引言
型鋼作為一種經(jīng)濟(jì)斷面型材,具有重量輕、承載能力強(qiáng)、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)中。日照鋼鐵小型鋼工場自2003年投產(chǎn)以來,具備生產(chǎn)國標(biāo)、英標(biāo)、美標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)要求的225～350、126～132、C28～C32系列等多個(gè)規(guī)格小型鋼的能力。工字鋼被普遍應(yīng)用于隧道等建筑,但部分客戶購買產(chǎn)品后發(fā)現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象嚴(yán)重,需重新拋丸、除銹。銹蝕缺陷的產(chǎn)生極大地降低了客戶的滿意度,需要對其進(jìn)行深入分析并加以解決。
1生產(chǎn)線概況
小型鋼工場生產(chǎn)工藝流程如下:煉鋼2#連鑄機(jī)提供的連鑄坯一加熱爐加熱一高壓水除鱗一可逆式粗軋機(jī)一2#曲柄飛剪切頭切尾（部分規(guī)格分段）一精軋機(jī)組連軋一齒式步進(jìn)冷床冷卻一矯直機(jī)矯直一橫移編組臺架編組一定尺鋸切一合格品碼垛（不合格品及短尺到剔除臺架一改制線帶鋸改制）一打捆一貼牌一稱重機(jī)稱重一入庫發(fā)貨。
小型鋼工場引進(jìn)的達(dá)涅利H型鋼設(shè)備就是典型的x-H生產(chǎn)工藝流程,萬能粗軋機(jī)組中軋件腿部是斜的,軋件呈x形,只有成品軋機(jī)的立銀銀面是直的,軋出的軋件為H形。
工藝流程如下:由熱送銀道運(yùn)送連鑄坯,步進(jìn)式加熱爐根據(jù)鋼坯斷面尺寸變化和不同的加熱工藝要求進(jìn)行加熱,經(jīng)高壓水除鱗箱除鱗,采用一架兩銀可逆開坯軋機(jī),后跟連續(xù)式萬能軋機(jī),萬能軋機(jī)為開口式孔型,平銀側(cè)壁帶有7%～9%的斜度,立銀帶有一定的斜度。連軋軋制26、29軋機(jī)用兩架軋邊機(jī)對腿部尺寸進(jìn)行修飾,在最后一架萬能軋機(jī)上用水平銀和立銀對軋件進(jìn)行全面加工成型（H形）,經(jīng)過輪廓儀檢測表面質(zhì)量,后在設(shè)有強(qiáng)制水霧噴淋冷卻系統(tǒng)的冷床上進(jìn)行長尺冷卻,使軋件下冷床溫度低于80℃之后,長尺十銀式矯直機(jī)矯直,以滿足產(chǎn)品矯直質(zhì)量要求,后經(jīng)過3臺冷鋸改尺鋸,切割定尺、非定尺,以滿足客戶需求尺寸,對定尺、非定尺進(jìn)行碼垛,打捆焊接,后貼牌稱重,入庫等待發(fā)貨處理。
2銹蝕產(chǎn)生的原因
熱軋時(shí),由于鋼鐵和空氣中氧反應(yīng),常會大量形成氧化鐵皮。氧化鐵皮的主要成分是Fe203、Fe304、Fe0。其中,氧化鐵皮最外層為Fe203,可阻止氧化作用:中間為Fe304:最里面為Fe0。Fe203呈紅色,Fe304呈黑色,Fe0呈藍(lán)色,由于鐵皮中各種氧化成分比例隨其氧化過程不同而變化,因此表現(xiàn)顏色也各不相同。具體反應(yīng)公式如下:
型鋼銹蝕原因主要有以下幾點(diǎn):
2.1腹板冷卻水積存
為保證型鋼下冷床溫度能夠滿足矯直要求,避免矯直后溫度過高,冷卻過程中造成側(cè)彎或其他不可控的浪型,需在冷床進(jìn)行噴霧強(qiáng)制冷卻,冷卻后,型鋼腹板位置存水較多,如圖1所示。同時(shí),冷鋸鋸切時(shí),為保證鋸切速度及質(zhì)量,需使用冷卻水對鋸片進(jìn)行冷卻,鋸片的冷卻水也留存在腹板上,部分規(guī)格下線即發(fā)生銹蝕。分析原因主要是軋件腹板表面存水過多,積水的存在加快了軋件表面銹蝕速度,導(dǎo)致下線型鋼腹板位置發(fā)生銹蝕。
圖1腹板積水
2.2軋件表面氧化膜脫落
在熱軋后,軋件表面形成一層氧化鐵皮保護(hù)層,因冷卻過程軋件存在不同方向彎曲,須通過矯直對R角或翼緣等位置進(jìn)行矯正,但在矯直后氧化鐵皮剝落,后期鋸切后,也同時(shí)破壞了型鋼兩端表面氧化膜,而鋼材本身含有鐵、碳等多種成分,由于這些成分的電極電位不同,于是在矯直銀片壓過的腹板兩側(cè)和鋸切端面失去氧化層保護(hù)的位置,形成許多微電池,將軋件表面氧化成為疏松易剝落的紅棕色鐵銹,從而加劇了產(chǎn)品的表面銹蝕。同時(shí),由于冷卻水的水質(zhì)差,水中含有較多氧化鐵皮、油污等雜質(zhì),也加劇了型鋼的表面銹蝕。
2.3冷卻水電導(dǎo)率和氯離子濃度過高
