CN107460490A - 一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法，包括硫酸酸洗步骤、第一段无硝酸酸洗步骤、第二段无硝酸酸洗步骤，其中上述两段无硝酸酸洗步骤中所用酸液主要成分均为H2SO4、HCl、Fe3+、Fe2+。其中各酸洗步骤中可通过添加氧化剂维持一定的氧化还原电位，同时酸洗液中也可含有一定量的添加剂(缓蚀剂、湿润剂等)。本发明提供的不锈钢酸洗方法中针对热轧中高铬系铁素体不锈钢的酸洗液中不含硝酸，酸洗时不产生高污染含氮废气和废水，从而可以省去废气除氮和废水脱氮装置，节省设备投资和生产成本。
Description
技术领域
本发明属于冷轧不锈钢生产领域，具体涉及一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法。
背景技术
热轧中高铬系铁素体不锈钢带钢表面存在一层致密的氧化皮，为了降低带钢硬度和改善组织，需要对带钢进行退火，退火以后带钢表面氧化皮量增加，需要先经过机械破鳞，将带钢表面大部分氧化皮去除，然后再经过混酸(HNO3+HF)酸洗将带钢表面剩余氧化皮去除，并使带钢表面生成一层钝化膜，而混酸酸洗过程会产生大量高污染的含氮废气和含氮废水，会对环境和人类造成严重危害。
目前，国家环保部针对钢铁行业制定了严格废气废水排放标准，环保监督力度空前加大，对于不符合新环保法要求的钢厂，一律关停，而目前大部分不锈钢厂，含氮废水排放浓度大部分在1000mg/L左右，新的环保法要求废水排放总氮浓度小于15mg/L，废水总氮排放浓度如果想达标，必须安装新的环保设备，这样就会明显增加设备投资和运行成本，含氮废气排放浓度也较高，一般浓度大于500mg/m3，而新的环保法允许排放浓度由原来的420mg/m3降到了150mg/m3，以上都会导致吨钢生产成本增加50～200元。
所以为了满足新的环保要求，国外提出了一种新的不锈钢酸洗工艺，酸洗液主要成分为H2SO4+HF+H2O2，可以避免使用硝酸，从而可以避免产生含氮废水和含氮废气，以满足新的环保要求；新的酸洗液主要成分含有HF，主要作用是依靠F-离子的点腐蚀作用，可以使酸洗液很快地渗透到氧化皮和金属基体内部促进酸洗，而HF属于高危化学物，价格也较高，酸酸洗过程中，生成的金属离子会与F-离子结合成氟化物沉淀，降低了酸洗液中F-离子的浓度，从而使酸洗液活性降低，使用周期也较短，导致生产成本增加。
因此有必要设计一种热轧中高铬系铁素体不锈钢的酸洗方法，以克服上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法，通过该方法可以获得良好的带钢NO.1表面，降低生产成本和水处理成本，且不堵塞酸洗管道。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法，其包括如下步骤：
S101.硫酸酸洗：带钢浸入硫酸酸洗液中酸洗，酸洗温度为75～85℃，所述硫酸酸洗液中，H2SO4浓度为170～280g/L；
S102.第一段无硝酸酸洗：经硫酸酸洗后的带钢浸入第一段无硝酸酸洗液中，酸洗温度为35～45℃，所述第一段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为50～120g/L，HCl浓度为3～30g/L，Fe3+浓度为20～60g/L，Fe2+浓度为10～30g/L；
S103.第二段无硝酸酸洗：经第一段无硝酸酸洗后的带钢浸入第二段无硝酸酸洗液中，酸洗温度为35～45℃，所述第二段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为30-80g/L，HCl浓度为0～15g/L，Fe3+浓度为10～50g/L，Fe2+浓度为0～30g/L。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或最佳选择。
具体的，S101.硫酸酸洗的酸洗持续时间为30-70s。
具体的，S102.第一段无硝酸酸洗及S103.第二段无硝酸酸洗的酸洗持续时间均为30-70s。
具体的，S101.硫酸酸洗、S102.第一段无硝酸酸洗及S103.第二段无硝酸酸洗三个步骤中至少有一个步骤中的酸洗液中会添加酸洗助剂，酸洗助剂在相应酸洗液中的浓度为0.5-2.5g/L。
具体的，所述酸洗助剂为氧化剂、缓蚀剂、抑雾剂和促进剂中的任一种或任意多种的混合。其中氧化剂可根据测得的酸洗液氧化还原反应电势大小进行适当添加，氧化剂的添加可使Fe3+及Fe2+的浓度维持在适当的范围以保证酸洗效果；缓蚀剂、抑雾剂及促进剂等可根据需要凭普通技术人员的经验适当添加。
最佳的，S101.硫酸酸洗的酸洗温度为77-83℃、酸洗持续时间为40-50s，所述硫酸酸洗液中，H2SO4浓度为180～250g/L。
最佳的，S102.第一段无硝酸酸洗的酸洗温度为38-42℃、酸洗持续时间为40-50s，所述第一段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为60～80g/L，HCl浓度为10～20g/L，Fe3+浓度为30～50g/L，Fe2+浓度为15～25g/L。
