卷取温度和随后的冷却方式对65Mn钢板表面质量的影响.pdf

第卷第期上海金属，年月，作 者 简 介：李 瑞，男，硕 士，工 程 师，主 要 从 事 轧 钢 工 艺 研 究，：卷 取 温 度 和 随 后 的 冷 却 方 式 对钢 板 表 面 质 量 的 影 响李瑞张 亮 亮魏 建 波滕 文 娟龙 佳 明程洋安 瑞 东（首 钢 京 唐 钢 铁 联 合 有 限 责 任 公 司 冷 轧 部，河 北 唐 山；首 钢 集 团 有 限 公 司 技 术 研 究 院，北 京）【摘 要】热 轧钢 板 表 面 常 存 在 粉 化 的 氧 化 皮，导 致 酸 洗 后 钢 板 表 面 有 色 差。为 解 决这 一 问 题，研 究 了 热 轧 后 在 不 同 温 度 卷 取 随 后 以 不 同 方 式 冷 却 的钢 板 发 生 表 面 氧 化 的 原因。结 果 表 明：热 轧 后 在 卷 取 随 后 坑 冷 的钢 板 表 面 氧 化 皮 粉 化 最 严 重，而 热轧 后 在 卷 取 随 后 空 冷 的钢 板 表 面 氧 化 铁 皮 粉 化 最 轻 微，这 是 因 为 较 高 的 卷取 温 度 使 钢 板 表 面 发 生 了 较 严 重 的 脱 碳 和 晶 间 氧 化，晶 界 耐 蚀 性 降 低，酸 洗 过 程 中 产 生 色 差；热轧 后 在 卷 取 随 后 空 冷 的钢 板 表 面 晶 间 氧 化 深 度 从 下 降 至 小 于，脱 碳 程 度 明 显 减 轻，晶 界 耐 蚀 性 提 高，酸 洗 后 色 差 减 少。【关 键 词】氧 化 皮，粉 化，卷 取 温 度，冷 却 方 式，钢 板中 图 分 类 号：文 章 编 号：（）（，；，）【】，（），；（），【】，上海金属第卷 中 高 碳 钢 板 可 用 于 制 作 冶 金 锯 片，其 表面 质 量 一 直 是 抑 制 生 产 效 率 的 瓶 颈。热 轧钢 板 表 面 往 往 存 在 粉 化 的 氧 化 皮，导 致 酸 洗 后 表面 色 差 严 重。影 响 钢 板 表 面 氧 化 皮 结 构 的 因 素 很 多，包 括 化 学 成 分、轧 制 工 艺、除 鳞 工 艺 等。卷 取 后 的冷 却 速 率 也 影 响 氧 化 皮 结 构。本 文 研 究 了钢 板 酸 洗 后 表 面 色 差 的 形 成 原 因，研 究 了 卷 取 温度 及 卷 取 后 冷 却 方 式 对 钢 板 表 面 质 量 的 影 响。试 验 材 料 及 方 法试 验 用 材 料 为 热 轧钢 卷，化 学 成 分 如表所 示。将 板 坯 加 热 至（）；经个 粗 轧 可 逆 轧 机 和 七 机 架 精 轧 机 组 轧 制，终 轧 温度 为（），随 后 冷 却 至 卷取，坑 冷 至 室 温。从 钢 卷 外 层 第 二 圈 即 尾 部 约 处 取 样，采用型 扫 描 电 子 显 微 镜 检 验 氧 化 皮 的 微 观形 貌，采 用 电 子 探 针 显 微 分 析 仪 测 定 氧 化 皮 与 基体 界 面 的 成 分；金 相 试 样 采 用（体 积 分 数）硝酸 酒 精 溶 液 腐 蚀，然 后 采 用型 光学 显 微 镜 进 行 金 相 检 验。表研 究 用钢 的 化 学 成 分 元 素质 量 分 数 表 面 形 貌检 查 酸 洗 后 钢 卷 形 貌 发 现 其 表 面 有 不 同 程 度的 条 状 色 差，采 用 扫 描 电 子 显 微 镜 观 察 发 现 其 表面 凹 凸 不 平，如 图所 示。钢 板 表 面 氧 化 皮 粉 化较 严 重、不 致 密，且 明 显 破 碎，如 图（）所 示。检查 钢 卷 截 面 发 现，氧 化 皮 内 有 块 状 白 亮 色 组 织，如图（）所 示，能 谱 分 析 表 明 其 为 单 质。