熱軋板氧化皮結構對酸洗效果的影響分析

黎 亮

（中山中粵馬口鐵工業有限公司，廣東中山 528437）

熱軋板氧化皮結構對酸洗效果的影響分析

黎 亮

（中山中粵馬口鐵工業有限公司，廣東中山 528437）

熱軋板的氧化皮結構是其酸洗效果的主要影響之一，隨著相關研究的不斷深入，對熱軋板氧化皮結構的分析取得了一定進展，傳統氧化鐵皮主要分為三層結構，分別是表層的氧化鐵、中間層的四氧化三鐵和里層的氧化亞鐵。但在熱軋板卷曲過程中，氧化皮結構受卷曲溫度、終軋溫度、冷卻速度和環境氧氣含量等因素影響，在室溫下主要表現為兩種結構，一是外層四氧化三鐵和內層氧化亞鐵的復合結構，二是四氧化三鐵的單層結構。采取EBSD技術和金相顯微鏡對其進行研究，發現復合結構比單層結構氧化皮更容易酸洗。

熱軋板；氧化皮結構；酸洗效果；影響

氧化鐵皮的顯微特征是衡量熱軋板表面質量的重要指標，對相關工序的質量有直接影響，因此，對熱軋板氧化皮結構進行深入分析十分必要。采用EBSD技術建立微區成分、顯微組織與結晶學數據分析之間的聯系，對其晶界結構和分布情況進行觀察，從而實現定量分析和統計測定，為熱軋板氧化皮結構對酸洗效果影響的分析提供支持。

1 材料準備及實驗方法

實驗選用的材料為SPHC熱軋板，厚度為2.3mm，主要化學成分為C、Si、Mn、P、S、Cu、Ni、Cr、Mo、Ti、Al，樣品取自熱軋廠。其中，樣品A直接取自熱卷平臺，樣品B為室溫下存放兩天的同型鋼卷。為實驗方便，將樣品A和樣品B切割成規格為15mm×15mm的正方形，并鑲嵌在樹脂材料中，作為金相試樣。

首先取氧化鋁水砂紙，并研磨至最細，得到1 200#砂紙，對兩種樣品使用金剛石研磨劑拋光，分別在安裝有ESBD附件的掃描電子顯微鏡和光學顯微鏡下，對熱軋板樣品的氧化皮結構進行觀察。取VHCL∶VH2O=1∶1的酸液對樣品進行酸洗，酸洗實驗在60℃恒溫水浴下進行。

2 實驗現象及結果分析

對樣品A和樣品B腐蝕前后的金相照片進行對比，實驗用腐蝕液為濃度4%的硝酸酒精。在腐蝕前，觀察不到樣品A氧化鐵皮的分層結構，經過腐蝕后，分層結構才趨于明顯，而且氧化皮的外層結構呈現淺灰色，內層結構的顏色則較深。熱軋板內外氧化皮結構的成分不同，出現這一現象說明不同層次具有不同的耐酸腐蝕能力。樣品B是在室溫存放兩天的熱軋板，在顯微鏡下已經觀察不到明顯的分層結構了，從金相照片上來看，灰色的氧化皮結構上分布著零星的亮白色斑點，是經酸液腐蝕后留下的黑坑。

熱軋板單層結構氧化皮的產生是由生產條件導致的，在熱軋板生產過程中具有普遍性。在熱軋板軋制生產的最后環節，一般精軋溫度為880～900℃，之后的卷曲溫度則為570～610℃，最后采取自然冷卻的方法，將熱軋板放在地面上自行冷卻。

3 熱軋板氧化皮結構對酸洗效果的影響

通過對樣品A和樣品B進行酸洗實驗可知，熱軋板氧化皮結構不同，酸洗時間有較大差異。其中，樣品A的氧化皮結構經過65s就可以被酸洗干凈，而樣品B則需要110s。試驗發現，熱軋板氧化皮結構中的Fe3O4含量對酸洗效果有直接影響，與相關研究中發現的四氧化三鐵難溶于酸的性質相符。之前在金相照片中觀察到的亮白點，就是游離態的鐵，是共析反映的產物之一。鐵顆粒會沿著FeO的晶界優先析出，并沿著晶界通道擴散，在晶界處出現富集。

