高速线材表面红锈形成可能原因及其预防控制措施.doc

高速线材表面红锈形成可能原因及其预防控制措施 线材表面氧化铁皮主要由FeO、Fe3O4和Fe2O3组成，毗邻铁层是比较疏松的FeO，呈蓝色，依次向外是比较致密的Fe3O4和Fe2O3，分别呈黑色和红色。表面氧化铁皮的颜色随各种氧化成分比例的不同而变化， FeO较多时，表现为蓝灰色；当Fe2O3比例较高时，表现为红色，即俗称所说的“红锈”。 红锈形成的可能原因 经过查阅相关资料，发现线材表面红锈的形成主要由以下5大原因所导致。 1.1钢的化学成分 资料[1]表明，红锈的形成与钢中的硅含量有关，当钢中的硅含量低于0.20%时，称之为低Si钢，低Si钢铸坯氧化铁皮结构为1Fe2O3∶4Fe3O4∶95FeO，其氧化铁皮中气孔小，分布比较均匀，由于该氧化铁皮在高温下几乎没有延展性，由空冷引起的热应力会使氧化铁皮产生裂纹。低硅钢铁皮中由于气孔小，应力松驰缓小，裂纹就将会沿气孔扩展到基底金属界面，除磷时，热应力就在氧化铁皮和基底金属界面作为剪切力起作用，使氧化铁皮从基底金属上剥离开， 除磷后的氧化反应为： 　　　　　2Fe + O2=2FeO　　　　　3FeO+1/2 O2=Fe3O4　　　　　2Fe3O4+ 1/2O2=3Fe2O3 　　　　　Fe + H2O =FeO + H2 3FeO + H2O =Fe3O4+ H2 由于氧化过程是扩散过程，需要一定的时间、温度、浓度，在除磷后的条件下，主要发生的是铁基与氧气、水的反应，而FeO和氧气、水的反应则较缓慢，导致铁皮中FeO比例较高，所以低硅钢氧化铁皮呈蓝灰色。 当钢中的硅含量大于0.2%时，称之为高硅钢，在高温下高Si钢钢坯表面的FeO和钢坯基体结合在一起容易生成氧化物Fe2SiO4，，凝固后，形成类似锚状形貌，将FeO层钉扎住，增加了氧化铁皮的粘性，钉扎住的FeO很难在除鳞中完全被除掉，残余FeO造成Fe2O3的生成，导致氧化后Fe2O3比例增高，产生红锈。 综上所述，红锈的产生与钢在高温时的氧化铁皮剥离性有直接关系，含硅量较高尤其是Si0.2%时，高温氧化铁皮剥离性差，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，即为红锈。 1.2除鳞不彻底 除鳞不彻底会导致连铸坯氧化铁皮中FeO的残留，残余FeO氧化后导致线材表面氧化铁皮中Fe2O3比例增高，从而产生红锈。 1.3冷却水水质 如果冷却水水中杂质和油含量较高，会严重地降低了水的冷却能力，促使线材表面红锈的形成。这是因为水中杂质和油会降低水的导热性，阻碍热量的传递，促使线材表面形成蒸气膜，增加线材表面金属与水蒸气的反应程度，形成红锈。 1.4反向空气清扫压力 反向空气清扫喷嘴的作用是清除穿水后线材表面的水和附着物，以保证线材的表面质量。如果反向空气清扫喷嘴压力低，会造成线材出水冷段后表面带水，有可能促使线材表面形成蒸气膜，增加线材金属与水蒸气的反应，从而形成红锈。 1.5吐丝温度 资料[2]表明，在冷却工艺不变的条件下，吐丝温度低时线材表面易出现红锈；吐丝温度高时不易出现红锈。这说明适当提高吐丝温度，可减少或避免线材表面红锈的产生。 预防控制措施 通过以上分析，认为可以从以上5大原因方面采取措施，从而避免红锈的产生。 2.1严格控制钢中硅含量 文献[3]认为氧化铁皮成红色是由于Fe2O3比例较多造成，降低硅含量是解决红锈问题最有效的办法，通过质检站检查发现，72级和82级钢帘线和胎圈钢丝实际硅含量是在0.20%-0.25%之间，标准要求范围为0.10%-0.30%，分析认为我公司生产的72级和82级钢帘线和胎圈钢丝硅含量在标准要求范围之内，但含量偏标准中上限，高于0.20%，如要彻底解决红锈问题，该含量明显是不行的，要彻底解决红锈问题，炼钢过程要严格控制钢中硅含量，最好控制在标准要求范围内的中下限，即0.10%-0.15%。 2.2除鳞要彻底 除鳞不彻底会导致连铸坯氧化铁皮中FeO的残留，残余FeO氧化后导致线材表面氧化铁皮中Fe2O3比例增高，从而产生红锈。因此连铸坯在轧制前除鳞要彻底，除鳞不彻底不得轧制，这就意味着要加强除鳞机的维护和看管，保证不出现故障，出现故障要及时处理，避免钢坯除鳞不彻底就进行轧制。 2.3冷却水水质 冷却水水中杂质和油含量较高，会促使红锈的产生，为了避免红锈产生，冷却水水中杂质和油含量一定要低，当然越低越好，冷却水水中杂质和油含量要符合表1要求，此外冷却水水质最好做到每天检查一次。 表1 冷却水水质要求 水中杂质含量/mg.L-1 水中悬浮物/mg.L-1 水中含油量/mg.L-1 氯离子 CI－/mg.L-1 PH值 ＜40 ＜30 ＜3.5 ＜250 8.0-8.5 2.4反向空气清扫压力 反向空气清扫压力是影响红锈的一个原因，可在已有反向空气清扫压力的基础上再增加