·技术讨论·中厚板表面氧化铁皮缺陷分析与研究吴建国王俊刘宝喜张锦兴刘志勇（河钢集团唐钢中厚板材有限公司）摘要氧化铁皮暴起、压入等缺陷给中厚板材的表面质量带来巨大影响。
针对成品板材表面氧化铁皮及其对应连铸坯表面氧化铁皮进行微观组织结构分析和成分检测，结果表明：从铸坯到板材均存在氧化铁皮分层现象，均由保护渣卷入钢水或除鳞不净所造成。
因此中厚板氧化铁皮暴起、压入缺陷应主要从防止保护渣卷入钢水、增强除鳞效果等方面入手。
关键词氧化铁皮连铸坯保护渣The Analysis＆Ｒesearch on Surface Oxidized ScaleDefect of Medium Steel PlateWu Jianguo，Wang Jun，Liu Baoxi，Zhang Jinxing and Liu Zhiyong（HBIS Tangsteel Medium and Heavy Steel Plate Co．，Ltd．）Abstract The oxidized scale build－up and rolled－in defects have great impact on surface quality of medium steel plate．Analysis is performed on microstructure and chemical analysis of oxidized scale on steel plate surface and continuous casting slab surface．The results show that the oxidized scale delamination phenomenon exists on continuous casting slab，which is induced by entrapped mould powder or incomplete descaling．The solution for the oxidized scale build－up and rolled－in defects of medium plate is to be initiated from entrapped mould powder prevention and desca-ling effect enhancement．Keywords Oxidized scale，Continuous casting slab，Mold powder0前言随着国内钢铁形势持续低迷，钢材产能严重供大于求，下游用户对钢材的质量要求越来越高，迫使钢铁企业自我完善、提高产品质量。
根据目前的市场形势，除了产品内在质量及力学性能的要求之外，表面质量及外观要求也越来越受到重视，尤其是具有特殊用途的中厚板材，用户还要求在抛丸后进行喷漆处理。
钢板表面质量在一定程度上决定用户的采购意向，因此中厚板表面氧化铁皮的控制获得国内各大钢铁企业的关注，成为改善中厚板材表面质量、提高市场竞争力的突破口。
目前，唐钢中厚板公司生产中厚钢板表面存在的主要质量问题是氧化铁皮暴起、压入等缺陷。
本文对钢板及连铸坯氧化铁皮结构进行分析，以期找出钢板表面氧化铁皮形成的主要原因和解决方法。
1板材表面氧化铁皮检验为了检测板材表面氧化铁皮情况，从唐钢中厚板公司生产的Q345B钢板截取试样，利用锯床将其从中间剖开，然后采用线切割方式对每个试样进行再切分，切割尺寸为9mmˑ10mm；切割试样进行超声波清洗，去除表面油污；试样进行镶样；用砂纸将试样打磨后进行抛光、腐蚀；通过SEM观察试样断面和表面形貌。
1．1上表面1．1．1表面形貌试样上表面呈暗红色，存在红色锈蚀，但锈蚀有部分脱落。
观察微观形貌，未脱落部分凹凸不平，以细小球状均匀分布；脱落部位比较致密，有细小的凹坑存在。
试样上表面形貌见图1。
·43·第25卷第1期2019年2月宽厚板WIDE AND HEAVY PLATEVol．25，No．1February2019图1试样上表面宏观和微观形貌1．1．2断面形貌观察试样断面，发现氧化层厚度不均匀，有分层现象，由内向外依次为FeO 、Fe 3O 4层，两者的厚度比约为6ʒ1。
FeO 层发生先共析反应，生成先共析Fe 3O 4，先共析组织以块状均匀分布。
试样断面形貌见图2。
图2试样断面形貌通过EDS 分析结果得知，试样表面氧化层与基体界面处主要以C 、O 、Fe 原子为主，并含有部分Si 、Cl 、Al 、Ca 等原子，判断界面含有残存保护渣成分。
EDS 数据表及位置点见图3（a ）、（b ），氧化层与基体界面EDS 分析见图3（c ）。
图3氧化层与基体界面EDS 分析数据表及位置点1．2下表面1．2．1表面形貌试样下表面呈灰黑色，无明显裂纹，无红色锈蚀层存在。
观察其微观形貌，发现表面有脱落现象，且脱落形状不规则，脱落处有均匀分布的凹坑，未脱落处相对较平整。
