连铸过程中,由二冷区至空冷区,铸坯表面均有大量氧化铁皮生成,造成钢铁料损耗和设备维护难度增加。同时,因残余元素富集而产生于氧化铁皮与金属基体界面处的网状裂纹还会导致铸坯“热脆”的发生。然而,一直以来,连铸过程的铸坯表面氧化铁皮问题并没有得到足够重视,既缺乏相关基础研究工作,生产实际中也鲜有控制措施被采用。本文结合连铸工艺条件,采用热力学计算与高温实验相结合的研究方法,并借助于金相显微镜、SEM-EDS和XRD等检测分析手段,对铸坯表面氧化铁皮的物相组成、生成特性及微观结构进行了研究。所得研究结果如下。连铸二冷区温度范围内,低水蒸汽分压时,铸坯氧化铁皮中物相为铁的复合氧化物。高水蒸汽分压时,氧化铁皮物相为FeO或者FeO和铁的复合氧化物。连铸空冷区温度范围内,合金元素含量和种类对铸坯氧化铁皮物相组成无影响,均为Fe2O3相。环境氧势及温度越高,铸坯氧化铁皮层越厚。相同条件下,铁素体不锈钢铸坯氧化铁皮厚度远小于45号钢及20CrMnTi钢,铁素体不锈钢中铬元素对氧化铁皮的生成具有抑制作用。对于20CrMnTi钢和45号钢而言,其氧化铁皮结构中外氧化层的致密度高于内氧化层,内氧化层与基体结合处易形成裂逢。此外,低温下形成的氧化铁皮致密度高于高温下的氧化铁皮。20CrMnTi钢和45号钢铸坯氧化铁皮结构由里至外依次为FeO层、Fe3O4层以及Fe2O3层。其中,FeO层最厚,而Fe2O3层最薄。同时,45号钢氧化铁皮层中高价氧化物所占比例较高。铁素体不锈钢氧化铁皮外层物相为Fe2O3/Fe3O4,而内层则为FeCr2O4。 FeCr2O4尖晶石相的生成增强了氧化层与基体的结合度。20CrMnTi钢和TTS443M铁素体不锈钢在氧化铁皮与基体交界处均存在Cr和Si元素的富集,而Mn元素则分布均匀。