[发明专利]一种钢材氧化铁皮高温热变形行为的控制方法

说明书

本发明的一种钢材氧化铁皮高温热变形行为的控制方法，在采用热模拟实验机进行圆柱体单向压缩实验基础上，通过更改试样形状来模拟生产现场热轧过程中的氧化铁皮变形行为，属于轧钢技术领域。方法为：将热轧钢材加工成圆柱型试样，在圆柱型试样两端各切割出一个U型槽，并将槽底打磨光滑。实验过程中将加工好的试样放在热模拟两个压头中间，将试样加热到所需温度，保温一定时间，让氧化铁皮在试样的槽中生长，然后再以不同的变形量压缩试样。本发明由于对试样的形状进行了改进可以为氧化铁皮生长提供空间，能够模拟热轧过程中氧化铁皮的变形行为，并且可以对加热温度和变形量对氧化铁皮塑性的影响进行研究。

技术领域：

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种钢材氧化铁皮高温热变形行为的控制方法。

背景技术：

钢铁材料的热轧温度范围是800-1250℃，由于钢铁材料生产还不能在全真空条件下进行，生产现场充满了氧化性气氛，所以热轧温度范围内钢铁材料的表面氧化铁皮生长速率特别快，所以无论是型材，棒材还是板材在它们热轧成型的过程中表面都会被氧化铁皮所覆盖。虽然在轧制过程中有高压水将热轧钢材表面氧化铁皮除去，然而由于除鳞之后钢板的温度依旧很高所以钢材表面极易生成新的氧化铁皮。在轧制过程中氧化铁皮和基体之间存在的性能差异，轧制工艺不合理就会造成氧化铁皮破裂破坏了钢材的表面质量。提高钢板的表面质量目前亟待解决的研究热点，通过对现有的研究进行总结，可以发现氧化铁皮的厚度和结构控制成为了解决该问题的关键。

根据热轧现场生产设备和生产工艺，将氧化铁皮的生长过程分为以下三个阶段。一是在加热炉中生长的氧化铁皮被称为一次氧化铁皮，这一阶段的氧化铁皮厚度可以达到几毫米；二是在粗轧阶段生成的氧化铁皮被称为二次氧化铁皮，这一阶段的氧化铁皮厚度可以达到几百微米；三是在终轧和冷却过程生成的氧化铁皮被称为三次氧化铁皮，这一阶段的氧化铁皮厚度在100微米以下。根据目前的研究结果可以确定钢铁材料的表面氧化铁皮呈现分层结构且主要分为三层，这三层分别是靠近基体氧化层为FeO，中间层为Fe₃O₄和最外侧的氧化层为Fe₂O₃。分层结构的出现主要是由于铁离子和氧离子在高温状态时的相互扩散导致的。一直以来各国学者普遍认同的是热轧碳钢的氧化铁皮是由90-94％FeO，5-8％Fe₃O₄和低于2％ Fe₂O₃组成的，通过对三种氧化物含量的对比可以发现铁离子在FeO中的扩散速度比在Fe₃O₄中的扩散速度快，而氧离子在Fe₂O₃层中的扩散速度非常的缓慢，这就使得氧化铁皮的各层结构拥有不同的微观形貌和性能。在高温状态时，这三层氧化铁皮结构的塑性优劣情况是FeO ＞Fe₃O₄＞Fe₂O₃。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种钢材氧化铁皮高温热变形行为的控制方法，借助热模拟实验机模拟现场热轧生产过程，通过控制加热温度，保温时间和变形量三个参数进行单道次压缩实验，确定适合热轧生产的钢基体和氧化铁皮耦合变形制度，提高热轧材表面质量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钢材氧化铁皮高温热变形行为的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，预处理阶段：

(1)将开坯之后的钢锭放在加热炉中，1200～1250℃，保温3～4h，经轧制和切割后，形成圆柱形试样，所述的试样直径为8～10mm，高度为10～15mm；

(2)在试样两端切割出U型槽，将槽底部打磨光滑，槽底粗糙度为0.8～1.7μm；

步骤2，清洗阶段：

对加工好的试样进行清洗，以去除试样表面油污等杂质；