最佳的，S103.第二段无硝酸酸洗的酸洗温度为38-42℃、酸洗持续时间为40-50s，所述第二段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为40～60g/L，HCl浓度为5～10g/L，Fe3+浓度为25～45g/L，Fe2+浓度为0～20g/L。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的方法采用非氧化性酸和可溶性铁盐构成第一及第二段无硝酸酸洗液，主要成份为H2SO4(稀)+HCl+Fe3++Fe2+，必要时还可加入一些酸洗助剂，该方法能够对热轧中高铬系铁素体不锈钢进行高质量的酸洗，可获得良好的带钢NO.1表面；同时该方法可以避免使用硝酸，从而避免酸洗过程中产生高污染含氮废气和废水；此外，相对于已有的H2SO4+HF+H2O2工艺，该工艺由于用HCl替代HF，而盐酸价格较低，酸洗过程也不会产生氟化物沉淀，从而可以延长酸洗液活性和使用周期，从而降低生成成本，也可以避免氧化皮与氟化物沉淀结合生成应泥垢，堵塞管道，降低维修次数。
附图说明
图1为本发明提供的环保型中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗工艺，包括以下步骤：
S101，硫酸酸洗步骤。预处理后的带钢浸入硫酸酸洗液酸洗，所述硫酸酸洗液中，H2SO4浓度为170～280g/L，该硫酸酸洗液的温度为75～85℃。本步骤中，酸洗时间优选为30～70s。本步骤为预酸洗处理，主要是将带钢表面大部分的氧化皮去除，同时剩余氧化皮的结构变得更加疏松且容易脱落。
S102，第一段无硝酸酸洗步骤。经硫酸酸洗后的带钢浸入第一段无硝酸酸洗液中，所述第一段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为50～120g/L，HCl浓度为3～30g/L，Fe3+浓度为20～60g/L，Fe2+浓度为10～30g/L，温度为35～45℃，酸洗时间优选为30～70s。
S103，第二段无硝酸酸洗步骤。经第一段无硝酸酸洗后的带钢浸入第二段无硝酸酸洗液中酸洗，所述第二段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为30～80g/L，HCl浓度为0～15g/L，Fe3+浓度为10～50g/L，Fe2+浓度为0～30g/L，温度为35～45℃，酸洗时间优选为30～70s。
通过上述S102、S103，可将带钢表面剩余氧化皮和贫铬层去除，并使带钢表面生成一层均匀的钝化膜。
作为优选，上述S101步骤中，所述硫酸酸洗液中，H2SO4浓度为180～250g/L，该硫酸酸洗液的温度为77～83℃，酸洗时间为40～50s。
作为优选，上述S102步骤中，所述第一段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为60～80g/L，HCl浓度为10～20g/L，Fe3+浓度为30～50g/L，Fe2+浓度为15～25g/L，温度为38～42℃，酸洗时间为40～50s。
作为优选，上述S103步骤中，所述第二段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为40～60g/L，HCl浓度为5～10g/L，Fe3+浓度为25～45g/L，Fe2+浓度为0～20g/L，温度为38～42℃,酸洗时间为40～50s。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种热轧430铁素体不锈钢无硝酸酸洗工艺(430铁素体不锈钢为典型的高铬含量铁素体不锈钢)，带钢厚度3mm，包括以下步骤：
1)该硫酸酸洗液中，H2SO4浓度为180g/L；该硫酸酸洗液的温度为77℃；酸洗处理时间为50s。
2)带钢经过硫酸酸洗后浸入第一段无硝酸酸洗液中进行酸洗。该第一段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为60g/L，HCl浓度为10g/L，Fe3+浓度为30g/L，Fe2+浓度为25g/L，温度为38℃，酸洗时间为50s。
3)带钢经过第一段无硝酸酸洗后，浸入第二段无硝酸酸洗液进行酸洗。该第二段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为40g/L，HCl浓度为5g/L，Fe3+浓度为25g/L，Fe2+浓度为20g/L，温度为38℃，酸洗时间为50s。
所述热轧430铁素体不锈钢带钢经过上述硫酸酸洗+二段无硝酸酸洗之后，带钢表面没有剩余氧化皮，而且带钢表面光洁度较高，符合No.1等级要求。
实施例2
本实施例提供一种热轧430铁素体不锈钢酸洗工艺，带钢厚度3mm，包括以下步骤：
1)该硫酸酸洗液中，H2SO4浓度为250g/l；该硫酸酸洗液的温度为83℃；酸洗处理时间为40s。
2)带钢经过硫酸酸洗后浸入第一段无硝酸酸洗液中进行酸洗。该第一段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为80g/L，HCl浓度为20g/L，Fe3+浓度为50g/L，Fe2+浓度为15g/L，温度为42℃，酸洗时间为40s。
3)带钢经过第一段无硝酸酸洗后，浸入第二段无硝酸酸洗液进行酸洗。该第二段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为60g/L，HCl浓度为10g/L，Fe3+浓度为45g/L，Fe2+浓度为0g/L，温度为32℃,酸洗时间为40s。
