CN101676435A - 一种低成本高耐蚀的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低成本高耐蚀的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺，该生产工艺流程为：热轧黑皮卷→退火→抛丸→中性盐电解→硝酸电解→HNO3+HF混酸酸洗→中和→水洗→烘干→冷轧→连续退火→中性盐电解→HNO3电解→中和→水洗→烘干→研磨→废硝酸钝化处理→平整→入库。本发明利用酸洗产生的废酸对不锈钢进行钝化处理，不但节约了生产成本，而且提高了铁素体不锈钢的耐蚀性，使其耐点蚀性能和耐盐雾腐蚀性能基本达到304奥氏体不锈钢的水平。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁材料的制造工艺，具体地说，本发明涉及一种低成本高耐蚀的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺。
背景技术
根据用户的需求，冷轧不锈钢产品有各种不同的表面状态2D，2B，2BB，BA，研磨表面等。由于不锈钢研磨品具有用户青睐的花纹，其需求量占不锈钢冷轧产品总量的30％左右，研磨表面又有No.3，No.4，HL之分，研磨品是一种高附加值产品。现有的不锈钢研磨产品的主要生产工艺流程是：热轧黑皮卷→退火→抛丸→中性盐电解→HNO3电解→HNO3+HF混酸酸洗→中和→水洗→烘干→冷轧→连续退火→中性盐电解→HNO3电解→中和→水洗→烘干→研磨→平整→入库。由于奥氏体不锈钢受Ni价的严重影响，有很高的市场风险，大量用户希望能用低Ni和无Ni的产品代替奥氏体不锈钢。一般来说，430等铁素体不锈钢由于不含Ni，且Cr含量也比304低，因此其耐大气腐蚀等的性能不如304奥氏体不锈钢，另外，不锈钢在研磨过程中，往往会破坏不锈钢在酸洗过程中形成的致密钝化膜，从而使产品的耐蚀性明显下降。由于430等铁素体不锈钢本身耐蚀性就不如304，加之研磨的损伤，430等铁素体不锈钢研磨品在用户加工使用过程中出现大量的锈蚀问题，因此有必要在铁素体不锈钢研磨工艺之后，对其进行适当的表面处理，在不改变研磨花纹美感的前提下，提高铁素体不锈钢研磨表面的耐蚀性，在成型形要求不苛刻的领域替代价格昂贵的304奥氏体不锈钢。
提高不锈钢耐蚀性的表面处理方法有钝化法和覆膜法。例如，CN1326012A报道了一种HNO3中添加稀土氧化铈的酸洗钝化工艺，其缺点是处理时间需要2h或更长时间，不利于连续生产线，同时酸耗和环保压力也较大。JP11269660报道了一种耐指纹不锈钢板的生产方法，所述方法是首先将不锈钢在磷酸、磷酸盐和硝酸水溶液或混合水溶液中清洗，然后在总Cr含量为1～40g/L的铬酸盐处理液中钝化处理，Cr涂层量约5～200mg/m2，最后再涂装一层0.1～0.5μm厚的透明有机树脂膜，该方法将钝化处理和覆膜处理相结合，在提高不锈钢耐蚀性的同时，赋予不锈钢耐指纹的特性，但该方法采用三个不同且独立的工艺步骤进行，工艺路线较长，环保压力较大，并且覆有机树脂膜需要独立的涂装烘烤生产线。
针对现有技术存在的问题，本发明者利用酸洗产生的废酸对不锈钢进行钝化处理，设计出了一种低成本高耐蚀的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺，从而完成了本发明。
本发明的目的在于提供一种低成本高耐蚀的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺。
发明内容
本发明提供了一种低成本高耐蚀的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺，所述生产工艺包括以下步骤：热轧黑皮卷、退火、抛丸、电解、酸洗、研磨、平整，其中在所述研磨工艺后，在酸洗产生的废酸液中加入硝酸和重铬酸钠配制成钝化处理液，对铁素体不锈钢进行钝化处理。
根据本发明的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺，所述电解为中性盐电解之后再进行硝酸电解。
根据本发明的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺，所述酸洗采用HNO3+HF混酸酸洗。
根据本发明的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺，在所述酸洗步骤后还进行冷轧、连续退火、中性盐电解和HNO3电解。
根据本发明的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺，将酸洗产生的废酸液静置5～10分钟，保持废酸液的温度为50～70℃。
