高錳酸鉀法去除特種鋼絲表面氧化皮工藝

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。

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?？己酥笜藶殇摻z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：

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。

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：

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。

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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