鋼絲拉拔生產(chǎn)第三章氧化皮去除

鋼絲拉拔生產(chǎn)第三章氧化皮去除第一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五3.1氧化皮去除

第二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五FeO結(jié)構(gòu)疏松，保護(hù)作用較弱，F(xiàn)e3O4、Fe2O3結(jié)構(gòu)致密，有較好的保護(hù)性。氧化鐵皮由三層組成：FeO——靠近鋼基，厚度約l0-2mm；Fe3O4——中間層，厚度約10-4～10-3mm；Fe2O3——最外層，厚度約10-5mm。整個(gè)氧化鐵皮的厚度一般在0.01～0.02mm，最厚不超過0.07mm。3.1.1鋼絲氧化皮Fe2O3FeOFe3O4鋼基體氧化皮構(gòu)成氧化皮性能：氧化皮質(zhì)脆，沒有延伸性，在機(jī)械作用下和熱加工作用下，很容易產(chǎn)生龜裂而脫離。第三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五3.1.2氧化皮去除常用方法有：機(jī)械去皮法酸洗去皮法第四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（一）機(jī)械去皮法1、反復(fù)彎曲法2、噴丸處理法3、組合式處理法第五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（一）機(jī)械去皮法1、反復(fù)彎曲法

利用氧化鐵皮的特性，使盤條連續(xù)通過不同方向的彎曲，造成盤條表面的反復(fù)延伸和壓縮，促成表面鐵皮疏松剝落。用此法至多只能除去盤條表面鐵皮量的80％多，剩余的鐵皮必須經(jīng)酸洗或其它機(jī)械方法除去。生產(chǎn)上用此法處理后的盤條再經(jīng)酸洗，能大大縮短酸洗時(shí)間，降低酸耗和防止過酸洗。第六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五八輥剝殼機(jī)六輥剝殼機(jī)（一）機(jī)械去皮法第七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五外層表面受拉伸，內(nèi)層表面受壓縮。中心層視為不變形區(qū)，則盤條外層的變形值：

低碳盤條的延伸可取大些，一般為8%～10%，對(duì)中、高碳盤條的延伸率應(yīng)小于8%為宜。1）彎曲輥輥徑的確定（一）機(jī)械去皮法D-輥輪直徑(mm)d-盤條直徑(mm)δ-變形值（%）第八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五必須將彎曲輥布置在不同平面上或二組彎曲輥布置在相互垂直的平面上方能收到較好的效果。2）彎曲輥布置形式的確定（一）機(jī)械去皮法第九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五3）包角的確定盤條與輥輪間的包角（α）越大，盤條承受彎曲變形量也就越大，且通過彎曲輥?zhàn)饔玫臅r(shí)間也越長(zhǎng)，去鐵皮效果就越好。（一）機(jī)械去皮法第十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五4）牽引力的確定式中：

P——牽引力(公斤)；

Q——后張力(取30～50公斤)；

σs——盤條的屈服強(qiáng)度(公斤／毫米2)；

d——盤條直徑(毫米)；

D——輥輪直徑(毫米)，

n——輥輪個(gè)數(shù)。（一）機(jī)械去皮法第十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2、噴丸處理法原理：

由高速旋轉(zhuǎn)的摔輪將金屬?gòu)椡韪咚俚厣湎蜾摻z表面，靠金屬?gòu)椡璧膭?dòng)能打碎鐵皮并除去。（一）機(jī)械去皮法噴丸處理法的效率與去皮效果取決于摔輪的性能。摔輪的轉(zhuǎn)速要求在2000～4000轉(zhuǎn)/分。每分鐘摔出的金屬?gòu)椡枳疃噙_(dá)1000kg。射出金屬?gòu)椡璧乃俣葹?5～75m/s。第十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五噴丸原理圖（一）機(jī)械去皮法摔輪要求布置在不同方位上，使射向鋼絲表面的彈丸能形成均一的扇形面，為此在彈丸拋射處應(yīng)設(shè)置導(dǎo)板并附有彈丸和鐵皮的回收分離器。噴丸處理鋼絲的線速度按其碳量、氧化鐵皮性質(zhì)、盤條尺寸等不同一般在2～l00m/min。盤條噴丸前應(yīng)預(yù)先進(jìn)行矯直。第十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五噴砂是采用壓縮空氣為動(dòng)力，以形成高速噴射束將噴料（銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海砂）高速噴射到被需處理工件表面。

