引言
型鋼作為一種經(jīng)濟斷面型材,具有重量輕、承載能力強、造價低等優(yōu)點,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一2#曲柄飛剪切頭切尾（部分規(guī)格分段）一精軋機組連軋一齒式步進冷床冷卻一矯直機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稱重一入庫發(fā)貨。
小型鋼工場引進的達涅利H型鋼設(shè)備就是典型的x-H生產(chǎn)工藝流程,萬能粗軋機組中軋件腿部是斜的,軋件呈x形,只有成品軋機的立銀銀面是直的,軋出的軋件為H形。
工藝流程如下:由熱送銀道運送連鑄坯,步進式加熱爐根據(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,后跟連續(xù)式萬能軋機,萬能軋機為開口式孔型,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軋機用兩架軋邊機對腿部尺寸進行修飾,在最后一架萬能軋機上用水平銀和立銀對軋件進行全面加工成型（H形）,經(jīng)過輪廓儀檢測表面質(zhì)量,后在設(shè)有強制水霧噴淋冷卻系統(tǒng)的冷床上進行長尺冷卻,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,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:
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,需在冷床進行噴霧強制冷卻,冷卻后,型鋼腹板位置存水較多,如圖1所示。同時,冷鋸鋸切時,為保證鋸切速度及質(zhì)量,需使用冷卻水對鋸片進行冷卻,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角或翼緣等位置進行矯正,但在矯直后氧化鐵皮剝落,后期鋸切后,也同時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,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輸,運輸過程中多數(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,對比同批次運輸過程中進行苫蓋的產(chǎn)品,個別表面輕微銹蝕,多數(shù)情況較好。因此,運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,改進運輸儲存方式,產(chǎn)品運輸過程中進行苫蓋,避免產(chǎn)品淋雨,因為雨水浸入堆垛的型鋼內(nèi)部,將長時間留存,無法在短時間內(nèi)蒸發(fā):對于無法進行苫蓋的產(chǎn)品,運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在高溫時是液態(tài),易被除去:而在低溫時為固態(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。通過增加除磷機壓力,高溫狀態(tài)下提前對鋼坯表面氧化鐵皮進行去除,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膜的破壞程度。通過總結(jié)每個規(guī)格、每個鋼種的矯直壓下量,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,實現(xiàn)了產(chǎn)品在運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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