氧化铁皮的性质

冷轧酸洗工艺中氧化铁皮的去除摘要：冷轧工艺是轧钢工艺中的关键环节，而酸洗是冷轧中的重要工艺过程，本文通过介绍轧钢工艺中氧化铁皮的产生原因和去除方法，以及盐酸酸洗的相关知识，促进轧钢工艺的创新发展，提升钢铁产品的质量。

关键词：冷轧；酸洗；酸洗质量；氧化铁皮随着我国现代化进程的快速飞跃成长，人们对于钢产品要求也日益提高，这就要求我们不断的总结和创新传统的轧钢工艺。

轧制前对带钢进行酸洗有两个目的：一是为彻底暴露金属表面缺陷以备进行清理；二是对冷加工原料洗去表面氧化铁皮，从而提高成品表面光洁度。

1成因热轧金属由于在高温下的氧化作用，被加热金属表面产生膜状氧化物-氧化铁皮。

随加热时间的延长，氧气通过最初形成的氧化膜向金属内部扩散，在原有氧化膜的基础上形成新的、逐渐加厚的氧化层。

在开始阶段形成的氧化膜是铁的低氧化物FeO，在温度接近900℃时，氧化铁皮可以明显地分为三层，最外层是高氧化合物Fe2O3，中间层为磁性高氧化合物Fe3O4，紧贴金属的内层是FeO。

酸洗溶解上述氧化铁皮却不明显浸湿在氧化铁皮膜下面的金属铁本身，因此保留了金属的原来表面，酸洗后的带钢表面呈现非常的银亮。

氧化铁皮的生成受以下主要因素影响：（1）加热温度：低温时氧化铁皮的生成量很少，金属温度在850—900℃开始显著增加，高于1200℃时急剧增加。

（2）加热延续时间：随加热延续时间增加，氧化铁皮的生成量增加。

（3）加热时炉内的气：炉内气体按其性质可分为氧化性气氛O2、CO2、H2O；还原性气氛CO、H2；及中性气氛N2三类。

前两类在数量上所占的比例决定了炉内气氛的氧化或还原的能力。

炉内氧化气氛越浓，金属表面生成的氧化铁皮就越多。

（4）金属的化学成分：被加热金属的化学成分决定了所生成氧化物的物理性质。

组织致密而粘着性较强的氧化铁皮，能增强抵抗气体扩散与渗入的能力。

这种氧化铁皮一旦生成后，就能在一定程度上起到保护金属免受继续氧化的作用。

反之，多孔性与粘着性较差的氧化物，将缺乏这种抵抗能力。

浅槽紊流酸洗技术在硅钢生产中的应用摘要：酸洗是冷轧硅钢片生产的第一道工序，其产量的高低，质量的好坏，将直接影响硅钢的产量与质量。

酸洗的主要目的是去除热轧来料外表面的氧化铁皮（俗称除鳞），使钢带具有一定的表面光洁度，为轧机提供优质原料。

本文从氧化铁皮形成机理、氧化铁皮的结构、酸洗原理入手，结合现场生产实际，对硅钢浅槽紊流酸洗的工艺进行探索和研究，摸索关键工艺段铁盐含量与酸洗表面质量的关系。

并希望以此为基础，提高硅钢各钢种酸洗表面质量，挖掘机组生产能力，以达到提高生产效率，降低生产损耗，提高产品性能的目的。

关键词：浅槽紊流式酸洗氧化铁皮酸洗原理盐酸1、前言硅钢片是一种软磁材料，主要用来制造发电机、电动机和变压器的铁芯，在电力和电子工业中应用十分广泛。

热轧后的硅钢片在进行冷轧之前必须经过酸洗来去除其表面的氧化铁皮。

氧化铁皮是金属在加热、热处理或在热状态进行加工时形成的一层附着在金属表面上的金属氧化物。

氧化铁皮的存在对于硅钢生产主要有以下危害：○1若钢带表面带有氧化铁皮，轧制过程中会使轧辊产生表面缺陷，缩短轧辊寿命，增加辊耗。

○2若钢带表面带有氧化铁皮，经冷轧后会在钢带表面形成坑坑洼洼凹凸不平的缺陷，这不仅影响硅钢产品的表面质量，而且还会影响到硅钢的内在质量，严重的甚至会造成废品。

○3氧化铁皮会污染轧制油，降低轧制油的使用寿命增大消耗，造成经济损失。

○4若钢带表面带有氧化铁皮，涂层与钢带之间的附着力降低，使涂层质量变坏，影响到硅钢的绝缘性。

武钢自主开发生产的低温取向硅钢（含QRD、HRD钢），自2006年大规模生产以来，在酸洗工序存在难酸洗的现象，钢带表面存在严重的发红、发黑的情况，该钢种的酸洗工艺一直处于摸索当中，未能形成稳定、成熟的酸洗工艺，酸洗表面质量不能得到绝对的保证。

