酸洗高鉻鐵素體不銹鋼的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于需要高表面質(zhì)量的冷乳高鉻鐵素體不銹鋼板的高速酸洗方法，更 具體而言，涉及通過以下步驟有效除去存在于冷乳高鉻鐵素體不銹鋼板上的退火氧化皮 (annealing scale)的方法:根據(jù)退火溫度和鋼種的組分體系，調(diào)節(jié)電解酸洗冷乳高絡鐵素 體不銹鋼板過程中所應用的電流的量；當冷乳高鉻鐵素體不銹鋼板浸入混合酸溶液中時， 控制混合酸溶液中游離氫氟酸的含量及其氧化還原電位；以及酸洗冷乳高鉻鐵素體不銹鋼 板。
【背景技術】
[0002] 通常，根據(jù)鐵素體不銹鋼的鉻含量，將其分為低鉻鐵素體不銹鋼和高鉻鐵素體不 銹鋼。通常，在鉻含量為ll-14wt%的情況下，鐵素體不銹鋼是指低鉻鐵素體不銹鋼，在鉻含 量為17-26wt%的情況下，鐵素體不銹鋼是指高鉻鐵素體不銹鋼。
[0003] 由于在進行熱退火處理時形成的氧化皮的特點是根據(jù)不銹鋼的鉻含量而變化，因 此，酸洗方法應當根據(jù)鉻含量而改變。通常，在低鉻鐵素體不銹鋼情況下，在低鉻鐵素體不 銹鋼的熱退火處理時可在其上形成相對厚的氧化皮；與低鉻鐵素體不銹鋼相比，在高鉻鐵 素體不銹鋼情況下，在高鉻鐵素體不銹鋼的熱退火處理時可在其上形成相對薄的氧化皮。
[0004] 此外，根據(jù)鋼的特點，在鋼退火時熱處理溫度之間存在差異；當退火溫度升高時， 在鋼上形成的氧化皮較厚，且氧化皮中鉻的含量可能增加。
[0005] 同時，因為氧化皮可能引起對由氧化皮(oxide scale)造成的腐蝕的耐性劣化，以 及產(chǎn)品外觀質(zhì)量的劣化，所以在酸洗過程中需要除去在鋼表面形成的氧化皮。
[0006] 通常，當制造冷乳不銹鋼板時，已經(jīng)進行了各種方法，例如包括刷洗或噴丸處理的 物理除鱗（p h y s i c a 1 d e s c a 1 i n g )，使用硫酸鈉、硫酸或硝酸電解液的電解除鱗 (electrolytic descaling)，或使用鹽浴或酸混合物的化學除鱗(chemical descaling)， 以便通過除去在冷乳不銹鋼板上形成的氧化皮來獲得高表面質(zhì)量并增加鋼板的耐蝕性。這 樣的過程統(tǒng)稱為酸洗過程。
[0007] 這樣的酸洗過程有兩個階段:進行電解酸洗過程的第一操作，例如電解除鱗;和進 行混合酸浸過程的第二步驟，例如化學除鱗。
[0008] 以這種方式，通過使用包含80-180g/l的硝酸和2-40g/l的氫氟酸的混合酸溶液已 經(jīng)進行了酸洗冷乳不銹鋼板的過程。這里，混合酸溶液所含的硝酸的作用是，降低酸洗槽中 的Ρ Η以增加氫氟酸的活性，并使從冷乳不銹鋼板表面溶解的鐵（II)離子氧化為鐵(III)離 子以維持適于酸洗的氧化還原電位。然而，硝酸產(chǎn)生受管制的空氣污染物Ν0Χ，且來自其生 產(chǎn)的廢酸和廢水包含大量的硝態(tài)氮Ν03-Ν。
[0009] 因此，由于加強的國家和國際環(huán)境法規(guī)，對來自生產(chǎn)設施的排放的流出物中氮的 總允許量以及排放物中Ν0Χ的濃度的限制，需要在酸洗工藝設備中安裝和操作額外的污染 防治設施。操作這樣的額外的污染防治設施可能涉及高成本，因此，也顯著增加了產(chǎn)品的單 位成本。
[0010] 因此，為了解決這些問題，提出了用鹽酸或硫酸替代已在傳統(tǒng)酸洗過程中使用的 包含于混合酸溶液中硝酸的方法。然而，在這種情況下，由于混合酸溶液的氧化相對較低， 因此氧化皮的溶解速度低，且溶解過程中金屬表面可能變暗。
