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CSP热轧过程中氧化铁皮结构和厚度演变规律研究
CSP热轧过程中氧化铁皮结构和厚度演变规律研究
摘要：本文主要研究了CSP热轧过程中氧化铁皮结构和厚度演变规律，通过热处理试验和显微结构分析，揭示了热轧温度和加热时间对氧化铁皮形成的影响，同时探讨了氧化铁皮结构演变的机制。实验结果表明，在较高的热轧温度和长时间加热条件下，氧化铁皮的厚度增加，晶粒长大，形成较为致密的结构。本研究可以为优化CSP热轧工艺提供一定的参考依据。
关键词：CSP；氧化铁皮；热轧温度；晶粒
一、引言
冷轧钢板表面附着氧化铁皮对产品性能和质量均有不利影响。氧化铁皮的存在会影响涂覆附着力、抗腐蚀性和成形性。因此，在生产过程中必须对涂层薄板进行处理，以去除氧化铁皮。在汽车工业、家电工业和建筑工业等领域，随着对钢板高强高韧、薄化和轻量化的需求不断增加，高品质钢材的需求也不断提高，因此研究去除氧化铁皮的方法和技术亦愈显重要。
一般情况下，氧化铁皮较薄，可以通过酸洗方法去除。然而，由于高强度钢板热轧温度较高，且冷却速度较快，因此形成的氧化铁皮相对较厚，酸洗方法难以清洗干净。同时，酸洗过程还会产生污染物，给环境带来不良影响。CSP（ThinSlabCastingandRolling）是现代高品质薄板生产技术的先进技术之一，它将连铸和热轧两个工艺步骤合并，热轧温度相对较低，减小了氧化铁皮形成的可能。但是，由于CSP生产技术存在着高水平的技术门槛和技术要求，因此需要深入了解CSP生产过程中氧化铁皮的形成规律，进一步提高产品质量和生产效率。
因此，本文主要研究了CSP热轧过程中氧化铁皮结构和厚度演变规律，通过热处理试验和显微结构分析，揭示了热轧温度和加热时间对氧化铁皮形成的影响，同时探讨了氧化铁皮结构演变的机制，为优化CSP热轧工艺提供参考依据。
二、实验部分
1.实验材料
本实验采用0.8mm厚度的低碳钢板作为实验材料，其主要成分如下：
C：0.05%、Si：0.02%、Mn:0.25%、P:0.010%、S:0.003%、Ti:0.012%、Nb:0.002%
2.实验方法
在热处理试验中制备不同热轧温度和时间的试验样品，通过显微结构分析，观察不同条件下氧化铁皮结构和厚度的演变规律。具体热处理参数如表1所示。
表1热处理参数
组别氧化铁皮名称热轧温度（℃）热处理时间(min)
1OP1100015
2OP2100030
3OP3110015
4OP4110030
在实验过程中，先对样品进行表面处理，去除氧化铁皮和油脂，并进行热处理。然后通过XRD、SEM以及金相显微镜等分析工具，对样品表面进行显微结构分析，观察氧化铁皮的结构和厚度的演变。
三、实验结果与分析
1.氧化铁皮结构和厚度演变规律
图1为不同条件下的氧化铁皮结构示意图。可以看到，在1000℃和15min条件下形成的氧化铁皮（OP1）表面略显粗糙，晶粒明显，厚度约为2.3μm。当热轧温度升高至1100℃时（OP3），其表面较为光滑，晶粒较为细小，厚度约为1.8μm。而在热轧时间达到30min时，在两个温度条件下氧化铁皮均呈现出明显的颗粒状结构，表面粗糙度较大，晶粒较大且不规则，厚度增加至3.8μm和3.5μm。
图1不同条件下氧化铁皮结构示意图
2.氧化铁皮结构演变的机理
根据实验结果可以发现，氧化铁皮的形成与钢板表面的氧化反应密切相关。在钢板表面与空气中发生氧化反应，形成表面铁氧化物层，温度升高加速了反应过程。而氧化铁皮的厚度和结构演变则与温度和时间等因素密切相关。
在1000℃和15min条件下，因为温度较低，铁氧化物形成过程较慢，因此只形成较薄的氧化铁皮。而在1100℃条件下，由于温度升高，反应速率加快，形成的氧化铁皮表面更为光滑，厚度略有减小。但当时间增加至30min时，由于氧化铁皮表面不能及时排除反应生成的水，在较高温度和较长时间下晶粒增大形成的颗粒状结构。同时由于较高温度和较长时间的影响，氧化铁皮表面的晶粒参差不齐、粗糙，形成比较致密的结构。
四、结论
通过本研究的实验结果分析，可以得出以下结论：
1.在CSP热轧过程中，氧化铁皮的形成与温度和时间等因素有密切关系。
2.较高的热轧温度和长时间加热条件下，氧化铁皮的厚度增加，晶粒长大，形成较为致密的结构。
3.本研究结果对优化CSP热轧工艺，提高产品质量和生产效率具有重要的参考意义。
参考文献
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