基于轧制和加热条件下的钢坯表面氧化研究
Study on The Surface of Steel Billet Base on Rolling And Heating Conditions
加热及轧制是热轧生产的主要工序,由于高温和氧化气氛的联合作用,钢铁发生氧化并在表面生成氧化铁皮,这一直是影响带钢表面质量的难题.浪费大量资源的同时,降低了热轧钢卷的合格率.因此,如何研究氧化铁皮的生成机理及如何控制氧化铁皮生成,成为众多研究人员所关心的课题.本研究以实际生产中氧化现象较为严重的无取向硅钢50AW80、碳素结构钢Q235B、普通镀锌板DX51D+Z钢为研究对象,用实验的方法来模拟研究在不同生产条件下氧化铁皮的生成规律,采用宏观照片对比分析、XRD、SEM/EDS等检测手段检测实验样品在不同条件下的氧化铁皮的宏/微观形貌变化.测定出50AW80钢、Q235B钢及DX51D+Z钢的氧化增厚曲线.从氧化时间的角度,快速氧化阶段(氧化时间<5分钟),氧化增厚与加热时间呈直线关系;当进入均匀氧化阶段后(氧化时间>5分钟),氧化增厚与加热时间呈抛物线关系.对比三种钢在不同温度下的增厚曲线,可知900℃以下含碳量越高氧化越严重,而900℃以上时由于碳的氧化逆向反应,含碳最高的DX51D+Z钢氧化厚度少于Q235B钢.用数学会回归的方法得到50AW80钢激活能426.338kJ/mol,Q235B钢激活能为103.508kJ/mol,DX51D+Z钢激活能为148.153kJ/mol.加热时间、加热气氛、加热初温为三个影响加热炉内氧化铁皮生成的因素,通过分析氧化增厚的曲线可得,加热气氛大于加热时间大于加热初始温度,这为近一步优化加热制度提供了一定的理论基础.模拟加热炉部分的实验结果的宏观图像显示,氧化铁皮呈黑灰色或银灰色,表面会出现鼓泡、破裂的现象,导致氧化铁皮易于脱落,50AW80钢经过加热Si元素不但富集于氧铁皮/基体界面处氧化物晶界的"脊状"突起处,还富集与珠状的突起处.截面能谱元素分析表明,Si主要分布于近基体氧化铁皮内侧和氧化铁皮与基体界面处,这种现象与Si易氧化和FeO复合生成的铁橄榄石相Fe2SiO4的熔点低,易于溶入界面铁基有着很好的对应关系.
- 作者：
- 张中禹
- 学位授予单位：
- 辽宁科技大学
- 专业名称：
- 动力工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 冯亮花
- 中图分类号：
- TG335；TG142.15
- 关键词：
- 高温氧化；电镜扫描；氧化皮结构；激活能
- High-temperature oxidation; Scanning electron microscope; Structure of oxide scale; Activation energy;