热轧时钢铁材料高温氧化铁皮的研究进展

区域治理综合信息
热轧时钢铁材料高温氧化铁皮的研究进展
王彦成
吉林建龙钢铁有限公司，吉林 吉林 132000
摘要：我国自改革开放以来，铁制品的发展较为迅速，钢在冶炼过程中需要通过热轧环节，其中会产生不同程度的氧化反应，形成氧化铁皮，这在较大程度对资源造成较大的浪费，不但在一定程度上会降低表面质量，而且耐蚀性也会有一定的下降，这就需要对氧化铁皮的厚度与结构采取必要措施并实施有效的控制。

关键词：热轧；钢铁材料；高温氧化铁皮
一、钢的热轧步骤
钢在热轧过程中需要先对钢实施加热过程，当轧制的加热需要均衡的加热速度，达到一定温度时将钢柸取出并采用高压水去除表面的鳞，再将其放入粗轧机实施粗轧程序，再对其实施二次同时进行精轧，最后对其进行冷却与卷取。

此外，在对钢进行热轧时会形成不同类型的氧化铁皮[1]。

二、氧化铁皮的种类
一次氧化铁皮：将板坯放于加热炉中进行加温至1200℃，在保温过程中钢坯表面氧离子与铁离子进行双向扩散，通过化学反应生成氧化铁皮，此种高温加热过程中形成的氧化铁皮由于是第一次产生氧化反应，形成“一次氧化铁皮”；二次氧化铁皮。

二次氧化铁皮是在第一次钢材氧化反应的基础上形成的，此阶段主要产生于坯料出炉后的粗轧环节，其中热轧环节需要去除一次氧化铁皮，并且坯料需要通过粗轧环节，在轧制过程中，高温状态中的粗轧与空气产生氧化反应，生成二次氧化铁皮；三次氧化铁皮。

钢坯粗轧后需要进行精轧才能制成成品板材，在进行精轧时，由于轧辊速度相对比较高，并且轧制时间相对比较短，会形成较薄的氧化铁皮，此种氧化铁皮叫作“三次氧化皮”[2]。

三、氧化铁皮的形成与结构
氧化铁皮在形成过程中需要通过加热形成不同类型的氧化铁皮结构，如图1所示[3]。

图1中的氧化铁皮一共包含三层，其中包含外层、中间层以及内层，化学反应方程式分别为：2Fe+O2=2FeO；3Fe+2O2=Fe3O4；2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3；外层的Fe2O3主要是以红色为主，结构主要是密排六方结晶结构，结构相对致密，并且无法与酸性溶液相溶。

中间层的氧化铁皮的化学名称为Fe3O4，此种氧化铁皮具有一定的磁性，其物理结构主要是一种黑色离子晶体，结构相对比较致密，并且较难溶于酸性溶液。

FeO呈兰灰色，物理结构主要是氯化钠离子晶体，此种晶体
会产生一定的空隙，易于酸性溶液相溶，
并在此基础上易被腐蚀。

图1 典型的氧化铁皮结构图
四、不同因素对氧化铁皮造成的影响
1终轧温度对氧化铁皮的影响
终轧温度会在一定程度影响氧化铁
皮厚度，在轧制时若轧制时间不具有较大
差异性，氧化铁皮厚度会随着终轧温度
的不断升高而增加，由于在终轧温度下，
因轧制时间相对比较短，大大减少了氧化
时间，氧化铁皮降低了氧化铁皮的厚度。

此外，钢在进行热轧时，温度起到了关
键性的作用，主要是因外界因素会影响
温度保持在一定的数值，随着温度的降
低，这在较大程度上减少了FeO层，同
时Fe2O3与Fe3O4含量增加。

所以，温
度降低越大，因此，FeO先共析转变的
驱动力也会变大，因此Fe2O3含量会随
终轧温度降低而增加。

2 Cr元素对氧化铁皮的影响
Cr是一种银白色有光泽金属，质地
相对较硬，并且不溶于酸性环境，表现出
了加强的耐腐蚀[4]。

Cr有一个较大的特
点就是能够对钢的耐磨性与力学性具有较
大的增强作用，并且还能提高钢淬火后的
抗变形能力与耐热性。

此外，Cr元素自
身有较大的抗腐蚀性，并且有还具有较高
的强度，同时Cr元素在铁皮与铁基体界
面处会产生聚集反应，反应物为保护性氧
化产物，此反应产物直接留在钢材表面，
对钢材形成一种保护层，能够有效减慢
Fe元素与O元素的扩散速度，以此达到
防腐的效果。

3 其他元素对氧化铁皮的影响
除了上述元素能够影响氧化铁皮以
外，C也会对氧化铁皮产生一定的影响，
主要是因C是钢中元素之一，钢在氧化
时的氧化反应会产生CO气体，导致得氧
化铁皮出现开裂情况。

此外，在钢进行
冶炼过程中会产生不同程度的氧化反应，
Cu金属基体界面中会由于含量较大，会
析出一个富铜分离相，并在一定的温度环
境中熔化，同时在金属基体中形成一种膜，
导致表面出现缺陷。

4冷却速率对氧化铁皮的影响
冷却速率对氧化铁皮也会产生较大的
影响，主要是因FeO层结构会在一定程度
上发生变化所造成，由于冷却速率与FeO
相变时间存在一定的关系，其中冷却速率较
低时，为共析反应提供适宜的环节。

由此看出，
冷却速度对氧化铁皮的厚度与结构能够有
效控制，以此改善钢板表面质量。

五、结语
综上所述，在对钢铁材料热轧过程
中，对氧化铁皮进行有效控制能够在较
大程度上提高氧化铁皮的产生，并且在
此基础上可有效提高钢的耐蚀性与质量，
对钢的高利用率具有较大促进作用。

此
外，在进行热轧时，对氧化铁皮的生长
与结构进行有效的控制，降低企业发展
过程中的经济损失。

参考文献：
[1]刘晓凤,孙彬,王建明,等.热轧
时钢铁材料高温氧化铁皮的研究进展[J].
热加工工艺,2018(1):10-14.
[2]陈笑笑.对热轧带钢氧化铁皮处理
措施的探讨[J].河北企业,2015(6):149-149.
[3]李志峰,何永全,曹光明,等.热
轧钢材氧化铁皮的高温形变机理研究[J].
材料导报,2018(2):259-262.
[4]韩立伟.承钢1780热轧带钢氧化铁
皮的成因与控制[J].化工管理,2018(3):142.
·275 ·。