目前,小型鋼工場1#、2#爐產(chǎn)生的凈環(huán)水往濁環(huán)水里排,而濁環(huán)水不外排。
小型型鋼的濁環(huán)水水質(zhì)情況如下:2020年6月一8月的電導(dǎo)率平均水平是1646us/cm,氯離子濃度平均水平是268mg/L。
大型型鋼的濁環(huán)水水質(zhì)情況如下:2020年6月一8月的電導(dǎo)率平均水平是624us/cm,氯離子濃度平均水平是84.6mg/L。
通過對比可知,大型型鋼的濁環(huán)水電導(dǎo)率和氯離子濃度均低于小型型鋼,同時(shí)大型型鋼表面無銹蝕。2019年10月,小型型鋼的水質(zhì)情況如下:電導(dǎo)率平均水平是624us/cm,氯離子濃度平均水平是84.6mg/L,當(dāng)時(shí)表面無銹蝕。在煉鋼、軋制、矯直等工藝未發(fā)生變化的前提下,總結(jié)發(fā)現(xiàn)近期小型型鋼的電導(dǎo)率和氯離子濃度較2019年均明顯升高。
2.4運(yùn)輸過程中遇到陰雨天
因產(chǎn)品目前主要通過陸路及鐵路運(yùn)輸,運(yùn)輸過程中多數(shù)露天存放,碰到陰雨天,型鋼表面未苫蓋的,都出現(xiàn)了不同程度的銹蝕,對比同批次運(yùn)輸過程中進(jìn)行苫蓋的產(chǎn)品,個(gè)別表面輕微銹蝕,多數(shù)情況較好。因此,運(yùn)輸過程中陰雨天會持續(xù)氧化型鋼表面,加劇型鋼表面銹蝕的發(fā)生。
3工藝優(yōu)化措施
(1）在保證矯直溫度≤80℃的條件下,停用或少用冷床上水霧噴淋冷卻,總結(jié)每個(gè)規(guī)格的冷卻數(shù)據(jù),分規(guī)格制訂冷床噴霧開啟標(biāo)準(zhǔn)。
(2）通過改善型鋼表面吹掃條件,在矯直后端、冷鋸出口增加壓縮空氣吹掃設(shè)備,如圖2所示,保證足夠的吹掃壓力,迅速吹干、吹凈積聚在軋件上的冷卻水,減少腹板因冷床水霧噴淋冷卻水、鋸切殘留水長時(shí)間留存而發(fā)生的銹蝕。
(3）改善水質(zhì),降低冷卻水氯離子濃度和電導(dǎo)率,將冷鋸冷卻水中的氯離子濃度降低到85mg/L以下,電導(dǎo)率降低到620us/cm以下,同時(shí)部分易銹蝕規(guī)格采用凈環(huán)水來冷卻鋸切。
(4）改善儲存條件,改進(jìn)運(yùn)輸儲存方式,產(chǎn)品運(yùn)輸過程中進(jìn)行苫蓋,避免產(chǎn)品淋雨,因?yàn)橛晁攵讯獾男弯搩?nèi)部,將長時(shí)間留存,無法在短時(shí)間內(nèi)蒸發(fā):對于無法進(jìn)行苫蓋的產(chǎn)品,運(yùn)輸過程中可采取在型鋼表面涂抹部分油脂的方法,減少雨水在型鋼表面的留存。
(5）增加自加熱爐出口除磷機(jī)壓力,可以除去大部分附著在鋼材表面的氧化鐵皮。在氧化物和基體界面處形成Fe0和Fe2si04共析產(chǎn)物,上層氧化物為Fe0。Fe2si04在高溫時(shí)是液態(tài),易被除去:而在低溫時(shí)為固態(tài),去除較難。在軋制過程中,Fe2si04不發(fā)生變形,而Fe0層會發(fā)生破碎,使其暴露在空氣中的面積大大增加,加速了Fe0向Fe203的轉(zhuǎn)化。通過增加除磷機(jī)壓力,高溫狀態(tài)下提前對鋼坯表面氧化鐵皮進(jìn)行去除,可消除后期低溫狀態(tài)下氧化鐵皮難去除現(xiàn)象。
(6）通過優(yōu)化矯直參數(shù),來減輕矯直壓下彎曲力對軋件氧化保護(hù)膜的破壞程度。通過總結(jié)每個(gè)規(guī)格、每個(gè)鋼種的矯直壓下量,分規(guī)格、分鋼種制訂矯直壓下參數(shù),在滿足軋后質(zhì)量的前提下,以最小矯直彎曲力來進(jìn)行矯直,減輕氧化膜破壞程度,減少銹蝕。
4結(jié)論
采取以上措施后,型鋼腹板上的水量明顯減少,氯離子濃度和電導(dǎo)率顯著降低,通過加裝吹掃裝置,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品在運(yùn)至成品跨前無冷卻水殘留,型鋼在線銹蝕情況明顯減少,產(chǎn)品外觀形象有所改觀,熱軋中小型鋼外觀質(zhì)量得到了有效改善、提升。
(1）通過加裝合理的吹掃裝置,減少腹板積水,銹蝕明顯減少:
(2）跟蹤降低冷卻水氯離子濃度、電導(dǎo)率,采用凈環(huán)水冷卻,銹蝕改善顯著:
(3）改善措施執(zhí)行后,產(chǎn)品銹蝕的客戶異議基本消除,確保了客戶的穩(wěn)定供貨,提高了客戶的滿意度。
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