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1、氧化鐵皮是金屬在加熱、熱處理或在熱狀態(tài)下進行加工時形成的一層附著在金屬表面上的金屬氧化物。由于金屬的成分、表面溫度、加熱和冷卻制度、周圍介質含氧量等因素的不同,氧化鐵皮的成分與結構也因之而異。一般來說,金屬的化學性質越活潑,溫度越高,金屬的氧化速度就越快。氧化時間長則形成的氧化鐵皮厚度就越大。鐵是一種比較活潑的金屬,各種鐵的氧化物、結構也較為疏松,而鋼材的軋制及鐵制品的加工,多半都是在較高的溫度下進行的,因此,加快了鋼材的氧化速度,促進了鋼材表面氧化鐵皮的形成。由于熱軋帶鋼的化學成分、軋制溫度、軋制后的冷卻速度及卷取溫度的不同,所以帶鋼表面上所形成的氧化鐵皮的結構、厚度、性質亦有所不同。
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2、、表面氧化鐵皮的形成軋件經粗軋后沿輥道向精軋機組運行時,溫度為1000℃左右,這時在軋件表面上已生成了一層薄的氧化鐵皮,但精軋機組前的二次除鱗裝置可將其清除掉。在精軋過程中帶鋼在機架間暴露的時間極短,而且較大的壓下量阻礙了表面上形成厚的氧化鐵皮,而所形成的氧化胞膜立即被破壞并受到冷卻水的沖洗,因此,可以說剛剛從精軋機組軋出的帶鋼,雖然有較高的溫度,但帶鋼表面的氧化鐵皮是極薄的。帶鋼在輸出輥道上經過層流冷卻后,在600℃左右進行卷取,隨后緩慢冷卻,在此過程中,帶鋼表面被氧化而形成氧化鐵皮。
2、氧化鐵皮的組成和結構帶鋼表面的氧化鐵皮,由于鋼的化學成分、軋制時帶鋼表面溫度、加熱溫度、終軋溫度、冷
3、卻制度、周圍介質的含氧量的不同,因此,氧化鐵皮的組成和結構也因之而異。熱軋?zhí)克亟Y構鋼的終軋溫度一般控制在870℃左右,且周圍介質含有大量的氧氣,隨后又是相當快的冷卻速度,所以其氧化鐵皮一般都具有三層結構:·鋼鐵表面的一層是富氏體(FeO和Fe3O4固溶體)·在上面一層是Fe3O4·最上面一層是Fe2O3。
3、影響帶鋼表面氧化鐵皮的因素A 終軋溫度和速度的影響鐵的氧化過程是Fe→FeO→Fe3O4→Fe2O3,隨著溫度的升高,氧化速度逐漸增大。在600~800℃的范圍內,生成的氧化鐵皮能夠很好地阻礙鐵及氧原子的擴散,因此氧化速度反而不再繼續(xù)增大。當溫度超過800℃時,氧化鐵皮阻礙擴散的能力將
4、大大降低,因此,氧化速度又迅速增大。由于溫度升高,氧化速度加快,因此在單位時間內,帶鋼表面氧化鐵皮的厚度隨著溫度的升高而增厚。同樣,高的軋制速度可以減少鋼在高溫狀態(tài)下與空氣接觸的時間,從而也就減少了氧化鐵皮的厚度。因此,為了減小氧化鐵皮的厚度,熱軋帶鋼應在盡可能低的溫度和盡可能高的軋制速度下進行軋制。從氧化鐵皮的結構上看,終軋溫度在700~900℃之間時,所形成的氧化鐵皮含80%~ 90%的FeO、10%~20%的Fe3O4,在溫度高于900℃的條件下,氧化和氧化性氣體較多時,鐵將迅速被氧化,Fe3O4可以在高溫下迅速形成,并開始在鐵皮表面形成Fe2O3單獨一層。當溫度低于570℃時,氧化鐵皮
