热轧低碳钢氧化铁皮结构演变及耐腐蚀机理研究

Hot rolled product quality indicators mainly include dimensional accuracy, surface quality and mechanical properties.：With the technical improvement of steel process, the surface quality of hot rolled low carbon steel has become the development focus of the iron and steel enterprises.Isothermal oxidation kinetics of low carbon steel was studied by thermogravimetry in mixing gas.With combination of Scheil additive principle,simulation programme of oxide scale thickness evolution was developed basing on non-isothermal oxidation kinetics. In this project, according to characteristics of the hot rolling process of low carbon steel, this work will focus on the structural changes of oxide scale,inner oxide precipitation and the evolution control of the oxide interface. The high temperature oxidation behavior including the precipitate morphology of oxide, precipitate type of composite oxide, the formation and evolution mechanism of oxide interface in different temperature, continuous deformation conditions and the inheritance of the oxide structure eutectoid reaction during subsequent continuous cooling conditions are revealed. The transformation mechanism is studied from the aspect of thermodynamics and kinetics. The eutectoid reaction curve is obtained from experiments. The key theoretical points about oxide scale structure evolution and control mechanism of oxidation interface of low carbon steel during hot rolling are established. The optimized processing design including heating, hot-rolling, continuous cooling process is carried out to find the optimal process window to improve the surface quality of hot rolled low carbon steel.

热轧产品质量指标主要包括尺寸精度、表面质量和力学性能三个方面。随着钢铁生产技术的进步，热轧低碳钢的表面质量已成为各大钢铁企业的发展重点。本项目首先基于混合气氛条件下的恒温氧化动力学，结合Scheil可加性原理建立复杂变温条件下氧化动力学模型，为实现氧化铁皮厚度动态软测量提供模型基础。本项目针对低碳钢热轧全流程生产特点，围绕其氧化铁皮结构转变、内氧化物析出、氧化界面演变控制问题开展系统的研究，揭示在不同温度、连续变形条件下的高温氧化行为，包括氧化物析出形态、演变规律及机理以及对后续连续冷却条件下的氧化铁皮共析转变的遗传规律，从热力学和动力学角度出发研究其氧化铁皮结构相变机制，绘制相应 FeO 共析反应 C 曲线，据此建立热轧全流程条件下热轧低碳钢氧化铁皮结构转变及氧化界面控制的关键理论要点，开展加热、热轧、连续冷却的工艺优化设计，找到有效提高热轧低碳钢表面质量的关键工艺窗口。

随着钢铁生产技术的进步，热轧低碳钢的表面质量已成为各大钢铁企业的发展重点。本项目通过恒温氧化动力学实验测定了低碳钢氧化增重曲线，计算出了钢种的激活能，并建立了恒温氧化动力学模型。在恒温氧化动力学的基础上建立了变温氧化动力学模型，并开发出了板带热轧过程中氧化铁皮厚度演变的计算机模拟软件，为实现氧化铁皮厚度动态软测量提供了模型基础。通过等温转变和连续冷却转变实验，绘制了氧化铁皮转变的TTT曲线和CCT曲线，明确了先共析Fe3O4和共析组织的形成机理及影响因素。通过高温氧化实验，研究了不同温度和冷却制度条件下，Si和Cr在氧化铁皮中内氧化物的存在形式和分布规律，建立了外氧化和内氧化双向扩散氧化模型，获得了Si和Cr元素形成的氧化产物对氧化铁皮结构转变的影响规律。通过干湿交替加速腐蚀试验来研究了不同结构的氧化铁皮对基体钢的耐腐蚀性能。运用电化学方法，测定出了不同结构的氧化铁皮的自腐蚀电位-时间变化曲线、极化曲线。通过上述测量计算出了不同结构的氧化铁皮的孔隙率，研究了不同结构氧化皮对基体的腐蚀行为的影响。通过不同结构的氧化铁皮的剥落实验和弯曲实验，完成了不同结构的氧化铁皮在热轧钢板表面的粘附性研究，分析了各种表面缺陷与氧化铁皮粘附性的关系。