高碳钢盘条轧后控冷氧化铁皮微观组织及结构转变研究

摘要

热轧高碳钢盘条经吐丝后在斯太尔摩线上控冷过程中表面生成氧化铁皮的厚度、组织结构和外观形貌会影响下游用户对盘条的使用，为提高盘条除鳞性能必须获得合适的铁皮组织。本课题通过制定不同加热制度和冷却工艺，制取具有不同组织的氧化铁皮试样。采用扫描电镜观察氧化铁皮微观组织，对其组织结构与加热冷却工艺之间的关系进行了比较深入的分析研究，为现场氧化铁皮的控制提供依据。
　　等温实验研究发现随着等温温度的升高，铁皮厚度增大，且温度越高氧化速度越快。在高温段，FeO的生成速率远大于Fe3O4，铁皮主要由FeO层组成。当温度降低到600℃以下，FeO的生成速率减小并发生分解反应，它在铁皮中的含量逐渐降低。研究还发现Fe3O4先共析颗粒在FeO层内含氧量高的靠近FeO和Fe3O4交界处优先生成，且大量出现在400-500℃温度区间。
　　连续冷却实验模拟了斯太尔摩冷却工艺，研究发现FeO大量生长于850℃以上高温区域，随着温度下降，特别是在350-650℃之间，FeO生成量显著减少，并且该段冷速越慢，Fe3O4层对于总厚比值就越大，同时FeO中还伴随少量Fe3O4先共析组织生成。
　　根据等温和连续冷却实验的实验数据，建立了在等温和连续冷却条件下铁皮厚度、各组分层厚比的预报模型，模型的回归显著性水平较高，能应用于生产过程的预报及计算。
　　在实验室研究基础上，本文还提出武钢高线车间实际生产氧化铁皮的改进实验方案，通过调整吐丝温度和斯太尔摩冷却工艺参数，对于去除盘条表面红锈、提高氧化铁皮厚度，改善微观组织结构取得了较好的效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 高碳钢盘条简介

1．2．1 高碳钢盘条发展现状

1．2．2 高碳钢盘条轧制过程

1．3 斯太尔摩冷却工艺

1．4 氧化铁皮的基本理论

1．4．1 氧化铁皮的概念及种类

1．4．2 氧化铁皮的形成过程

1．4．3 氧化铁皮的结构转变

1．4．4 金属高温氧化动力学

1．4．5 氧化铁皮的去除方法

1．5 氧化铁皮研究现状

1．6 本课题研究的内容和意义

第2章 等温条件下氧化铁皮结构

2．1 高碳钢盘条等温氧化试验

2．1．1 试验过程

2．1．2 试验结果及分析

2．2 等温条件下氧化铁皮的层厚比模型

2．3 等温过程中的先共析转变

2．4 本章小结

第3章 连续冷却工艺下氧化铁皮结构

3．1 实验过程

3．2 实验结果及分析

3．2．1 高温段(850℃以上)冷却速度与层厚比关系

3．2．2 加热温度为900℃时冷却速度与层厚比关系

3．2．3 加热温度为870℃时冷却速度与层厚比关系

3．2．4 加热温度为930℃时冷却速度与层厚比关系

3．2．5 加热温度对氧化铁皮结构和总厚的影响

3．3 连续冷却条件下氧化铁皮的层厚比和厚度数学建模

3．3．1 氧化铁皮的Fe3O4厚度／总厚模型

3．3．2 氧化铁皮总厚模型

3．4 连续冷却过程中的先共析转变

3．5 本章小结

第4章 工业试验研究及效果

4．1．工业试验方案及实施

4．2 试验方案的改进及效果

4．3 本章小结

第5章 结论及展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文