噴砂處理法：噴砂處理與噴丸處理的作用原理基本相同。不同的則是彈丸大小種類以及產(chǎn)生動(dòng)能的裝置不同。噴砂處理裝置是把40~60目干的金剛砂(以Al2O3為主)借助壓縮空氣的動(dòng)力噴射到盤條表面。去銹是靠磨料在噴嘴內(nèi)縱向走動(dòng)所產(chǎn)生的紊流使磨料與表面多次沖擊來完成。噴砂房噴砂機(jī)噴槍第十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五3、組合式處理法組合式處理法：是指幾種機(jī)械去皮裝置聯(lián)合組成一套完整的去鐵皮機(jī)，以完全替代酸洗的一二種方法，還可與水洗、涂層，烘干、收線形成一條連續(xù)作業(yè)線。（一）機(jī)械去皮法第十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五1）反復(fù)彎曲+鋼絲刷機(jī)械去鐵皮（一）機(jī)械去皮法第十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第二講課復(fù)習(xí)1、鋼絲生產(chǎn)的原料？2、鋼絲原料根據(jù)材質(zhì)不同可分為四大類？3、盤條的內(nèi)在質(zhì)量主要包括？4、盤條的表面質(zhì)量主要包括？5、氧化皮的成分組成？6、機(jī)械去皮法主要包括？7、機(jī)械去皮法彎曲輥的布置形式？第十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五1、酸洗原理

（1）酸的“化學(xué)溶解”作用（2）氫氣的“機(jī)械剝離”作用（3）氫的還原作用

（二）酸洗去皮法第十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（1）酸的“溶解”作用酸洗時(shí)，把線坯全部浸入酸溶液中。當(dāng)浸入酸液中時(shí)，其表面的氧化鐵皮就與酸接觸而起化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)，酸溶液也通過氧化鐵皮中的裂縫和孔隙而與其中的所有三層氧化物及鐵基體接觸而起反應(yīng)。在硫酸溶液中酸洗時(shí)進(jìn)行下列反應(yīng)：

FeO+H2SO4=FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2OFe3O4+4H2SO4=Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2OFe+H2SO4=FeSO4+H2↑（二）酸洗去皮法第十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五在鹽酸溶液中酸洗時(shí)進(jìn)行的反應(yīng)：

FeO+2HCl=FeCl2+H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OFe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2OFe+2HCl=FeCl2+H2↑

由于發(fā)生了以上化學(xué)反應(yīng)，線坯表面上氧化鐵皮都變成了略溶于水或溶于水的鐵鹽及亞鐵鹽，因而從鋼鐵表面上被去除。這樣的作用就叫做“化學(xué)溶解”作用。（二）酸洗去皮法第二十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（2）氫氣的“機(jī)械剝離”作用

酸進(jìn)入有裂縫的氧化鐵皮里與金屬鐵直接作用，生成大量的氫氣。在有限空間的裂縫中難以逸出，于是在裂縫中越積越多，造成極大的壓力把氧化鐵皮自線坯表面剝下來。即靠壓力(機(jī)械作用)剝除氧化鐵皮，因此稱作氫氣的機(jī)械剝離作用。

機(jī)械剝離作用在去除氧化鐵皮中起著很重要的作用。

（二）酸洗去皮法第二十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（3）氫的還原作用產(chǎn)生的氫還能使不易溶解于酸的高價(jià)氧化鐵及四氧化三鐵還原成易溶解于酸的低價(jià)的氧化亞鐵，從而加速線坯表面氧化鐵皮的溶解，這種作用稱為氫的還原作用。

