摘要: 分析了含镍钢氧化铁皮难去除的原因，从减少含镍钢氧化铁皮咬合层生成入手，采取“在钢坯表面喷涂高温防护涂层”技术，改善含镍钢氧化铁皮的除鳞效果。解决了轧钢工序含镍钢除鳞不净问题造成的钢材表面麻坑、夹杂等明显缺陷。节省了修磨费用，缩短了交货周期，提高了金属收得率，降低了含镍钢的生产成本。
关键词: 含镍钢; 高温防护; 除鳞; 涂料; 应用
1 引言
石钢公司一轧厂连轧工序是一条生产高级汽车用合金钢棒材的连轧生产线，平均每月 生产SAE8620 系列高端含镍齿轮钢 5 000 t。而高端含镍齿轮钢加热后表面氧化铁皮不易被高压水( 220bar) 去除干净( 即除鳞不净) ，又由于氧化铁皮没有延展性，轧制后被轧到钢材内部，形成表面夹杂或除鳞后形成麻坑，必须经修磨才能满足用户要求。
对此，一连轧成立“含镍钢除鳞研究”课题组对该问题进行研究解决。采取“在钢坯表面喷涂高温防护涂层”技术，成功解决了轧钢工序含镍钢除鳞不净造成的钢材表面麻坑、夹杂等明显缺陷。
2 含镍钢连铸坯氧化铁皮难去除的原因
含镍钢氧化铁皮难去除的原因主要为该氧化铁皮附着力强。钢坯在加热过程中，在炉内气氛的作用下，钢坯表面的金属部分开始氧化，形成铁的氧化物，镍元素同时也被氧化，由于铁在钢坯成分中占90% 以上，所以大量的铁氧化物会继续向基体内生长，基体金属( 镍元素氧化物) 与氧化铁皮互相交织在一起，形成咬合层向基体扩展。要想去除咬合层中的氧化铁皮，必须同时去除氧化铁皮中的基体，而基体是由金属和金属氧化物组成，强韧性好，不像氧化铁皮很脆，易去除。
根据以上分析，含镍钢氧化铁皮去除只采用高压水是除不干净的 。优化含镍钢加热制度，改变炉内气氛，提高水除鳞水压力等手段只能部分改善含镍钢除鳞效果，而不能从根本上解决含镍钢除鳞不净问题。
如何减薄或消除含镍钢氧化铁皮咬合层，使氧化铁皮前沿平直，消除树根式生长才是解决含镍钢氧化铁皮除鳞的关键。拟采取“在钢坯表面喷涂高温防护涂层”技术，从减少含镍钢氧化铁皮咬合层生成入手，来改善含镍钢氧化铁皮的除鳞效果。
3 防护机理及基础成分
钢坯高温防护涂料防护机理是: 利用涂料附着于钢的表面，当加热到一定温度时，钢坯表面的微量氧化层在涂层作用下被熔融，随着温度提高，与涂层中的成分发生化学反应，形成薄的半熔融状态的粘稠熔膜，均匀而牢固的覆盖在基体表面上，隔绝了气氛与基体的接触，达到加热过程中的保护目的，从而减轻氧化铁皮的生成。
高温防护涂层按使用材料划分为玻璃陶瓷材料、纳米材料和复合涂层材料。石钢选用了成本相对较低的无机复合材料涂层技术，涂层主要由高熔点物质的粉料，基础成分为 SiC ( 33． 7%) 、SiO2( 33． 3%) 、Al2O3( 16． 9%) 、TiO2( 10． 45%) 、MgO +Cr2O3( 5． 65%) 和无机复合粘结剂组成，外加一些特殊的功能组分。
4 “钢坯防护涂料”应用效果
钢坯在入炉前刷涂料，涂刷时钢坯常温，在线涂刷，刷 1 遍，涂刷厚度 0． 5 mm。
( 1) 除鳞效果改善情况
钢坯防护涂料应用前后含镍钢水除鳞效果对比照片如图 1 所示。
由图 1 可以看出，刷涂料的含镍钢坯除鳞效果较未刷涂料的含镍钢坯得到明显改善。
( 2) 成品材表面质量改善情况
从成品材表面质量来看，刷涂料的含镍钢坯成材后，钢材表面质量较未刷涂料的成品材得到明显改善，未刷涂料的成品材表面可见明显的凹坑和夹杂等缺陷，而刷涂料的成品材未发现因氧化铁皮除鳞不净造成的缺陷。
刷了涂料的与未刷涂料的含镍钢坯成材后同规格的成品材表面质量对比如下。
①黑皮材表面质量对比
对同一钢种、炉号中的 2 支坯料分别进行表面刷涂料和不刷涂料处理，生产完毕后的表面情况如图 2 所示。
由图 2 可以看出，高端含镍齿轮钢刷涂料坯成材后，成品材表面质量得到明显提升。
②成品材抛丸后表面质量对比
对上面的实验进行后续的跟踪，进行抛丸处理。抛丸后成品材表面质量如图 3 所示。
由图 3 可以看出，未刷涂料成品材抛丸后表面可见明显的麻坑和凹点; 刷涂料成品材抛丸后表面未见明显的麻坑和凹点，表面质量得到明显提升。
( 3) 氧化铁皮( 烧损) 降低情况
含镍钢坯刷涂料与未刷涂料加热后生成氧化铁皮状态对比如图 4、图 5 所示。
由图 4 可以看出，钢坯刷涂料后生成的氧化铁皮表面不平，有很多气泡状的突起; 未刷涂料的钢坯生成的氧化铁皮表面比较平滑，没有突起。
由图 5 可以看出，含镍钢坯刷涂料后加热生成的氧化铁皮较疏松，中间有部分孔洞，断面发灰，没有明显的分层。未刷涂料的钢坯生成的氧化铁皮断面有明显的分层，上表层发亮，很致密，断层中没有气泡状孔洞。厚度上，未刷涂料的钢坯氧化铁皮较刷涂料的钢坯氧化铁皮要厚一些。说明此涂料对含镍钢坯加热过程中的氧化铁皮生成有抑制作用，即能在一定程度上减少氧化铁皮的生成，降低烧损。
但具体烧损降低多少，选同钢种、同规格的 2 个订单进行对比试验，其结果如下。
订单 1167564，未刷涂料，坯重 229． 48 t，在炉时间 4 h，成材 220． 607 t，切头、样钢重 4． 74 t，没有废钢，烧损重量为229． 48 －220． 67 －4． 74 =4． 133( t) ，烧损比率为 1． 8%。
订单 1167418，刷涂料，坯重 288． 42 t，在炉时间4 h，成材 279． 36 t，切头、样钢重 5． 15 t，没有废钢，烧损重量为288． 42 －279． 36 －5． 15 =3． 91( t) ，烧损比率为 1． 35%。刷涂料后钢坯烧损率降低 1． 8% － 1． 35% =0． 45% 。
5 结语
钢坯防护涂料技术的应用对改善含镍钢除鳞不净问题效果显著，可彻底解决轧钢工序含镍钢除鳞不净问题造成的钢材表面麻坑、夹杂等明显缺陷，省去后部修磨工艺，综短交货周期，同时能有效降低烧损 0． 45 个百分点，节省钢材修磨损耗 1． 1 个百分点，合计提高金属所得率 1． 55 个百分点。
参考文献略
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