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转炉连铸921A钢是国家“十五”重点科技攻关项目。921A钢属Ni-Cr-Mo-V系的低合金钢。通常含Ni、Cr钢板表面形成的氧化铁皮很难去除,严重地影响了钢板表面质量。国内外除采用高压水除鳞外,有的采用机械打磨等手段,甚至有的采用包铁皮的方法来减少氧化。因此大大地提高了钢材生产的成本。能否采用合理的钢坯加热工艺来解决这一难题,将对生产的经济效益带来巨大影响。为此,本文首先利用金相显微镜,扫描电镜和X射线衍射等微观分析手段,对921A钢坯在加热中,按常规加热制度形成的氧化铁皮的形成规律,进行了分析研究。在此分析结果的基础上,提出分段加热的新方法,并在实验室进行了试验,得到以下的研究结果:
1.观察分析发现常规工艺形成的氧化铁皮附近的基体中合金元素发生了不均匀的重新分布,使氧化铁皮以树根式向基体内生长,即形成所谓的咬合层。厚度15.0um它是造成含Ni、Cr钢氧化铁皮难除净的根本原因。
2.分段加热的不同加热制度的所有试样表面形成的氧化铁皮中的咬合层均比连续升温的常规工艺(17号试样)的咬合层薄,这就是分段加热工艺的显著优点。
3.分段加热工艺第二段形成的氧化层分为:第一层呈黑色致密的氧化层;第二层类似虎皮花纹的氧化层,层内有氧化了的奥氏体晶界隐约可见;第三层是由氧化了的晶界和弥散分布的细小氧化斑点组成的初始氧化层。初始氧化层随加热时间增加,逐渐向基体内推移,原来的位置被虎皮层代替,虎皮层又被第一层取代,这就是氧化层逐渐向基体内推进的过程,随时间增长推进速度减慢。第二,三层总合称为咬合层。
4.从实验室分段加热形成咬合层前沿的扫描电镜观察发现:奥氏体晶界首先被氧化,表明晶界是O向基体内扩散的通道,然后再向晶粒内部扩散,形成细小弥散的氧化物斑点。
5.不同的分段加热工艺,形成的咬合层厚度不同,前沿平直度不同。低温段,相同温度加热,保温时间长的咬合层宽度小、前沿较平直;其中1000℃保温两小时加热制度形成的咬合层最薄,前沿平直,氧化铁皮容易去除。
6.X射线衍射分析表明:分段加热形成的氧化铁皮也是由Fe2O3、Fe3O4、FeO组成。