Fe3O4+2[H]=3FeO+H2OFe2O3+2[H]=2FeO+H2O氫也能把高價(jià)鐵鹽Fe2(SO4)3和FeCl3還原成溶于酸的低價(jià)鐵鹽FeSO4和FeCl2，這是氫的還原作用，使附加氧化鐵皮上的殘?jiān)鼫p少，使酸與氧化鐵皮能更充分接觸，從而加速酸洗過程。其還原過程如下：

Fe2(SO4)3+2[H]=2FeSO4+H2SO4FeCl3+[H]=FeCl2+HCl（二）酸洗去皮法第二十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五結(jié)論：酸洗時(shí)，氧化皮是由以下三種作用而被除去的：(1)酸的溶解作用，氧化鐵皮與酸作用而被溶解，其中主要是FeO與酸發(fā)生反應(yīng)而被溶解。(2)氫氣的機(jī)械剝離作用，金屬鐵與酸作用生成的氫氣剝落氧化鐵皮。(3)氫的還原作用，生成的氫使高價(jià)的鐵的氧化物和鹽還原成易溶解于酸的低價(jià)亞鐵及亞鐵鹽而被除去。（二）酸洗去皮法第二十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（1）濃度和溫度對(duì)酸洗的影響硫酸硫酸濃度的影響：當(dāng)硫酸濃度≤23%時(shí)，隨濃度的增加，酸洗速度加快；當(dāng)硫酸濃度>23％后，隨濃度的增加，速度反而下降。(因?yàn)榱蛩崛芤涸?3％時(shí)具有最高的氫離子濃度，硫酸濃度再增加時(shí)氫離子反而下降，氫離子的濃度將影響到酸洗作用的大小。)硫酸溫度的影響：隨著溫度的上升，酸洗速度加快，尤其是硫酸酸洗時(shí)更明顯，故硫酸酸洗時(shí)主要采用升溫來提高酸洗速度，當(dāng)酸洗溫度上升到60℃時(shí)，酸洗時(shí)間急劇減少。2、影響酸洗速度的因素（二）酸洗去皮法第二十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五鹽酸鹽酸濃度的影響：隨著濃度的增大，酸洗速度也隨著增快，提高鹽酸濃度是提高酸洗速度的重要手段。鹽酸溫度的影響：溫度升高能提高酸洗速度，但效果不及硫酸明顯，且升溫將產(chǎn)生大量的酸霧，既增加酸耗，又污染環(huán)境，所以對(duì)于鹽酸一般不采用提高溫度來提高酸洗速度。（二）酸洗去皮法第二十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（2）鐵鹽含量對(duì)酸洗的影響硫酸鐵（FeSO4）FeSO4在硫酸溶液中的溶解度規(guī)律是：在溫度不變時(shí)，隨著H2SO4濃度的增大，F(xiàn)eSO4溶解度下降；H2S04的濃度不變時(shí)，F(xiàn)eSO4的溶解度隨著溫度的升高先增后減，就會(huì)結(jié)晶出鐵鹽，沉積在鋼絲表面，致使酸洗速度大大降低，并沾污鋼絲表面。硫酸亞鐵對(duì)酸洗速度的影響一般的規(guī)律是：硫酸的濃度為20％～22％，不論含F(xiàn)eSO4多或少，酸洗速度均可達(dá)到最大值。硫酸的濃度從20％～22％開始增大或減少，都會(huì)使酸洗速度明顯降低，而且隨著FeSO4含量的增加，溫度越低，酸洗速度降低越多。氯化鐵（FeCl2）在鹽酸酸洗中，生成的鐵鹽FeCl2在鹽酸中的溶解度較大，F(xiàn)eCl2含量的適當(dāng)增大，有利于提高酸洗速度。（二）酸洗去皮法第二十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（3）酸洗類型對(duì)酸洗的影響鹽酸VS硫酸鐵的氧化物的溶解速度：鹽酸＞硫酸鐵在鹽酸中的溶解速度：鹽酸＞硫酸（但是由于鹽酸酸洗速度快，時(shí)間短，鐵的溶解量比用硫酸酸洗時(shí)少得多。例如：例如濃度相同的鹽酸和硫酸（10%），硫酸比鹽酸溶解的鐵量多11.5倍）鹽酸酸洗鋼絲表面質(zhì)量較好，缺陷少。酸洗方式鹽酸：溶解作用硫酸：機(jī)械剝離作用（二）酸洗去皮法第二十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（4）攪拌對(duì)酸洗的影響攪拌可加速酸洗速度。（一般操作時(shí)應(yīng)把線盤架上下吊動(dòng)，這樣一方面可除去凝結(jié)在線坯表面的附著物及氫氣泡，使線坯與酸液更好地接觸；另一方面也可使酸洗液成分均勻。）（5）其它因素對(duì)酸洗的影響鋼中含碳量高，則其鐵溶解量增多，冷加工后的鋼絲，可加快鐵溶解速度。（二）酸洗去皮法第二十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第三講復(fù)習(xí)1、酸洗原理的三個(gè)作用及各階段的化學(xué)反應(yīng)？2、采用硫酸酸洗時(shí)最佳的濃度和溫度？3、升溫加速酸洗速度（例如硫酸酸洗），但鹽酸酸洗時(shí)不能升溫，為什么？第二十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（1）硫酸溶液的配制第一種方法：公式法

