SE510298C2 - Sätt vid betning av stål - Google Patents

Description

1 0 2 9 8 i 2 väteperoxid tillförs företrädesvis i en mängd så att halten Fez' i betvätskan som stålet kontaktas med blir från ca 0,2 till ca 35 gram/liter, speciellt från ca 1 till ca 20 gram/liter, och företrädesvis så att halten Fea* blir från ca 15 till ca 80 gram/liter, speciellt från ca 25 till ca 55 gram/liter. Det föredras därvid att molförhållandet FepïFes' blir från ca 0,01:1 till ca 1:1, speciellt från ca 0,05:1 till ca 0,25:1. Företrädesvis tillsätts från ca 0,3 till ca 0,5 kg H20; (räknat som 100%) per kg Fe” som skall oxideras i den cirkulerande bet- vätskan. Den totala halten jämjoner, dvs Fe” och Fey, i betvätskan är lämpligen från ca 15 till ca 100 gram/liter, företrädesvis från ca 35 till ca 65 gram/liter. Ovannämnda halter av Fe” och Fey' avser vätskan i cirkulationsslingan innan den kommer i kontakt med stålet.

Enligt en.fördelaktig utföringsforrn regleras tillsatsen av väteperoxid på grundval av betvätskans redoxpotential. Redoxpotentialen i lösningen beror till största delen av förhållandet Fe2":Fe3", syrastyrkan och temperaturen. Om de sistnämnda parametrama hålls konstanta utgör därför redoxpotentialen ett mått på förhållandet FeZÜFe”. Lämpligen bereds betvätskan initialt med valda syrakoncentrationer och FezïFey' förhållande och den då avlästa redoxpotentialen används sedan som börvärde vid regleringen. Såväl initialt som då och då under betningens gång kan Fe” halten mätas med perrnanganattitrering och den totala jämhalten samt syrastyrkan med kommersiellt tillgängliga mätinstrument, exempelvis Scanaconm SA-20 som bygger på mätning av syrakoncentrationer på jonselektiva elektroder för fluorid- och vätejoner samt mätning av total jämhalt på grundval av densitet korrigerad för konoentrationema av syror och andra metaller. Företrädesvis sker mätning av redoxpotentialen i cirkulationsslingan efter att väteperoxiden tillsatts och med Fe”. omsättningshastighet kan redoxpotentialen även mätas i reagerat Beroende på anläggningens utformning och betvätskans karet eller strax före väteperoxidtillsatsen. företrädesvis i kombination med mätning även efter väteperoxidtillsatsen. Lämpligen tas en delström av den cirkulerande betvätskan ut för erfordeniga potentialmätningar, medan mätningar av syrastyrka och jämhalt kan göras på manuellt uttagna prov. Företrädesvis upprätthålls en redoxpotential från ca 200 till ca 600 mV, speciellt från ca 300 till ca 500 mV mätt mellan platina och en silverlsilver- kloridelektrod.

Lämpligen bringas betvätskan att cirkulera med hjälp av en pump, varvid väteperoxiden företrädesvis tillsätts på pumpens sugsida vilket ger en mycket effektiv omblandning. Lämpligen cirkulerar betvätskan med ett flöde tillräckligt för att upprätthålla rätt sammansättning och redoxpotential i hela betvolymen, vilket i de flesta fall innebär att den omsätts från ca 0,5 till ca 50 gånger per timme, företrädesvis från ca 5 till ca 15 gånger per timme. f* 510 298 Enligt eniutföringsform kontaktas stålet med betvätskan genom att doppas i ett kar, vilket kan ske kontinuerligt genom att band eller dylikt förs igenom karet eller satsvis genom att exempelvis trådringar eller rör doppas i karet. Betvätskan i karet cirkulerar genom en slinga i vilken väteperoxid tillförs och snabbt kommer i kontakt med Fe” så att vätskan när den återkommer till karet har lämplig redoxpotential och lämpliga halter av Fez* och Fe”. Om väteperoxiden istället skulle tillsättas direkt i karet, skulle en stor del av denna kunna hamna i zoner utarrnade på Fe” och därmed gå förlorad i bireaktioner. Stálet kan även doppas i två eller flera kar efter varandra, företrädesvis försedda med egna clrkulationsslingor och doseringsanordningar för väteperoxid, i vilka kar betvätskan kan ha väsentligen samma eller olika sammansättning. Det är även möjligt att mellan karen ha ytterligare ett eller flera behandlingssteg, exempelvis tvättning eller mekanisk behandling såsom borstning.

Enligt en annan utföringsforrn kontaktas stålet med betvätskan genom att denna sprutas på stålet och sedan samlas upp i en tank. Uppsamlad betvätska leds från tanken till en cirkulationsslinga i vilken väteperoxid tillsätts och snabbt kommer i kontakt med Fe”.

Efter fullbordad oxidation från Fez' till Fea* spmtas betvätskan på stålet. Om väteperoxiden istället skulle tillsättas direkt i tanken skulle en stor del gå förlorad i bireaktioner eftersom det alltid finns zoner med låga eller obefintliga halter Fe". Även i denna utföringsfonn kan betningen ske kontinuerligt eller satsvis i såväl ett som två eller flera steg efter varandra, eventuellt med mellanliggande behandlingssteg.