2007年以来武钢生产的W取向高牌号硅钢（特别是W10以上牌号）在酸洗工序酸洗后表面呈白色并伴有白色粉末附着，在轧钢工序轧制后表面呈现严重的条状黑色，严重影响了该钢种的产品表面质量，对轧钢工序的轧制油也造成极大的污染。

A 为什么要去除氧化铁皮？冷轧钢板的原料是热轧钢带，经过热轧的钢带表面会有一层硬而脆的氧化铁皮，这层二次氧化铁皮是在高温轧制时生成的。

为了获得良好光洁的表面，热轧钢带作为原料在冷轧前必须将其清除干净，由于不同材质，普通钢带与各种型号的特殊钢带在化学成分、力学性能要求都不一样，而且在轧制温度、冷却速度及卷取温度等方面都不一样。

造成氧化皮的结构也不一样。

B那末如何去除氧化铁皮和去除方法有那些？目前，世界各国对去除钢铁表面的氧化铁皮采取了多种办法，总的可概括为三种类型，即：机械法、化学法、电化学法等。

B1机械法机械法去除氧化铁皮的做法有：抛光法、滚磨法、高压水冲洗、刷光法、喷（抛）丸法、喷沙法、破鳞法等。

B2 化学法化学法即采用酸、碱等化学物质与钢铁材料表面的铁鳞起化学反应而去掉氧化铁皮。

化学物质一般均使用强酸、强碱如硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸等；也有采用氢氧化钠的水溶液，如清洗硅钢表面的白膜；还有采用熔融的氢氧化钠和硝酸钠，在480度,左右的高温下，达到改变钢铁材料的性质，如改变不锈钢表面的氧化铁皮的性质，以达到有利于酸洗的要求。

B3电化学法电化学法酸洗就是将浸入酸溶液中的钢铁制品（包括热轧钢带）的两边通过电极通上直流电，以加速氧化铁皮的去除。

中性电解去鳞是采用无毒无害的中性盐作为电解液，如利用硫酸钠等方法。

例如上海某冷轧带钢厂就是用硫酸钠溶液进行电解去鳞的。

A 为什么要去除氧化铁皮？冷轧钢板的原料是热轧钢带，经过热轧的钢带表面会有一层硬而脆的氧化铁皮，这层二次氧化铁皮是在高温轧制时生成的。

为了获得良好光洁的表面，热轧钢带作为原料在冷轧前必须将其清除干净，由于不同材质，普通钢带与各种型号的特殊钢带在化学成分、力学性能要求都不一样，而且在轧制温度、冷却速度及卷取温度等方面都不一样。

造成氧化皮的结构也不一样。

B那末如何去除氧化铁皮和去除方法有那些？目前，世界各国对去除钢铁表面的氧化铁皮采取了多种办法，总的可概括为三种类型，即：机械法、化学法、电化学法等。

热轧带钢氧化铁皮表面缺陷的产生及对策[我的钢铁] 2009-02-16 07:02:161氧化铁皮分类氧化铁皮是热轧钢带较常见的一种产品质量缺陷，按照生成部位不同一般分为炉生氧化铁皮、粗轧和精轧氧化铁皮和卷取后氧化铁皮和保护渣去除不净铁皮。

2氧化铁皮产生机理氧化铁皮的生成一般是由于钢坯在加热炉内加热或高温状态下与氧化性气氛接触后发生化学反应生成Fe304、Fe203、FeO的一种混合物。

当温度高于700℃时，FeO在最接近钢坯的内层形成，占95％；Fe304在中间层形成，占4％；Fe203在最外层形成，占1％。

3炉生氧化铁皮炉生氧化发生在加热炉内，同化学成分、加热温度、在炉时间、炉内气氛有关。

加热温度越高、在炉时间越长、炉内氧化性气氛越强则越容易生成铁皮。

化学成分中C、Si、Ni、Cu等元素促进氧化铁皮生成，Mn、Al、Cr可以减缓氧化铁皮的生成。

例如：生产中常见的含Si钢、高碳钢和高强钢在钢带通条长度，整个板面均有分布的氧化铁皮，且下表面较上表面重，由于含Si钢中低熔点(1170℃)的化合物FeSi204在氧化铁皮和钢基体之间产生，这种呈楔形的氧化物在随后的轧制过程中保留下来形成棕红色的氧化铁皮。