所述热轧430铁素体不锈钢带钢经过上述硫酸酸洗+二段无硝酸酸洗，带钢表面没有剩余氧化皮，而且带钢表面光洁度较高，符合No.1等级要求。
实施例3
本实施例提供一种热轧430铁素体不锈钢带钢酸洗工艺，带钢厚度3mm，包括以下步骤：
1)该硫酸酸洗液中，H2SO4浓度为220g/l；该硫酸酸洗液的温度为80℃；酸洗处理时间为45s。
2)带钢经过硫酸酸洗后浸入第一段无硝酸酸洗液中进行酸洗。该第一段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为70g/L，HCl浓度为12g/L，Fe3+浓度为40g/L，Fe2+浓度为20g/L，温度为40℃，酸洗时间为45s，酸洗液中添加酸洗助剂(缓蚀剂和润湿剂等质量混合)，酸洗助剂在相应酸洗液中的浓度为1.5g/L。
3)带钢经过第一段无硝酸酸洗后，浸入第二段无硝酸酸洗液进行酸洗。该第二段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为50g/L，HCl浓度为6g/L，Fe3+浓度为40g/L，Fe2+浓度为5g/L，温度为40℃，酸洗时间为45s。
所述热轧430铁素体不锈钢带钢经过上述硫酸酸洗+二段无硝酸酸洗之后，带钢表面没有剩余氧化皮，而且带钢表面光洁度较高，符合No.1等级要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101.硫酸酸洗：带钢浸入硫酸酸洗液中酸洗，酸洗温度为75～85℃，所述硫酸酸洗液中，H2SO4浓度为170～280g/L；
S102.第一段无硝酸酸洗：经硫酸酸洗后的带钢浸入第一段无硝酸酸洗液中，酸洗温度为35～45℃，所述第一段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为50～120g/L，HCl浓度为3～30g/L，Fe3+浓度为20～60g/L，Fe2+浓度为10～30g/L；
S103.第二段无硝酸酸洗：经第一段无硝酸酸洗后的带钢浸入第二段无硝酸酸洗液中，酸洗温度为35～45℃，所述第二段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为30-80g/L，HCl浓度为0～15g/L，Fe3+浓度为10～50g/L，Fe2+浓度为0～30g/L。
2.根据权利要求1所述的一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法，其特征在于，S101.硫酸酸洗的酸洗持续时间为30-70s。
3.根据权利要求1所述的一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法，其特征在于，S102.第一段无硝酸酸洗及S103.第二段无硝酸酸洗的酸洗持续时间均为30-70s。
4.根据权利要求1所述的一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法，其特征在于，S101.硫酸酸洗、S102.第一段无硝酸酸洗及S103.第二段无硝酸酸洗三个步骤中至少有一个步骤中的酸洗液中会添加酸洗助剂，酸洗助剂在相应酸洗液中的浓度为0.5-2.5g/L。
5.根据权利要求4所述的一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法，其特征在于，所述酸洗助剂为氧化剂、缓蚀剂、抑雾剂和促进剂中的任一种或任意多种的混合。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法，其特征在于，S101.硫酸酸洗的酸洗温度为77-83℃、酸洗持续时间为40-50s，所述硫酸酸洗液中，H2SO4浓度为180～250g/L。
7.根据权利要求1至5任一项所述的一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法，其特征在于，S102.第一段无硝酸酸洗的酸洗温度为38-42℃、酸洗持续时间为40-50s，所述第一段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为60～80g/L，HCl浓度为10～20g/L，Fe3+浓度为30～50g/L，Fe2+浓度为15～25g/L。
8.根据权利要求1至5任一项所述的一种环保型热轧中高铬系铁素体不锈钢酸洗方法，其特征在于，S103.第二段无硝酸酸洗的酸洗温度为38-42℃、酸洗持续时间为40-50s，所述第二段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为40-60g/L，HCl浓度为5～10g/L，Fe3+浓度为25～45g/L，Fe2+浓度为0～20g/L。
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2017
- 2017-08-10 CN CN201710681952.8A patent/CN107460490A/zh active Pending
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