基 体晶 间 氧 化 深 度 约，会 导 致 晶 界 耐 蚀 性 下 降，产 生 酸 洗 缺 陷。图 钢 卷 酸 洗 后 的 宏 观（）和 微 观 形 貌（）（）（）图热 轧钢 卷 表 面（）和 截 面（）的 微 观 形 貌 （）（）为 弄 清 图所 示 氧 化 皮 破 碎 和 其 中 白 亮 色 块状 相 的 形 成 原 因，对 氧 化 皮 与 基 体 的 界 面 进 行 了面 扫 描，结 果 如 图所 示。可 见 氧 化 皮 界 面 有 明显 的 碳 偏 聚，其 质 量 分 数 为。该 钢 卷 是 卷 取 随 后 坑 冷，在 冷 却 过 程 中元 素沿 铁 素 体 晶 界 扩 散 至 表 面 与发 生 反 应，生 成第期李瑞 等：卷 取 温 度 和 随 后 的 冷 却 方 式 对钢 板 表 面 质 量 的 影 响 图氧 化 皮 与 热 轧钢 卷 基 体 界 面 的 碳 分 布 白 亮 色 块 状 相。反 应 式 为：（）（）由 于较 疏 松，碳 扩 散 很 快，剩 余 的和生 成 的及沿 疏 松 的快 速 扩 散 至 外 层致 密层 时 受 阻，并 发 生 如 下 反 应：（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）氧 化 皮 中 白 色 块 状 相 是 反 应 产 生 的 单 质，而 反 应 生 成 的和则 溢 出 表 面，使 氧 化 皮破 碎 粉 化。为 揭 示 发 生 晶 间 氧 化 的 条 件，在 实 验室 进 行 了 热 模 拟 试 验。试 验 结 果 和 分 析为 了 探 索 不 同 温 度 卷 取 后 以 不 同 方 式 冷 却 的钢 卷 表 面 的 氧 化 程 度，采 用 尺 寸 为 的 试 样 在 实 验 室 进 行 热 模 拟 氧 化 试验：在 氮 气 保 护 下 将 试 样 加 热 至 ，随后 通 入 空 气 保 温，以 的 速 率 冷 却 至室 温。热 模 拟 试 验 后 试 样 形 貌如 图所 示，试 样 表 面 氧 化 皮 厚 度 仅为，基 体 无 明 显 晶 间 氧 化；温 度 升 高 到，氧 化 皮 增 厚 到，基 体 发 生 了 晶 间 氧 化，深度 为 ；温 度 升 高 至 以 上，氧 化 皮 粉化 脱 落，无 法 测 定 其 厚 度，基 体 晶 间 氧 化 进 一 步 加剧，深 达；在，基 体 无 晶 间 氧 化，发 生晶 内 氧 化，有 明 显 的 氧 化 质 点。这 表 明 在 卷 取 随 后 坑 冷 的 热 轧钢 卷 表 面 会 发生 严 重 的 晶 间 氧 化。脱 碳 层 形 貌在 不 同 温 度 氧 化 试 验 的钢 卷 表 面 脱 碳程 度 不 同，如 图所 示。氧 化 的 试 样 无 明显 脱 碳，氧 化 的 部 分 脱 碳，而 氧 化 的 完 全 脱 碳。卷 取 温 度 是钢 奥 氏 体（）转 变 成 铁 素 体（）的 温 度，在 钢 卷 坑 冷 过 程 中，铁图在（）、（）、（）和（）氧 化 的钢 试 样 的 截 面 微 观 形 貌 （），（），（）（）上海金属第卷图在（）、（）、（）和（）氧 化 的钢 试 样 的 脱 碳 层 （），（），（）（）素 体 量 增 多，并 产 生 全 脱 碳 层。全 脱 碳 的 出 现 与两 相 区 的 冷 却 时 间 和 冷 却 速 率 有 关。转 变 温度 范 围 越 大，在 该 温 度 区 的 冷 却 时 间 越 长，越 易 发生 全 脱 碳，实 际 生 产 中 应 避 免 在 该 温 度 区 长 时 间停 留。卷 取 工 艺 优 化根 据 实 验 室 模 拟 结 果，降 低 卷 取 温 度 和 提 高卷 取 后 冷 却 速 率 能 减 轻 脱 碳 和 晶 间 氧 化 程 度。