本文为控制或消除红色氧化铁皮,基于红色氧化铁皮的形成机理,采用模拟实际工业生产的加热制度,通过热重分析实验、组织观察、能谱分析（EDS）、XRD物相分析、原位观察实验等系统地研究了氧化气氛、均热段氧化时间、Si含量等对低碳含Si钢高温氧化行为的影响,分析了Fe₂SiO₄/FeO的形貌及分布规律。此外,重点讨论了氧气含量与低碳含Si钢氧化钝化行为的关系。其次,分析了钢中二元共晶物Fe₂SiO₄/FeO的形貌并澄清了其形成机制。提出了改变开始氧化温度、加热速度和冷却速率等方式,减少低碳含Si钢中网格状Fe₂SiO₄/FeO的措施。另外,采用原位观察方法明确了Fe₂SiO₄/FeO熔点与P、S含量的关系。论文研究结果表明:（1）High-1.21Si钢和Low-0.25Si钢氧化铁皮形貌类似,各层铁皮的组织结构相同,最外层为Fe₂O₃+Fe₃O₄,中间层为FeO+Fe₃O₄的混合物,最内层为Fe₂SiO₄/FeO二元共晶物,其中颜色较浅的部分为FeO基体,颜色较深的为Fe₂SiO₄。随着Si含量的增加,氧化铁皮总厚度减小。（2）当加热温度低于Fe₂SiO₄/FeO熔点温度,Fe₂SiO₄/FeO呈颗粒状分布,无明显网格状;当加热温度高于Fe₂SiO₄/FeO熔点温度,Fe₂SiO₄/FeO呈明显网格状沿着FeO晶粒晶界分布。（3）当加热温度高于Fe₂SiO₄/FeO熔点后,硅含量较多时（High-1.21Si）,Fe₂SiO₄/FeO呈明显网格状分布;当硅含量较少时（Low-0.25Si）,Fe₂SiO₄/FeO网格状不明显。随着硅含量的增加,Fe₂SiO₄/FeO的含量也增加,渗透进入FeO层的深度也越深。（4）当氧气气氛为2.0vol.%和3.0vol.%时,High-1.21Si钢出现明显的钝化期;当氧气气氛小于等于1.5vol.%时,High-1.21Si钢无明显钝化期出现。随着氧气浓度的增加,钝化期持续时间增加。（5）在升温阶段,氧气含量对High-1.21Si钢名义氧化温度影响不大,平均温度为481℃;不同氧气含量下,剧烈氧化温度基本相同,均低于Fe₂SiO₄/FeO熔点温度,阐明实验钢的剧烈氧化温度与Fe₂SiO₄/FeO熔化没有关系。在降温阶段,氧化反应停止温度随氧含量的增加而升高。（6）在一定氧气含量下,加热过程中达到一定的温度时,High-1.21Si钢氧化速度保持不变。另外,氧气含量不同时,等温阶段的氧化速率随氧气含量呈线性增加关系,液态Fe₂SiO₄/FeO对离子扩散的促进作用与氧化铁皮对离子运动的阻碍作用达到了动态平衡。（7）Si含量对低碳含Si钢的氧化行为影响取决于氧气浓度与均热段时间。当均热段温度为1260℃,氧气体积分数小于等于2.0vol.%时,Low-0.25Si钢单位面积氧化增重多于High-1.21Si钢,改变均热段时间至90min该规律不变。当氧气体积分数为3.0vol.%和4.0vol.%,均热段时间为90min时,Low-0.25Si钢的抛物线型氧化增重曲线与High-1.21Si钢的直线型氧化增重曲线相交,临界时间点随着氧气体积分数的增加而提前。此外,在类似工业加热炉条件下,High-1.21Si钢氧化增重曲线遵循线性变化规律。（8）当开始氧化温度低于剧烈氧化温度时,开始氧化温度对氧化铁皮的总增重及Fe₂SiO₄/FeO的渗透深度基本无影响。当开始氧化温度高于剧烈氧化温度时,开始氧化温度对氧化铁皮的总增重及Fe₂SiO₄/FeO的渗透深度影响较大。分段式加热制度中,弱还原性气氛的设定温度若高于该钢种的剧烈氧化温度,弱还原性气氛对整个氧化过程影响较大;且开始氧化温度越高,改善效果越好。实际工业生产中,调节剧烈氧化温度点后的氧化气氛才能有效改善含硅钢的氧化情况,降低氧化总增重和Fe₂SiO₄/FeO的渗透深度。（9）降低一加段的终止温度,提高二加段的升温速率,可以减少低碳含Si钢在高温段的停留时间,从而减少氧化烧损,明显减少网格状Fe₂SiO₄/FeO的形成,从而提高带钢表面质量。（10）冷却速度增大后,氧化铁皮厚度明显减薄,Fe₂SiO₄/FeO明显减少。因此,加热和保温工艺相同的情况下,增加冷却速率可以减少氧化铁皮厚度,减少Fe₂SiO₄/FeO含量。冷却速度由30℃/min提升到300℃/min,Fe₂SiO₄/FeO的凝固点由1169.3℃降低到1130.1℃。降低凝固点对Fe₂SiO₄/FeO的去除可能是有利的,因为液态Fe₂SiO₄/FeO的更容易被去除。（11）High-1.21Si钢中Fe₂SiO₄/FeO实际熔化温度大约为1170℃,与Fe₂SiO₄/FeO的理论熔化温度较为接近。增加P含量至0.115wt.%,Fe₂SiO₄/FeO实际熔化温度大约为954.2℃,增加S含量至0.012wt.%,Fe₂SiO₄/FeO实际熔化温度大约为1101.3℃,相对Fe₂SiO₄/FeO理论熔点温度均有所降低。增加适量的P元素,有利于在富Si区域形成FeO+Fe₂SiO₄+Fe₃（PO₄）₂三元共晶物,从而降低Fe₂SiO₄/FeO熔点温度;增加适量的S元素,在Fe₂SiO₄/基体金属界面基体侧生成熔点温度为940℃的FeO/FeS共晶化合物。通过添加适量的P或者S元素,控制除磷温度高于Fe₂SiO₄/FeO熔点温度,将提高除磷效果,增加红色氧化铁皮的去除性。（12）与type-2型液态Fe₂SiO₄/FeO相比,type-1型液态Fe₂SiO₄/FeO更容易形成网格状形貌,钉扎金属基体和内层氧化铁皮。在相同氧化程度下,type-1型液态Fe₂SiO₄/FeO的渗透深度较大。红色氧化铁皮的形成与网格状Fe₂SiO₄/FeO有关,因此,为了避免红色氧化铁皮,应当减少type-1型液态Fe₂SiO₄/FeO的生成。减少网格状Fe₂SiO₄/FeO的生成,可以从两方面考虑:降低加热炉的氧气含量和增加Fe₂SiO₄/FeO达到熔点温度前的加热速率。另外,FeO在基体Fe₂SiO₄上具有两种不同的形貌,分别为颗粒状和片层状。