轧钢中氧化铁皮产生的原因分析

氧化铁皮在热轧中成因及预防唐山国丰热轧薄板厂许国超1983年3月生，毕业河北理工大学机械学院，摘要:氧化铁皮是影响热轧带钢表面质量的重要因素之一。

通过分析与探讨其形成原因，提出预防措施。

关键词：热轧带钢、氧化铁皮、除鳞前言热轧产品表面质量中氧化铁皮压入缺陷是许多厂产品质量中比较头疼的问题。

特别是一、二次氧化铁皮的压入，经酸洗后，在粗糙的坑底常伴有未除净的氧化铁皮颗粒，严重影响后工序冷轧板的表面质量，造成产品质量下降，引起争议，势必影响到经济效益。

为此对氧化铁皮压入缺陷的形成原因进行分析，提出预防措施，并为相关改进工作提供判断依据。

1.氧化铁皮缺陷的分类及各自的形貌1.1氧化铁皮缺陷的分类钢坯表面与高温炉气生成的炉生氧化铁皮称为一次氧化铁皮；在轧制过程中表面氧化铁皮脱落，热的金属表面与水和空气接触，会生成新的氧化铁皮，称为二次氧化铁皮；在精轧机内由于轧辊的表面氧化形成的氧化铁皮称为轧辊磨损氧化铁皮。

1.2各类氧化铁皮压入的形貌在钢坯出炉及轧机轧制过程中钢坯上下表面的氧化铁皮粘在钢坯或钢板上，不能与钢分离、脱落，氧化铁皮冷却后其硬度大于热坯硬度，在轧制过程中，被压入钢板中，使得带钢表面形成各种形貌的氧化铁皮压入缺陷，从而影响表面质量。

一次氧化铁皮压入缺陷呈小斑点、大块斑痕和带状条纹形式不规则地分布在带钢上，常伴有粗糙的麻点状表面；二次氧化铁皮呈颗粒状压入，分布多象分散的盐；轧辊磨损氧化铁皮呈黑褐色，小舟状，相对密集、细小、散沙状、细摸有手感。

2.各类氧化铁皮产生的原因2.1一次氧化铁皮压入产生的原因2.1.1加热方面的原因⑴加热温度高加热时间长；⑵炉内气氛不好，供入风量过大；⑶炉内形成负压，吸入冷风；⑷炉内加热温度低于规程规定的最低温度过多。

在加热过程中，若出现上述情况的一种或数种，在出钢轧制时，氧化铁皮便会粘在钢坯、钢板上，不容易被清除掉，从而形成一次氧化铁皮压入缺陷。

2.1.2除鳞设备方面原因⑴高压水压不足；⑵喷嘴磨损严重，能力小；⑶高压水嘴堵塞；⑷高压水未能集中喷射到钢坯表面上；⑸除鳞喷嘴（喷嘴角度）装配不当；⑹喷射距离不佳；⑺除鳞时序不当；〔8〕设备投入不足。

热轧带钢表面氧化铁皮原因及措施作者：杨才举康茂林来源：《中国科技博览》2019年第05期[摘要]热轧带钢表面氧化铁皮压入缺陷给很多企业带来了很大的困扰。

压入表面的氧化铁皮经酸洗后在缺陷处留下深浅不一的小麻坑，特别是一、二次氧化铁皮的压入，经酸洗后，在粗糙的坑底常伴有未除净的氧化铁皮颗粒，严重影响后工序冷轧钢卷的表面质量，造成产品质量下降，势必影响到经济效益。

因此有必要对热轧带钢表面氧化铁皮原因进行分析，并提出预防措施。

[关键词]热轧带钢；表面氧化铁皮；原因；措施中图分类号：TG335.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0056-011热轧带钢表面氧化铁皮原因氧化铁皮的形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，产生了Fe3O4、Fe2O3和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%；Fe3O4在中间层形成，占4%；Fe2O3在最外层形成，占1%。

轧制过程中，轧辊会将氧化铁皮碾入带钢表面形成缺陷。

冷轧用热轧原料表面的氧化铁皮在酸洗过程中清除不净，会致使冷轧钢卷上形成条状氧化铁皮小点，缺陷部位有很明显的形变特征，会产生向钢基内延伸的裂缝，裂缝内存在氧化铁皮。

现场生产中，带钢表面存在氧化铁皮的主要原因有：（1）由于长期使用3种厚度（210、230、250mm）的板坯，不同厚度的板坯在加热炉中混装，对加热时间和加热温度控制均造成较大影响，210和230mm的板坯普遍存在在炉时间延长、被过度加热的情况。

