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低碳钢盘条氧化铁皮形成机理及其控制研究
低碳钢盘条氧化铁皮形成机理及其控制硏究
王克杰
(天津钢铁集团有限公司技术中心,天津300301)
摘要」低碳钢盘条表面氧化铁皮的质量是影响冷拉丝前除磷效果影的主要因素之一,采用热模拟试验机研究了对低碳
钢盘条在不同加热温度和冷却工艺下形成氧化铁皮的厚度、显微组织、相结构及其组成成分、相对含量和分布特征,分析出了
生成氧化铁皮控制方向和理想的吐丝温度和冷却工艺。研究结果表明,温度过高,生成氧化铁皮疏松易脱落,温度过低,生成氧
化铁皮太薄起不到保护作用;冷却速度越快,生成氧化铁皮越致密,表面质量越好,FeO2层的厚度较厚,冷却速度过快则氧化皮
就过薄。终轧温度950℃、吐丝温度930℃、冷却速度0、5~1℃s的冷却工艺能得到厚度适中,致密度较高的氧化铁皮,且容易
机械除鳞。
关键词]低碳盘条氧化铁皮控制杌机楲除鳞
引言
根据 Chen R Y的观点,钢铁表面的氧化皮主要是由
热轧盘条表面的氧化铁皮硬而脆,应在拉拔前去三层构成,即厚的氧化亚铁(FeO)内层、薄的四氧化三
除,这一过程称为机械除鳞。受氧化铁皮形成条件差铁(Fe:O2)中间层和非常薄的三氧化二铁(FeO2)表层
异的影响,其厚度、显微组织以及相结构等会出现差组成,有时还更加复杂。在1000℃形成的氧化皮各
异,导致氧化铁皮机械除鱗效果不同。机械除鱗效果成分的比例为FeO:Fe3O:FeO3=95:4:1。在较好的氧
较差时,盘条表面会残存较多的氧化铁皮,并在拉拔化皮中,氧化皮结构连续,主要是Fe0相。加热温度、
时刮伤模具和钢丝表面,使润滑效果下降,影响拉丝加热时间与碳钢氧化烧损量a之间具有一定的函数
模寿命,严重时会引起断丝。因此,在保证盘条性能的关系,可用如下经验公式表示
前提下,优化盘条的轧制和冷却工艺,改善氧化铁皮
=6.3t1/2e知片
结构与机械除鳞性能,对提高产品质量,提高机械除式中:a为氧化烧损量,glem;t为加热时间,min;7为
蝌效果,改善后工序加工性能具有重要的意义。
钢的表面绝对温度,K
2试样
在不同温度条件下,轧件表面生成三次氧化铁皮
试验材料采用天津钢铁集团有限公司生产的的成分不同,当温度低于900℃时,表面的氧化层主
d56.5 mm SAE1018热轧盘条,化学成分:C:0.190Si:要是Fe0,并带有少量的FeO,而没有Fe20;当温度
0.145、Mn:0.640、P:0.029、S:0.027。
高于900℃时,随着温度的升高,氧化层中FeO减少,
3试验及分析
FeO24増多,同时生成Fe2O3,氧化层的厚度变厚。
3.1氧化铁皮生成机理、相变原理及结构特征
氧化铁皮是高温氧化产物,在高温区服从抛物线
般来说,氧化铁皮分为3种。在加热炉中,由于氧化定律;在570℃以下,氧化速度较慢且主要发生
钢坯高温下与氧接触,表面形成一层很厚的氧化铁结构的转变,即Fe0→Fe:O+Fe。见图1
皮,称为一次氧化铁皮,由安装在加热炉出口附近的
盘条氧化铁皮由不同的相组成,各相呈层状分
高压水除鳞机将其去除。经除鱗机除鱗后,进入粗轧布,靠近基体为FeO相,FeO2相分布在FeO层外;最
机组轧制,因钢坯温度高,表面仍继续氧化,在粗轧过外层为Fe20O。,模拟生成氧化铁皮的结构如图2、图3
程中和粗轧后生成二次氧化铁皮,它可通过粗轧剥离所示。经能谱线扫描分析,Fe含量最外层出现低峰,
或由二次除鳞机去除。随后,进入精轧机组轧制,在精再往里层Fe含量增加,出现平缓期,与较厚层Feo对
轧过程中和精轧后生成三次氧化铁皮。三次氧化铁皮应,最里层为铁基体,出现陡峰:0含量最外层出现峰
在随后盘卷和冷却过程中,进一步生长并发生结构的值,Fe0层0含量平缓,最里层为铁基体,0含量迅速
转变。因此,三次氧化铁皮影响盘条表面最终的氧化降低。由此可见,氧化铁皮最外层的FeO3厚度很薄
皮厚度。低碳钢盘条一般采用缓冷方式冷却,氧化皮大约占2.2%,在图中不易分辨,Fe01和FeO两层氧
较厚;高碳钢一般采用加强型冷却,氧化皮较薄。
化铁皮结构则清晰可见。因此我们主要针对Fe0和
名やて深グで
wmく产品开发与生产工艺研究〉
原子,%0→
1800
1600
R
R
B
1
F+浮体浮士体
e,O,
00
浮士体+FeO2
800
cFe+浮士体
(a)结构图
400
00.20.422
26
100
氧,%O→
图1铁氧系相图
40
01
po
zoom: 1. Ox
(b)线扫能谱图
Info: CF-1-C
图3电镜下氧化铁皮结构及线扫能谱
30um
Fec.O)两层氧化铁皮厚度及结构进行分析研究。
图2激光镜下氧化铁皮结构
3.2热模拟工艺参数(见表1)
表1热模拟工艺参数及试验结果
试验物热冷却冷冷速,温度℃温度/C、,时间厚度厚度o总原
冷速拍冷速
编号発/
TC
m
10
930
300
64015.5
950
109300.5
97039.610.2
950
300
670
9.2
2.7534.5
950
7018
13.91.3532.7
950209301
600
45022.47.72.9130.1
950
930
1.5
600
3405.84.81.2110.6
930
109001
600
44018.96.72.8225
930
900
600
42010.2
1.7016.2
900
600
3205.1
2.7
1.897.8
10930109300.5
1600357037.56.75.6044.2
930
0.5750
6203.27.94.241.1
930
109300.5750
44541.86.86.1548.6
930
930
0.5
750
437377.74.8144.7
930
0.58306
29036,7
7.64.8344.3
930
9300.58308
26839.2
8.9
4.4048.1
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