Det är även möjligt att först spruta betvätska på stålet och sedan doppa detta i ett kar som betvätskan samlas upp i.

Betvätskan innehåller lämpligen fluorvätesyra, företrädesvis från ca 0,2 till ca 5 moUliter, mätt som fri fluorid, speciellt från ca 1,5 till ca 3,5 moi/liter. Fluorvätesyran underlättar betningen genom att komplexbinda jäm.

För att uppnå tillräcklig syrastyrka innehåller betvätskan företrädesvis svavelsyra, lämpligen från ca 0,2 till ca 5 mol/liter, företrädesvis från ca 1 till ca 3 mol/liter. Även omidet normalt inte är nödvändigt, kan väteperoxiden med extra tillsats av stabilisatorer användas, exempelvis i en mängd från ca 0,5 till ca 30 gram/liter 35%-ig väteperoxid. Användbara stabilisatorer innefattar bland annat non-joniska tensider såsom etoxylerade alkoholer, exempelvis C1044-alkohol med 7 etylenoxid och 1 propylenoxid påkopplade.

Lämpligen är betvätskan väsentligen fritt från salpetersyra, vilket innebär att inga problem med emissioner av kväveoxider eller nitrater uppstår.

Lämpligen upprätthålls en temperatur från ca 30 till ca 80°C, företrädesvis från ca till ca 60°C. sin 298 , 74 För _' att undvika ackumulering och eventuell utfällning avskiljs företrädesvis metaller såsom jäm kontinuerligt från betvätskan. Detta kan exempelvis ske medelst syraretardation i kommersiellt tillgängliga anordningar såsom Scanaoonm SAR 1100.

Enligt uppfinnlngen har det visat sig möjligt att vid betning kombinera hög hastighet med lågväteperoxidförbrukning. Det är inte heller nödvändigt att blåsa luft eller syrgas genom betvätskan, såsom föreslås i de tidigare nämnda US patenten 5154774 och 5354383, eftersom cirkulationsslingen medverkar både till god omblandning av betvätska och till effektivt utnyttjande av väteperoxiden för oxidation av Fe”.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare i anslutning till bifogade ritningar, av vilka figurema 1 och 2 schematiskt visar två olika utföringsfonner.

Figur 1 visar ett kar 1 med ett bad av betvätska företrädesvis innehållande Feafl Fezfl fluorvätesyra, svavelsyra och vatten, genom vilket en löpande bana 2 av rostfritt stål kontinuerligt förs. Betvätskan brlngas med hjälp av en pump 3 att cirkulera genom en särskild slinga 4. Väteperoxid tillförs slingan 4 på pumpens 3 sugsida från en förrådstank 6 med hjälp av en doserpump 5. En delström från cirkulationsslingan 4 leds genom en anordning 7 för mätning av redoxpotential samt reglering av doserpumpen 5 för väteperoxid. Det är möjligt att även mäta redoxpotentialen i karet 1 eller före doserpumpen och låta det uppmätta värdet styra börvärdet för redoxpotentialen som skall upprätthållas vid slutet av cirkulationsslingan 4. Normalt tillsätts även fluorvätesyra och svavelsyra kontinuerligt som kompensation för förluster under betningen.

Figur 2 visar en utföringsform där en stålplåt 2 betas utan att doppas i karet 1, istället spmtas betvätska på dess över- och undersidor genom munstycken 8 och samlas sedan upp i karet 1. l övrigt fungerar anordningen såsom den i figur 1 visade, dvs betvätska pumpas runt i en slinga 4 och försätts med väteperoxid på pumpens sugsida från en förrådstank 6 med en doserpump 5 som regleras med hjälp av redoxmätning i anordningen 7.

Uppfinningen åskådliggörs även i följande utföringsexempel. Om ingen annat anges avser samtliga procenttal vikt%. Samtliga redoxpotentialer är mätta mellan platina och en silver/silverklorideleklrod.

EÅEMEELJ: Ej neolytförbehandlade plåtar av rostfritt stål 17-11-2 'li med en tjocklek på 1,5 mm betades i ett 20 liters bad bestående av en vattenlösning av 2,0 mol/liter H2SO4, 3,3 moi/liter HF, 10-11 gram/liter Fe” och 69-70 gram/liter Fea* under 7 minuter vid en temperatur på 60°C och en redoxpotential på 380 mV. I försök I pumpades betvätskan runt genom en slinga med en omsättning på ca 40 gånger/timme och 35% väteperoxid- lösning doserades i denna slinga. l försök ll var betkaret försett med en omrörare som roterade med ca 60 varv/minut och 35% väteperoxidlösning doserades direkt i karet. 510 298 Resultaten framgår i nedanstående tabell, i vilken väteperoxidförbrukningen avser 35% lösning: väteperoxidförbrukning Försök Betad yta (m¿) Viktminskning (glm¿) (ml/g) (ml/mz) I 0,462 42,3 1 .2 51 || 0,464 37,0 1.9 69 Resultaten visar att väteperoxidförbrukningen sjönk och betningshastigheten ökade när väteperoxid doserades i en rundpumpningsslinga.