而且由于轧制品种很多，经常出现温度过渡不合理的现象，当温度跳跃过大时，编排在高温钢种附近的低温钢种加热温度明显提高，炉生氧化铁皮增厚，剥离性变差。

（2）除鳞辊、夹送辊及各类辊道过度磨损造成带钢表面划伤，在高温和水的作用下，形成氧化铁皮，一般出现在带钢下表面。

（3）轧辊由于轧制公里数较长，磨损严重时，表面氧化膜脱落，产生氧化铁皮的概率大大增加。

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。

钢铁产品表面
氧化铁皮的组成及影响因素
目录
一、氧化铁皮定义
二、氧化铁皮组成
三、影响氧化铁皮形成的因素
一、氧化铁皮定义
钢铁制品在加热、热处理或在热状态下进行加工时形成的一层附着在基体表面上的金属氧化物称为氧化铁皮。

二、氧化铁皮组成
各种钢铁制品表面的氧化铁皮的组成及结构都不一样，材质的化学成分（如普碳钢及特殊钢）、加热温度的高低、冷却速度的快慢以及加工方法（退火、淬火）等因素对氧化铁皮的生成都有明显的影响。

一般碳钢的氧化铁皮在575℃以下生成两层：外层为
Fe2O3，内层为Fe3O4。

如果在575℃以上则生成三层：外层Fe2O3，中层Fe3O4，内层FeO。

如果是合金钢，除上述三种氧化层外，还有合金元素的氧化物，如铸铁、硅钢（SiO2）、不锈钢（Cr2O3、NiO）。

三、影响氧化铁皮形成的因素
由于金属的成分、表面温度、加热和冷却制度、周围介质含氧量等因素的不同，氧化铁皮的成分与结构也因之而异。

一般来说，金属的化学性质越活泼、温度越高，金属的氧化速度就越快。

氧化时间长则形
成的氧化铁皮厚度就越大。

铁是比较活泼的金属，各种铁的氧化物、结构也较为疏松，而钢材的轧制及铁制品的加工，多半都是在较高的温度下进行的，因此加快了钢材的氧化速度，促进了钢材表面氧化铁皮的形成。

由于热轧带钢的化学成分、轧制温度、轧制后的冷却速度及卷取温度的不同，带钢表面上所形成的氧化铁皮的结构、厚度、性质亦有所不同。

热轧板带钢氧化铁皮产生原因及控制分析摘要：随着我国综合国力的持续提升，各行业都得到了更好的发展，其中，汽车工业与家电行业都得到了很好的发展。

同时，对钢板表面质量也提出了更高的要求，IF钢冷压板是比较常见的一种，由于缺陷需要经过多道工序，因此最终表现形式也比较复杂，各个生产厂家，炼钢厂与轧钢厂之间，由于不清楚问题的主要原因，而出现了责任互相推卸的问题，有的企业还采取了盲目的方式，浪费了较多的人力物力与财力。

为此，本文着重分析了热轧板带钢表面氧化铁皮的成因，并在此基础上给出了相应的处理对策。

关键词：汽车工业；表面质量；热轧板；处理对策引言：经仔细分析和了解，带钢表面氧化铁皮的压入对质量会造成很大的影响，也是经常出现的问题，会造成带钢加工性能不断下降，甚至会加大材料失效问题发生的可能性与几率，因此，工作人员要对氧化铁皮缺陷产生的主要原因展开深入的分析，然后通过科学的方式，将问题得到有效的解决，从而提高产品的整体质量，节省更多的费用，为企业带来更多的经济效益。