式中：G——工業(yè)濃硫酸的質(zhì)量(t)d——欲配制酸的密度（t/m3）A——欲配制酸的百分比濃度（%）V——糟內(nèi)酸的體積(m3)S——工業(yè)濃硫酸百分比濃度（%）3、酸液的配制（二）酸洗去皮法第三十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五例題：己知濃度為88%的工業(yè)濃硫酸，其密度為1.80t/m3，用它配制10%(密度為1.066t/m3)的酸洗液3m3，問需要多少工業(yè)濃硫酸？

解：答：需要工業(yè)濃硫酸0.363噸。注意：配制硫酸溶液時(shí)一定要先加水后硫酸，一般是先在槽中注入一半水，然后按上式計(jì)算出的硫酸量注入槽中，最后注入水至欲配制的體積。第三十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第二種方法：十字交叉法已知濃硫酸密度，以及欲配制酸液的百分比濃度和相應(yīng)的密度，列出如下十字交叉法式子：分別按對(duì)角方向求出差值，即為酸與水的體積比。（二）酸洗去皮法第三十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五

例：已知濃度為88%的工業(yè)濃硫酸，其密度為1.80t/m3，用它配制10%(密度為1.066t/m3)的酸洗液3m3，欲配制酸液高度為1.5米，問槽內(nèi)先注水多少米高？0.0661.81．0661.00.734解：

濃硫酸與水的體積比（或高度比）為0.066：0.734，則槽內(nèi)水高度=則槽內(nèi)加入的濃硫酸高度=1.5-1376=0.124(m)第三十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（2）鹽酸溶液的配制鹽酸溶液一般采用新舊酸混合使用，在調(diào)換酸渡時(shí)，不要把酸液完全排掉，保留適量舊酸于池中，一般保留原來的1/3~1/2，再加入新酸，配成所需濃度。因?yàn)橹苯邮褂眯屡渲频?0％酸液化學(xué)反應(yīng)很劇烈，酸洗速度較快，對(duì)鋼基的腐蝕也較激烈，容易造成酸洗缺陷，且酸耗快，調(diào)換溶液的次數(shù)也比較頻繁，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。（二）酸洗去皮法第三十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（二）酸洗去皮法4、工業(yè)用酸洗工藝（1）間歇式酸洗工藝（2）振動(dòng)酸洗工藝（3）超聲酸洗工藝

（4）電解酸洗工藝第三十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（1）間歇式酸洗工藝

把需酸洗的線坯成捆地穿置在特制的線架上，然后一架架地浸泡在酸洗槽中進(jìn)行酸洗。這種方法生產(chǎn)效率高，同時(shí)可以對(duì)不同鋼種和規(guī)格的線坯進(jìn)行處理。目前國(guó)內(nèi)各鋼絲廠仍廣泛采用。