根据本发明的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺，所述钝化处理液中硝酸浓度为100～400g/L，重铬酸钠浓度为3～40g/L。
根据本发明的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺，所述钝化处理液中的温度控制在35～65℃。
根据本发明的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺，钝化处理时间为0.5～10分钟。
根据本发明的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺，钝化采用热带或冷带工艺段的酸洗槽。
大多数不锈钢冷轧产品的生产工艺中都包含着酸洗工序。酸洗分热带酸洗和冷带酸洗，400系铁素体不锈钢的热带酸洗包括酸洗前处理-中性盐电解-HNO3电解-HNO3+HF混酸酸洗，400系铁素体不锈钢冷带酸洗包括中性盐电解-HNO3电解。从上述工艺来看，热带和冷带酸洗都有HNO3电解工艺，从电解反应Cr2O3+H2O＝2CrO2- 4+10H++6e可知，HNO3电解工序会产生大量含重铬酸根的废硝酸，如果以不锈钢板生产过程中的废硝酸为主进行钝化处理，则不会带来较大的额外成本和废酸处理难度。
在本发明的生产工艺中，酸洗产生的废酸液的温度通常控制在50～70℃，这个温度可以满足钝化处理的温度要求，在钝化处理时可以节约加热能源。在废酸液中适当补充新硝酸和重铬酸钠，是为了避免生产过程中废硝酸浓度和所含重铬酸根的浓度波动过大引起的耐蚀性差异，控制废硝酸钝化液中的硝酸和重铬酸根在适宜的浓度范围内，减少浓度波动。此外，废酸液中的少量氢氟酸能加快硝酸对不锈钢板表面局部缺陷的溶解去除作用，使钝化处理能够满足钢板快速连续生产的要求，本发明将氢氟酸的含量控制在1～2wt％之间。
本发明的有益效果为：
(1)不锈钢生产过程中酸洗产生的废硝酸量较大，利用该废酸进行钝化处理，节约了硝酸和重铬酸钠用量，降低了成本。
(2)一般冷轧不锈钢生产厂都有重铬酸根和HNO3处理装置，因此废硝酸钝化处理工序的酸耗成本增加不多，并且不增加环保成本，且废硝酸钝化工序可以直接利用热带或冷带酸洗工艺段的酸洗槽，不需要额外的设备投入。
(3)采用本发明的生产工艺，可提高了铁素体不锈钢的耐蚀性，使其耐点蚀性能和耐盐雾腐蚀性能基本达到304奥氏体不锈钢的水平。
具体实施方式
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。
实施例1-18
本发明铁素体不锈钢研磨品的生产工艺为：热轧黑皮卷、退火、抛丸、中性盐电解、硝酸电解、HNO3+HF混酸酸洗、中和、水洗、烘干、冷轧、连续退火、中性盐电解、HNO3电解、中和、水洗、烘干、研磨、废硝酸钝化处理、平整、入库。
在废硝酸钝化处理工艺中：首先将不锈钢酸洗工艺段中的HNO3电解槽中的废硝酸静置5～10分钟，使酸洗过程中进入酸洗液的固体物质沉淀下来后，取上部无固体物的溶液用于配制钝化处理液，静置时保持酸液的温度为50～70℃。取废酸液，测量其浓度，然后在废酸液中加入硝酸和重铬酸钠配成所需浓度的钝化处理溶液，钝化液中硝酸和重铬酸钠的浓度及钝化液的温度见表1。将研磨好的铁素体不锈钢带通过钝化处理槽，带钢钝化处理时间见表1，最后用碱中和，再水洗烘干，平整后，入库即可。
表1本发明实施例1-18的生产工艺条件
| 实施例 | 钢种 | 钝化液中硝酸浓度(g/L) | 钝化液中重铬酸钠浓度(g/L) | 钝化液温度(℃) | 钝化时间(min) |
| 实施例1 | SUS 430 | 100 | 20 | 55 | 4 |
| 实施例2 | SUS 430 | 150 | 5 | 40 | 6 |
| 实施例3 | SUS 430 | 150 | 25 | 55 | 2 |
| 实施例4 | SUS 430 | 200 | 40 | 35 | 2 |
| 实施例5 | SUS 430 | 200 | 10 | 45 | 10 |
| 实施例6 | SUS 430 | 250 | 25 | 55 | 2 |
| 实施例7 | SUS 430 | 250 | 25 | 55 | 1 |
| 实施例8 | SUS 430 | 250 | 25 | 55 | 4 |
| 实施例9 | SUS 430 | 250 | 25 | 40 | 8 |
| 实施例10 | SUS 430 | 250 | 15 | 55 | 2 |
| 实施例11 | SUS 430 | 250 | 35 | 55 | 2 |
| 实施例12 | SUS 430 | 250 | 35 | 65 | 1 |
| 实施例13 | SUS 430 | 300 | 15 | 55 | 2 |
| 实施例14 | SUS 430 | 300 | 25 | 45 | 5 |
