.1170 北京科技大学学报 第35卷 氧化层组织差异较大国.不同的氧化层构成，酸洗 产的7O0MPa级高强钢板卷氧化层结构进行了系 行为有很大的差异.三种Fe的氧化物中，FeO最容 统的研究，为今后高强钢板卷氧化层的控制提供了 易酸洗，FegO4次之，Fe2O3最难被酸还原分解b-8. 实验支撑 随着对轧制过程中钢的氧化行为研究的深入，通过 1 实验材料及方法 控制各种热轧工艺参数，工厂已经能够生产出“减 酸洗”和“免酸洗”钢，大幅度节约了能源，提高了 实验所用材料为国内某CSP厂生产的屈服强 产品的表面质量9-10 度7O0MPa级高强钢板卷，主要成分和性能见表 目前对CSP生产产品氧化层的研究较少，而 1.成品板卷厚度范围1.253.00mm、宽度为1250 且研究对象主要集中在普碳钢，对700MPa级以上 mm.终轧温度在880890℃，卷取温度在580630 高强钢的研究鲜有报道1-12.本文对某CSP厂生 ℃ 表1实验用700MPa级高强钢主要成分和性能 Table 1 Chemical composition and mechanical properties of the tested 700 MPa grade high strength steels 质量分数/% 屈服强度，ReL/MPa 抗拉强度，Rm/MPa 伸长率，A50/% Si Mn Ti,V,Mo,Cr ≤0.07 ≤0.25 ≤1.9 适量 740 816 16 为了研究成品厚度规格对氧化层厚度的影响， 结构变化以及对应的X射线衍射谱见图2和图3. 在不同厚度钢卷头部5m板宽中部分别取金相样， 结合X射线衍射图可以确定热轧卷头部和中部的 利用X射线衍射确定氧化层内部的相组成，制备试 氧化层几乎完全由Fe+Fe3O4共析组织构成，没有 样横截面金相样品，利用扫描电镜观察氧化层的截 Fe2O3和FeO组织.整个氧化层布满密密麻麻的片 面结构并统计氧化层的厚度. 层状组织，其中黑色区域为制样用的环氧树脂，呈 为了研究钢卷不同位置氧化层的差异，选取 现白色的为金属e,而深灰色的组织为Fe3O4.热 1.25mm厚度规格的成品卷.设计取样方案如下： 轧卷尾部的氧化层则主要由最外面的较薄的F2O3 研究钢卷长度方向上氧化层的差异时，分别在距热 层和内部的Fe3O4层构成，在靠近钢基体的地方有 轧卷头部5、80m以及距尾部5m处取样，试样均 少量的金属Fe颗粒.氧化层结构的显著差异反映 取自板宽中部，如图1所示：研究板宽方向氧化层 出在钢卷的冷却过程中，热轧卷的尾部暴露在空气 的变化时，以距热轧卷头部80m处的钢板为研究 中发生继续氧化，由于此时温度较低，不会生成新 对象，分别在距板边部30、60、90、300mm以及板 的FeO,而现有的FeO会继续氧化生成FegO4进而 宽中心处取样，利用X射线衍射确定氧化层的相组 被氧化为Fe2O3,从而生成Fe2O3层和FegO4层两 成，制备氧化层的横截面金相样品观察其具体的结构. 层结构. 热轧卷头部 尾部： 环氧树脂 氧化层 热轧卷中部 钢基体 中部 热轧卷尾部 头部 图1研究热轧卷长度方向上氧化层变化规律取样示意图 图2卷长方向氧化层典型的扫描电镜照片 Fig.1 Schematic illustration of sampling locations along the Fig.2 Typical SEM micrographs of oxide scales at different length direction of the hot-rolled steel strip locations along the length direction of the coil 2.1.2热轧卷宽度方向 2实验结果及分析 700MPa级高强钢热轧卷沿板宽方向的氧化层 2.1氧化层结构变化 结构变化如图4所示.结合图5中给出的X射线 2.1.1热轧卷长度方向 衍射谱，可以准确地确定氧化层的组成和结构.在 700MPa级高强钢热轧卷沿卷长方向氧化层的 钢板的最边缘氧化层主要由e3O4层构成，外面有· 1170 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 氧化层组织差异较大[4] . 