[0011] 所以，為了達到最佳的鋼板酸洗特點的開路電位水平，開發(fā)了使用過氧化氫、高錳 酸鉀、鐵（III)離子和空氣注入來補充氧化能力不足的方法，過氧化氫通常用作氧化劑，其 減少了對環(huán)境的負擔。
[0012] 然而，在這種情況下，因為確定氧化劑的合適添加量可能是困難的，所以，根據(jù)情 況可能會發(fā)生導致酸洗不足或過度酸洗的問題，并且鋼板表面可能變暗的情況可能不會得 到有效地處理。
[0013] 同時，美國專利第5,908,511號提出了一項技術:使用硫酸、氫氟酸和鐵鹽進行酸 洗，定期添加過氧化氫，調(diào)節(jié)諸如潤濕劑、拋光劑或阻蝕劑等的組成，并以自動控制鐵(III) 和與其相應的氧化還原電位(0RP)的方式管理酸洗溶液。
[0014] 該美國專利的酸洗溶液已經(jīng)商業(yè)化為CLEAN0X 352,是世界上最廣泛使用的酸洗 方法，且該美國專利公開的酸洗方法在處理線材和熱乳產(chǎn)品中已得到完全實現(xiàn)。
[0015] 這里，該美國專利的酸洗方法的問題在于，產(chǎn)品生產(chǎn)的單位成本比傳統(tǒng)方法高約 20%，采用了復雜的溶液組合物和復雜的管理方法，且最關鍵的是，由于1.5-3g/m2 · min的 酸洗速度相對較低，該酸洗方法不適用于需要在10-100秒內(nèi)完成混合酸酸洗的高速酸洗 線。
[0016] 因此，歐洲專利公開第1040211號和美國專利公開第2000-560982號提出了通過向 酸洗組合物中加入銅離子和氯離子來增加酸洗速度的方法作為對上述美國專利的改進。然 而，該方法是有問題的，因為當在鐵素體不銹鋼板表面上形成的開路電位(0CP)小于0.1 V即 與銅離子的氧化還原電位處于相等的水平時，因為在酸洗過程中可能從鐵素體不銹鋼板表 面提取出銅離子，所以鐵素體不銹鋼板可能會褪色，且當酸洗溶液中包含的氯離子為預定 濃度或以上時，可能會發(fā)生點蝕的風險。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0017] 技術問題
[0018] 本發(fā)明的一個方面可提供沒有殘留的氧化皮并具有優(yōu)良表面光澤度的不銹鋼板。
[0019] 本發(fā)明的一個方面也可在鋼板浸入混合酸溶液時，通過根據(jù)氧化還原電位測定待 輸入到混合酸溶液中的過氧化氫的合適量來防止鋼板表面不被酸洗、過度酸洗或變暗。
[0020] 本發(fā)明的一個方面也可通過鋼板酸洗過程中所用的混合酸溶液中不使用硝酸來 減少處理廢水和廢氣的負擔。
[0021 ]技術方案
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，酸洗高鉻鐵素體冷乳不銹鋼板的方法可包括：電解酸洗 操作，使用中性鹽和硫酸對在等于或大于1030°C至等于或小于1050°C的退火溫度下退火的 包含17_26wt%鉻的高鉻鐵素體冷乳不銹鋼板進行電解酸洗；以及混合酸浸操作，將電解酸 洗的高鉻鐵素體冷乳不銹鋼板浸入包含硫酸和氫氟酸的混合酸溶液中，其中在電解酸洗操 作中，將在中性鹽電解酸洗過程中應用的電流的量和在硫酸電解酸洗過程中應用的電流的 量的總和控制為等于或大于12A/dm2且等于或小于20A/dm2。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，酸洗高鉻鐵素體冷乳不銹鋼板的方法可包括：電解酸 洗操作，使用中性鹽和硫酸對在等于或大于930°C且小于1030°C的退火溫度下退火的包含 17_26wt%鉻的高鉻鐵素體冷乳不銹鋼板進行電解酸洗；以及混合酸浸操作，將電解酸洗的 高鉻鐵素體冷乳不銹鋼板浸入包含硫酸和氫氟酸的混合酸溶液中，其中在電解酸洗操作 中，將在中性鹽電解酸洗過程中應用的電流的量和在硫酸電解酸洗過程中應用的電流的量 的總和控制為等于或大于30A/dm2至等于或小于50A/dm2。