| 实施例15 | SUS 430 | 400 | 10 | 55 | 0.5 |
| 实施例16 | SUS 430 | 400 | 40 | 35 | 10 |
| 实施例17 | 436L | 250 | 15 | 45 | 2 |
| 实施例18 | 439 | 300 | 20 | 50 | 2 |
试验例：
按照ASTM G61和GB/T10125-1997标准对实施例1-18铁素体不锈钢研磨品、比较例1(未经钝化处理的304奥氏体不锈钢研磨品)、比较例2(未经钝化处理的430铁素体不锈钢研磨品)分别进行点蚀电位和盐雾腐蚀性能测试，测试结果如表2所示。
表2实施例1-18铁素体不锈钢研磨品和比较例1、2
在3.5％氯化钠溶液中测得的点蚀电位(相对于饱和甘汞电极)
及在35℃，5％NaCl中性溶液中测得的盐雾腐蚀结果
| 实施例 | 钢种 | 点蚀电位(mV) | 5％Nacl，35℃，500h(无腐蚀) |
| 实施例1 | SUS 430 | 312 | 是 |
| 实施例2 | SUS 430 | 298 | 是 |
| 实施例3 | SUS 430 | 318 | 是 |
| 实施例4 | SUS 430 | 386 | 是 |
| 实施例5 | SUS 430 | 363 | 是 |
| 实施例6 | SUS 430 | 351 | 是 |
| 实施例7 | SUS 430 | 327 | 是 |
| 实施例8 | SUS 430 | 393 | 是 |
| 实施例9 | SUS 430 | 310 | 是 |
| 实施例10 | SUS 430 | 288 | 是 |
| 实施例11 | SUS 430 | 367 | 是 |
| 实施例12 | SUS 430 | 359 | 是 |
| 实施例13 | SUS 430 | 414 | 是 |
| 实施例14 | SUS 430 | 423 | 是 |
| 实施例15 | SUS 430 | 405 | 是 |
| 实施例16 | SUS 430 | 452 | 是 |
| 实施例17 | 436L | 389 | 是 |
| 实施例18 | 439 | 402 | 是 |
| 比较例1 | SUS304 | 342 | 是 |
| 比较例2 | SUS430 | 7 | 不是 |
从表2中数据分析可知，经本发明调整后的酸洗废硝酸溶液钝化处理430铁素体不锈钢，能够使其耐点蚀性能和耐盐雾腐蚀性能显著提高，甚至达到或超过304奥氏体不锈钢的水平。430不锈钢是铁素体钢中最为典型的一种，该处理方法可应用于400系列的其它不锈钢，如436L，439等。
Claims (10)
1、一种低成本高耐蚀的铁素体不锈钢研磨品的生产工艺，所述生产工艺包括以下步骤：热轧黑皮卷、退火、抛丸、电解、酸洗、研磨、平整，其特征在于，在所述研磨工艺后，在酸洗产生的废酸液中加入硝酸和重铬酸钠配制成钝化处理液，对铁素体不锈钢进行钝化处理。
2、根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述电解为中性盐电解之后再进行硝酸电解。
3、根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述酸洗采用HNO3+HF混酸酸洗。
4、根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，在所述酸洗步骤后还进行冷轧、连续退火、中性盐电解和HNO3电解。
5、根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，将酸洗产生的废酸液静置5～10分钟，保持废酸液的温度为50～70℃。
6、根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述钝化处理液中硝酸浓度为100～400g/L，重铬酸钠浓度为3～40g/L。
7、根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述钝化处理液中氢氟酸含量为1～2wt％。
8、根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述钝化处理液中的温度控制在35～65℃。
9、根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，钝化处理时间为0.5～10分钟。
10、根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，钝化采用热带或冷带工艺段的酸洗槽。
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