在此基础上，本文主要对热轧板带钢氧化铁皮产生原因以及控制策略进行深入探讨。

1.炉生氧化铁皮与控制被投入到加热炉中产生的氧化铁皮被称为炉生氧化铁皮，也可以被称为一次氧化铁皮。

在大量的实验中，我们发现，氧化主要是由两种元素扩散产生的，因为它的内部含有更多的铁离子，氧很少，因此会形成更低的氧化物，而更多的是更高的氧化物。

1.1炉生氧化体的影响因素分析分析后发现，产生氧化铁的原因有四个。

钢的氧化并不是一成不变的，它会随时间的流逝，温度的上升而加速，表面的温度越高，氧化的程度就越重，实际的氧化铁的厚度就越厚。

第二，在炉中形成。

在这种高温环境下，钢铁在炉子里呆的时间越久，生成的氧化铁就越多。

第三种，则是炉中的气体影响。

根据炉膛气氛对铸坯氧化度的影响，按从重到轻的顺序排列。

炉膛中的氧化性气体有：氧，二氧化碳，水，二氧化硫等。

还原气包括一氧化碳，氢气等。

通过有效地控制空气和燃料的比例，保证了容器处于微弱的还原状态，从而有效地控制了氧化反应。

热轧后表面氧化铁皮构成热轧是一种重要的金属材料加工工艺，可以将金属坯料加热至一定温度后，在压力的作用下通过轧制机械进行塑性变形，使其形成所需的形状和尺寸。

然而，在热轧过程中，由于金属表面与空气接触，会导致表面氧化铁皮的形成。

热轧后表面氧化铁皮的形成主要是由于金属表面与空气中的氧气发生氧化反应所致。

在高温下，金属表面的铁元素与氧气发生化学反应，生成氧化铁。

这些氧化铁颗粒会附着在金属表面，形成一层薄薄的氧化铁皮。

氧化铁皮的形成对于热轧后的金属材料具有一定的影响。

首先，氧化铁皮会降低金属材料的表面质量。

由于氧化铁皮的存在，金属表面会出现不光滑、不均匀的情况，影响材料的外观和质量。

其次，氧化铁皮还会降低金属材料的耐腐蚀性能。

氧化铁本身就具有一定的腐蚀性，容易与环境中的水和氧气发生反应，导致金属材料的进一步氧化和腐蚀。

为了减少热轧后表面氧化铁皮的形成，需要采取一些措施进行防护和处理。

首先，在热轧过程中，可以在金属表面形成保护膜，防止金属与氧气直接接触。

采用一些化学物质或涂层，形成一层保护性的膜，可以有效减少氧化铁皮的形成。

其次，热轧后的金属材料需要进行酸洗处理，将氧化铁皮去除。

酸洗可以通过浸泡或喷淋的方式，将金属材料表面的氧化铁溶解掉，从而恢复金属表面的光洁度和质量。

除了以上的防护和处理措施，还可以通过调整热轧工艺参数来减少氧化铁皮的形成。

首先，控制热轧过程中的氧气含量，减少氧气与金属表面的接触，可以有效降低氧化铁皮的生成。

其次，控制热轧过程中的温度，过高的温度会加剧氧化反应的速度，导致氧化铁皮的形成更为严重。

因此，在热轧过程中，需要根据金属材料的特性和要求，合理控制温度参数，以减少氧化铁皮的产生。

总的来说，热轧后表面氧化铁皮的形成是由金属表面与空气中的氧气发生氧化反应所致。

氧化铁皮的存在会影响金属材料的表面质量和耐腐蚀性能。

为了减少氧化铁皮的形成，可以采取防护和处理措施，如形成保护膜、酸洗处理等。

此外，调整热轧工艺参数也是减少氧化铁皮的一种有效方法。

氧化铁皮的成因及消除方法氧化铁皮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。

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。

氧化铁皮的厚度可利用一下关系式计算：（3-6）式中：a—钢的表面烧损量，kg/m2；氧化铁皮可分为一次氧化铁皮、二次氧化铁皮、三次氧化铁皮和红色氧化铁皮。

3.2.1一次氧化铁皮钢在热轧前，往往要在1100~1300℃加热和保温。

在此温度下,钢表面于高温炉气接触发生氧化反应，生成1~3mm厚的一次鳞以及由粗轧侧压不充分、除鳞不彻底所致。

该一次鳞也称为一次氧化铁皮。

一次鳞的内部存在有较大的空穴，一次氧化铁皮为灰黑色鳞层，呈片状覆盖在钢板表面。

鳞层主要成分由磁铁矿(Fe3O4)组成。

3.2.2二次氧化铁皮热轧钢坯从加热炉出来后，经高压水除去一次鳞后，即表面氧化铁皮脱落，进行粗轧。

在短时间的粗轧过程中钢坯表面与水和空气接触,钢坯表面产生了二次鳞，也称为一次氧化铁皮。

二次鳞受水平轧制的影响厚度较薄，钢坯与鳞的界面应力小，所以剥离性差。

如果喷射高压水不能完全除去二次鳞,鳞残留在钢板表面的情况下进行精轧，产品表面就会出现缺陷。

二次氧化铁皮为红色鳞层，呈明显的长条、压入状，沿轧制方向带状分布，鳞层主要成分由方铁矿(FeO)、赤铁矿(Fe2O3)等微粒组成。

3.2.3三次氧化铁皮热轧精轧过程中，带钢进入每架轧机时都将产生表面氧化铁皮层。

轧制后通过最终的除鳞或在每架轧机之间时还将再次产生氧化铁皮。