氧化铁皮形成的原因和影响

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氧化铁皮是金属在加热、热处理或在热状态下进行加工时形成的一

层附着在金属表面上的金属氧化物。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。

铁是一种比较活泼的金属，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，所以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。

1、表面氧化铁皮的形成轧件经粗轧后沿辊道向精轧机组运行时，

温度为 1000℃左右，这时在轧件表面上已生成了一层薄的氧化铁

皮，但精轧机组前的二次除鳞装置可将其清除掉。在精轧过程中带

钢在机架间暴露的时间极短，而且较大的压下量阻碍了表面上形成

厚的氧化铁皮，而所形成的氧化胞膜立即被破坏并受到冷却水的冲

洗，因此，可以说刚刚从精轧机组轧出的带钢，虽然有较高的温度，

但带钢表面的氧化铁皮是极薄的。带钢在输出辊道上经过层流冷却

后，在 600℃左右进行卷取，随后缓慢冷却，在此过程中，带钢表

面被氧化而形成氧化铁皮。

2、氧化铁皮的组成和结构带钢表面的氧化铁皮，由于钢的化学成

分、轧制时带钢表面温度、加热温度、终轧温度、冷却制度、周围

介质的含氧量的不同，因此，氧化铁皮的组成和结构也因之而异。

热轧炭素结构钢的终轧温度一般控制在 870℃左右，且周围介质含

有大量的氧气，随后又是相当快的冷却速度，所以其氧化铁皮一般

都具有三层结构：·钢铁表面的一层是富氏体（FeO 和Fe3O4 固溶

体）·在上面一层是 Fe3O4·最上面一层是 Fe2O3。

3、影响带钢表面氧化铁皮的因素Ａ终轧温度和速度的影响铁的氧

化过程是 Fe→FeO→Fe3O4→Fe2O3，随着温度的升高，氧化速度

逐渐增大。在 600~800℃的范围内，生成的氧化铁皮能够很好地

阻碍铁及氧原子的扩散，因此氧化速度反而不再继续增大。当温度

超过 800℃时，氧化铁皮阻碍扩散的能力将大大降低，因此，氧化

速度又迅速增大。由于温度升高，氧化速度加快，因此在单位时间

内，带钢表面氧化铁皮的厚度随着温度的升高而增厚。同样，高的

轧制速度可以减少钢在高温状态下与空气接触的时间，从而也就减

少了氧化铁皮的厚度。因此，为了减小氧化铁皮的厚度，热轧带钢

应在尽可能低的温度和尽可能高的轧制速度下进行轧制。从氧化铁

皮的结构上看，终轧温度在 700~900℃之间时，所形成的氧化铁

皮含 80%~ 90% 的FeO 、10%~20% 的Fe3O4 ，在温度高于

900℃的条件下，氧化和氧化性气体较多时，铁将迅速被氧化，

Fe3O4 可以在高温下迅速形成，并开始在铁皮表面形成 Fe2O3 单

独一层。当温度低于 570℃时，氧化铁皮由 Fe3O4 组成，表面上

覆盖着一层很薄的 Fe2O3 。提高轧制速度可以减小氧化铁皮的厚

度，然而，过高的轧制速度将使卷取温度迅速提高，并造成氧化铁

皮中的富氏体转变为 Fe3O4，给以后清除带钢表面上的氧化铁皮

（酸洗）工作带来困难。因此，准确地控制轧制速度乃是有利于酸

洗的重要因素 B 冷却速度的影响一般来说，热轧带钢表面的氧化铁

皮有三层：靠近基铁的内层为富氏体，中间层为 Fe3O4，外层为

Fe2O3 。其中有利于酸洗的富氏体在 575℃以上是稳定的，在

570℃ 以下时富氏体中的 FeO 不稳定，并且按照 4FeO ＝

Fe3O4+Fe 分解，变成 Fe3O4 和Fe。当温度进一步降低到 300℃

以下时，这种转变将趋近于零。如果氧化铁皮层在 570~300℃之

间急速冷却的话，则富氏体层将来不及分解并在更低的温度下被固

定下来，从而得到有利于酸洗的富氏体结构。缓冷时，铁皮中的富

氏体层随着冷却速度降低二逐渐减少，因此，带钢在冷却区域冷却

速度较慢时，铁皮中的富氏体层只有少量存在或完全没有。实际生

产过程中，一般是轧后进入层流冷却区进行快冷。在喷水的情况下，

氧化铁皮的厚度增加很快。因为氧化铁皮在水中要比在空气中形成

的快，因此，在水蒸气气氛中停留的时间愈长，形成的氧化铁皮就

愈多，而 FeO 的含量却减少。所以，准确地调节喷水段的冷却速度

和尽可能地减少在水中的停留时间是非常重要的。C 卷取温度的影

响带钢的卷取温度在 600~700℃时，对氧化铁皮厚度的增加没有

太明显的影响。但卷取温度提高，在带钢的边缘和头部会生成

Fe3O4。进一步降低卷取温度对氧化铁皮的厚度没有明显影响，但

是，带钢边缘和尾部出现Fe2O3 的危险减小了，同时，富氏体向

Fe3O4 转化的程度也减小了。当卷取温度从 700℃降低到 600℃

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摘要：

氧化铁皮是金属在加热、热处理或在热状态下进行加工时形成的一层附着在金属表面上的金属氧化物。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。铁是一种比较活泼的金属，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，所以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。1、表...

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