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高錳酸鉀法去除特種鋼絲表面氧化皮工藝

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發表時間:2020-03-17 14:40作者:葉瓊華來源:五鋼科技雜志

高錳酸鉀法去除特種鋼絲表面氧化皮工藝

高速工具鋼絲、不銹鋼絲和其它合金鋼絲在熱處理后,表面形成較致密的氧化皮。以前為除去氧化皮,采用高溫堿煮,使致密的氧化皮疏松,然后經酸洗除去。但高溫堿煮工藝存在許多不足之處。堿洗溶液經加熱后溫度達500℃以上,操作環境較惡劣,不利于工人身心健康,且煤氣消耗大。另外,堿槽底部鋼板在長時間高溫堿腐蝕下,容易被蝕穿,調換鋼槽頻繁,檢修費用也高。且堿煮操作不當會造成表面“麻點”等質量問題。為此,經過多年探索發現可以用高錳酸鉀法來替代原生產工。

高錳酸鉀去鋼絲表面氧化皮


一、工藝試驗與探索

1.1試驗室模擬工藝參數_

1.1.1試驗材料

W6Mo5CHV2、lCrl8Ni9Ti和GH4169三種鋼以退火狀態進行試驗;工業高錳酸鉀(含量99.4%,廣州市賀隆貿易有限公司)。

1.1.3試驗方案

將KMnO4濃度范圍選擇在1—15g/100mL。NaOH濃度范圍選擇在1—16g/100mL。械洗時間20—60分鐘。在三個范圍內排列出25次試驗。考核指標為鋼絲表面氧化皮去凈率,根據去凈率的情況選擇最佳的濃度范圍。

1.1.3.1 KMnO4濃度的確定

高錳酸鉀作為一種強氧化劑,其濃度直接影響溶液中的氧化還原反應的程度。根據正交實驗,(具體實驗過程見附件文獻原文)高錳酸鉀濃度的最佳菹圍為3—6g/100mL。

1.1.3.2 NaOH濃度的確定

氧氧化鈉在溶液中起到反。應促進劑的作用,如濃度過高,刺激氣味強,對操作者身心健康不利。為了達到既能有效地除去氧化皮又不影響工作環境,通過正交試驗(具體實驗過程見附件文獻原文),摸索到NaOH的最佳濃度為3—5g/100m。

1.1.3.3 堿洗時間的確定

堿洗時間除與KMnO4濃度有關外,還與高錳酸鉀的自分解速度有關。高錳酸鉀自分解速度越快,則“氧化過程”也越快,鋼絲浸入溶液所用時間越少。(具體實驗過程見附件文獻原文)通過實驗室試驗可以確定堿詵時間為40—50分鐘,高速鋼絲表面去氧化皮的工藝的堿洗時間為45—60分鐘。

1.2試生產工藝

根據多次試生產摸索出如下工藝路線:

3.2.png

按不同鋼種試生產10次,產量計10噸;其中高工絲坯料5噸,半成品3噸,不銹絲1.5噸,高溫絲0.5噸。試生產結果表明,各類鋼絲的表面去凈率均在95%以上,且表面質量良好。

高錳酸鉀去氧化皮


二、高錳酸鉀法處理特殊鋼絲表面氧化皮的基本原理

高錳酸鉀堿溶液的主要作用在于疏松和分解氧化皮,同時又能清除鋼絲表面有機物殘渣。在溶液中,高錳酸鉀是強氧化劑,起著主導作用,氫氧化鈉在其中起促進它自動分解的作用。

我廠生產的高速工具鋼絲和不鋼絲均屬合金鋼絲,其表面氧化皮組成,除Fe2O3、Fe3O4和FeO外,還有Cr2O3,、NiO等致密的尖晶型氧化物,在高錳酸鉀溶液中發生如下反應:

3.1.png

其中低價鐵也被氧化成高價鐵的氧化物,鉻酸鈉和亞鉻酸鈉少量溶于堿液中,FeO又能氧化成Fe2O3,使含有尖晶型氧化物的氧化層變得疏松,從而完全被溶解成糊狀氧化皮。

高錳酸鉀袋裝.jpg


三、經濟效益分祈

我們把高溫堿煮法與高錳酸鉀法兩種工藝進行比較,高錳酸鉀法優于高溫堿煮法,并可節約煤氣,改善生產環境。

四、結論

1、生產實踐證明,高錳酸鉀法處理工藝是行之有效的,對氫脆敏感性大的,表面質量要求高的鋼絲,用該法處理效果更佳。其最佳工藝參數為:KMn〇4濃度3—6g/l00ml、Na〇H濃度3—5g/100ml、H2SO4濃度15—20%。

2、能大大延長設備使用壽命。原采用堿煮法。一只堿鍋只能用半年,現采用高錳酸鉀法至少可用上3年,既降低了設備成本又免去了人工撈堿之苦。還能降低設備采購門檻。

3、高錳酸鉀法比高溫堿煮法,每年可節約煤氣113.88萬m3,年創利22.776萬。

4、在改善操作環境方面,原來的堿煮加熱溫度達500℃以上。且揮發刺激氣味影響工人的身心健康,而現在高錳酸鉀法溫度僅在90℃左右,且氫氧化鈉用量大為減少,操作環境得到明顯改善。

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