CSP生产700MPa级高强钢板卷氧化层分布规律

D0L:10.13374.issn1001-053x.2013.09.010 第35卷第9期 北京科技大学学报 Vol.35 No.9 2013年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep.2013 CSP生产700MPa级高强钢板卷氧化层分布规律 邱雪松)，康永林)凶，张永锟)，谭佳梅2)，张超2)，陈良2) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)武汉钢铁集团条材总厂CSP分厂，武汉430083 ☒通信作者，E-mail:kangylin@ustb.edu.cn 摘要对CSP生产的TO0MP级高强钢板卷上表面氧化层进行了研究.发现钢卷沿卷长方向头部、中部氧化层主要 由Fe+Fe3O4共析组织构成，而尾部则主要由Fe2O3层和FeO4层双层组织构成.沿板宽方向，边部的氧化层较厚，离 边部越远，氧化层越薄.从边部到板宽中心，Fe2O3层和FegO4层的比例逐渐减少，Fe+Fe3O4共析组织逐渐增加，到 距边部3O0mm时氧化层几乎全部由Fe+FegO4共析组织构成.相较于CSP生产的SPHC钢，前者氧化层厚度对板卷 厚度变化不太敏感 关键词高强钢：CSP工艺：钢板：氧化物：氧化层 分类号TG142 Oxide scale distribution on 700 MPa grade high strength steel coils rolled by CSP process QIU Xue-song 1),KANG Yong-lin 1),ZHANG Yong-kun 2),TAN Jia-mei 2),ZHANG Chao 2), CHEN Liang2) 1)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)CSP Plant,Wuhan Iron Steel Corporation,Wuhan 430083,China Corresponding author,E-mail:kangylin@ustb.edu.cn ABSTRACT Oxide scales on the surface of 700 MPa grade high strength steel produced by CSP process were studied in this paper.It is found that along the length direction of the coil,the oxide scales on the head and the middle mostly consist of magnetite-iron eutectoid,but the oxide scale on the tail is a double-layered structure with the outer layer of Fe2Os and the inner layer of FesO4.Along the width direction of the coil,the oxide scale is thick at the edge,and it thins as far away from the edge.The percentage of Fe2Os and FesO4 phase decreases and the proportion of magnetite-iron eutectoid increases from the edge to the width center.When the distance is over 300 mm apart from the edge the oxide scale entirely consists of magnetite-iron eutectoid.In comparison with SPHC steel produced by CSP,the oxide scale thickness of 700 MPa grade high strength steel produced by CSP is less sensitive to strip thickness. KEY WORDS high strength steel;CSP process;steel sheet;oxides;oxide scales 热轧卷氧化层的厚度和结构对酸洗过程的影者测得的三层间的比例不尽相同-到.终轧完成后 响很大，同时也是生产高表面质量冷轧产品的关键.钢卷在堆放的过程中，当温度低于570℃时，根据 最近l0年来，国内外对传统工艺生产的普碳钢氧Fe-O相图，FeO分解发生共析反应生成Fe+Fe3O4 化层进行了系统的研究.热轧态时典型的氧化层组 的混合物.最终室温得到的氧化层组织应当为外面 织为最外层较薄的Fe2O3层，中间的FegO4层以及 的较薄的Fe2O3层，中间的Fe3O4层以及内部的 内部的FeO层，由于钢种成分以及热轧工艺参数 Fe+FegO4共析组织层.卷取温度和钢卷的冷却速 的波动对氧化层的生成有很大的影响，因此不同学 度对FeO层的分解有较大的影响，造成最终得到的 收稿日期：2012-08-01 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(2009AA03Z518)