试样下表面宏观及微观形貌如图4所示。
1．2．2断面形貌观察试样断面形貌，发现基体不平整，导致氧化层厚度不同。
氧化层分层结构明显，靠近基体的为FeO 层，外侧为原始Fe 3O 4层，两者厚度之比为1ʒ2．4。
FeO 层发生先共析反应，生成先共析Fe 3O 4，先共析组织以块状分布。
试样断面形貌见图5。
·53·第1期吴建国，等：中厚板表面氧化铁皮缺陷分析与研究图4试样下表面宏观及微观形貌图5试样断面形貌通过EDS 分析结果得知，试样下表面氧化层与基体的界面主要以O 、Fe 原子为主，并有Na 、Ca 、Cl 等原子存在，判断该界面残存保护渣成分。
EDS 数据表及位置点见图6（a ）、（b ），氧化层与基体界面EDS 分析见图6（c ）。
图6氧化层与基体界面EDS 分析数据表及位置点2连铸坯表面氧化铁皮检验从唐钢中厚板公司生产的Q345B 钢板对应连铸坯制取试样，进行氧化铁皮表面和断面金相检验。
2．1上表面2．1．1表面形貌连铸坯试样表面呈现红褐色，有明显的片状氧化层，表面凹凸不平，无明显裂纹。
观察其微观形貌，发现该试样表面出现分层现象，氧化铁皮断裂脱落。
氧化铁皮未脱落部位和脱落部位均较为平整，无明显的凹坑、裂纹等缺陷。
连铸坯试样表面宏观及微观形貌见图7。
2．1．2断面形貌观察连铸坯试样断面形貌，发现试样氧化层整体厚度约为13μm ，在最外层有脱落现象而且比较严重，也证实检测到的氧化层厚度与经验值相差较大。
内氧化层由基体向外依次为FeO 、Fe 3O 4，靠近基体的氧化层出现先共析组织，反应产生Fe 3O 4，远离基体的一侧无明显先共析组织产生。
氧化铁皮凹凸不平，厚度相对不均匀。
连铸坯试样断面微观和局部放大形貌图见图8。
·63·宽厚板第25卷图7连铸坯试样表面宏观及微观形貌图8连铸坯试样断面微观和局部放大形貌通过对基体与氧化层的界面处进行EDS 分析，该处主要以Fe 、O 、Si 为主，并伴有少量的Cr 、Mn 元素，判断无保护渣成分。
EDS 分析数据表及位置点见图9（a ）、（b ），氧化层与基体界面EDS分析见图9（c ）。
图9氧化层与基体界面EDS 分析数据表及位置点2．2下表面2．2．1表面形貌如图10所示，试样下表面呈现红褐色，表面凹凸不平，存在许多凹坑，无明显裂纹。
观察其微观形貌，发现表面同样起伏不平，有裂纹存在。
通过图10（c ）还发现氧化结瘤存在，氧化结瘤顶端氧化层出现脱落。
图10连铸坯试样下表面宏观和微观形貌2．2．2断面形貌观察试样断面形貌，发现沿氧化层有明显的·73·第1期吴建国，等：中厚板表面氧化铁皮缺陷分析与研究裂纹存在，氧化铁皮的整体厚度约为70 76μm ，判断氧化层已经部分脱落。
靠近基体同样存在内氧化层，中间氧化层有明显的FeO 层和Fe 3O 4层，靠近基体部位出现先共析组织，反应产生先共析Fe 3O 4，先共析组织呈现较大的团簇状，中间氧化层靠近外侧的部位则未出现大量先共析组织。
试样断面形貌见图11。
图11试样断面形貌通过EDS 分析可知，氧化层与基体的界面处主要以Fe 和O 为主，还存在Na 、S 、Si 等原子，判断有保护渣成分存在。
EDS 分析数据表及位置点见图12（a ）、（b ），氧化层与基体界面处EDS 分析见图12（c ）。
图12氧化层与基体界面处EDS 分析数据表及位置点3改善措施3．1优化连铸工艺，防止保护渣卷入防止保护渣的卷入主要从保证液面稳定性和保护渣指标的合理性入手。
首先在连铸过程中稳定拉速，防止保护渣卷入，同时应在结晶器液面发生的异常波动稳定后加入保护渣，且不得直接推加到结晶器角部，始终使保护渣在液面上保持均匀分布［1］；其次是根据钢种的特性，选择碱度、粘度、熔化速度合适的保护渣［2］，防止保护渣下沉形成夹杂物。
3．2优化除鳞工艺，保证除鳞效果高压水除鳞打击力越大，铸坯表面氧化铁皮去除越彻底。
除鳞打击力大小与喷嘴流量、喷射角度、到铸坯表面的喷射距离有关。
因此首先缩小除鳞机喷嘴到铸坯表面的距离，保证铸坯表面打击力；另外降低除鳞辊道输送速度，延长钢坯表面单位面积除鳞时间。
4结语通过检测铸坯上、下表面及其对应钢板上、下表面，均发现氧化铁皮分层问题，且在分层部位检测到与保护渣成分相符的元素，说明铸坯在连铸过程中发生卷渣，致使保护渣进入钢液，最终影响氧化铁皮的连续性；钢板上、下表面氧化铁皮检测也发现保护渣成分，说明在钢板轧制过程中表面残存氧化铁皮没有被除鳞高压水清除干净。
参考文献1李勇生．连铸坯表面夹渣的原因分析及解决措施［J ］．天津冶金，2008（6）：24－25．2刘志勇，孟根巴根，王丽云，等．中厚板表面夹渣缺陷分析与研究［J ］．宽厚板，2012（3）：31－33．吴建国，男，2001年毕业于南昌航空工业学院材料科学与工程专业，工程师。
收稿日期：2018－12－22·83·宽厚板第25卷。