低碳钢盘条氧化铁皮形成机理及其控制研究.pdfVIP

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研究 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，FeO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~C／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 机械 除鳞 1 引言 根据 chenRY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 (Fe0)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 (Fe30)中间层和非常薄的三氧化二铁 (Fe20)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 1000qC形成的氧化皮各 异 ，导致氧化铁皮机械除鳞效果不同。机械除鳞效果 成分的比例为FeO：Fe304：Fe2O 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FeO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n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 眭能的 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 a=6．3tl／2e删 结构与机械除鳞性能，对提高产品质量，提高机械除 式 中：。为氧化烧损量 ，g／cm；t为加热时间，min；为 鳞效果，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 6．5mmSAE1018热轧盘条 ，化学成分 ：C：0．190、Si： 要是FeO，并带有少量的Fe30，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 Fe，O增多，同时生成Fez0，，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 一 般来说，氧化铁皮分为3种。在加热炉中，由于 氧化定律 ；在570c=【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Fe0一F193O 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。经除鳞机除鳞后，进入粗轧 布 ，靠近基体为FeO相，Fe04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 FeO，模拟生成氧化铁皮的结构如图2、图3 程中和粗轧后