论文部分内容阅读
氧化铁皮是在连铸和轧制工序中铸坯表面所生成的铁氧化物层。氧化铁皮的生成不仅会造成钢铁料损耗和设备维护难度增加,同时还会导致包括铁皮坑、红锈、铁皮压入、酸洗残留等表面缺陷。而连铸坯的“热脆裂纹”是因Cu等残余元素在氧化铁皮层／金属基体界面富集并向晶界进一步渗透所生成的表面网状裂纹所至。因此,开展连铸坯表面氧化铁皮生成特性的深入研究,对于实现连铸坯表面氧化铁皮减量化和铸坯表面质量提高具有重要理论和实际意义。本文采用高温实验方法并结合金相显微镜,扫描电镜和能谱分析等检测手段,对两种含铜钢及铁素体不锈钢连铸坯氧化铁皮表观形貌、微观结构及物相组成进行了研究,考察了不同铸坯表面温度和连续冷却条件下铸坯表面温度、环境氧势以及合金元素对连铸坯氧化铁皮生成特性的影响,研究了氧化铁皮生成对钢中Cu富集行为的影响。研究结果表明,铸坯表面温度对氧化铁皮生成速率影响显著,本实验条件下20CrMnTi、45号钢以及TTS443M连铸坯的氧化活化能分别为226.5kJ/mol、221.0kJ/mol以及412.2kJ/mol。TTS443M钢连铸坯所生成氧化铁皮厚度远小于20CrMnTi和45号铸坯的氧化铁皮厚度。TTS443M钢连铸坯所生成氧化铁皮致密性好于20CrMnTi和45号钢氧化铁皮,且与基体结合紧密。铸坯表面温度越高,氧化铁皮层中高价氧化物所占比例越大。20CrMnTi和45号钢铸坯氧化铁皮由里至外依次为FeO层、Fe304层以及Fe203层。TTS443M铸坯氧化铁皮组成为表层Fe2O3/Fe3O4;中间层FeCr2O4。20CrMnTi和高铜海洋钢在较高氧势、较高铸坯表面温度下连续冷却氧化时,氧化铁皮呈现疏松多孔,而在较低氧势时则与基体结合紧密。TTS443M钢所生成氧化铁皮与基体结合较紧密,在本实验气氛及温度条件下均无裂缝产生。在本实验铸坯表面温度及氧势气氛条件下,20CrMnTi铸坯氧化铁皮层均无明显的Cu富集。高铜海洋钢在较高氧势和较高铸坯表面温度下和较低氧势较低铸坯表面温度条件下,氧化铁皮层与基体界面处靠近基体侧存在Cu富集。铸坯表面温度足够高时,Ni含量较高的高铜海洋钢其界面前沿的Ni富集可使得富铜相被咬合至氧化层内,从而在氧化铁皮/钢基体界面处观察不到明显的Cu富集。