产，年产能150万t，是一条具有国际先进水平的中厚板生产线。随着经济的发展和市场竞争的加剧，用户对钢板表面质量要求日益严格。目前韶钢中厚板厂9-12mm薄规格钢板表面质量控制一直是个难点，表面皱皮缺陷时有发生，情况轻的需经过后续修磨处理，情况严重的还要改判，既增加了生产成本，又影响了产品的市场声誉。
2 皱皮缺陷形态及形成原因
2.1 氧化铁皮的形成
氧化铁皮为钢表面高温氧化后的产物，主要由钢表面的Fe与空气中的O2发生化学反应生产的氧化物[1]。
铁的氧化过程是Fe→FeO→ Fe3O4→Fe2O3，其氧化铁皮一般都具有三层结构：最里层是富氏体（FeO和Fe3O4固溶体）、中间层是Fe3O4、最外层是Fe2O3。FeO在氧化鐵皮中所占比例随钢表面温度提高而提高。当钢温高于700℃时，在Fe3O4中开始形成FeO，是一种比FeO更硬更耐磨的铁皮。Fe2O3通常在温度高于800℃时形成，并且在高温下存在。根据Fe-O平衡相图，在570～1371℃时，FeO处于稳定状态，而在570℃以下时，FeO要发生共析反应生成α-Fe+Fe3O4的混合产物。
中厚板氧化铁皮的颜色随铁皮中各种氧化成份比例不同而变化，当Fe2O3比例较多时，即表现为红色，当FeO较多时，表现为蓝灰色。
2.2 形态及形成机理
中厚板皱皮缺陷的形态为沿钢板表面大面积散点状凸起和沿钢板轧制方向带状的凹凸不平。
2.2.1 花斑状压入 花斑状压入又称为雪花状压入。其特点是：深度浅，分布面积大，粗糙度在120～300μm范围。图2分别为钢板抛丸前和抛丸后的压入形态
成因分析：
表面氧化铁皮颜色呈红色的部分即有红锈的部分在未抛丸时结构比较松散，局部区域已经脱落，脱落后露出的钢板本体比较粗糙，相对应的区域经过抛丸处理后的表面存在凹陷； 表面氧化铁皮呈现黑色的区域，未抛丸部分结构比较致密，无脱落的情况出现，相对应的区域经过抛丸处理后的表面凸出。氧化铁皮的生长速率与氧化时间和氧化过程所处温度区间有关系。在600～800℃范围内，生产的氧化铁皮能够很好地阻碍铁及氧原子的扩散，氧化速度反而不再继续增大。当温度超过800℃时，氧化铁皮阻碍扩散能力将大大降低，因此氧化速度又迅速增大。钢板表面氧化铁皮的厚度随着温度的升高而增厚，高的轧制速度可以减少钢在高温状态下与空气接触的时间，从而也就减少了氧化铁皮的厚度。[2]终轧温度高，易产生花斑状压入。
2.2.2 带状压入 皱皮的另一种表现形式为二次氧化的带状压入，呈规律条纹状分布。其特点是：（1）有规律性，一般在钢板的轧制方向上周期性均匀分布；（2）深度较深，一般在0.2～0.4 mm，取决于二次氧化铁皮的厚度。
成因分析：
钢板表面存在着纵向“红锈”条纹，是因为钢板在轧制过程中进行除鳞时，正对着喷嘴的部位压力大除鳞相对干净，而没有正对喷嘴的部位压力相对不足，除鳞不彻底，留下一条薄薄的氧化铁皮条纹，经过精轧过程中（后）的水冷氧化，逐渐形成较明显的纵向氧化铁皮条纹。“红锈”条纹产生的主要原因是不均匀除鳞导致的氧化铁皮分布不均，除鳞效果差。
3、改进措施
针对以上皱皮缺陷产生的主要影响因素，板材厂根据生产实际，提出以下钢板表面质量改进措施。
3.1 优化轧制工艺
终轧温度高的钢板更容易产生点状二次氧化铁皮压入缺陷，造成雪花状皱皮缺陷。解决此类缺陷，轧制薄规格钢板时，采用正向道次成材，并在轧制过程中轧制速度与高压水除鳞密切配合，密切关注现场钢板的终轧和氧化现象，严格控制终轧温度，要求不得高于800℃。
3.2 维护除鳞系统
通过自行设计的除鳞测试板定期对机上喷嘴的角度、堵塞情况进行分析检查，防止过多磨损、堵塞、脱落，造成的打击力下降。对于水嘴的磨损不易检测，现根据轧制产量来定期更换，更换规定各厂可根据实际情况来定，目前更换周期按轧制产量30万吨。每次检修时每次换辊时把所有水嘴把除鳞切换到常压水状态，现场检查有无堵塞、脱落，以及从侧面观察除鳞水喷射扇面是否良好。加强除鳞水质的维护，定期检查过滤器发现异常及时更换，定期清理杂物和补充新水。检查管道及喷嘴座有无泄漏而降低管道压力。
4、结论
在薄规格钢板生产过程中，通过维护除鳞系统，优化高压水除鳞工艺，在轧制过程中改进工艺参数，明显降低了薄规格钢板表面氧化铁皮的生成，使薄规格钢板表面皱皮缺陷得到了明显改善，提高了产品交货期，降低了生产成本，钢板质量达到了用户的要求。
参考文献
[1]宋涛，闵宏刚.热轧钢板红色氧化铁皮形成原因分析[J].甘肃冶金，2001（4）：27-30.
[2] R Y Chen， W Y D Yuen. Oxidation of low-carbon，low-silicon mild steel at 450-900℃ under conditions relevant to hot-strip processing[J]，Oxidation of Metals，2002，57（1-2）：53-79.