氧化皮的主要成分及应用领域在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*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%,*里面与铁相接触为FeO,约40%。当前的氧化铁皮的应用有以下几个方面: 1、化工行业 氧化铁皮提供给化工厂可用来生产氧化铁红、氧化铁黄、三氯化铁、硫酸亚铁等。其中,采用氧化铁皮为主要原料的液相沉淀法,可以生产从黄相红到紫相红各个色相的铁红。 2、制造硅铁合金 冶炼硅铁合金的主要原料是钢屑,全国每年冶炼硅铁合金消耗的钢屑在200万t左右,用氧化铁皮替代钢屑冶炼硅铁合金的工艺已经成熟并得以应用。以硅石、冶金焦炭粒、氧化铁皮为原料,在还原气氛下生成硅铁。全国每年的氧化铁皮约1000万t左右。可以提供充足的原料。 3、烧结原料 氧化铁皮是烧结较好的辅料,一方面,氧化铁皮相对粒度较为粗大,可改善烧结料层的透气性,另一方面,氧化铁皮中FeO在燃烧氧化成Fe2O3的过程中会大量放热,可以降低固体燃料消耗,同时提高烧结生产率,经验表明,8%的氧化铁皮可增产约2%左右。此外,氧化铁皮还可以用来制造海绵铁。生产的海绵铁的w(Fe)高,含杂质量低且成分稳定,较矿石生产的海绵铁,不含脉石杂质,可作优质的废钢原料。同时还可以粗还原法或者精还原法制造还原铁粉。 目前在国内,氧化铁皮做为烧结原料,已形成大规模工业生产。用氧化铁皮生产硅铁合金,工艺简单也有规模化生产的趋势。氧化铁皮的综合利用
氧化皮是钢铁在高温下发生氧化作用而形成的腐蚀产物,由氧化亚铁、四氧化三铁、三氧化二铁组成。从内向外为:氧化亚铁、四氧化三铁、三氧化二铁。其中氧化亚铁结构疏松,保护作用较弱,而四氧化三铁、三氧化二铁结构致密,有较好的保护性。一般减少金属氧化 的措施是:(1)料温在1000℃以下时,可 采用氧化性炉气,以便形成的氧化皮易于清除,而此时温度不高,氧化尚不激烈;(2) 料温在1000℃以上时,采用还原性炉气,这时应减少进入炉内的空气量, 以免氧化皮产生过多。此外,采用快速加 热、缩短加热时间和少氧化、无氧化加热方 法,都是积极减少金属氧化的措施。
氧化皮去除方法:
1、三酸(硫酸+硝酸+盐酸)酸洗:三酸酸洗是将三种酸按一定的比例配制而成,是去除不锈钢氧化皮比较有效的一种酸洗方法。 三酸酸洗方法可以顺利去除不锈钢氧化皮,但缺点是由于酸洗过程中有二氧化氮大量析出,恶化劳动条件,污染了环境。另外酸洗过程易产生过酸洗现象,所以不提倡广泛应用这种方法去除供应氧化皮。
2、硝酸+氢氟酸酸洗:该方法是不锈钢酸洗的较好方法之一。常用配比如下:氢氟酸(HF)4%—6%、 硝酸(HNO3)8%—12% 使用温度50—600C 酸洗时间要依钢料表面上氧化皮情况而定:一般为20—40分钟。操作过程一定要勤翻勤看,防止过酸洗现象。 优点是:这种酸洗法酸洗速度快、易操作、质量也好,但缺点是:氢氟酸毒性大,需要良好通风条件及废水处理条件。 [1]
3、碱煮——酸洗复合法,主要是为了克服三酸酰法的弱点。这种复合方法不仅可改善酸洗质量,而且金属消耗也较少。碱煮可以松动氧化皮,然后再用酸洗法去除氧化皮。 碱煮液的成分一般采用氢氧化钠(NaOH)和硝酸钠的混合液。碱煮的时间同产品的钢种、规格、数量、氧化皮状态等有关。 碱煮后的钢材应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。特别需要注意的是:碱煮的钢料应是干燥的、无水的,以避免热碱液溅伤人。操作过程需谨慎细心,必须多观察,多记录表面的变化。达到操作的目的。
含Si量较高的钢,由于铁皮中气孔直径大,空冷时的裂纹容易在氧化铁皮厚度中间停止,除鳞时裂纹与基底金属相平等传播,导致基底金属侧的氧化铁皮易残留下来,所以氧化铁皮剥离性不好(如图1)。由于氧化铁皮易残留,导致随后的氧化过程中,Fe2O3比例高,使氧化铁皮呈红色。含Si 0.2%以上的钢,由于加热时在氧化铁皮与基底金属界面产生层状的Fe2SiO4,界面温度在Fe2SiO4的凝固温度1170℃以下时,铁皮对基底的着力增强,剥离性更差,导致红色更重。