4轧制过程氧化铁皮粗轧氧化铁皮的清除与粗轧除鳞水压力、水嘴角度、水质、立辊侧压能力等有关，除鳞水压力越高、立辊侧压越大则氧化铁皮除鳞效果越好。

精轧区氧化铁皮分为水系统铁皮和轧辊生成铁皮。

水系统铁皮是指除鳞水、侧喷水、除尘水等压力不足，水嘴角度、高度不正确，或不投入、堵塞，在高温下钢带与空气中的氧结合而生成氧化铁皮不能及时扫射掉由工作辊压入而生成的氧化铁皮。

另外，侧喷水也可以抑制氧化铁皮的生成。

正常生产时，精轧除鳞水、除尘水必须投入使用。

但有时生产薄规格产品时，为了保证板形，降低钢板边部温降，提高轧制稳定性，防止甩尾，往往不投入侧喷水，导致精轧机架内生成的铁皮不能及时被除去，氧化铁皮压入钢板表面。

精轧机组的另一种氧化铁皮缺陷是所谓辊生氧化铁皮，其产生机理见图3。

炼钢原料配方一、炼钢原料：1.金属料：铁水、废钢、合金钢。

2.非金属料：造渣剂(石灰、萤石、铁矿石)、冷却剂(废钢、铁矿石、氧化铁)、增碳剂和燃料(焦炭、石墨籽、煤块、重油)3.氧化剂：氧气、铁矿石、氧化铁皮二、原料要求金属类1、铁水铁水是转炉炼钢的主要原料，一般占装入量的70%-100%，是转炉炼钢的主要热源对铁水要求有：(1)、成分（2）、带渣量（3）、温度。

成分1）、硅(Si)硅是重要的发热元素，铁水中含Si量高，炉内的化学热增加，铁水中Si量增加0.10%，废钢的加入量可提高1.3%-1.5%。

铁水中含Si量高，渣量增加，有利于脱磷、脱硫。

硅含量过高会使渣料和消耗增加，易引起喷溅，金属收得率降低，同时渣中过量的二氧化硅，也会加剧对炉衬的侵蚀，影响石灰渣化速度，延长吹炼时间。

通常铁水中的硅含量为0.30%-0.60%为宜。

2）、锰(Mn)锰是发热元素，铁水中Mn氧化后形成的MnO能有效促进石灰溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀。

同时铁水含Mn高，终点钢中余锰高，从而可以减少合金化时所需的锰铁合金，有利提高钢水纯净度。

转炉用铁水对锰与硅比值要求为0.8-1.0，目前使用较多的为低锰铁水，锰的含量为0.20%-0.80%3）、磷(P)磷是高发热元素，对一般钢种来说是有害元素，因此要求铁水磷含量越低越好,一般要求铁水P ≤0.20%。

4）、硫(S)除了含硫易切削以外，绝大多数钢种要求去除硫这一有害元素。

氧气转炉单渣操作的脱硫效率只有30%-40%。

我国炼钢技术规程要求入炉铁水的硫含量不超过0.05%。

对铁水带渣量的要求高炉渣中含硫、Si0、和A1,0;量较高，过多的高炉渣进入转炉内会导致转炉钢渣量大，石灰消耗增加，造成喷溅，降低炉衬寿命，因此，进入转炉的铁水要求带渣量不得超过0.5%。