由此可以得出結論，熱軋板的氧化皮結構主要是四氧化三鐵和游離鐵的混合物，是氧化亞鐵分解反應的產物。在熱軋板卷曲前期，氧化亞鐵未完全分解，出現外層四氧化三鐵、內層氧化亞鐵的雙層結構，在自行冷卻條件下，氧化亞鐵徹底分解，形成單層結構，而且鐵顆粒會在氧化亞鐵境界附近富集。熱軋板的酸洗效果主要受氧化皮結構中四氧化三鐵的含量所影響，雙層結構氧化皮比單層結構更易被酸洗。

4 結束語

綜上所述，本文主要采取實驗的方式對熱軋板氧化皮結果對酸洗效果影響進行分析，使用的儀器主要是光學顯微鏡和裝有EBSD的掃描電子顯微鏡，通過對酸洗實驗進行觀察，分析出氧化皮結構的主要成分及形成原因，并得出結論，氧化皮結構對酸洗效果的影響主要取決于四氧化三鐵的含量。

[1] 李聚寶，宋德峰.不銹鋼熱軋卷氧化皮結構及其對酸洗效果影響[J].酒鋼科技，2014，（4）：1-5.

[2] 李聚寶，宋德峰.不銹鋼熱軋卷氧化皮結構及其對酸洗效果影響[A].河北省冶金學會、山東金屬學會、天津市金屬學會、江蘇省金屬學會、陜西省金屬學會.2015年煉鋼品種、質量提升研討會論文集[C].河北省冶金學會、山東金屬學會、天津市金屬學會、江蘇省金屬學會、陜西省金屬學會，2015：5.

[3] 潘霏.熱軋硅鋼表面氧化皮的特征和酸洗加速技術的研究[D].上海：華東理工大學，2013.

[4] 趙瓊.熱軋鋼帶邊裂原因分析及改善[D].吉林：吉林大學，2011.

[5] 卜福明，葉純杰，潘紅良.熱軋430不銹鋼表面氧化皮的電解酸洗、混酸酸洗工藝研究[J].材料保護，2010，（5）.

[6] 董漢君，王銀軍.影響熱軋帶鋼氧化鐵皮酸洗質量和速度的因素[J].機械工程材料，2009，（3）.

[7] 彭建國，駱素珍，袁敏.304奧氏體不銹鋼高溫氧化行為研究[J].寶鋼技術，2007，（4）.

A n a l y s i s o f t h e I n f l u e n c e o f O x i d a t i o n S t r u c t u r e o f H o t R o l l e d P l a t e o n P i c k l i n g E f f e c t

Li Liang

The microstructure of oxide scale of hot rolled plate is one of the main effects of the pickling effect，with the in-depth research，analysis of hot rolled plate oxide structure has made some progress，the traditional scale is divided into three layers，namely，the surface of the iron oxide intermediate layer of Fe3O4 and layer of ferrous oxide.But curling in the hot rolling process，the oxide skin structure is inf l uenced by the coiling temperature，f i nal rolling temperature，cooling rate and environmental factors such as oxygen content，mainly at room temperature for the two kinds of structure，is a composite structure of outer and inner layer of ferrous oxide Fe3O4，two is a single layer structure of four oxidation of iron.In this paper，EBSD technology and metallographic microscope were used to study it.It is found that the composite structure is easier to be pickled than the oxidized leather with single layer structure.

hot rolled plate；oxide structure；pickling effect；inf l uence

TG335.11

A

1003-6490（2017）08-0062-01

2017-05-23

黎亮（1982—），男，廣東陽春人，助理工程師，主要研究方向為酸洗工藝技術和廢酸液處理回收利用技術。