EXEMEEL 2: I en fullskaleanläggning betades kontinuerlig ett 1270 mm brett och 0,6 mm tjockt neolytförbehandlat band av rostfritt stål 17-12-2,5 L med en hastighet av 35 meter/minut i två 12 m3 kar placerade efter varandra. I vart och ett av karen pumpades betlösningen runt i en cirkulationsslinga till vilken 35%-ig väteperoxidlösning doserades, varvid betvätskans omsättning i respektive kar var ca 3 gånger/timme. Den totala väteperoxidförbrukningen var ca 30 ml 35%-ig lösning per m2 betat material. Det första karet innehöll vid stationärt tillstånd en vattenlösning av 2,69 moVl HF, 1,82 mol/I H2SO4, 2,5 g/l Fez* och 44,5 g/l Feæ, medan temperaturen var 60°C och redoxpotentialen 439 mV.

Det andra karet innehöll vid stationärt tillstånd en vattenlösning av 2,58 moVl HF, 1,74 mol/I H2SO4, 2,2 g/l Fe” och 34,8 g/l Fey, medan temperaturen var 61°C och redoxpotentialen 452 mV. Betningen godkändes av anläggningens ordinarie avsyningspersonal.

EÄEMEELJ: I en fullskaleanläggning betades kontinuerlig ett 1250 mm brett och 2,0 mm tjockt neolytförbehandlat och slipborstat band av rostfritt stål 904 L med en hastighet av 10 meter/minut i tvâ 12 m3 kar placerade efter varandra. I vart och ett av karen pumpades betlösningen runt i en cirkulationsslinga till vilken 35%-ig väteperoxidlösning doserades, varvid betvätskans omsättning i respektive kar var ca 3 gånger/timme. Den totala väteperoxidförbrukningen var ca 30 ml 35%-ig lösning per m2 betat material. Det första karet innehöll vid stationärt tillstånd en vattenlösning av 3,16 mol/I HF, 1,8 mol/I H2SO4, 1,7 g/l Fe” och 45,3 g/l Fey, medan temperaturen var 61 °C och redoxpotentialen 442 mV. Det andra karet innehöll vid stationärt tillstànd en vattenlösning av 3,15 mol/l HF, 1,7 molll H2SO4, 2,6 g/l Fez' och 39,4 g/l Fey, medan temperaturen var 62°C och redoxpotentialen 453 mV. Betningen godkändes av anläggningens ordinarie avsynings- personal.

Claims (10)

10 15 20 25 30 -510 298 6 PATENTKRAV

1. Sätt vid betning av stål i en sur vattenbaserad betvätska innehållande Fe” och Fe2", k ä n n ete c k n at därav, att stålet kontaktas med betvätska som kontinuertigt bringas att cirkulera genom en slinga i vilken väteperoxid tillförs i en mängd så att Fez' oxideras till Fea' och så att betvätskan som stålet kontaktas med är väsentligen fri från väteperoxid.

2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat cirkulera genom oirkulationsslingan så att det omsätts från ca 0,5 till ca 50 gånger per därav, att betvätskan bringas att timme.

3. Sätt enligt något av kraven 1-2, kä n n ete c kn at därav, att betvätskan bringas att cirkulera med hjälp av en pump och att väteperoxid tillsätts på pumpens sugsida.

4. Sätt enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n at därav, att väteperoxid tillförs i en mängdså att viktförhållandet FezïFea' i betvätskan som stålet kontaktas med blir från ca 0,01:1 till ca 1:1.

5. Sätt enligt något av kraven 1-4, kä n n e t e c k n at därav, att väteperoxid tillförs i en mängd så att halten Fez* i betvätskan som stålet kontaktas med blir från ca 0,2 till ca 35 gram/liter.

6. Sätt enligt något av kraven 1-5, kän nete c kn at därav, att betvätskan innehåller fluorvätesyra.

7. Sätt enligt något av kraven 1-6, kä n n ete c k n at därav, att betvätskan innehåller svavelsyra.

8. Sätt enligt något av kraven 1-7, k ä n n et e c k n at därav, att betvätskan är väsentligen fri från salpetersyra.

9. Sätt enligt något av patentkraven 1-8, kä n n ete c k n at därav, att stålet kontaktas med betvätskan genom att doppas i ett kar, varvid betvätskan i karet cirkulerar genom en slinga i vilken väteperoxid tillförs.

10. Sätt enligt något av patentkraven 1-9, k ä n n e t e c k n at därav, att stålet kontaktas med betvätskan genom att denna spmtas på stålet och sedan samlas upp i ett kar och att betvätska leds från karet till en cirkulationsslinga i vilken väteperoxid tillförs, varvid betvätskan efter att väteperoxiden oxiderat Fe” till Fea' sprutas på stålet.