第 35 卷 第 9 期 北 京 科 技 大 学 学 报 Vol. 35 No. 9 2013 年 9 月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep. 2013 CSP 生产 700 MPa 级高强钢板卷氧化层分布规律 邱雪松1)，康永林1) ，张永锟2)，谭佳梅2)，张 超2)，陈 良2) 1) 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083 2) 武汉钢铁集团条材总厂 CSP 分厂, 武汉 430083 通信作者，E-mail: kangylin@ustb.edu.cn 摘 要 对 CSP 生产的 700 MPa 级高强钢板卷上表面氧化层进行了研究. 发现钢卷沿卷长方向头部、中部氧化层主要 由 Fe+Fe3O4 共析组织构成，而尾部则主要由 Fe2O3 层和 Fe3O4 层双层组织构成. 沿板宽方向，边部的氧化层较厚，离 边部越远，氧化层越薄. 从边部到板宽中心，Fe2O3 层和 Fe3O4 层的比例逐渐减少，Fe+Fe3O4 共析组织逐渐增加，到 距边部 300 mm 时氧化层几乎全部由 Fe+Fe3O4 共析组织构成. 相较于 CSP 生产的 SPHC 钢，前者氧化层厚度对板卷 厚度变化不太敏感. 关键词 高强钢；CSP 工艺；钢板；氧化物；氧化层 分类号 TG142 Oxide scale distribution on 700 MPa grade high strength steel coils rolled by CSP process QIU Xue-song 1), KANG Yong-lin 1) , ZHANG Yong-kun 2), TAN Jia-mei 2), ZHANG Chao 2) , CHEN Liang 2) 1) School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) CSP Plant, Wuhan Iron & Steel Corporation, Wuhan 430083, China Corresponding author, E-mail: kangylin@ustb.edu.cn ABSTRACT Oxide scales on the surface of 700 MPa grade high strength steel produced by CSP process were studied in this paper. It is found that along the length direction of the coil, the oxide scales on the head and the middle mostly consist of magnetite-iron eutectoid, but the oxide scale on the tail is a double-layered structure with the outer layer of Fe2O3 and the inner layer of Fe3O4. Along the width direction of the coil, the oxide scale is thick at the edge, and it thins as far away from the edge. The percentage of Fe2O3 and Fe3O4 phase decreases and the proportion of magnetite-iron eutectoid increases from the edge to the width center. When the distance is over 300 mm apart from the edge the oxide scale entirely consists of magnetite-iron eutectoid. In comparison with SPHC steel produced by CSP, the oxide scale thickness of 700 MPa grade high strength steel produced by CSP is less sensitive to strip thickness. KEY WORDS high strength steel; CSP process; steel sheet; oxides; oxide scales 热轧卷氧化层的厚度和结构对酸洗过程的影 响很大，同时也是生产高表面质量冷轧产品的关键. 最近 10 年来，国内外对传统工艺生产的普碳钢氧 化层进行了系统的研究. 热轧态时典型的氧化层组 织为最外层较薄的 Fe2O3 层，中间的 Fe3O4 层以及 内部的 FeO 层，由于钢种成分以及热轧工艺参数 的波动对氧化层的生成有很大的影响，因此不同学 者测得的三层间的比例不尽相同[1−3] . 终轧完成后 钢卷在堆放的过程中，当温度低于 570 ℃时，根据 Fe-O 相图，FeO 分解发生共析反应生成 Fe+Fe3O4 的混合物. 最终室温得到的氧化层组织应当为外面 的较薄的 Fe2O3 层，中间的 Fe3O4 层以及内部的 Fe+Fe3O4 共析组织层. 卷取温度和钢卷的冷却速 度对 FeO 层的分解有较大的影响，造成最终得到的 收稿日期：2012–08–01 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目 (2009AA03Z518) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2013.09.010

