При производстве горячекатаной стали и сварке окалина оксида железа является наиболее распространенным продуктом на поверхности. Он сопровождает весь процесс производства стали, от нагрева и черновой прокатки до чистовой прокатки, напрямую влияя на внешний вид стали и последующие результаты сварки. Многие специалисты по сварке сталкиваются с этим ежедневно, но не могут различить причины, формы и опасности, связанные с различными типами накипи оксида железа. В зависимости от стадии формирования и характеристик материала накипь оксида железа на стальной поверхности в основном делится на четыре категории: накипь первичного оксида железа, накипь вторичного оксида железа, накипь третичного оксида железа и накипь красного оксида железа. Они будут подробно объяснены ниже.
Первичная окалина оксида железа: перед горячей прокаткой сталь часто нагревают и выдерживают при температуре 1100–1300 градусов. При этой температуре поверхность стали подвергается реакции окисления при контакте с высокотемпературной атмосферой печи, в результате чего образуется первичная окалина толщиной 1–3 мм, что также вызвано недостаточным боковым давлением во время черновой прокатки и неполным удалением окалины. Эту первичную окалину также называют первичной окалиной оксида железа. Первичная окалина содержит крупные полости и представляет собой серовато--черный слой окалины, покрывающий поверхность стальной пластины в виде хлопьев. Слой окалины состоит преимущественно из магнетита (Fe3O4).
Вторичная окалина оксида железа: после того как горяче-катаные стальные заготовки выходят из печи, они подвергаются обработке водой под высоким-давлением для удаления первичной окалины, в результате чего поверхностная окалина оксида железа отделяется перед черновой прокаткой. В процессе короткой черновой прокатки поверхность заготовки вступает в контакт с водой и воздухом, что приводит к образованию вторичной окалины, также известной как первичная окалина оксида железа. Из-за процесса горизонтальной прокатки вторичная окалина становится тоньше, а межфазное напряжение между заготовкой и окалиной низкое, что приводит к плохим свойствам отслаивания. Если струя воды под высоким-давлением не может полностью удалить вторичную окалину, оставляя остатки на поверхности стальной пластины во время чистовой прокатки, на изделии появятся поверхностные дефекты. Вторичная окалина оксида железа представляет собой красноватый слой, имеющий вид отчетливых длинных полос, изрезанных и распределенных полосами вдоль направления прокатки. Слой окалины в основном состоит из таких частиц, как ферросплав (FeO) и гематит (Fe2O3).
Окалина третичного оксида железа. В процессе чистовой-горячей прокатки на поверхности образуется слой окалины оксида железа, когда полоса поступает в каждую клеть стана. После прокатки окалина оксида железа снова образуется во время окончательного удаления окалины или между клетями. Поэтому состояние поверхности полосы под действием валков будет зависеть от количества и характеристик железооксидной окалины, образующейся перед поступлением в каждую клеть прокатного стана. Эта окалина оксида железа называется третичной окалиной оксида железа, поскольку она образуется после удаления окалины и перед поступлением на чистовую мельницу. Дефекты у него видны невооруженным глазом: темно-коричневый, в форме лодочки-. Он относительно плотный, мелкий, разбросан по поверхности дефектной полосы и его можно ощутить рукой. После травления он оставляет на дефектных участках поверхности полосы точечные-ямочки разной глубины; они не видны на поверхности обычной горяче-катаной полосы.
Красная окалина оксида железа: Красная окалина оксида железа возникает только на определенных марках стали, например, с высоким содержанием кремния, в основном из-за сильного взаимодействия поверхностных оксидов с основным металлом во время процесса нагрева заготовки. Он не имеет явной глубины и выглядит как хлопья неправильной формы. Конкретно он делится на два типа.
Один тип не-распределен неравномерно по ширине пластины, в основном распределен посередине, смещен в сторону рабочей стороны. В красной и синей областях имеются очевидные водяные знаки. Он также неравномерен по длине стальной пластины, а некоторые участки немного светлее. Этот первый тип красной окалины оксида железа относительно толстый и может отслаиваться во время выпрямления. Его можно сдуть воздухом под высоким-давлением, а остаточный красный цвет легко стереть. Правильнее было бы назвать этот тип красной окалины оксида железа «красной ржавчиной».
Другой тип окалины красного оксида железа более равномерно распределен по ширине пластины, обычно немного тяжелее в пределах первых 100 мм от края и тяжелее снаружи катушки, чем внутри. Этот тип красной накипи оксида железа тоньше, и ее нелегко стереть; чем толще стальная пластина, тем тяжелее красный цвет. Этот тип красной окалины оксида железа также существует в некоторых других марках стали и довольно распространен.
