氧化皮对热轧盘条耐蚀性能影响的研究

摘要

钢铁腐蚀与防护是一个困扰钢铁工业的难题。全世界每年因腐蚀而报废的钢铁材料和设备的量约为金属年产量的1/4～1/3。热轧盘条轧制成形以后，在放置过程中，表面往往会产生不同程度的锈蚀，这造成了材料的损耗，也大大降低了盘条的产品质量。其在轧制过程中以及在之后的空冷过程中，表面会自然形成一层薄的氧化铁皮。这层氧化皮在后续深加工中，需要极力去除。但是，这层氧化皮在热轧盘条的保存，转运过程中能起到极好防护作用。因此研究这层氧化皮的成分，致密性，以及防腐性能对于指导工业生产有着重要的意义。 本文首先采用红外光谱检测盘条氧化皮的物相组成，扫描电镜观察氧化皮的组织形貌和结构，电化学方法及加速腐蚀实验测量热轧盘条的耐腐蚀性能。通过对比几种不同表面质量的盘条氧化皮，总结了热轧盘条的氧化皮的不同厚度、致密性、以及与基体的结合性对盘条耐腐蚀性能影响的规律，得出了盘条易锈蚀的原因。结果表明：在存放条件，外界环境气氛以及盘条成分材料基本一致的情况下，表面质量就成为了影响盘条锈蚀的关键因素。表面质量好即氧化层完好，厚度均匀，致密性高，基体与氧化层的结合紧密都能提高热轧盘条防腐性。 其次，因为控冷工艺是影响热轧盘条氧化皮表面质量的主要因素，本文采用GLEEBLE1500型热模拟试验机研究了热轧盘条生产过程中的加热温度、保温时间、吐丝温度、冷却速度等控冷工艺参数对氧化皮耐蚀性影响。实验中，以不同的吐丝温度，不同的冷却速度冷却到500℃后空冷。吐丝温度分别选取910℃、880℃、850℃，冷却速度分别选取0．5℃/S、1℃/S、2℃/S、3℃/S。并通过X射线衍射检测氧化皮的物相组成，扫描电镜观察氧化皮的表面形貌、厚度、致密度，加速失重腐蚀实验检测氧化皮的耐蚀性。实验结果表明：吐丝温度为850℃、冷却速度为2℃/S的冷却工艺能得到较理想的厚度适中，致密度高，与基体结合紧密的氧化皮。吐丝温度为910℃和880℃会导致氧化皮增厚并产生裂纹，冷却速度0．5℃/S、1℃/S也会导致氧化皮增厚，冷却速度为3℃/S则导致氧化皮薄，起不到保护作用。 在上述试验研究基础上又对热轧盘条实际生产控冷工艺进行了改进。结果表明，现场控冷工艺参数优化后，精轧温度为880℃、吐丝温度为860℃的盘条氧化层表面形貌质量得到改善：厚度适中、氧化层与基体的结合较好、无明显裂纹、且氧化层致密，耐锈蚀性能明显提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2金属腐蚀研究概述

1.2.1国内外研究应用发展进程

1.2.2金属腐蚀的分类

1.2.3金属腐蚀的破坏形式

1.2.4金属的防腐蚀措施

1.3热轧盘条氧化皮的研究概述

1.3.1钢氧化皮形成过程的一般描述

1.3.2钢铁表面氧化皮的性质

1.3.3氧化皮的开裂和剥落

1.3.4氧化皮对热轧盘条质量的影响

1.3.5热轧盘条的应用现状和发展前景

1.4论文的研究目的和主要内容

1.4.1论文研究目的和意义

1.4.2研究内容

第2章 实验方案

2.1实验方案的确定

2.1.1热轧盘条易腐蚀的原因分析

2.2.2控冷工艺参数对氧化皮组织性能的影响

2.3组织观察及性能检测

2.3.1材料微观组织观察

2.3.2氧化皮物性分析

2.3.3试样耐腐蚀性能检测

第3章热轧盘条腐蚀机理的研究

3.1热轧盘条氧化皮物性

3.2试样氧化皮表面形貌

3.2.1氧化皮表面SEM形貌

3.2.2氧化皮表面宏观形貌

3.3氧化皮电化学性能

3.3.1氧化皮腐蚀速度

3.3.2电化学阻抗谱与Tafel曲线

3.4实验结果分析

3.5本章小结

第4章 工艺参数对氧化皮组织性能影响的研究

4.1调整控冷工艺目的及方案

4.1.1调整控冷工艺的目的

4.1.2调整控冷工艺的方案

4.2氧化皮物相组成

4.3冷却速度对氧化皮的影响

4.3.1冷却速度对氧化皮厚度的影响

4.3.2冷却速度对氧化皮与基体结合强度的影响

4.3.3冷却速度对氧化皮表面质量的影响

4.4温度对氧化皮的影响

4.4.1温度对氧化皮厚度的影响

4.4.2温度对氧化皮表面质量的影响

4.4.3温度对氧化皮与基体结合强度的影响

4.5腐蚀实验结果与分析

4.6本章小结

第5章 控冷工艺改进与验证

5.1调整精轧温度

5.1.1盘条腐蚀速度

5.1.2华菱6A盘条的宏观形貌

5.1.3盘条SEM形貌

5.1.4电化学极化曲线

5.2调整吐丝温度

5.2.1盘条腐蚀速度

5.2.2盘条的宏观形貌

5.2.3盘条的SEM形貌

5.3控冷工艺改进前后组织对比

5.4本章小结

结 论

参考文献

致 谢

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