.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

第9期 邱雪松等：CSP生产700MPa级高强钢板卷氧化层分布规律 1171· 一层薄的Fe2O3层，内部有稀少的金属Fe颗粒.FegO4共析组织增多.当距边部的距离超过300mm 距边部60mm处Fe3O4层内部出现了片层状的 时，整个氧化层几乎全部由Fe+Fe3O4共析组织构 Fe+Fe3O4共析组织，其靠近钢基体分布，但没有 成，而Fe2O3层则完全消失.另外，通过X射线衍 形成一个连续的共析层，氧化层的外部同样有非常 射谱可以确定，在所有试样的氧化层结构中，很少 薄的Fe2O3层.距边部90mm处的氧化层内部，靠 或者没有残留的FeO组织 近钢基体处有一层明显的Fe+e3O4共析组织组成 ☐一FeOu 的片层状结构，氧化层最外部同样为F2O3层.距 ●—FeO3 边部300mm处和钢板中心处的氧化层结构相似， △—Fe 几乎全部由Fe+FegO4共析组织构成，最外部没有 板宽中部 明显的Fe2O3层. 距边部300mm 况A a—FeO4 -Fe.O 距边部90mR危朵e八儿△ △-Fe 距边部60m口 是。肌△ △ 热轧卷头部 距边部30m年●口 。肌A 久夏 20 30 0 5060 708090100 热轧卷中部 20/() 图5卷宽方向氧化层的X射线衍射图 热轧卷尾部片。 Fig.5 X-ray diffraction patterns of oxide scales along the width direction of the coil 20 30 40. 5060 70 8090100 20/() 表2沿卷宽方向氧化层的构成 图3卷长方向氧化层的X射线衍射谱 Table 2 Composition of oxide scales along the width direc- Fig.3 X-ray diffraction patterns of oxide scales along the tion of the coil length direction of the coil 距边部距离/mmFe2O3层Fe3O4层Fe+Fe3O4FeO 30 有 有 极少 无 60 交 有 有、不连续无 距边部30mm 90 有 有 有、连续 无 300 无 无 全部 无 距边部60mm 中心 无 无 全部 无 环氧树脂 利用Imagetool软件测量板宽不同位置氧化层 氧化层+ 距边部90mm 的平均厚度，绘制结果如图6所示.可以看出，钢 钢基体+ 板边部氧化层较厚，尤其是距边部60mm处，氧化 距边部300mm 层厚度达到了7m.随着离边部距离的增加，氧化 层厚度略减，整体维持在56m.边部氧化层比中 板宽中部 心厚可以用下面原因进行解释：钢卷卷取后在存放 的过程中，钢卷边部比心部相对的富氧，由于卷取 图4卷宽方向氧化层典型的扫描电镜照片 温度较高(622℃)，在有供氧的情况下，边部的钢 Fig.4 Typical SEM micrographs of oxide scales at different 会继续氧化而增厚，心部则由于有限的供氧，氧化 locations along the width direction of the coil 过程以消耗高价氧化物(Fe2O3和Fe3O4)为代价， 将实验结果绘制成表格如表2所示.从表中 氧化层不会增厚. 可以直观地看出沿板宽方向上氧化层结构的变化规 22成品氧化层厚度与钢板厚度规格的关系 律.钢卷边部的氧化层主要由FeO4层构成，内部 统计不同厚度规格700MPa级高强钢钢卷的 有极少量的金属Fe颗粒，氧化层的最外部是薄的 氧化层厚度，通过拟合得到 Fe2Og层.随着离钢板边部的距离越来越远，钢板 氧化层内部的Fe2O3层和Fe3O4层含量降低而Fe+ x=3.57+1.4h. (1)

第 9 期 邱雪松等：CSP 生产 700 MPa 级高强钢板卷氧化层分布规律 1171 ·· 一层薄的 Fe2O3 层，内部有稀少的金属 Fe 颗粒. 距边部 60 mm 处 Fe3O4 层内部出现了片层状的 Fe+Fe3O4 共析组织，其靠近钢基体分布，但没有 形成一个连续的共析层，氧化层的外部同样有非常 薄的 Fe2O3 层. 距边部 90 mm 处的氧化层内部，靠 近钢基体处有一层明显的 Fe+Fe3O4 共析组织组成 的片层状结构，氧化层最外部同样为 Fe2O3 层. 距 边部 300 mm 处和钢板中心处的氧化层结构相似， 几乎全部由 Fe+Fe3O4 共析组织构成，最外部没有 明显的 Fe2O3 层. 图 3 卷长方向氧化层的 X 射线衍射谱 Fig.3 X-ray diffraction patterns of oxide scales along the length direction of the coil 图 4 卷宽方向氧化层典型的扫描电镜照片 Fig.4 Typical SEM micrographs of oxide scales at different locations along the width direction of the coil 将实验结果绘制成表格如表 2 所示. 从表中 可以直观地看出沿板宽方向上氧化层结构的变化规 律. 钢卷边部的氧化层主要由 Fe3O4 层构成，内部 有极少量的金属 Fe 颗粒，氧化层的最外部是薄的 Fe2O3 层. 随着离钢板边部的距离越来越远，钢板 氧化层内部的 Fe2O3 层和 Fe3O4 层含量降低而 Fe+ Fe3O4 共析组织增多. 