5、由Fe3O4組成,表面上覆蓋著一層很薄的Fe2O3 。提高軋制速度可以減小氧化鐵皮的厚度,然而,過高的軋制速度將使卷取溫度迅速提高,并造成氧化鐵皮中的富氏體轉變?yōu)镕e3O4,給以后清除帶鋼表面上的氧化鐵皮(酸洗)工作帶來困難 。因此,準確地控制軋制速度乃是有利于酸洗的重要因素B 冷卻速度的影響一般來說,熱軋帶鋼表面的氧化鐵皮有三層:靠近基鐵的內層為富氏體,中間層為Fe3O4,外層為Fe2O3 。其中有利于酸洗的富氏體在575℃以上是穩(wěn)定的,在570℃以下時富氏體中的FeO不穩(wěn)定,并且按照 4FeO=Fe3O4+Fe 分解,變成Fe3O4和Fe。當溫度進一步降低到300℃以下時,這種轉變將趨近于
6、零。如果氧化鐵皮層在570~300℃之間急速冷卻的話,則富氏體層將來不及分解并在更低的溫度下被固定下來,從而得到有利于酸洗的富氏體結構。緩冷時,鐵皮中的富氏體層隨著冷卻速度降低二逐漸減少,因此,帶鋼在冷卻區(qū)域冷卻速度較慢時,鐵皮中的富氏體層只有少量存在或完全沒有。實際生產過程中,一般是軋后進入層流冷卻區(qū)進行快冷。在噴水的情況下,氧化鐵皮的厚度增加很快。因為氧化鐵皮在水中要比在空氣中形成的快,因此,在水蒸氣氣氛中停留的時間愈長,形成的氧化鐵皮就愈多,而FeO的含量卻減少。所以,準確地調節(jié)噴水段的冷卻速度和盡可能地減少在水中的停留時間是非常重要的。C 卷取溫度的影響帶鋼的卷取溫度在600~700℃
7、時,對氧化鐵皮厚度的增加沒有太明顯的影響。但卷取溫度提高,在帶鋼的邊緣和頭部會生成Fe3O4。進一步降低卷取溫度對氧化鐵皮的厚度沒有明顯影響,但是,帶鋼邊緣和尾部出現Fe2O3的危險減小了,同時,富氏體向Fe3O4轉化的程度也減小了。當卷取溫度從700℃降低到600℃時,酸洗時間就縮短10%~20%。為了控制富氏體的轉化,帶鋼應該在相當低溫度下進行卷?。?00℃~550℃),但這樣將導致卷取前帶鋼水冷時間增加,從而引起氧化鐵皮厚度的不均勻性增加,Fe3O4將增多,富氏體減少,因此,必須制定最佳的卷取溫度,以減少帶鋼在冷卻過程中富氏體的轉化,防止氧化鐵皮厚度明顯增加。實踐表明,在550℃~590
8、℃卷取時,帶鋼表面的氧化鐵皮最薄,其中富氏體層較厚,富氏體分解最少,因而酸洗時間能夠減少。4、帶鋼表面氧化鐵皮的可酸洗性氧化鐵皮的附著強度、帶鋼的化學成分、機械變形的種類和程度、氧化鐵皮的結構及厚度、表面污染、表面缺陷、酸洗劑的種類和成分以及酸洗時的工作條件等。在氧化鐵皮中,富氏體只是靠近在鋼板基體的表面上存在,而鐵皮外層的Fe3O4和Fe2O3在酸溶液中是比較難溶解的。但由于鐵皮層存在著裂縫和氣孔(特別是通過破鱗和拉矯后),因此,酸溶液便能通過這些裂縫和氣孔到達金屬表面和富氏體層,隨著金屬鐵和富氏體的溶解,便減少了鐵皮與金屬之間的附著力,并在酸溶液與金屬鐵反應過程中生成的氫氣的作用下,氧化鐵皮便從基體上脫落而沉到酸槽的底部。與此同時,難溶的Fe3O4及Fe2O3也被還原成容易溶解的FeO,從而使氧化鐵皮從帶鋼表面上分離開來。影響酸洗性的另一個重要因素是氧化鐵皮的致密度。富氏體具有天然的最大孔隙率,而Fe3O4層和Fe2O3層是致密的,它們會把鐵皮中其他氧化層內的氣孔全部堵死,從而阻礙了酸液的滲入。帶鋼在冷卻過程中雖然會形成一些裂紋,但也不能保證酸液滲入氧化鐵皮的深處。特別是現代化軋機生產的熱軋帶鋼,鐵皮的厚度是相當穩(wěn)定的,其致密度是相當高的,因此,為了提高氧化鐵皮的可酸洗性,采用破鱗設備增加裂紋仍然是十分必要的。