氧化皮的主要成分及應(yīng)用領(lǐng)域在鋼材鍛造和熱軋熱加工時(shí),由于鋼鐵和空氣中氧的反應(yīng),常會(huì)大量形成氧化鐵皮,造成堆積,浪費(fèi)資源。如果對(duì)這些資源合理利用,可以降低生產(chǎn)成本,同時(shí)可以起到環(huán)保節(jié)能作用。氧化鐵皮的主要成分是Fe2O3、Fe3O4、FeO。其中,氧化鐵皮*外層為Fe2O3,約占氧化鐵皮厚度10%,阻止氧化作用;中間為Fe3O4,約50%,*里面與鐵相接觸為FeO,約40%。當(dāng)前的氧化鐵皮的應(yīng)用有以下幾個(gè)方面: 1、化工行業(yè) 氧化鐵皮提供給化工廠可用來(lái)生產(chǎn)氧化鐵紅、氧化鐵黃、三氯化鐵、硫酸亞鐵等。其中,采用氧化鐵皮為主要原料的液相沉淀法,可以生產(chǎn)從黃相紅到紫相紅各個(gè)色相的鐵紅。 2、制造硅鐵合金 冶煉硅鐵合金的主要原料是鋼屑,全國(guó)每年冶煉硅鐵合金消耗的鋼屑在200萬(wàn)t左右,用氧化鐵皮替代鋼屑冶煉硅鐵合金的工藝已經(jīng)成熟并得以應(yīng)用。以硅石、冶金焦炭粒、氧化鐵皮為原料,在還原氣氛下生成硅鐵。全國(guó)每年的氧化鐵皮約1000萬(wàn)t左右。可以提供充足的原料。 3、燒結(jié)原料 氧化鐵皮是燒結(jié)較好的輔料,一方面,氧化鐵皮相對(duì)粒度較為粗大,可改善燒結(jié)料層的透氣性,另一方面,氧化鐵皮中FeO在燃燒氧化成Fe2O3的過(guò)程中會(huì)大量放熱,可以降低固體燃料消耗,同時(shí)提高燒結(jié)生產(chǎn)率,經(jīng)驗(yàn)表明,8%的氧化鐵皮可增產(chǎn)約2%左右。此外,氧化鐵皮還可以用來(lái)制造海綿鐵。生產(chǎn)的海綿鐵的w(Fe)高,含雜質(zhì)量低且成分穩(wěn)定,較礦石生產(chǎn)的海綿鐵,不含脈石雜質(zhì),可作優(yōu)質(zhì)的廢鋼原料。同時(shí)還可以粗還原法或者精還原法制造還原鐵粉。 目前在國(guó)內(nèi),氧化鐵皮做為燒結(jié)原料,已形成大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。用氧化鐵皮生產(chǎn)硅鐵合金,工藝簡(jiǎn)單也有規(guī)?;a(chǎn)的趨勢(shì)。氧化鐵皮的綜合利用
氧化皮是鋼鐵在高溫下發(fā)生氧化作用而形成的腐蝕產(chǎn)物,由氧化亞鐵、四氧化三鐵、三氧化二鐵組成。從內(nèi)向外為:氧化亞鐵、四氧化三鐵、三氧化二鐵。其中氧化亞鐵結(jié)構(gòu)疏松,保護(hù)作用較弱,而四氧化三鐵、三氧化二鐵結(jié)構(gòu)致密,有較好的保護(hù)性。一般減少金屬氧化 的措施是:(1)料溫在1000℃以下時(shí),可 采用氧化性爐氣,以便形成的氧化皮易于清除,而此時(shí)溫度不高,氧化尚不激烈;(2) 料溫在1000℃以上時(shí),采用還原性爐氣,這時(shí)應(yīng)減少進(jìn)入爐內(nèi)的空氣量, 以免氧化皮產(chǎn)生過(guò)多。此外,采用快速加 熱、縮短加熱時(shí)間和少氧化、無(wú)氧化加熱方 法,都是積極減少金屬氧化的措施。
氧化皮去除方法:
1、三酸(硫酸+硝酸+鹽酸)酸洗:三酸酸洗是將三種酸按一定的比例配制而成,是去除不銹鋼氧化皮比較有效的一種酸洗方法。 三酸酸洗方法可以順利去除不銹鋼氧化皮,但缺點(diǎn)是由于酸洗過(guò)程中有二氧化氮大量析出,惡化勞動(dòng)條件,污染了環(huán)境。另外酸洗過(guò)程易產(chǎn)生過(guò)酸洗現(xiàn)象,所以不提倡廣泛應(yīng)用這種方法去除供應(yīng)氧化皮。
2、硝酸+氫氟酸酸洗:該方法是不銹鋼酸洗的較好方法之一。常用配比如下:氫氟酸(HF)4%—6%、 硝酸(HNO3)8%—12% 使用溫度50—600C 酸洗時(shí)間要依鋼料表面上氧化皮情況而定:一般為20—40分鐘。操作過(guò)程一定要勤翻勤看,防止過(guò)酸洗現(xiàn)象。 優(yōu)點(diǎn)是:這種酸洗法酸洗速度快、易操作、質(zhì)量也好,但缺點(diǎn)是:氫氟酸毒性大,需要良好通風(fēng)條件及廢水處理?xiàng)l件。 [1]
3、堿煮——酸洗復(fù)合法,主要是為了克服三酸酰法的弱點(diǎn)。這種復(fù)合方法不僅可改善酸洗質(zhì)量,而且金屬消耗也較少。堿煮可以松動(dòng)氧化皮,然后再用酸洗法去除氧化皮。 堿煮液的成分一般采用氫氧化鈉(NaOH)和硝酸鈉的混合液。堿煮的時(shí)間同產(chǎn)品的鋼種、規(guī)格、數(shù)量、氧化皮狀態(tài)等有關(guān)。 堿煮后的鋼材應(yīng)立即浸入水槽中爆去氧化皮,然后再用三酸酸洗法去除氧化皮。特別需要注意的是:堿煮的鋼料應(yīng)是干燥的、無(wú)水的,以避免熱堿液濺傷人。操作過(guò)程需謹(jǐn)慎細(xì)心,必須多觀察,多記錄表面的變化。達(dá)到操作的目的。
含Si量較高的鋼,由于鐵皮中氣孔直徑大,空冷時(shí)的裂紋容易在氧化鐵皮厚度中間停止,除鱗時(shí)裂紋與基底金屬相平等傳播,導(dǎo)致基底金屬側(cè)的氧化鐵皮易殘留下來(lái),所以氧化鐵皮剝離性不好(如圖1)。由于氧化鐵皮易殘留,導(dǎo)致隨后的氧化過(guò)程中,F(xiàn)e2O3比例高,使氧化鐵皮呈紅色。含Si 0.2%以上的鋼,由于加熱時(shí)在氧化鐵皮與基底金屬界面產(chǎn)生層狀的Fe2SiO4,界面溫度在Fe2SiO4的凝固溫度1170℃以下時(shí),鐵皮對(duì)基底的著力增強(qiáng),剝離性更差,導(dǎo)致紅色更重。