在钢材加工行业，氧化铁皮问题长期困扰着企业。随着2025年行业对钢材质量和环保要求的不断提高，深入了解氧化铁皮的成因并探索有效的处理技术显得尤为重要。高温热轧作为钢材加工的关键工序，虽能提升钢材力学性能，但也带来了氧化铁皮这一严重影响钢材质量的问题。处理不当不仅会造成最高达 7% 以上的原料损失，还会导致钢材表面缺陷。在环保政策日益严格的当下，传统酸洗法逐渐被淘汰，促使行业不断探索新的处理技术。
钢材加工中的热轧工序包括加热炉升温、高压水去氧化铁皮、压延机粗轧、除锈精轧、冷却和收卷等环节。《2025-2030年全球及中国钢材加工行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，在此过程中，钢材表面会形成三层氧化铁皮。当板坯在高温加热炉中温度达到 1200℃并处于保温阶段时，受高温和氧化环境影响，钢材表面的铁元素与氧元素发生反应，形成第一层氧化铁皮。钢坯出料后，经过多次热轧，在空气氧化和磨损作用下，形成第二层氧化铁皮，由于粗加工时间短，其与钢材表面的界面附着力相对较弱。在毛坯粗轧或精轧生产成品板时，因轧制辊速度高、轧制时间短(仅 0.5 - 30s)，会形成较薄的第三层氧化铁皮。当温度降至 570℃以下，氧化铁皮的结构会发生变化，FeO 会发生共析反应，先是形成四边形或四角星形联合，随着卷取温度进一步降低，其余 FeO 会引发板条组织共析，形成线性共析结构。
钢材中的多种金属和非金属元素对氧化铁皮的组织和厚度有着显著影响。在高温状态下，这些元素会聚集在钢材表面，加速氧化铁皮的形成。以 Si 元素为例，高温加热后，Si 原子在氧化铁皮与钢基体界面聚集，与氧气反应生成 SiO₂，进而与铁离子反应生成 Fe₂SiO₄。当温度达到或高于 Fe₂SiO₄液相线温度时，钢基体上会形成液相薄膜，渗入外部氧化铁皮并将其钉在外侧，增强氧化铁皮附着力，使去除难度大幅增加;若 Fe₂SiO₄液体层渗入基体内部，还会降低氧化铁皮与基体界面的平整度，进一步加大去除难度。此外，C 元素在自氧化过程中与氧气反应释放 CO₂气体，可致使氧化铁皮开裂起泡;Mn、P 等元素能与氧化铁皮中的铁直接反应，导致氧化铁皮剥落;当钢材中 Cu 含量超过 8% 时，Cu 会在金属基体与氧化层界面析出，形成更难去除的结构层;Ni 元素较难氧化，在 Fe 先被氧化后，Ni 会富集于氧化铁中，使氧化铁皮在高压水冲击下易剥离;Al 元素氧化后形成坚硬保护层，使氧化铁皮结晶并与钢材表面紧密结合成锯齿状，影响钢材平整度和质量。
加热炉内的气氛组成是氧化铁皮形成的另一关键因素。炉内通常存在氧化气氛、中性气氛和还原气氛三种类型。氧化气氛中空气和 O₂含量较高;中性气氛含有较多染料完全燃烧产物，如 CO₂和 H₂O 等中性气体;还原气氛则含有较多 CO、H₂等还原性气体。当加热炉内处于氧化气氛，即空气和氧气含量较高时，热轧钢材更容易形成氧化铁皮。对钢材促进氧化效果的排序为 H₂O>O₂>CO>CO 和空气。在钢材加工生产过程中，通过合理控制炉内气氛，及时通风，可减少氧化铁皮的形成。但需注意，风量过多会使炉内 H₂O、O₂等氧化气体含量增加，反而更易形成不利于钢材加工的氧化气氛。
酸洗曾是去除钢材表面氧化铁皮最有效的方法，但因其产生的废酸废水对环境造成严重污染，逐渐被淘汰。三酸酸洗是将硫酸、硝酸和盐酸按一定比例配制进行清洗的方法，虽能有效去除不锈钢氧化铁皮，但酸洗过程中会析出大量二氧化氮，危害员工健康且污染环境，已被明令禁止。硝酸与氢氟酸酸洗法是不锈钢酸洗的常用方法，氢氟酸含量为 4% - 6%、硝酸含量为 8% - 12%，使用温度在 50 - 60℃，酸洗时间 20 - 40min，该方法酸洗速度快、易操作且质量较好，但存在过酸洗现象，同时氢氟酸毒性大、废水处理困难。碱煮 - 酸洗复合法先通过碱煮松动氧化铁皮，再用酸洗去除，碱煮液采用氢氧化钠与硝酸钠混合液，碱煮后钢材需立即浸入水槽除氧化皮，再用三酸酸洗，此方法改善了酸洗质量、减少了金属消耗，但要求碱煮的钢料必须绝对干燥，否则存在安全隐患。
氧化铁皮柔性化控制法是一种较为环保的平整钢材表面的方法，其核心在于增加氧化铁皮的黏附性。该方法可使氧化铁皮与润滑油结合形成油泥，或紧密贴合钢材表面，在冲压过程中以粉末化形式脱落。通过调整热轧工艺参数可实现氧化铁皮的柔性化控制，根据是否有涂油工序分为两种工艺流程。第一种流程为开卷、矫直、定尺、涂油、纵剪、冲孔、弯边、脱脂、成品，此工艺适用于以 Fe₃O₄为主结构的钢材氧化铁皮控制，在涂油工序的深加工过程中，氧化铁皮呈细粉状脱落并与润滑油形成油泥。第二种流程为开卷、矫直、定尺、纵剪、冲孔、弯边、脱脂、成品，该工艺针对含有一定量 FeO 的钢材氧化铁皮，FeO 结构疏松多孔，在开卷时能吸收并阻止裂纹扩展，减少氧化铁皮脱落，适用于无涂油工序的深加工，确保钢材品质。
在酸洗法污染严重的背景下，免酸洗钢材的开发成为钢材加工行业的重要方向。免酸洗钢材的原理是通过控制钢材氧化铁皮的厚度来达到免酸洗目的。国内已开发出热轧免酸洗钢生产技术，涉及 Q235 - 345、SPHC、SIOL 等品种，该技术的应用推动了下游深加工产线的绿色制造。然而，目前免酸洗钢材的研究主要集中在抗拉强度 520MPa 以下的钢种，对于抗拉强度在 520MPa 以上、厚度大于 8mm 的钢材研究相对较少。免酸洗钢材的生产主要依靠高温、快轧工艺，并严格把控热轧后的卷取温度和冷却速率，以降低氧化铁皮厚度，控制 FeO 的残留量和残留形态，从而在满足钢板组织性能的同时，减少氧化铁皮对钢材加工的影响。
在2025年的钢材加工行业，氧化铁皮的成因涉及多个方面。其结构组成在钢材热轧过程中逐渐形成三层，并在温度变化时发生共析反应;合金元素通过在钢材表面的聚集和反应，影响氧化铁皮的形成和去除难度;炉内气氛组成更是直接决定了氧化铁皮的形成程度。针对氧化铁皮的处理技术，传统酸洗法因环保问题逐渐被淘汰，氧化铁皮柔性化控制法和免酸洗钢材开发成为新的研究方向和应用趋势。未来，钢材加工行业需要进一步探索更合理、高效的氧化铁皮处理方式，在保证钢材质量的前提下，实现节约能源、降低环境污染、提高经济效益的目标，推动行业持续健康发展。
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