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高锰酸钾法去除特种钢丝表面氧化皮工艺

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发表时间:2020-03-17 14:40作者:叶琼华来源:五钢科技杂志

高锰酸钾法去除特种钢丝表面氧化皮工艺

高速工具钢丝、不锈钢丝和其它合金钢丝在热处理后,表面形成较致密的氧化皮。以前为除去氧化皮,采用高温碱煮,使致密的氧化皮疏松,然后经酸洗除去。但高温碱煮工艺存在许多不足之处。碱洗溶液经加热后温度达500℃以上,操作环境较恶劣,不利于工人身心健康,且煤气消耗大。另外,碱槽底部钢板在长时间高温碱腐蚀下,容易被蚀穿,调换钢槽频繁,检修费用也高。且碱煮操作不当会造成表面“麻点”等质量问题。为此,经过多年探索发现可以用高锰酸钾法来替代原生产工。

高锰酸钾去钢丝表面氧化皮


一、工艺试验与探索

1.1试验室模拟工艺参数_

1.1.1试验材料

W6Mo5CHV2、lCrl8Ni9Ti和GH4169三种钢以退火状态进行试验;工业高锰酸钾(含量99.4%,广州市贺隆贸易有限公司)。

1.1.3试验方案

将KMnO4浓度范围选择在1—15g/100mL。NaOH浓度范围选择在1—16g/100mL。械洗时间20—60分钟。在三个范围内排列出25次试验。考核指标为钢丝表面氧化皮去净率,根据去净率的情况选择最佳的浓度范围。

1.1.3.1 KMnO4浓度的确定

高锰酸钾作为一种强氧化剂,其浓度直接影响溶液中的氧化还原反应的程度。根据正交实验,(具体实验过程见附件文献原文)高锰酸钾浓度的最佳菹围为3—6g/100mL。

1。1。3。2 NaOH浓度的确定

氧氧化钠在溶液中起到反。应促进剂的作用,如浓度过高,刺激气味强,对操作者身心健康不利。为了达到既能有效地除去氧化皮又不影响工作环境,通过正交试验(具体实验过程见附件文献原文),摸索到NaOH的最佳浓度为3—5g/100m。

1.1.3.3 碱洗时间的确定

碱洗时间除与KMnO4浓度有关外,还与高锰酸钾的自分解速度有关。高锰酸钾自分解速度越快,则“氧化过程”也越快,钢丝浸入溶液所用时间越少。(具体实验过程见附件文献原文)通过实验室试验可以确定碱诜时间为40—50分钟,高速钢丝表面去氧化皮的工艺的碱洗时间为45—60分钟。

1.2试生产工艺

根据多次试生产摸索出如下工艺路线:

3.2.png

按不同钢种试生产10次,产量计10吨;其中高工丝坯料5吨,半成品3吨,不锈丝1.5吨,高温丝0.5吨。试生产结果表明,各类钢丝的表面去净率均在95%以上,且表面质量良好。

高锰酸钾去氧化皮


二、高锰酸钾法处理特殊钢丝表面氧化皮的基本原理

高锰酸钾碱溶液的主要作用在于疏松和分解氧化皮,同时又能清除钢丝表面有机物残渣。在溶液中,高锰酸钾是强氧化剂,起着主导作用,氢氧化钠在其中起促进它自动分解的作用。

我厂生产的高速工具钢丝和不钢丝均属合金钢丝,其表面氧化皮组成,除Fe2O3、Fe3O4和FeO外,还有Cr2O3,、NiO等致密的尖晶型氧化物,在高锰酸钾溶液中发生如下反应:

3.1.png

其中低价铁也被氧化成高价铁的氧化物,铬酸钠和亚铬酸钠少量溶于碱液中,FeO又能氧化成Fe2O3,使含有尖晶型氧化物的氧化层变得疏松,从而完全被溶解成糊状氧化皮。

高锰酸钾袋装.jpg


三、经济效益分祈

我们把高温碱煮法与高锰酸钾法两种工艺进行比较,高锰酸钾法优于高温碱煮法,并可节约煤气,改善生产环境。

四、结论

1、生产实践证明,高锰酸钾法处理工艺是行之有效的,对氢脆敏感性大的,表面质量要求高的钢丝,用该法处理效果更佳。其最佳工艺参数为:KMn〇4浓度3—6g/l00ml、Na〇H浓度3—5g/100ml、H2SO4浓度15—20%。

2、能大大延长设备使用寿命。原采用碱煮法。一只碱锅只能用半年,现采用高锰酸钾法至少可用上3年,既降低了设备成本又免去了人工捞碱之苦。还能降低设备采购门槛。

3、高锰酸钾法比高温碱煮法,每年可节约煤气113.88万m3,年创利22.776万。

4、在改善操作环境方面,原来的碱煮加热温度达500℃以上。且挥发刺激气味影响工人的身心健康,而现在高锰酸钾法温度仅在90℃左右,且氢氧化钠用量大为减少,操作环境得到明显改善。

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