氧化鐵皮的形成過程也是氧和鐵兩種元素的擴散過程，氧由表面向鐵的內部擴散，而鐵則向外部擴散。外層氧的濃度大，鐵的濃度小，生成鐵的高價氧化物；內層鐵的濃度大，而氧的濃度小，生成氧的低價氧化物。所以氧化鐵皮的結構是分層的。
基本介紹
- 中文名：氧化鐵皮
- 外文名：Mill Scale
- 形成過程：氧和鐵兩種元素的擴散過程
- 主要成分：Fe2O3、Fe3O4、FeO
- 有關因素：氧濃度、鐵濃度、濕度等
- 套用領域：冶金
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物質組成
氧化鐵皮是軋鋼廠在軋制過程中軋件遇水急劇冷卻後鋼材表面產生的含鐵氧化物。它占所處理鋼材的3%~5%之間，其w(Fe)高達80%~90%。
鋼材鍛造和熱軋熱加工時，由於鋼鐵和空氣中氧的反應，常會大量形成氧化鐵皮，造成堆積，浪費資源。如果對這些資源合理利用，可以降低生產成本，同時可以起到環保節能作用。氧化鐵皮的主要成分是Fe2O3、Fe3O4、FeO。其中，氧化鐵皮最外層為Fe2O3，約占氧化鐵皮厚度10%，阻止氧化作用；中間為Fe3O4，約50%，最裡面與鐵相接觸為FeO，約40%。
一般氧化鐵皮的層次有三層：最外一層為Fe2O3 ，約占整個氧化鐵皮厚度的10%，其性質是:細膩有光澤、鬆脆、易脫落；並且有阻止內部繼續劇烈氧化的作用；第二層是Fe2O3和FeO的混合體，通常寫成Fe3O4，約占全部厚度的50%；與金屬本體相連的第三層是FeO，約占氧化鐵皮厚度的40% ，FeO的性質發粘，粘到鋼料上不易除掉。
特徵
熱軋鋼板紅色氧化鐵皮(紅銹)具有一定的普遍性。其特徵是紅色氧化鐵皮沿板寬分布比較均勻，一般靠邊部100mm內稍重些，卷內部比外部輕一些，這種紅色氧化鐵皮比較薄，一般不易擦下色，鋼板越厚紅色越重。
鋼的表面氧化鐵皮主要由FeO、Fe3O4和Fe2O3所組成，Fe2O3呈紅色，Fe3O4呈黑色，FeO呈藍色，由於鐵皮中各種氧化成份比例隨其氧化過程不同而變化，因此表現顏色不同，當Fe2O3比例較多時，即表現為紅色，當FeO較多時，表現為藍灰色。
影響因素
經大量調查，熱軋鋼板鐵皮呈紅色的鋼種Si含量較高，Si>0.2%時紅銹相對重一些，呈藍灰色的鋼種Si含量較低。以相同熱軋工藝進行軋制試驗，其結果與上述調查結論相符。Si≤0.07%紅色氧化色可基本消除，對於厚規格Si還要更低些(Si≤0.05%)。由此，降低Si含量是解決紅銹問題較有效的辦法。
1、 含Si量較高的鋼，由於鐵皮中氣孔直徑大，空冷時的裂紋容易在氧化鐵皮厚度中間停止，除鱗時裂紋與基底金屬相平等傳播，導致基底金屬側的氧化鐵皮易殘留下來，所以氧化鐵皮剝離性不好。由於氧化鐵皮易殘留，導致隨後的氧化過程中，Fe2O3比例高，使氧化鐵皮呈紅色。含Si 0.2%以上的鋼，由於加熱時在氧化鐵皮與基底金屬界面產生層狀的Fe2SiO4，界面溫度在Fe2SiO4的凝固溫度1170℃以下時，鐵皮對基底的著力增強，剝離性更差，導致紅色更重。
2、對於Si≤0.05%的C－Mn鋼，氧化鐵皮中氣孔小，分布比較均勻，由空冷引起的熱應力使氧化鐵皮產生裂紋，低Si鋼氧化鐵皮中由於氣孔小，應力鬆弛緩小，裂紋就沿氣孔擴展到基底金屬界面。除鱗時，熱應力就在氧化鐵皮和基底金屬界面作為剪下力起作用，使氧化鐵皮從基義金屬上剝離開。
由於高溫時鐵皮剝離性好，在隨後的氧化過程中導致鐵皮中FeO比例較高，使鐵皮呈藍灰色。
對於邊部100mm以內紅色相對重一些是由於板坯出爐後邊部冷速較快，造成邊部溫度比中部低，導致除鱗時FeO比中部殘留多，所以邊部紅色相對中部重一些。
卷取前鋼板表面覆蓋一層冷卻水，阻止空氣中O2與鋼板接觸，有利於防止出現紅色氧化色。
卷取後鋼卷冷卻慢(或鋼板厚)紅色氧化色較重。由於較厚的鋼板，層冷時表面與芯部存在溫度梯度，卷取後鋼板表面溫度回升，鋼卷冷速較慢，與O2反應充分，Fe2O3比例更大，所以紅色相對重一些。