不同的氧化层构成，酸洗 行为有很大的差异. 三种 Fe 的氧化物中，FeO 最容 易酸洗，Fe3O4 次之，Fe2O3 最难被酸还原分解[5−8] . 随着对轧制过程中钢的氧化行为研究的深入，通过 控制各种热轧工艺参数，工厂已经能够生产出 “减 酸洗” 和 “免酸洗” 钢，大幅度节约了能源，提高了 产品的表面质量[9−10] . 目前对 CSP 生产产品氧化层的研究较少，而 且研究对象主要集中在普碳钢，对 700 MPa 级以上 高强钢的研究鲜有报道[11−12] . 本文对某 CSP 厂生 产的 700 MPa 级高强钢板卷氧化层结构进行了系 统的研究，为今后高强钢板卷氧化层的控制提供了 实验支撑. 1 实验材料及方法 实验所用材料为国内某 CSP 厂生产的屈服强 度 700 MPa 级高强钢板卷，主要成分和性能见表 1. 成品板卷厚度范围 1.25∼3.00 mm、宽度为 1250 mm. 终轧温度在 880∼890 ℃，卷取温度在 580∼630 ℃. 表 1 实验用 700 MPa 级高强钢主要成分和性能 Table 1 Chemical composition and mechanical properties of the tested 700 MPa grade high strength steels 质量分数/ % 屈服强度, ReL/MPa 抗拉强度, Rm/MPa 伸长率, A50/% C Si Mn Ti, V, Mo, Cr 6 0.07 6 0.25 6 1.9 适量 740 816 16 为了研究成品厚度规格对氧化层厚度的影响， 在不同厚度钢卷头部 5 m 板宽中部分别取金相样， 利用 X 射线衍射确定氧化层内部的相组成，制备试 样横截面金相样品，利用扫描电镜观察氧化层的截 面结构并统计氧化层的厚度. 为了研究钢卷不同位置氧化层的差异，选取 1.25 mm 厚度规格的成品卷. 设计取样方案如下： 研究钢卷长度方向上氧化层的差异时，分别在距热 轧卷头部 5、80 m 以及距尾部 5 m 处取样，试样均 取自板宽中部，如图 1 所示；研究板宽方向氧化层 的变化时，以距热轧卷头部 80 m 处的钢板为研究 对象，分别在距板边部 30、60、90、300 mm 以及板 宽中心处取样，利用 X 射线衍射确定氧化层的相组 成，制备氧化层的横截面金相样品观察其具体的结构. 图 1 研究热轧卷长度方向上氧化层变化规律取样示意图 Fig.1 Schematic illustration of sampling locations along the length direction of the hot-rolled steel strip 2 实验结果及分析 2.1 氧化层结构变化 2.1.1 热轧卷长度方向 700 MPa 级高强钢热轧卷沿卷长方向氧化层的 结构变化以及对应的 X 射线衍射谱见图 2 和图 3. 结合 X 射线衍射图可以确定热轧卷头部和中部的 氧化层几乎完全由 Fe+Fe3O4 共析组织构成，没有 Fe2O3 和 FeO 组织. 整个氧化层布满密密麻麻的片 层状组织，其中黑色区域为制样用的环氧树脂，呈 现白色的为金属 Fe，而深灰色的组织为 Fe3O4. 热 轧卷尾部的氧化层则主要由最外面的较薄的 Fe2O3 层和内部的 Fe3O4 层构成，在靠近钢基体的地方有 少量的金属 Fe 颗粒. 氧化层结构的显著差异反映 出在钢卷的冷却过程中，热轧卷的尾部暴露在空气 中发生继续氧化，由于此时温度较低，不会生成新 的 FeO，而现有的 FeO 会继续氧化生成 Fe3O4 进而 被氧化为 Fe2O3，从而生成 Fe2O3 层和 Fe3O4 层两 层结构[13] . 图 2 卷长方向氧化层典型的扫描电镜照片 Fig.2 Typical SEM micrographs of oxide scales at different locations along the length direction of the coil 2.1.2 热轧卷宽度方向 700 MPa 级高强钢热轧卷沿板宽方向的氧化层 结构变化如图 4 所示. 结合图 5 中给出的 X 射线 衍射谱，可以准确地确定氧化层的组成和结构. 在 钢板的最边缘氧化层主要由 Fe3O4 层构成，外面有