在热轧生产中，板坯在热轧前需经高温加热，在加热过程中不可避免的会有氧化铁皮的产生，这会造成板材的成品率下降，也会造成钢材表面质量的下降。热轧酸洗板生产中常有一种类似山水画纹的表面缺陷存在，这种缺陷通过正常的酸洗无法得到去除。本文应用体视显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射等手段对该缺陷进行了分析，研究了其结构特点，确定了缺陷实质，并通过对实际生产中缺陷分布的调研，分析了缺陷的形成原因；通过实验室热粗轧实验，考察了热轧温度对轧件表面形貌的影响，同时借助于有限元分析软件MSC.Marc建立了一般热轧过程的有限元模型，对热轧过程轧件表面的应力应变进行了模拟；在此基础上，通过实验室高温氧化实验，对低碳钢热轧加热工艺下的高温氧化层结构及其演变规律进行了研究。对热轧酸洗板表面氧化缺陷区的光学与扫描电镜以及能谱分析结果表明，宏观山水画纹缺陷区实际并没有完整的氧化皮，主要为酸洗后暴露出的基体铁，以及沿轧向分布的破碎程度不等、不完整的氧化铁；酸洗前热轧板的表面氧化层分为两层结构，外氧化层存在众多纵、横向裂缝，与内层氧化层结合弱，易酸洗去除；中间氧化层不均匀分布着铁氧化物和金属铁，金属铁对内层铁氧化物的压制和粘着，是造成其周边区域氧化层不易酸洗的原因。实验室高温粗轧模拟实验结果表明，当轧制温度较高时热轧板试样表面将产生皱纹现象，轧制温度越高，轧后热轧板表面皱纹现象越严重；高温热轧生成的表面皱纹状的金属在随后轧平时会将之前除鳞未尽或随后生成的氧化铁皮压入；降低轧制温度，有利于减轻轧件试样表面的皱纹现象；对钢板表面应力应变数值模拟分析结果表明：高温粗轧阶段，厚板表面各节点在宽度方向上所受的塑性应变在对称中心区域为压应变，从板中心沿板宽度向外侧，压应变逐渐下降，在板宽的边缘区域塑性应变转变为拉应变。这种塑性应变分布可以导致高温下金属变形时的皱纹行为，模拟结果还表明表面皱纹缺陷的形成在轧件中间部位较两侧多，这与宏观山水画状表面氧化缺陷的实际分布相一致。实验室高温加热氧化实验结果表明，低碳钢高温氧化层可以分为五层：氧化内层主要含FeO，同时含一定量Fe3O4和Fe2O3；次内层主要含Fe3O4，以及FeO和Fe2O3；中间层除了FeO、Fe3O4和Fe2O3外，还有明显含量的金属Fe；在次外层与外层中则主要含Fe3O4和Fe2O3；中间氧化层不完整、不致密，基体对其粘附性作用小，故中间氧化层以及外层的氧化铁皮容易与钢分离，而最内层的FeO层致密，在高温下与钢基体有较好粘附性，不易被清除；高温加热中，钢与表面氧化层的反应界面存在波纹状起伏不平以及更小尺度的粗糙不平现象，且随加热温度升高，保温时间延长，界面起伏不平与粗糙现象越严重；在实验的温度范围内，当加热温度在1180℃-1200℃时，加热时间低于120分钟，氧化界面钢基体侧的波纹起伏现象以及更小尺度的粗糙不平现象均较低；而当加热时间超过180分钟时，1180~1200℃的加热温度均会获得较严重的波纹状和粗糙不平的氧化界面。综合研究结果，山水画纹缺陷的形成与高温加热时间过长或温度偏高，引起钢与表面氧化层的反应界面出现波纹状起伏不平以及更小尺度的粗糙不平，导致凹陷位置处除鳞不彻底和氧化铁皮的残留，以及后续轧制中铁的压入有关。铁的压入机制可能有两种，一是钢与氧化层的反应界面处凸起的金属铁在后续热轧制压平中将周围凹陷处未被清除的残留氧化皮压入，二是高温粗轧阶段厚板表面由于各节点在宽度方向上所受的塑性压应变而导致的皱纹行为，两种机制可能是形成不同尺度山水画纹氧化缺陷的原因。适当降低钢坯粗轧温度、减少加热的时间能有效降低山水画纹表面缺陷。