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烧结磁体

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中文名称；烧结磁体 外文名称；烧结磁体 主要成分；Fe2O3、Fe3O4、FeO 特征；热轧钢板红色烧结磁体具有普遍性

烧结磁体是钢材锻造和热轧热加工时，由于钢铁和空气中氧的反应，常会大量形成烧结磁体，造成堆积，浪费资源。如果对这些资源合理利用，可以降低生产成本，同时可以起到环保节能作用。烧结磁体的主要成分是Fe2O3、Fe3O4、FeO。其中，烧结磁体最外层为Fe2O3，约占烧结磁体厚度10%，阻止氧化作用;中间为Fe3O4，约50%，最里面与铁相接触为FeO，约40%。

物质组成

一般烧结磁体的层次有三层:最外一层为Fe2O3，约占整个烧结磁体厚度的10%，其性质是:细腻有光泽、松脆、易脱落;并且有阻止内部继续剧烈氧化的作用;第二层是Fe2O3和FeO的混合体，通常写成Fe3O4，约占全部厚度的50%;与金属本体相连的第三层是FeO，约占烧结磁体厚度的40%，FeO的性质发粘，粘到钢料上不易除掉。

特征

热轧钢板红色烧结磁体(红锈)具有一定的普遍性。其特征是红色烧结磁体沿板宽分布比较均匀，一般靠边部100mm内稍重些，卷内部比外部轻一些，这种红色烧结磁体比较薄，一般不易擦下色，钢板越厚红色越重。

红色的成因

钢的表面烧结磁体主要由FeO、Fe3O4和Fe2O3所组成，Fe2O3呈红色，Fe3O4呈黑色，FeO呈蓝色，由于铁皮中各种氧化成份比例随其氧化过程不同而变化，因此表现颜色不同，当Fe2O3比例较多时，即表现为红色，当FeO较多时，表现为蓝灰色。

影响因素

经大量调查，热轧钢板铁皮呈红色的钢种Si含量较高，Si>0.2%时红锈相对重一些，呈蓝灰色的钢种Si含量较低。以相同热轧工艺进行轧制试验，其结果与上述调查结论相符。Si≤0.07%红色氧化色可基本消除，对于厚规格Si还要更低些(Si≤0.05%)。由此，降低Si含量是解决红锈问题紧有效的办法。

(1)含Si量较高的钢，由于铁皮中气孔直径大，空冷时的裂纹容易在烧结磁体厚度中间停止，除鳞时裂纹与基底金属相平等传播，导致基底金属侧的烧结磁体易残留下来，所以烧结磁体剥离性不好(如图1)。由于烧结磁体易残留，导致随后的氧化过程中，Fe2O3比例高，使烧结磁体呈红色。含Si0.2%以上的钢，由于加热时在烧结磁体与基底金属界面产生层状的Fe2SiO4，界面温度在Fe2SiO4的凝固温度1170℃以下时，铁皮对基底的着力增强，剥离性更差，导致红色更重。

2)对于Si≤0.05%的C-Mn钢，烧结磁体中气孔小，分布比较均匀，由空冷引起的热应力使烧结磁体产生裂纹，低Si钢烧结磁体中由于气孔小，应力松弛缓小，裂纹就沿气孔扩展到基底金属界面。除鳞时，热应力就在烧结磁体和基底金属界面作为剪切力起作用，使烧结磁体从基义金属上剥离开。

由于高温时铁皮剥离性好，在随后的氧化过程中导致铁皮中FeO比例较高，使铁皮呈蓝灰色。

对于边部100mm以内红色相对重一些是由于板坯出炉后边部冷速较快，造成边部温度比中部低，导致除鳞时FeO比中部残留多，所以边部红色相对中部重一些。

卷取前钢板表面覆盖一层冷却水，阻止空气中O2与钢板接触，有利于防止出现红色氧化色。

卷取后钢卷冷却慢(或钢板厚)红色氧化色较重。由于较厚的钢板，层冷时表面与芯部存在温度梯度，卷取后钢板表面温度回升，钢卷冷速较慢，与O2反应充分，Fe2O3比例更大，所以红色相对重一些。

应用

1、化工行业烧结磁体提供给化工厂可用来生产氧化铁红、氧化铁黄、三氯化铁、硫酸亚铁等。其中，采用烧结磁体为主要原料的液相沉淀法，可以生产从黄相红到紫相红各个色相的铁红。

2、制造硅铁合金冶炼硅铁合金的主要原料是钢屑，全国每年冶炼硅铁合金消耗的钢屑在200万t左右，用烧结磁体替代钢屑冶炼硅铁合金的工艺已经成熟并得以应用。以硅石、冶金焦炭粒、烧结磁体为原料，在还原气氛下生成硅铁。全国每年的烧结磁体约1000万t左右。可以提供充足的原料。

3、烧结原料烧结磁体是烧结较好的辅料，一方面，烧结磁体相对粒度较为粗大，可改善烧结料层的透气性，另一方面，烧结磁体中FeO在燃烧氧化成Fe2O3的过程中会大量放热，可以降低固体燃料消耗，同时提高烧结生产率，经验表明，8%的烧结磁体可增产约2%左右。

