不锈钢带卷酸洗工艺探讨.docx

不锈钢带卷酸洗工艺探讨【摘要】本文论述了不锈钢热轧及冷轧带卷的酸洗工艺重点介绍了混酸酸洗工艺、中性盐电解酸洗工艺及硝酸电解工艺。【关键词】不锈钢；氧化铁皮；混酸酸洗；中性盐电解；硝酸电解0前言不锈钢以其优越的耐蚀性、美观的表面等诸多优点在工艺领域上得到广泛应用。不锈钢在热轧、热处理等过程中表面产生的氧化铁皮会对后续加工及表面质量产生不良影响需及时清除。而酸洗作为不锈钢热轧及冷轧带卷生产中去除氧化铁皮的重要工序其原理及工艺对于实际生产有非常重要的指导作用。酸洗方法的选择、酸洗条件的确定等直接影响到不锈钢产品的最终质量。1不锈钢氧化铁皮1.1不锈钢氧化铁皮的结构和特性不锈钢在加热或轧制时表面会产生氧化铁皮。氧化铁皮的组成取决于钢号及铁和其他合金元素对氧的亲和力。300系不锈钢氧化铁皮中从上到下依次含有Fe2O3、Fe3O4、FeO・Cr2O3及NiO・Cr2O3、Cr2O3；400系不锈钢氧化铁皮中从上到下依次含有Fe2O3、Fe3O4、FeO・Cr2O3、Cr2O3。不锈钢氧化铁皮中主要含有Cr2O3和尖晶石FeO・Cr2O3通常呈黑色有时呈蓝色或绿色为八面体等轴晶系玻璃光泽贝壳状断面相对密度为3.5-5.21熔点高达2435℃硬度为7.5-8.5在80℃温度下也不溶解于H2SO4、HCl或HNO3等无机酸。1.2不锈钢氧化铁皮的清除清除不锈钢带卷氧化铁皮的方法主要有化学酸洗法和机械破鳞法。机械除鳞法用于热轧卷酸洗前的预处理分为破鳞辊（反复弯曲法）和喷丸法一般两者结合使用。化学酸洗法有酸浸法和酸液电解法两大类。酸浸法在不锈钢酸洗中一般采用硫酸、硝酸+氢氟酸等酸。其中硫酸只有在较高温度下酸洗效果突出所以一般用于热轧卷酸洗。酸液电解法分为硝酸电解（钝化）、硫酸电解法等。另外在冷轧卷酸洗前设中性盐电解段用于酸洗前的预处理。2热轧不锈钢带的酸洗工艺热轧不锈钢带的酸洗现多采用硫酸+混酸（硝酸+氢氟酸）工艺。酸洗前需机械破鳞去除部分氧化铁皮或松脆氧化皮。2.1硫酸酸洗在硫酸酸洗时带钢表面发生下列化学反应：Fe2O3+3H2SO4Fe2（SO4）3+3H2OFe3O4+4H2SO4Fe2（SO4）3+FeSO4+4H2OFeO+H2SO4FeSO4+H2O3Cr2O3+4H2SO4Cr2（SO4）3+CrSO4+4H2O+5/2O2NiO+H2SO4NiSO4+H2O（300系不锈钢）氧化铁皮中各种金属氧化物溶解于硫酸溶液生成可溶于水的硫酸化合物从而把钢坯表面的氧化铁皮除去。另外钢中的铁与硫酸溶液反应产生大量氢气氢气产生的膨胀压力把氧化铁皮从钢坯上剥下来这种作用称为机械剥离作用。剥离作用能加快酸洗速度、减少硫酸消耗。对于不同钢种硫酸酸洗的条件略有区别硫酸浓度、金属离子（Me）含量及温度见表1。2.2混酸酸洗经过硫酸酸洗后部分氧化层被清除保留的氧化层以Fe-Cr-Ni氧化物的形式存在一般采用硝酸+氢氟酸混合物来清除这些复杂的成分。当不锈钢制品经过混酸酸洗槽时HNO3与其表面Fe2O3、Fe、Cr、Ni等物质发生化学反应生成各种溶解性的金属盐类：Fe2O3+6HNO32Fe（NO3）3+3H2OFe+4H++NO3-Fe3++NO+2H2OCr+4H++NO3-Cr3++NO+2H2O3Ni+8H++2NO3-Ni2++2NO+4H2O（300系不锈钢）而HF与溶液中的各种金属离子发生反应生成一些可溶或难溶的金属氟化物：3HF+Fe3+FeF3+3H+2HF+Fe3+FeF2++2H+3HF+Cr3+CrF3+3H+2HF+Cr3+CrF2++2H+HF+Ni2+NiF++H+不同钢种混酸酸洗的条件见表1。3冷轧不锈钢带的酸洗工艺冷轧不锈钢带的酸洗现多采用混酸（硝酸+氢氟酸）工艺。酸洗前需经中性盐电解及硝酸电解预处理。3.1中性盐电解中性盐电解法是奥地利RUTHNER公司开发的除鳞方法在硝酸钠（NaNO3）或硫酸钠（Na2SO4）一类的中性盐溶液中对带钢进行电解。中性盐电解采用中心导体法即带钢悬挂于阴极和阳极之间的电场中不间断的交换带钢的阳极和阴极。现电解液多采用硫酸钠（Na2SO4）在电解酸洗中进行如下电化学反应：阳极反应（此时钢板为阴极）：H2O-2e-1/2O2