（二）酸洗去皮法第三十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（2）振動(dòng)酸洗法當(dāng)使鋼絲圈被激發(fā)振動(dòng)時(shí)，此閉合空間被振開，新鮮酸洗液很容易擴(kuò)散進(jìn)去。該裝置有三個(gè)系統(tǒng)：A、工作系統(tǒng)：包括振動(dòng)發(fā)生器、振動(dòng)鉤及線坯。它把強(qiáng)烈的振動(dòng)傳給線坯。B、彈簧系統(tǒng)：使線坯產(chǎn)生振動(dòng)。C、防振系統(tǒng)：包括框架及防振彈簧，作用是防止振動(dòng)傳到設(shè)備基礎(chǔ)及運(yùn)輸?shù)踯嚿?。工作時(shí)應(yīng)選擇和調(diào)整振動(dòng)器頻率，使酸洗吊鉤的沖擊頻率與線坯圈自身的振動(dòng)頻率相近，以便產(chǎn)生共振。在共振條件下可用小的能量達(dá)到良好的酸洗效果。（二）酸洗去皮法第三十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（3）超聲波酸洗法超聲波是頻率高于20000赫茲的聲波(人來耳朵能聽到的聲波頻率為20Hz-20000Hz)酸洗時(shí)間3～5分鐘，并節(jié)約大量的酸。在連續(xù)作業(yè)中，超聲波導(dǎo)體放在酸槽兩側(cè)或底部向溶液發(fā)射的超聲波，以溶液中溶解的氣體為核心，產(chǎn)生無核氣泡，聲波每振動(dòng)一次各氣泡隨之受一次膨脹和壓縮作用，瞬間在溶液內(nèi)將以很大的能量互相撞擊，波能產(chǎn)生達(dá)500大氣壓逐點(diǎn)交替的負(fù)高壓和正高壓。于是使鋼絲表面的氧化鐵皮由酸疏松后，迅速而均勻地被清除掉。超聲波還可以使殘留在線坯表面凹坑內(nèi)的固體污物除凈。（二）酸洗去皮法第三十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第三十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（4）電解酸洗法*基本方法：

把有氧化鐵皮的鋼絲作為陰極或陽極，并與外加直流電源連接起來，依靠外電動(dòng)勢(shì)，加劇在酸液中的電化學(xué)反應(yīng)，從而除去氧化鐵皮。*特點(diǎn)：酸洗速度快，金屬損耗多，表面質(zhì)量好，同時(shí)酸洗的速度與電解液中酸的濃度及鐵鹽含量的變化關(guān)系很小。*主要方法：

陽極法、陰極法、陰極——陽極交替法。（二）酸洗去皮法第四十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（1）氫脆由于氫擴(kuò)散進(jìn)入鋼基體引起金屬機(jī)械性能惡化的缺陷叫做“氫脆”。產(chǎn)生原因：鋼絲酸洗時(shí)，由于酸液與金屬基體的化學(xué)反應(yīng)生成原子氫，這些原子氫一部分化合成氫分子，逸出槽外，另一部分原子氫向金屬內(nèi)部擴(kuò)散，隨著基體含氫量的增加將使鋼的塑性急劇下降，拉拔時(shí)出現(xiàn)脆斷。防止方法：主要是嚴(yán)格控制酸洗時(shí)間。

盡量縮短酸洗時(shí)間；其次加緩蝕劑，減少產(chǎn)氫量（二）酸洗去皮法5.酸洗缺陷及防止方法第四十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五（2）欠酸洗欠酸洗是指鋼絲表面氧化鐵皮清除不凈的缺陷。產(chǎn)生原因：酸洗時(shí)間過短，酸液的濃度或溫度偏低引起的.

酸洗過程中，盤條表面被高價(jià)鐵鹽包覆嚴(yán)重。欠酸洗還可能由于線坯在熱處理時(shí)表面掛鉛，或者線坯表面有油污時(shí)引起的。防止方法：1、采用適宜的酸洗溫度（硫酸60℃,