套用
2、製造矽鐵合金冶煉矽鐵合金的主要原料是鋼屑，全國每年冶煉矽鐵合金消耗的鋼屑在200萬t左右，用氧化鐵皮替代鋼屑冶煉矽鐵合金的工藝已經成熟並得以套用。以矽石、冶金焦炭粒、氧化鐵皮為原料，在還原氣氛下生成矽鐵。全國每年的氧化鐵皮約1000萬t左右。可以提供充足的原料。
3、燒結原料氧化鐵皮是燒結較好的輔料，一方面，氧化鐵皮相對粒度較為粗大，可改善燒結料層的透氣性，另一方面，氧化鐵皮中FeO在燃燒氧化成Fe2O3的過程中會大量放熱，可以降低固體燃料消耗，同時提高燒結生產率，經驗表明，8%的氧化鐵皮可增產約2%左右。
此外，氧化鐵皮還可以用來製造海綿鐵。生產的海綿鐵的w(Fe)高，含雜質量低且成分穩定，較礦石生產的海綿鐵，不含脈石雜質，可作優質的廢鋼原料。同時還可以粗還原法或者精還原法製造還原鐵粉。在國內，氧化鐵皮做為燒結原料，已形成大規模工業生產。用氧化鐵皮生產矽鐵合金，工藝簡單也有規模化生產的趨勢
產生原因
(1) 板坯加熱制度不合理或加熱操作不良時產生一次鐵皮難以除盡，軋制時被壓人到鋼板表面上。
(2) 大立輥設定不合理，鐵皮未擠松，難以除掉。
(3) 由於高壓除鱗水管的水壓低，水咀堵塞，水咀角度不對及使用不當等原園，使鋼板上的鐵皮沒有除盡，軋制後被壓在引鋼板表面上。
(4) 氧化鐵皮在沸騰鋼中發生較多，在含矽較高的鋼中易產生紅鐵皮。
類別
定義與外觀 ：帶鋼表面的氧化鐵皮在酸洗工序中沒有被完全洗淨；或由氧化鐵皮壓入留下的印點在冷軋過程中沒有完全消除，這種缺陷的外觀可為麻點、線痕或大面積的壓痕，可出現 在帶鋼表面的任意部位。
成因 ：熱軋軋機前的高壓水噴嘴堵塞； 氧化鐵皮等未吹乾淨而被軋入； 熱軋高溫卷取料，在酸洗拉矯時破鱗不夠，酸洗不淨。
消除對策 ：保證熱軋機的除鱗高壓水裝置工作正常； 熱軋機架上面要清理乾淨，防止氧化鐵皮落在帶鋼表面再軋入； 對高溫卷取料，在酸洗時加強破鱗，提高清除能力。
鑑別 ：由其外觀及金相檢測等手段進行判別。
可能誤判 ：有時會與劃傷或酸洗麻點等相混淆。
分類
氧化鐵皮可分為一次氧化鐵皮、二次氧化鐵皮、三次氧化鐵皮和紅色氧化鐵皮。
一次氧化鐵皮
二次氧化鐵皮
熱軋鋼坯從加熱爐出來後，經高壓水除去一次鱗後，即表面氧化鐵皮脫落，進行粗軋。在短時間的粗軋過程中鋼坯表面與水和空氣接觸,鋼坯表面產生了二次鱗，也稱為一次氧化鐵皮。二次鱗受水平軋制的影響厚度較薄，鋼坯與鱗的界面應力小，所以剝離性差。如果噴射高壓水不能完全除去二次鱗,鱗殘留在鋼板表面的情況下進行精軋，產品表面就會出現缺陷。二次氧化鐵皮為紅色鱗層，呈明顯的長條、壓入狀，沿軋制方向帶狀分布，鱗層主要成分由方鐵礦(FeO)、赤鐵礦 (Fe2O3)等微粒組成。
三次氧化鐵皮
熱軋精軋過程中，帶鋼進入每架軋機時都將產生表面氧化鐵皮層。軋制後通過最終的除鱗或在每架軋機之間時還將再次產生氧化鐵皮。因此，軋輥作用下的帶鋼表麵條件將取決於進入各架軋機前形成的氧化鐵皮的數量和特性。這時的氧化鐵皮稱為三次氧化鐵皮，因為它是在除鱗之後。進入精軋機之前形成的。
三次氧化鐵皮缺陷肉眼可見：黑褐色、小舟狀。相對密集、細小、散沙狀地分布在缺陷帶鋼表面,細摸有手感，酸洗後在帶鋼表面缺陷處留下深淺不一的針孔狀小麻坑，它們在正常熱軋帶鋼的表面上是看不見的。
紅色氧化鐵皮
紅色氧化鐵皮僅發生在高矽含量等特定的鋼種上，主要由於在鋼坯加熱過程中，表面氧化物與基體金屬強烈嚙合所致。無明顯深度，呈不規則片狀。
紅色氧化鐵皮分兩種：一種在板寬方向非均勻分布，主要分布在中間，偏向操作側，紅色與蘭色處有明顯水印，在鋼板長度方向上也不均勻，個別部位稍輕些。這種紅色氧化鐵皮較厚，矯直時可崩起，可用高壓風吹去，殘餘紅色很易擦下色，此紅色氧化鐵皮稱紅銹較貼切。
另一種紅色氧化鐵皮沿板寬分布比較均勻，一般靠邊部100mm內稍重些，卷外部比內部重些。這種紅色氧化鐵皮較薄，不易擦下色，鋼板越厚紅色越重。這種紅色氧化鐵皮其他一些鋼種也存在，具有一定的普遍性。
