CN114959717A - 一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，涉及金属材料加工技术领域，为解决铁素体不锈钢酸洗效果不理想的问题；本发明包括将铁素体不锈钢经轧制后，带钢进行开卷和拉矫，随后进行喷丸，去除钢板表面疏松的氧化铁皮，喷丸后对带钢进行喷吹；喷吹后的带钢采用盐酸酸洗溶液酸洗，酸洗后漂洗、烘干；本发明适用的铁素体不锈钢成分为C：0.01‑0.15wt％、Si：0.4‑1wt％、Mn：0.04‑1.25wt％、P：0.03‑0.04wt％、S：0.02‑0.03wt％、Ni：0‑0.6wt％、Cr：12‑32wt％、Mo：0‑1.3wt％、N：0‑0.015wt％、Al：0‑0.3wt％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；本发明流程简短、步骤少，易于实现，对铁素体不锈钢酸洗效果好，能够快速完全去除氧化铁皮和贫铬层，尤其适合在现有生产流水线上直接改进使用。

Description

一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法

技术领域

本发明涉及金属材料加工技术领域，具体为一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法。

背景技术

热轧和冷轧后的铁素体不锈钢表面残留致密的氧化层和贫铬层，国内多以硫酸电解结合硝酸和氢氟酸混合酸洗的工序处理去除。酸洗中NO^3-被还原形成的NOx气体是形成酸雨的主要成分之一，污染环境。HF易挥发且剧毒，酸洗操作和使用危险性极高，反应生成的氟化亚铁、氟化铁和铬等微溶甚至不溶于水，酸洗时会逐渐堆积，且未经处理禁止排放。硝酸氢氟酸处理后的不锈钢表面容易形成点蚀、晶间腐蚀及贫铬层残留等表面缺陷，为成品使用安全造成隐患。

铁素体不锈钢为体心立方结构，铬含量多为12-20wt％，大多不含镍。相对奥氏体不锈钢成本较低，但是具有良好的耐腐蚀性能，得到广泛的应用。传统的不锈钢采用硫酸电解，硝酸+氢氟酸酸洗的方式，应用于奥氏体不锈钢酸洗时，效果较理想，但在应用于铁素体不锈钢时，存在氧化铁皮去除不彻底，酸洗后钝化效果不佳，储存运输过程中易产生二次腐蚀等缺点，且酸洗效率较低，酸洗时间长，不适用于现代化的长流程高效率生产工艺。因此，亟需一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法来解决这个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，以解决铁素体不锈钢酸洗效果不理想的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，铁素体不锈钢的成分为C：0.01-0.15wt％、Si：0.4-1wt％、Mn：0.04-1.25wt％、P：0.03-0.04wt％、S：0.02-0.03wt％、Ni：0-0.6wt％、Cr：12-32wt％、Mo：0-1.3wt％、N：0-0.015wt％、Al：0-0.3wt％，余量为Fe和其他不可避免的杂质，包括以下具体步骤：

步骤一：将铁素体不锈钢经轧制后，带钢进行开卷和拉矫，随后进行喷丸，去除钢板表面疏松的氧化铁皮，喷丸后对带钢进行喷吹；

步骤二：喷吹后的带钢采用盐酸酸洗溶液酸洗，完全去除氧化铁皮和贫铬层，酸洗后漂洗、烘干。

优选的，盐酸酸洗溶液中，盐酸浓度为10-200g/L，盐酸酸洗溶液温度为15-90℃。

优选的，盐酸酸洗溶液中，Fe³⁺离子和Fe²⁺离子浓度和不超过200g/L，且Fe³⁺离子浓度与Fe²⁺离子浓度的比值为0.5-10。

优选的，盐酸酸洗溶液中，还包括添加剂，添加剂为次氯酸盐、氯酸盐、双氧水、水杨酸中的一种或多种。

优选的，盐酸酸洗溶液中，添加剂的浓度为0-100g/L。

更优的，步骤二中，盐酸酸洗分为2-7个阶段进行；第一阶段中，盐酸酸洗溶液中盐酸浓度为80-200g/L，盐酸酸洗溶液温度为40-90℃；盐酸酸洗溶液的温度和盐酸浓度随着酸洗阶段数逐渐降低；最后一阶段中，盐酸酸洗溶液中盐酸浓度为10-50g/L，盐酸酸洗溶液温度为15-50℃。

优选的，盐酸酸洗溶液中还包括添加剂，且添加剂浓度随着酸洗阶段数逐渐升高，最高不超过100g/L，添加剂为次氯酸盐、氯酸盐、双氧水、水杨酸中的一种或多种。

优选的，步骤二中，漂洗采用喷淋或浸泡，且漂洗的同时冲刷带钢表面，漂洗时间为10-90s。

优选的，带钢的厚度为1.0-15.0mm，氧化铁皮为经过热轧、冷轧或热处理工艺形成的。

优选的，喷丸和酸洗为连续生产线，带钢运行速度为0.1-5m/s。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，采用盐酸酸洗铁素体不锈钢热轧、冷轧或热处理后的板材，相比于传统的不锈钢酸洗方法，可大大提高酸洗效率和板面质量，且盐酸酸洗溶液中成分和浓度合理，可避免点蚀和晶间腐蚀等缺陷，尤其适用于长流程高效率生产线。