当距边部的距离超过 300 mm 时，整个氧化层几乎全部由 Fe+Fe3O4 共析组织构 成，而 Fe2O3 层则完全消失. 另外，通过 X 射线衍 射谱可以确定，在所有试样的氧化层结构中，很少 或者没有残留的 FeO 组织. 图 5 卷宽方向氧化层的 X 射线衍射图 Fig.5 X-ray diffraction patterns of oxide scales along the width direction of the coil 表 2 沿卷宽方向氧化层的构成 Table 2 Composition of oxide scales along the width direc￾tion of the coil 距边部距离/mm Fe2O3 层 Fe3O4 层 Fe+Fe3O4 FeO 30 有 有 极少 无 60 有 有 有、不连续 无 90 有 有 有、连续 无 300 无 无 全部 无 中心 无 无 全部 无 利用 Imagetool 软件测量板宽不同位置氧化层 的平均厚度，绘制结果如图 6 所示. 可以看出，钢 板边部氧化层较厚，尤其是距边部 60 mm 处，氧化 层厚度达到了 7 µm. 随着离边部距离的增加，氧化 层厚度略减，整体维持在 5∼6 µm. 边部氧化层比中 心厚可以用下面原因进行解释：钢卷卷取后在存放 的过程中，钢卷边部比心部相对的富氧，由于卷取 温度较高 (622 ℃)，在有供氧的情况下，边部的钢 会继续氧化而增厚，心部则由于有限的供氧，氧化 过程以消耗高价氧化物 (Fe2O3 和 Fe3O4) 为代价， 氧化层不会增厚. 2.2 成品氧化层厚度与钢板厚度规格的关系 统计不同厚度规格 700 MPa 级高强钢钢卷的 氧化层厚度，通过拟合得到 x = 3.57 + 1.4h. (1)

.1172 北京科技大学学报 第35卷 部氧化层则主要由Fe3O4层构成，最外面有一层 F2O3层.对于沿板宽方向氧化层的变化，板边部 的氧化层较厚，离边部越远，氧化层越薄.从边部 到板宽中心，Fe2Og层和FegO4层的比例逐渐减 少，Fe+Fe3O4共析组织逐渐增加，到距边部300 mm及以上时，氧化层几乎全部由Fe+Fe3O4共析 组织构成 (2)对于CSP生产的屈服强度700MPa级 热轧高强钢，氧化层厚度与钢板厚度的关系为x= 100200300400500600 距板边部的距离/mm 3.57+1.4h,而国内另一家CSP厂生产的SPHC钢其 图6钢卷中部氧化层沿板宽方向厚度变化 氧化层厚度与钢板厚度的关系式为x=3.96+2.1h, Fig.6 Oxide scale thickness distribution along the width di- 说明CSP生产的700MPa级高强钢氧化层厚度随 rection at the middle portion of the coil 着板卷厚度的变化不如SPHC钢敏感. 式中：x为氧化层的厚度，m:h为钢板的厚度，mm. 由式(1)可知CSP生产高强钢的氧化层厚度与板 参考文献 厚的关系是线性的，随着板厚的增加氧化层厚度也 随之增加.另外，国内有学者以某CSP厂生产的 [1]Chen R Y,Yuen W Y D.Oxide scale structures formed SPHC钢为研究对象，得到氧化层厚度与成品板厚 on commercial hot-rolled steel strip and their formation 度规格的关系： mechanisms.Ozid Met,2001,56(2):89 [2]Chen R Y,Yuen W Y D.Examination of oxide scales of x=3.96+2.1h (2) hot rolled steel products.ISIJ Int,2005,45(1):52 将两个函数绘制到一张图中见图7.通过比较可知， [3]Chen R Y,Yuen W Y D.Review of the high temperature 对于CSP生产的700MPa级高强钢品种，其产品氧 oxidation of iron and carbon steels in air or oxygen.Orid Met2003,59(6):433 化层厚度对于成品厚度规格的敏感性要低于SPHC [4]Chen R Y,Yuen W Y D.A study of the scale structure 钢).这是因为高强钢相较于SPHC钢在成分上含 of hot rolled steel strip by simulated coiling and cooling. 有较多的Cr、Si和Ti,这些元素均比Fe元素活泼， Orid Met,2000,53(6):539 能够一定程度上抑制钢的氧化. [5]Wang Y J,Mu H L,Dong H J,et al.Cause analysis of difficult pickling of oxide scale of SPHC hot rolled strip 10 and its countermeasures.Steel Rolling,2006,23(4):51 9 (王银军，穆海玲，董汉君，等.SPHC热带氧化铁皮酸洗困 SPHC钢热轧板 且8 难原因分析及对策.轧钢，2006,23(4)：51) [6]Zhang M Y,Shao G J.Effect of microstructure of oxide 7 scales on pickling of hot rolled strips.Shanghai Met,2007, 6 高强钢热轧板 29(3):41 (张孟仪，邵光杰.