2、废钢转炉和电炉炼钢均使用废钢，氧气顶吹转炉用废钢量一般是总装入量的10%-30%。

转炉炼钢对废钢的要求1)废钢的外形尺寸和块度应保证能从炉口顺利加入转炉。

钢材如何形成氧化皮在金属表面层由于氧化的结果形成氧化薄膜一氧化铁皮。

加热时由于氧和铁的扩散，结果形成氧化铁皮。

铁往表面层扩散，而氧则相反，通过有氧化铁皮的薄层（膜）往金属里面扩散。

因而氧化铁皮层变得更厚。

在过程开始时，形成氧化业铁Fe0。

在温度900℃左右时，氧化皮由明显的三层组成。

氧化皮上层是氧化铁Fe 03。

这层占氧化皮厚度的2%。

中间层由磁性氧化物F3 04组成并占氧化皮厚度的18%左右。

粘附于金属的内层Fe0占氧化皮厚度的80%左右。

在较高温度时，氧化皮由两层组成。

形成氧化皮决定于以下基本因素.a度、加热时间、炉气介质及钢的化学成分。

为确定加热温度对形成氧化皮的影响，做了如下试验。

取直径+18mm及长60mm的碳钢(0.45%C)试样，在电马弗炉中加热烈700、750、800、850、900、950和1000℃保温0.5h。

同时往炉中放四块试样。

边缘的试样具有用金属刷子轻轻刷过的热轧金属表面。

右边策二个试样沿直径剥去0.5mm，左边第二个试样是酸洗过的。

为测量温度，在带孔的试样中间放置热电偶。

所有试样都彼此等距离放置在陶瓷垫的马弗炉炉底上，加热后在空气中冷却并轻轻地刷，以期除掉氧化铁皮。

烧损（形成氧化皮）以试验前后试样质量差来确定。

得到的数据表明，氧化铁皮随温度升高而增加。

在700 - 750℃时观察到产生氧化铁皮最少。

温度升高到800 - 850℃氧化铁皮增加不显著。

从850℃开始，氧化铁皮显著地增加，而从900℃开始时强烈增加。

900 - 1420℃范围内温度对形成氧化铁皮的影响，氧化铁皮从1200 - 1300℃开始急剧地增加。

在1400℃及1350qC时形成氧化铁皮分别为1200℃时的5倍和2.75倍，并且为900℃时的28倍及16倍。

在900℃时形成氧化铁皮又比700℃时多i.6倍。

随着温度的提高，含Fe0的氧化铁皮内层增加。

水蒸气和C07从低温开始对形成氧化铁皮就有最显著的影响。

氧化铁皮的形成过程也是氧和铁两种元素的扩散过程，氧由表面向铁的内部扩散，而铁则向外部扩散。

外层氧的浓度大，铁的浓度小，生成铁的高价氧化物；内层铁的浓度大，而氧的浓度小，生成氧的低价氧化物。

所以氧化铁皮的结构是分层的。

物质组成钢材锻造和热轧热加工时，由于钢铁和空气中氧的反应，常会大量形成氧化铁皮，造成堆积，浪费资源。

如果对这些资源合理利用，可以降低生产成本，同时可以起到环保节能作用。

氧化铁皮的主要成分是Fe2O3、Fe3O4、FeO。

其中，氧化铁皮最外层为Fe2O3，约占氧化铁皮厚度10%，阻止氧化作用；中间为Fe3O4，约50%，最里面与铁相接触为FeO，约40%。

一般氧化铁皮的层次有三层：最外一层为Fe2O3 ，约占整个氧化铁皮厚度的10%，其性质是:细腻有光泽、松脆、易脱落；并且有阻止内部继续剧烈氧化的作用；第二层是Fe2O3和FeO的混合体，通常写成Fe3O4，约占全部厚度的50%；与金属本体相连的第三层是FeO，约占氧化铁皮厚度的40% ，FeO的性质发粘，粘到钢料上不易除掉。

特征热轧钢板红色氧化铁皮(红锈)具有一定的普遍性。

其特征是红色氧化铁皮沿板宽分布比较均匀，一般靠边部100mm内稍重些，卷内部比外部轻一些，这种红色氧化铁皮比较薄，一般不易擦下色，钢板越厚红色越重。

红色的成因钢的表面氧化铁皮主要由FeO、Fe3O4和Fe2O3所组成，Fe2O3呈红色，Fe3O4呈黑色，FeO呈蓝色，由于铁皮中各种氧化成份比例随其氧化过程不同而变化，因此表现颜色不同，当Fe2O3比例较多时，即表现为红色，当FeO较多时，表现为蓝灰色。

[编辑本段]影响因素经大量调查，热轧钢板铁皮呈红色的钢种Si含量较高，Si>0.2%时红锈相对重一些，呈蓝灰色的钢种Si含量较低。

以相同热轧工艺进行轧制试验，其结果与上述调查结论相符。

Si≤0.07%红色氧化色可基本消除，对于厚规格Si还要更低些(Si≤0.05%)。