[发明专利]酸洗高铬铁素体不锈钢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于需要高表面质量的冷轧高铬铁素体不锈钢板的高速酸洗方法，更具体而言，涉及通过以下步骤有效除去存在于冷轧高铬铁素体不锈钢板上的退火氧化皮(annealing scale)的方法：根据退火温度和钢种的组分体系，调节电解酸洗冷轧高铬铁素体不锈钢板过程中所应用的电流的量；当冷轧高铬铁素体不锈钢板浸入混合酸溶液中时，控制混合酸溶液中游离氢氟酸的含量及其氧化还原电位；以及酸洗冷轧高铬铁素体不锈钢板。

背景技术

通常，根据铁素体不锈钢的铬含量，将其分为低铬铁素体不锈钢和高铬铁素体不锈钢。通常，在铬含量为11-14wt％的情况下，铁素体不锈钢是指低铬铁素体不锈钢，在铬含量为17-26wt％的情况下，铁素体不锈钢是指高铬铁素体不锈钢。

由于在进行热退火处理时形成的氧化皮的特点是根据不锈钢的铬含量而变化，因此，酸洗方法应当根据铬含量而改变。通常，在低铬铁素体不锈钢情况下，在低铬铁素体不锈钢的热退火处理时可在其上形成相对厚的氧化皮；与低铬铁素体不锈钢相比，在高铬铁素体不锈钢情况下，在高铬铁素体不锈钢的热退火处理时可在其上形成相对薄的氧化皮。

此外，根据钢的特点，在钢退火时热处理温度之间存在差异；当退火温度升高时，在钢上形成的氧化皮较厚，且氧化皮中铬的含量可能增加。

同时，因为氧化皮可能引起对由氧化皮(oxide scale)造成的腐蚀的耐性劣化，以及产品外观质量的劣化，所以在酸洗过程中需要除去在钢表面形成的氧化皮。

通常，当制造冷轧不锈钢板时，已经进行了各种方法，例如包括刷洗或喷丸处理的物理除鳞(physical descaling)，使用硫酸钠、硫酸或硝酸电解液的电解除鳞(electrolytic descaling)，或使用盐浴或酸混合物的化学除鳞(chemical descaling)，以便通过除去在冷轧不锈钢板上形成的氧化皮来获得高表面质量并增加钢板的耐蚀性。这样的过程统称为酸洗过程。

这样的酸洗过程有两个阶段：进行电解酸洗过程的第一操作，例如电解除鳞；和进行混合酸浸过程的第二步骤，例如化学除鳞。

以这种方式，通过使用包含80-180g/l的硝酸和2-40g/l的氢氟酸的混合酸溶液已经进行了酸洗冷轧不锈钢板的过程。这里，混合酸溶液所含的硝酸的作用是，降低酸洗槽中的pH以增加氢氟酸的活性，并使从冷轧不锈钢板表面溶解的铁(II)离子氧化为铁(III)离子以维持适于酸洗的氧化还原电位。然而，硝酸产生受管制的空气污染物NO_x，且来自其生产的废酸和废水包含大量的硝态氮NO₃-N。

因此，由于加强的国家和国际环境法规，对来自生产设施的排放的流出物中氮的总允许量以及排放物中NO_x的浓度的限制，需要在酸洗工艺设备中安装和操作额外的污染防治设施。操作这样的额外的污染防治设施可能涉及高成本，因此，也显著增加了产品的单位成本。

因此，为了解决这些问题，提出了用盐酸或硫酸替代已在传统酸洗过程中使用的包含于混合酸溶液中硝酸的方法。然而，在这种情况下，由于混合酸溶液的氧化相对较低，因此氧化皮的溶解速度低，且溶解过程中金属表面可能变暗。

所以，为了达到最佳的钢板酸洗特点的开路电位水平，开发了使用过氧化氢、高锰酸钾、铁(III)离子和空气注入来补充氧化能力不足的方法，过氧化氢通常用作氧化剂，其减少了对环境的负担。

然而，在这种情况下，因为确定氧化剂的合适添加量可能是困难的，所以，根据情况可能会发生导致酸洗不足或过度酸洗的问题，并且钢板表面可能变暗的情况可能不会得到有效地处理。

同时，美国专利第5,908,511号提出了一项技术：使用硫酸、氢氟酸和铁盐进行酸洗，定期添加过氧化氢，调节诸如润湿剂、抛光剂或阻蚀剂等的组成，并以自动控制铁(III)和与其相应的氧化还原电位(ORP)的方式管理酸洗溶液。

该美国专利的酸洗溶液已经商业化为CLEANOX 352，是世界上最广泛使用的酸洗方法，且该美国专利公开的酸洗方法在处理线材和热轧产品中已得到完全实现。

这里，该美国专利的酸洗方法的问题在于，产品生产的单位成本比传统方法高约20％，采用了复杂的溶液组合物和复杂的管理方法，且最关键的是，由于1.5-3g/m²·min的酸洗速度相对较低，该酸洗方法不适用于需要在10-100秒内完成混合酸酸洗的高速酸洗线。