在冷卻過程中，碳鋼氧化皮會發(fā)生Fe₁__y0的相變過程，包括Fe₃O₄的先共析反應(yīng)。理論上，F(xiàn)e₃O₄先共析反應(yīng)發(fā)生在570℃以上，而共析反應(yīng)則發(fā)生在570℃以下。當(dāng)冷卻速度較快時，先共析反應(yīng)和共析反應(yīng)的實際發(fā)生溫度范圍會下移，如共析發(fā)應(yīng)可在570~220℃的溫度下進行，發(fā)生所謂的“遲滯共析反應(yīng)”。

　　熱軋工藝過程和氧化皮類別

　　帶鋼的熱連軋生產(chǎn)工藝過程主要包括板坯再熱、粗軋、精軋、層流冷卻、卷取和鋼卷空冷等，該過程從鋼坯在1200℃左右的溫度加熱開始，經(jīng)歷整個軋程一直到室溫。工藝段不同，帶鋼的氧化條件不同，因而氧化皮組成和結(jié)構(gòu)變化較大。

　　熱連軋生產(chǎn)起始于鋼坯在加熱爐中的再熱，一般采用燃氣將鋼坯加熱到1200~1250℃。由于加熱爐內(nèi)的氣氛具有氧化性，而且加熱時間長達3~4h，故在板坯出爐時表面會形成厚達2~3mm的氧化皮，而且在鋼坯經(jīng)傳送臺傳送時，氧化皮還會加速生長。生產(chǎn)上將這種氧化皮稱作“一次氧化皮”（Primary  sca1e），在粗軋機之前采用高壓除鱗箱（PSB）去除。在鋼材的生產(chǎn)過程中，一次氧化皮的形成是導(dǎo)致鋼材燒損的主要原因，燒損量約占1%~3%。

　　粗軋的溫度約為1000~1200℃，除鱗后的碳鋼表面在粗軋過程中還會形成新的氧化皮。粗軋一般要經(jīng)5~7個道次，粗軋后形成的氧化皮厚度約為100μm，稱為“二次氧化皮”（SecOndary  sca1e）。二次氧化皮采用高壓水（RSB）在每個道次或部分道次中加以去除，并在精軋機入口前用另一高壓除鱗箱（FSB）進行徹底清除。

　　精軋的溫度一般在1000℃附近，精軋過程中形成的氧化皮稱作“三次氧化皮”（Tertiary  or  ternary scale），厚度約為7~15μm，因鋼種、工藝和產(chǎn)線的不同而略有差異。精軋中，在F1甚至F2機架出口處常配有高壓水除鱗噴嘴（IFSB），用于精軋初期帶鋼表面除鱗，其后直至終軋完了不再除鱗。值得指出的是，終軋完了形成的氧化皮在層冷過程中由于板溫較高還會進一步生長，尤其是在中段層冷之前，氧化皮生長速度較快。最終三次氧化皮隨帶鋼一同卷取進入鋼卷的緩慢冷卻階段。

　　傳統(tǒng)上，將精軋中形成的氧化皮和帶鋼表面在室溫下的最終氧化皮統(tǒng)稱為三次氧化皮。然而帶鋼卷取后由于張力的作用使相鄰鋼板的中間部位緊密貼合，而鋼板邊部由于沿板寬方向的凸度造成邊部減薄形成縫隙，因此鋼卷冷卻過程中鋼板的中間部位和邊部與空氣的接觸程度不同，從而持續(xù)的氧化反應(yīng)程度不同。在一定的溫度以上，邊部的氧化會繼續(xù)發(fā)生，而中間部位由于缺氧主要發(fā)生高價氧化物還原，進而發(fā)生氧化物的先共析反應(yīng)和遲滯共析反應(yīng)，導(dǎo)致高溫下形成的FeO發(fā)生相變而形成不同組成和結(jié)構(gòu)的最終氧化皮。

　　鑒于熱軋帶鋼高溫和室溫下氧化皮組成與結(jié)構(gòu)的明顯差異，試驗中將室溫下的最終氧化皮定義為“四次氧化皮”（Quartus  sca1e），并詳細論述了四次氧化皮的結(jié)構(gòu)特點和轉(zhuǎn)變規(guī)律。根據(jù)鋼卷冷卻過程中氧化和相變反應(yīng)程度的不同，可將帶鋼表面的氧化皮大致分為邊部的三層結(jié)構(gòu)氧化皮、板寬1/4處的兩層結(jié)構(gòu)氧化皮和鋼板中間部位的混合氧化皮，而中間部位的氧化皮又可根據(jù)組成和結(jié)構(gòu)分為I型、Ⅱ型及Ⅲ型等三種類型，見圖3.結(jié)合熱軋生產(chǎn)工藝可知，決定熱軋帶鋼四次氧化皮厚度的主要因素是終軋溫度（FT），而決定氧化皮組成與結(jié)構(gòu)的主要因素是卷取溫度（CT）與冷卻條件。四次氧化皮的組成與結(jié)構(gòu)決定了熱軋帶鋼產(chǎn)品的酸洗性能、銹蝕性能和氧化皮的力學(xué)性能。
 

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