2、该铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，流程简短、步骤少，易于实现，尤其适合在现有生产流水线上直接改进使用。

3、该铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，盐酸酸洗溶液中的添加剂可以将溶液中反应生成的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，从而达到提升溶液氧化还原电位的作用，对酸洗起到显著的促进作用。

4、该铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，相对传统的混酸酸洗更为环保。

5、该铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，酸洗速度快，整个过程仅3-5分钟，处理后可完全去除氧化铁皮和贫铬层，获得光洁的不锈钢表面，处理后的不锈钢板材可直接作为成品销售使用，有效缩短了生产工艺时长。

附图说明

图1为盐酸酸洗溶液随铁离子浓度变化的氧化还原电位图；

图2为实施例1中，第一阶段酸洗10s后不锈钢表面的宏观形貌图；

图3为实施例2中，第一阶段酸洗10s后不锈钢表面的宏观形貌图。

具体实施方式

铁素体不锈钢由于其成分特性，在高温氧化过程中，表面Cr原子优先氧化，内部形成贫铬层。氧化铁皮结构表面疏松多孔，内部致密，导致混酸酸洗方式较难去除。针对这些问题，本发明提供一种物理和化学方法相结合的氧化铁皮去除方式，在铁素体不锈钢表面经过热轧、冷轧或热处理形成的氧化铁皮，可通过本方式完全去除，获得光洁的不锈钢表面，处理后的不锈钢板材可直接作为成品销售使用，也可经过下游工艺再加工成型。

一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，包括：将铁素体不锈钢经轧制后，带钢进行开卷和拉矫，随后进行喷丸，即用较高速空气带动细小的高强度材质弹珠，均匀喷打在运动的不锈钢带表面，相对疏松的氧化铁皮在这个过程中得到破坏松动和剥离，喷丸后对带钢进行喷吹；经过喷丸和喷吹后的带钢表面，剩余较致密的氧化铁皮和贫铬层，针对此特性，需要酸洗溶液有较高的穿透性和高速反应去除氧化铁皮的能力，本发明中采用盐酸酸洗溶液酸洗，完全去除氧化铁皮和贫铬层，酸洗后漂洗、烘干，漂洗可采用喷淋或浸泡，且漂洗的同时可以冲刷带钢表面，漂洗时间宜为10-90s。

在一种较优的实施方式中，上述喷丸和酸洗为连续生产线，带钢运行速度宜为0.1-5m/s。

本发明的适用对象为铁素体不锈钢，其具体成分为C：0.01-0.15wt％、Si：0.4-1wt％、Mn：0.04-1.25wt％、P：0.03-0.04wt％、S：0.02-0.03wt％、Ni：0-0.6wt％、Cr：12-32wt％、Mo：0-1.3wt％、N：0-0.015wt％、Al：0-0.3wt％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；待处理的带钢厚度一般为1.0-15.0mm，而上述的氧化铁皮是经过热轧、冷轧或热处理工艺形成的；

盐酸酸洗溶液中，盐酸浓度优选为10-200g/L，盐酸酸洗溶液温度宜为15-90℃。

盐酸酸洗溶液中，总铁离子即Fe³⁺离子和Fe²⁺离子浓度之和最好不超过200g/L，且Fe³⁺离子浓度与Fe²⁺离子浓度的比值优选为0.5-10；从图1中可以看出，Fe³⁺离子浓度提升可提供盐酸酸洗溶液的氧化还原电位。

盐酸酸洗溶液中，还可以包括添加剂，例如次氯酸盐、氯酸盐、双氧水、水杨酸等中的一种或多种组合，添加剂的浓度可以为0-100g/L。

在一种较优的实施方式中，盐酸酸洗可以分为2-7个阶段进行；其中第一阶段的盐酸酸洗溶液中，盐酸浓度宜较高，优选为80-200g/L，盐酸酸洗溶液温度宜为40-90℃；盐酸酸洗溶液的温度和盐酸浓度随着酸洗阶段数逐渐降低；最后一阶段中，盐酸酸洗溶液中盐酸浓度优选为10-50g/L，盐酸酸洗溶液温度宜为15-50℃。

另外，在上述较优的实施方式中，盐酸酸洗溶液中也可以包括添加剂，且添加剂浓度宜随着酸洗阶段数逐渐升高，最高不超过100g/L，添加剂为次氯酸盐、氯酸盐、双氧水、水杨酸等中的一种或多种。

实施例1：

某铁素体不锈钢板，厚度为8mm，宽度为800mm，经热轧成卷后，运输至去氧化铁皮连续生产线。板卷经开卷拉矫后，以运行速度1m/s经过喷丸和酸洗工艺。

该铁素体不锈钢钢种成分如下：

C：0.10wt％；Si：0.80wt％；Mn：1.00wt％；P：0.04wt％；S：0.03wt％；Ni：0.5wt％；Cr：16wt％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。