[0024]在中性鹽電解酸洗過程中應用的電流的量可等于或大于8A/dm2,在硫酸電解酸洗 過程中應用的電流的量可等于0,或者等于或大于8A/dm2。
[0025] 基于高鉻鐵素體冷乳不銹鋼板的總重量，在硅(Si)含量等于或小于0.3wt%或者 鉬(Mo)含量等于或小于0.5wt%的情況下，混合酸浸操作中使用的混合酸溶液可包含80- 150g/l的硫酸和5-12g/l的游離氫氟酸，并可具有等于或大于550mV的氧化還原電位(0RP)。
[0026] 可將過氧化氫加入到混合酸溶液中，以使混合酸溶液的氧化還原電位(0RP)保持 在等于或大于550mV的水平。
[0027] 基于高鉻鐵素體冷乳不銹鋼板的總重量，當硅(Si)含量大于0.3wt%或鉬(Mo)含 量大于0.5wt %時，混合酸浸操作中使用的混合酸溶液可包含80-150g/l的硫酸和20-30g/l 的游離氫氟酸，并可具有等于或大于320mV的氧化還原電位(0RP)。
[0028] 可將過氧化氫加入到混合酸溶液中，以使混合酸溶液的氧化還原電位保持在等于 或大于320mV的水平。
[0029]可使用包含100_250g/1硫酸鈉的電解液進行中性鹽電解酸洗。
[0030]中性鹽電解酸洗中使用的電解液的溫度可為50°C_90°C。
[0031 ]中性鹽電解酸洗可進行24-100秒。
[0032]可使用包含50_150g/l的硫酸或金屬硫酸鹽的電解液進行硫酸電解酸洗，其中所 述金屬硫酸鹽通過將選自鐵、絡、鎳、銅、猛和鈦中的至少一種金屬溶解于50-150g/l的硫酸 而形成。
[0033] 硫酸電解酸洗中使用的電解液的溫度可為30°C_60°C。
[0034] 硫酸電解酸洗可進行10-50秒。
[0035] 混合酸浸操作可進行25-90秒。
[0036]混合酸浸操作中，高鉻鐵素體冷乳不銹鋼板的開路電位可保持在-0.2V至0V的水 平。
[0037]有益效果
[0038]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，可提供沒有殘留的氧化皮并具有優(yōu)良表面光澤度 的冷乳高鉻鐵素體不銹鋼板。
[0039] 此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，當鋼板浸入混合酸溶液時，通過根據(jù)氧化還 原電位測定待輸入到混合酸溶液中的過氧化氫的合適量來防止鋼板表面不被酸洗、過度酸 洗或變暗。
[0040] 此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，可通過鋼板酸洗過程中所用的混合酸溶液 中不使用硝酸來減少處理廢水和廢氣的負擔。
【附圖說明】
[0041 ]圖1是說明根據(jù)每個439鋼和441鋼的退火氧化皮厚度的Cr含量和Fe含量之比的示 意圖；
[0042]圖2是根據(jù)退火溫度的可進行電解酸洗的中性鹽電解槽和硫酸電解槽的應用電流 區(qū)域的示意圖；
[0043]圖3是根據(jù)冷乳鋼板中包含的硅含量和鉬含量，混合酸浸操作中使用的混合酸溶 液中所包含的游離氫氟酸濃度和混合酸溶液的氧化還原電位區(qū)域的示意圖；
[0044]圖4(a)_4(d)是分別說明比較例1、實施例1、比較例8和比