在生 产 中 进 行 了 卷 取 随 后 分 别 坑 冷 和空 冷 的 试 验，钢 卷 的 截 面 微 观 形 貌 如 图所 示。图热 轧 后 卷 取 随 后 坑 冷（，）和 空 冷（，）的钢 板 截 面 的 微 观 形 貌 （，）（，）第期李瑞 等：卷 取 温 度 和 随 后 的 冷 却 方 式 对钢 板 表 面 质 量 的 影 响 图表 明，卷 取 后 坑 冷 的 钢 卷 表 面 无 白 亮色 块 状 相，且 晶 间 氧 化 深 度 从 下 降 到 了 小于，脱 碳 明 显 减 少；卷 取 并 空 冷 的 钢卷 晶 间 氧 化 深 度 下 降 到 了 不 足，晶 界 耐 蚀 性提 高，酸 洗 后 钢 卷 表 面 色 差 减 少。结 论（）热 轧 后 在 卷 取 随 后 坑 冷 的钢 卷 表 面 氧 化 皮 粉 化 严 重，氧 化 皮 内 有 白 亮色 块 状 相，基 体 晶 间 氧 化 深 度 约 为，导 致 晶界 耐 蚀 性 下 降。（）降 低 卷 取 温 度 和 提 高 卷 取 后 冷 却 速 率 能 减轻钢 卷 晶 间 氧 化 程 度 和 脱 碳，卷 取 随 后空 冷 的钢 卷 晶 间 氧 化 深 度 下 降 至 以 内，晶 界 耐 蚀 性 提 高，酸 洗 后 钢 卷 表 面 色 差 减 少。参 考 文 献杨 学 富宝 钢 连 铸 生 产 高 碳 钢 技 术 探 讨 年 中 国 钢 铁 年 会 论 文 集北 京：中 国 金 属 学 会，：杨 莹 莹，吴 红 艳，齐 敏，等热 轧 工 艺 对钢 显 微 组 织 及 力学 性 能 的 影 响 金 属 热 处 理，（）：董 中 波，董 汉 雄，骆 海 贺，等金 刚 石 锯 片 基 体 用钢的 研 发 第 八 届（）中 国 钢 铁 年 会 论 文 集北 京：中国 金 属 学 会，：刘 丹，初 国 军，李 嘉 玲，等 锯 片 用 钢 的 开 发 河 北 冶金，（）：曾 斌，李 昭 东，孙 新 军，等新 型 锯 片 基 体 用 钢的 研 究与 开 发 钢 铁，（）：杨 奕，刘 振 宇，谭 文，等终 轧 温 度 和 卷 取 后 冷 却 方 式 对 汽 车大 梁 用 钢 氧 化 铁 皮 特 征 的 影 响 钢 铁 研 究 学 报，（）：王 银 军，董 汉 君，穆 海 玲，等卷 取 后 的 热 轧 带 钢 氧 化 铁 皮 显微 分 析 中 国 冶 金，（）：于 洋，王 畅，王 林，等热 轧 板 带 生 产 中 氧 化 的 基 本 特 点 及 麻点 缺 陷 的 成 因 与 控 制 轧 钢，（）：，王 林，于 洋，王 畅，等硅 磷 质 量 比 对 钢 铁 材 料 抗 氧 化 性 能 的影 响 上 海 金 属，（）：李 志 峰，贺 帅，邢 淑 清，等铬 元 素 添 加 对 热 轧 低 碳 钢 高 温氧 化 行 为 的 影 响 钢 铁，（）：修 回 日 期：櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪（上 接 第页），：，（，；，），：，（），：，（，），：，：，（）：，（）：，（）：，（）：修 回 日 期：櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪櫪（上 接 第页）王 云 龙，陈 银 莉，余 伟不 同 形 变 条 件 下 非 调 质 钢的 连 续 冷 却 转 变 金 属 热 处 理，（）：孙 岩，安 治 国，张 国 涛，等铁 素 体珠 光 体 型 非 调 质 钢 连 续冷 却 转 变 的 研 究 轧 钢，（）：惠 卫 军，董 瀚，翁 宇 庆中 碳 非 调 质 钢 的 高 周 疲 劳 性 能 钢 铁，（）：王 占 花，惠 卫 军，张 永 健，等控 轧 控 冷 中 碳 非 调 质 钢 的 高 周疲 劳 性 能 钢 铁，（）：修 回 日 期：