此外，烧结磁体还可以用来制造海绵铁。生产的海绵铁的w(Fe)高，含杂质量低且成分稳定，较矿石生产的海绵铁，不含脉石杂质，可作优质的废钢原料。同时还可以粗还原法或者精还原法制造还原铁粉。目前在国内，烧结磁体做为烧结原料，已形成大规模工业生产。用烧结磁体生产硅铁合金，工艺简单也有规模化生产的趋势

产生原因

(1)板坯加热制度不合理或加热操作不良时产生一次铁皮难以除尽，轧制时被压人到钢板表面上。(2)大立辊设定不合理，铁皮未挤松，难以除掉。(3)由于高压除鳞水管的水压低，水咀堵塞，水咀角度不对及使用不当等原园，使钢板上的铁皮没有除尽，轧制后被压^引钢板表面上。(4)烧结磁体在沸腾钢中发生较多，在含硅较高的钢中易产生红铁皮。

类别

定义与外观:带钢表面的烧结磁体在酸洗工序中没有被完全洗净;或由烧结磁体压入留下的印点在冷轧过程中没有完全消除，这种缺陷的外观可为麻点、线痕或大面积的压痕，可出现在带钢表面的任意部位。

成因:热轧轧机前的高压水喷嘴堵塞;烧结磁体等未吹干净而被轧入;热轧高温卷取料，在酸洗拉矫时破鳞不够，酸洗不净。

消除对策:保证热轧机的除鳞高压水装置工作正常;热轧机架上面要清理干净，防止烧结磁体落在带钢表面再轧入;对高温卷取料，在酸洗时加强破鳞，提高清除能力。

鉴别:由其外观及金相检测等手段进行判别。

可能误判:有时会与划伤或酸洗麻点等相混淆。

分类

烧结磁体 烧结磁体可分为一次烧结磁体、二次烧结磁体、三次烧结磁体和红色烧结磁体。

一次烧结磁体

钢在热轧前，往往要在1100~1300℃加热和保温。在此温度下,钢表面于高温炉气接触发生氧化反应，生成1~3mm厚的一次鳞以及由粗轧侧压不充分、除鳞不彻底所致。该一次鳞也称为一次烧结磁体。一次鳞的内部存在有较大的空穴，一次烧结磁体为灰黑色鳞层，呈片状覆盖在钢板表面。鳞层主要成分由磁铁矿(Fe3O4)组成。

二次烧结磁体

热轧钢坯从加热炉出来后，经高压水除去一次鳞后，即表面烧结磁体脱落，进行粗轧。在短时间的粗轧过程中钢坯表面与水和空气接触,钢坯表面产生了二次鳞，也称为一次烧结磁体。二次鳞受水平轧制的影响厚度较薄，钢坯与鳞的界面应力小，所以剥离性差。如果喷射高压水不能完全除去二次鳞,鳞残留在钢板表面的情况下进行精轧，产品表面就会出现缺陷。二次烧结磁体为红色鳞层，呈明显的长条、压入状，沿轧制方向带状分布，鳞层主要成分由方铁矿(FeO)、赤铁矿(Fe2O3)等微粒组成。

三次烧结磁体

热轧精轧过程中，带钢进入每架轧机时都将产生表面烧结磁体层。轧制后通过最终的除鳞或在每架轧机之间时还将再次产生烧结磁体。因此，轧辊作用下的带钢表面条件将取决于进入各架轧机前形成的烧结磁体的数量和特性。这时的烧结磁体称为三次烧结磁体，因为它是在除鳞之后。进入精轧机之前形成的。

三次烧结磁体缺陷肉眼可见:

黑褐色、小舟状。相对密集、细小、散沙状地分布在缺陷带钢表面,细摸有手感，酸洗后在带钢表面缺陷处留下深浅不一的针孔状小麻坑，它们在正常热轧带钢的表面上是看不见的。在低倍金相显微镜下，缺陷带钢和正常带钢表面的观察结果如图3-4和图3-5所示:

红色烧结磁体:

红色烧结磁体仅发生在高硅含量等特定的钢种上，主要由于在钢坯加热过程中，表面氧化物与基体金属强烈啮合所致。无明显深度，呈不规则片状。

红色烧结磁体分两种:

一种在板宽方向非均匀分布，主要分布在中间，偏向操作侧，红色与兰色处有明显水印，在钢板长度方向上也不均匀，个别部位稍轻些。这种红色烧结磁体较厚，矫直时可崩起，可用高压风吹去，残余红色很易擦下色，此红色烧结磁体称红锈较贴切。

另一种红色烧结磁体沿板宽分布比较均匀，一般靠边部100mm内稍重些，卷外部比内部重些。这种红色烧结磁体较薄，不易擦下色，钢板越厚红色越重。这种红色烧结磁体其他一些钢种也存在，具有一定的普遍性。

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