喷丸时间为60s，酸洗经过三个阶段，时间分别为40s，100s和30s，盐酸酸洗溶液具体如下：

第一阶段：盐酸酸洗溶液中盐酸浓度为100±10g/L，双氧水浓度为0-20g/L，溶液温度为60±10℃；

第二阶段：盐酸酸洗溶液中盐酸浓度为50±10g/L，双氧水浓度为20-50g/L，溶液温度为40±10℃；

第三阶段；盐酸酸洗溶液中盐酸浓度为30±10g/L，双氧水浓度为50-100g/L，溶液温度为30±10℃；

总铁离子浓度低于80g/L。

酸洗后进行漂洗，漂洗过程为喷头喷淋，时间30s，同时进行冲刷；而后烘干。烘干后检测分析，板带表面有金属光泽，氧化铁皮和贫铬层完全去除，达到成品要求。

实施例2：

某铁素体不锈钢板，厚度为12mm，宽度为1200mm，经成卷热处理后，运输至去氧化铁皮连续生产线。板卷经开卷拉矫后，以运行速度1.5m/s经过喷丸和酸洗工艺。

钢种成分如下：

C：0.15wt％；Si：0.65wt％；Mn：0.80wt％；P：0.03wt％；S：0.03wt％；Cr：22wt％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。

喷丸时间为80s，酸洗经过二个阶段，时间分别为60s和30s，盐酸酸洗溶液具体如下：

第一阶段：盐酸酸洗溶液中盐酸浓度为150±20g/L，双氧水浓度为30-80g/L，铁离子浓度为0-50g/L，溶液温度为80±10℃；

第二阶段：盐酸酸洗溶液中盐酸浓度为40±10g/L，双氧水浓度为50-100g/L，铁离子浓度为30-150g/L，溶液温度为30±10℃；

酸洗后进行漂洗，漂洗过程为浸没式，时间50s，同时进行冲刷；而后烘干。烘干后检测分析，板带表面有金属光泽，氧化铁皮和贫铬层完全去除，达到成品要求。

对比图2和图3不难发现，第一阶段的酸洗中，在盐酸酸洗溶液中盐酸浓度和双氧水浓度更高时，短时间内的酸洗效果更好，但对比两个实施例的结果可知，通过增加酸洗时间和阶段数，也可以达到完全去除氧化铁皮和贫铬层的效果。

以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，所述铁素体不锈钢的成分为C：0.01-0.15wt％、Si：0.4-1wt％、Mn：0.04-1.25wt％、P：0.03-0.04wt％、S：0.02-0.03wt％、Ni：0-0.6wt％、Cr：12-32wt％、Mo：0-1.3wt％、N：0-0.015wt％、Al：0-0.3wt％，余量为Fe和其他不可避免的杂质，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤一：将所述铁素体不锈钢经轧制后，带钢进行开卷和拉矫，随后进行喷丸，去除钢板表面疏松的氧化铁皮，喷丸后对带钢进行喷吹；

步骤二：喷吹后的带钢采用盐酸酸洗溶液酸洗，完全去除氧化铁皮和贫铬层，酸洗后漂洗、烘干。

2.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，其特征在于：所述盐酸酸洗溶液中，盐酸浓度为10-200g/L，盐酸酸洗溶液温度为15-90℃。

3.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，其特征在于：所述盐酸酸洗溶液中，Fe³⁺离子和Fe²⁺离子浓度和不超过200g/L，且Fe³⁺离子浓度与Fe²⁺离子浓度的比值为0.5-10。

4.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，其特征在于：所述盐酸酸洗溶液中，还包括添加剂，添加剂为次氯酸盐、氯酸盐、双氧水、水杨酸中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，其特征在于：所述盐酸酸洗溶液中，添加剂的浓度为0-100g/L。

6.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，其特征在于：所述步骤二中，盐酸酸洗分为2-7个阶段进行；第一阶段中，盐酸酸洗溶液中盐酸浓度为80-200g/L，盐酸酸洗溶液温度为40-90℃；盐酸酸洗溶液的温度和盐酸浓度随着酸洗阶段数逐渐降低；最后一阶段中，盐酸酸洗溶液中盐酸浓度为10-50g/L，盐酸酸洗溶液温度为15-50℃。

7.根据权利要求6所述的一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，其特征在于：盐酸酸洗溶液中还包括添加剂，且添加剂浓度随着酸洗阶段数逐渐升高，最高不超过100g/L，添加剂为次氯酸盐、氯酸盐、双氧水、水杨酸中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，其特征在于：所述步骤二中，漂洗采用喷淋或浸泡，且漂洗的同时冲刷带钢表面，漂洗时间为10-90s。

9.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，其特征在于：所述带钢的厚度为1.0-15.0mm，氧化铁皮为经过热轧、冷轧或热处理工艺形成的。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的一种铁素体不锈钢氧化铁皮去除方法，其特征在于：所述喷丸和酸洗为连续生产线，带钢运行速度为0.1-5m/s。

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