热轧板的氧化皮结构对酸洗效果的影响 上海金属，2007,29(3：41) [7]Gines M J L,Benite G J,Perez T,et al.Study of the 1.5 2.0 2.5 钢板厚度/mm picklability of 1.8 mm hot rolled steel strip in hydrochlo ric acid.Latin Am Appl Res,2002,32:281 图7氧化层平均厚度与钢板厚度的关系 [8 Jatuphaksamphan Y,Phinichka N,Prapakorn K,et al. Fig.7 Relationship between strip thickness and average ox- Pickling kinetics of tertiary oxide scale formed on hot- ide scale thickness rolled steel strip.J Met Mater Miner,2010,20(1):33 3结论 [9]Sun B,Cao G M,Liu Z Y,et al.Analysis of tertiary oxide scale with different hot rolling processes parameters.Phys (1)对于CSP生产的屈服强度700MPa级 Eram Test,2010,28(6):1 热轧高强钢，热轧卷头部和中部板宽中心氧化层 (孙彬，曹光明，刘振字，等.不同热连轧工艺参数条件下三 结构主要由Fe+FeO4共析组织构成：热轧卷尾 次氧化铁皮的分析.物理测试，2010,28(6)：1)

· 1172 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 图 6 钢卷中部氧化层沿板宽方向厚度变化 Fig.6 Oxide scale thickness distribution along the width di￾rection at the middle portion of the coil 式中：x 为氧化层的厚度，µm；h 为钢板的厚度，mm. 由式 (1) 可知 CSP 生产高强钢的氧化层厚度与板 厚的关系是线性的，随着板厚的增加氧化层厚度也 随之增加. 另外，国内有学者以某 CSP 厂生产的 SPHC 钢为研究对象，得到氧化层厚度与成品板厚 度规格的关系： x = 3.96 + 2.1h. (2) 将两个函数绘制到一张图中见图 7. 通过比较可知， 对于 CSP 生产的 700 MPa 级高强钢品种，其产品氧 化层厚度对于成品厚度规格的敏感性要低于 SPHC 钢[11] . 这是因为高强钢相较于 SPHC 钢在成分上含 有较多的 Cr、Si 和 Ti，这些元素均比 Fe 元素活泼， 能够一定程度上抑制钢的氧化. 图 7 氧化层平均厚度与钢板厚度的关系 Fig.7 Relationship between strip thickness and average ox￾ide scale thickness 3 结论 (1) 对于 CSP 生产的屈服强度 700 MPa 级 热轧高强钢，热轧卷头部和中部板宽中心氧化层 结构主要由 Fe+Fe3O4 共析组织构成；热轧卷尾 部氧化层则主要由 Fe3O4 层构成，最外面有一层 Fe2O3 层. 对于沿板宽方向氧化层的变化，板边部 的氧化层较厚，离边部越远，氧化层越薄. 从边部 到板宽中心，Fe2O3 层和 Fe3O4 层的比例逐渐减 少，Fe+Fe3O4 共析组织逐渐增加，到距边部 300 mm 及以上时，氧化层几乎全部由 Fe+Fe3O4 共析 组织构成. (2) 对于 CSP 生产的屈服强度 700 MPa 级 热轧高强钢，氧化层厚度与钢板厚度的关系为 x= 3.57+1.4h，而国内另一家 CSP 厂生产的 SPHC 钢其 氧化层厚度与钢板厚度的关系式为 x=3.96+2.1h， 说明 CSP 生产的 700 MPa 级高强钢氧化层厚度随 着板卷厚度的变化不如 SPHC 钢敏感. 参 考 文 献 [1] Chen R Y, Yuen W Y D. Oxide scale structures formed on commercial hot-rolled steel strip and their formation mechanisms. Oxid Met, 2001, 56(2): 89 [2] Chen R Y, Yuen W Y D. Examination of oxide scales of hot rolled steel products. ISIJ Int, 2005, 45(1): 52 [3] Chen R Y, Yuen W Y D. Review of the high temperature oxidation of iron and carbon steels in air or oxygen. Oxid Met, 2003, 59(6): 433 [4] Chen R Y, Yuen W Y D. A study of the scale structure of hot rolled steel strip by simulated coiling and cooling. Oxid Met, 2000, 53(6): 539 [5] Wang Y J, Mu H L, Dong H J, et al. Cause analysis of difficult pickling of oxide scale of SPHC hot rolled strip and its countermeasures. Steel Rolling, 2006, 23(4): 51 (王银军, 穆海玲, 董汉君, 等. SPHC 热带氧化铁皮酸洗困 难原因分析及对策. 