热轧钢板表面红色氧化铁皮缺陷成因分析

1 前言 

热轧板卷的表面通常呈蓝灰色，并且表面光滑，具有一定的光泽。但是由于不同钢种的化学成分与轧制工艺不同，有时候钢板表面会出现红色氧化铁皮（俗称红锈），这既影响产品的外观，又会造成轧辊的磨损加重，导致钢板因铁皮的压入而影响表面质量，在热轧过程中，板带表面基本形成以FeO为 主的氧化铁皮，FeO在较高温度条件下具有较高的塑性，可以随基体发生变形而不破碎 。

但在低温轧制时，FeO会发生破碎，使接触空气的比表面积增大，从而被继续氧化成 Fe2O3 。

2 试验钢化学成分 

红色氧化铁皮缺陷分析 该缺陷覆盖在整个钢板表面，沿轧制方向伸长， 具有较明显方向性，部分位置酸洗后存在明显麻坑， 而且越厚规格缺陷越严重，热卷表面红色氧化铁皮缺陷如图1所示。

通过分析发现该材质氧化铁皮结构较复杂，氧化铁皮与基体的界面有凹坑，说明有氧化铁皮压入现象，根据分析结果推断造成红锈缺陷的原因可能与Si有关。

为进一步确认该缺陷与板坯表面质量的对应关系，对板坯进行了跟踪，通过观察发现板坯过炉除鳞后表面存在黑色斑块缺陷（如图2所示）

为分析加热炉板坯“黑斑”对氧化铁皮的影响，将过炉除鳞后板坯剔除，采用扫描电镜进行板坯表面氧化铁皮分析（如图3所示），为分析造成板坯表面缺陷的原因进行了扫描电镜分析。通过分析确定氧化铁皮种类为FeO和FeSiO4， 可知红色氧化铁皮缺陷与板坯表面“黑斑” 缺陷存 在对应关系，为去除该缺陷需重点控制板坯表面的黑斑。

３ 红色氧化皮缺陷控制措施 

3.1 热轧氧化铁皮形成机理 

氧化铁皮的形成过程是由铁和氧两种元素的扩散过程，氧由表面向铁的内部扩散，而铁则向外部扩散。氧化反应外层氧的浓度大，铁的浓度小，生成铁的高价氧化物，内层铁的浓度大，而氧的浓度小，生成氧的低价氧化物，O2与钢的反应：

3.2加热温度对红色氧化铁皮的影响

根据文献要消除或减轻铸坯表面的氧化铁皮缺陷最有效的办法是提高出炉温度，使得板坯在炉后除鳞时表面温度高于FeSiO4的熔点，使其呈液态。

根据FeO-SiO2体系状态图（如图4所示），为 此需保证板坯中FeSiO4（铁橄榄石） 完全为液态需控制出炉温度在1205℃以上。为此在保证精轧进口温度的前提下，需尽量增加除鳞道次和减小道次除鳞速 度 。

3.3精轧温度和轧制速度对红色铁皮的影响 

根据现场观察发现薄规格产品红色氧化铁皮缺陷较少，通过不同厚度规格的热轧工艺对比，将厚度规格大于3.0ｍｍ的钢板精轧进口温度降低30 ℃ ， 同时终轧温度提高10℃ ，使得热轧速度提高2ｍ／ｓ， 进而减少钢卷卷取前与空气的接触时间，通过现场观察红色氧化铁皮缺陷明显减轻 。

3.4层流冷却和卷取工艺对红色铁皮的影响 

根据下述H2O与钢的反应公式，可以看出钢板在层冷过程中不会产生Fe2O3，因为钢板在卷取前 表面覆盖一层薄膜，阻止空气中的氧气与钢板接触， 有利于防止产生红色氧化铁皮。H20与钢的反应如下式：

由于钢板卷取后仍与空气中的氧气发生反应， 此时反应产物中Fe2O3的比例较大，为减少钢板与氧气接触面积，卷取工序采用大张力卷取工艺，减小钢卷各层空隙，有效降低空气的进入量，可减轻红色氧化铁皮缺陷。

４ 结论 

（１）热轧板表面产生红锈缺陷是由于氧化铁皮 中Fe2O3比例较高，而其实质是FeSiO4黏附钢基体和FeO，导致在热轧和冷却过程中与冷却水和空气 接触氧化成红色氧化铁皮。

（２）保证板坯炉后除鳞温度在1205℃以上，使得FeSiO4呈熔融状态，是去除板坯表面FeSiO4的最有效方法。

（３）增加粗轧除鳞道次和减小除鳞速度可以去除钢板表面FeO，减少在后续产生红色氧化铁皮。

（４）对于厚规格钢板表面红斑缺陷可采用减小精轧进口温度和提高终轧温度，进而提高精轧轧制 速度。

（５）适当提高卷取张力，减少卷取后钢卷各层间隙，降低空气进入量，可减少红色氧化铁皮缺陷。

瑟肯防渗碳/防渗氮/防氧化涂料