轧钢, 2006, 23(4): 51) [6] Zhang M Y, Shao G J. Effect of microstructure of oxide scales on pickling of hot rolled strips. Shanghai Met, 2007, 29(3): 41 (张孟仪, 邵光杰. 热轧板的氧化皮结构对酸洗效果的影响. 上海金属, 2007, 29(3): 41) [7] Gines M J L, Benite G J, Perez T, et al. Study of the picklability of 1.8 mm hot rolled steel strip in hydrochlo￾ric acid. Latin Am Appl Res, 2002, 32: 281 [8] Jatuphaksamphan Y, Phinichka N, Prapakorn K, et al. Pickling kinetics of tertiary oxide scale formed on hot￾rolled steel strip. J Met Mater Miner, 2010, 20(1): 33 [9] Sun B, Cao G M, Liu Z Y, et al. Analysis of tertiary oxide scale with different hot rolling processes parameters. Phys Exam Test, 2010, 28(6): 1 (孙彬, 曹光明, 刘振宇, 等. 不同热连轧工艺参数条件下三 次氧化铁皮的分析. 物理测试, 2010, 28(6): 1)

第9期 邱雪松等：CSP生产700MPa级高强钢板卷氧化层分布规律 ·1173· [10]Yu Y,Tang S,Guo X B,et al.Formation and elimination 皮厚度分布.中国冶金，2006,16(8)：27) of red scale on hot rolled strip.Iron Steel,2006,41(11):[12]Li X H,Kang Y L,Wu G L,et al.Oxide scale microstruc- 60 ture evolution of thin slab and strip coil hot rolled by CSP. (于洋，唐帅，郭晓波，等.热轧卷板氧化铁皮形成机理及控 J Iron Steel Research,2009,21(12):20 制策略的研究.钢铁，2006,41(11)：50) (黎先浩，康永林，吴光亮，等.CSP流程薄板坯及热轧板 [11]Che Y M,Zhang H M,Chen Q A,et al.Scale thickness 卷氧化皮组织演变.钢铁研究学报，2009,21(12)：20) distribution on SPHC coil rolled by CSP process.China [13]Chen R Y,Yuen W Y D.Effects of finishing and coiling fetall,.2006,16(8):27 temperatures on the scale structure and picklability of hot (车彦民，章华明，陈其安，等.CSP热轧SPHC板卷氧化 rolled strip.Iron Steelmaker,2000,27(4):47

第 9 期 邱雪松等：CSP 生产 700 MPa 级高强钢板卷氧化层分布规律 1173 ·· [10] Yu Y, Tang S, Guo X B, et al. Formation and elimination of red scale on hot rolled strip. Iron Steel, 2006, 41(11): 50 (于洋, 唐帅, 郭晓波, 等. 热轧卷板氧化铁皮形成机理及控 制策略的研究. 钢铁, 2006, 41(11): 50) [11] Che Y M, Zhang H M, Chen Q A, et al. Scale thickness distribution on SPHC coil rolled by CSP process. China Metall, 2006, 16(8): 27 (车彦民, 章华明, 陈其安, 等. CSP 热轧 SPHC 板卷氧化 皮厚度分布. 中国冶金, 2006, 16(8): 27) [12] Li X H, Kang Y L, Wu G L, et al. Oxide scale microstruc￾ture evolution of thin slab and strip coil hot rolled by CSP. J Iron Steel Research, 2009, 21(12): 20 (黎先浩, 康永林, 吴光亮, 等. CSP 流程薄板坯及热轧板 卷氧化皮组织演变. 钢铁研究学报, 2009, 21(12): 20) [13] Chen R Y, Yuen W Y D. Effects of finishing and coiling temperatures on the scale structure and picklability of hot rolled strip. Iron Steelmaker, 2000, 27(4): 47