CN102277586B - 一种采用盐酸清洗高碳钢线材的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用盐酸清洗高碳线材的工艺方法，该方法通过控制盐酸槽中盐酸浓度和氯化亚铁的浓度、酸洗时间、酸洗液的温度、添加适量缓蚀剂等步骤，使经过清洗后的高碳钢线材表面光滑、无黏滞，表面质量适用于后续的磷化处理要求，同时能降低盐酸的消耗。

Description

一种采用盐酸清洗高碳钢线材的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种采用盐酸清洗高碳钢线材的工艺方法。

背景技术

盐酸酸洗能够有效溶解氧化铁皮，同时所生成的氯化亚铁易溶于水，所以残留在线材表面的酸洗反应产物很容易用水清洗掉。这就保证了在盐酸溶液中酸洗时，线材表面的质量比较高，一般用盐酸酸洗后，线材具有清洁、光亮、没有斑点的平滑表面，因此被广泛使用。但由于现在使用的高碳钢线材碳含量（0.85%）及强度（1180-1250N/mm²）越来越高，微量的合金元素（Mn、Cr、Si）增多。酸槽内组分在反应过程中产生一定的变化，造成酸洗后线材的表面质量局部表面会出现手感粗糙、黏滞或者表面有油腻状等现象，使线材酸洗质量受到影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能避免高碳钢线材在清洗后出现表面缺陷的清洗工艺方法。

一种采用盐酸清洗高碳钢线材的工艺方法，其具体步骤如下：

a、将线材依次放入酸洗槽1～5中，控制盐酸槽中盐酸和氯化亚铁的浓度:

第1酸洗槽中:盐酸浓度控制在50～90g/l，氯化亚铁的浓度控制在160～220g/l;

第2酸洗槽中:盐酸浓度控制在110～150g/l，氯化亚铁的浓度控制在90～150g/l;

第3酸洗槽中:盐酸浓度控制在170～210g/l，氯化亚铁的浓度控制在20～60g/l;

第4酸洗槽中:盐酸浓度控制在210～250g/l，氯化亚铁的浓度控制在10～30g/l;

第5酸洗槽中:盐酸浓度控制在≤40g/l，氯化亚铁的浓度控制在≤50g/l;

同时将5个槽中的酸洗控制时间在10～14min；

b、在酸洗过程中控制酸洗槽中酸洗液的温度,使其保持在30～38℃；

c、在第2～5个酸洗槽中添加适量的缓蚀剂,以确保酸洗槽表面上生成泡沫层；

d、将酸洗处理完后的高碳钢线材用高压水冲洗，确保经过酸洗后的高碳钢线材表面光滑、无黏滞。

采用本发明所述的工艺方法处理后的高碳钢线材表面光滑、无黏滞，表面质量适用于后续的磷化处理要求，同时能降低盐酸的消耗。

具体实施方式

本发明采用盐酸清洗高碳钢线材的工艺方法的具体步骤如下：

a、将线材依次放入酸洗槽1～5中，控制盐酸槽中盐酸和氯化亚铁的浓度:第1酸洗槽中:盐酸浓度控制在50～90g/l，氯化亚铁的浓度控制在160～220g/l;

第2酸洗槽中:盐酸浓度控制在110～150g/l，氯化亚铁的浓度控制在90～150g/l;

第3酸洗槽中:盐酸浓度控制在170～210g/l，氯化亚铁的浓度控制在20～60g/l;

第4酸洗槽中:盐酸浓度控制在210～250g/l，氯化亚铁的浓度控制在10～30g/l;

第5酸洗槽中:盐酸浓度控制在≤40g/l，氯化亚铁的浓度控制在≤50g/l;

同时将5个槽中的酸洗控制时间在10～14min；

b、在酸洗过程中控制酸洗槽中酸洗液的温度,使其保持在30～38℃；

c、在第2～5个酸洗槽中添加适量的缓蚀剂,以确保酸洗槽表面上生成泡沫层；

d、将酸洗处理完后的高碳钢线材用高压水冲洗，确保经过酸洗后的高碳钢线材表面光滑、无黏滞。

下面对本发明的参数的作用机理作进一步说明：

一、化学反应浓度影响

第一阶段，主要反应：FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O

当线材进入槽内后氧化铁皮上小孔及缝隙内氧化物开始化学溶解。因此加快离子运动速度进入小孔及缝隙能力,可以提高该阶段的反应过程。对于盐酸强电解质，电化学反应取决于离子运动速度。根据科尔劳施实验总结而得出：强电解质的摩尔电导率与它的浓度c的平方根成直线关系，即：

Λ_m=Λ_m ^∞-B（c）^1/2

对强电解质而言，溶液浓度降低，摩尔电导率增大。这是因为随着溶液浓度降低，离子间的引力减小，溶液的粘度也下降。离子运动速度加快，故摩尔电导率增大。因此适当降低1#酸槽的浓度可以增加第一阶段的氧化铁皮溶解。

对第二、三阶段进行分析，随着线材进入后续，主要是氧化铁皮溶解的阶段。反应^[4]:

Fe₂O₃+6HCl＝2FeCl₃+3H₂O

Fe₃O₄+8HCl＝2FeCl₃+FeCl₂+3H₂O

Fe+2HCl＝FeCl₂+H₂

FeCl₃+H＝FeCl₂+HCl

微量元素如Mn、Cr、Si，影响线材在酸中溶解度。为了提高微量元素在酸中的反应，理论上需增加盐酸浓度。随着盐酸浓度升高，酸洗速度增加，但铁盐在酸中溶解度大幅下降。当Fe份达到一定浓度时，形成槽液表面悬浮物，造成线材清洗表面出现不均匀现象。

根据对第二、三阶段反应分析，2-4酸槽浓度之间，必须合理控制盐酸浓度，提高反应同时提高微量元素氧化物在酸中溶解度。使在洗线过程中盐酸含量降低以及氯化亚铁浓度的相应增加，这两个影响因素在较长的酸洗时间互相抵消，使在这个时间内的酸洗速度仅有微小变化。避免杂质和Fe盐的过分聚集造成表面粗糙。试验结果证明：线材经过高压水冲洗后表面手感光滑、不黏滞。酸洗正常，效果良好。

5#酸槽的浓度控制相对较低：原因:

1、中和部分残酸，降低高压水冲洗后水处理难度;

2、增大线材表面Fe份在该槽溶解。

二、盐酸温度

几乎所有的化学反应，都是随着温度升高，反应加快。但由于盐酸具有较强的挥发性，挥发出来的HCl气体对人、金属、设备、建筑物都有较大的损害作用，当空气中HCl气体含量达到1×10^-6，就能使一些金属腐蚀变暗。因此不能通过对盐酸加温来提高酸洗反应速度。合理的温度控制可确保在盐酸含量较高情况下的反应速度，确保氯化亚铁的溶解度。减少反应时间，同时减少在洗线过程中因Fe份的过分聚集频繁调整盐酸，减少成本，增加生产作业率。

三、缓蚀剂影响

氧化铁皮经过第一阶段后，盐酸从小孔及缝隙渗入氧化铁皮底部与Fe发生氧化还原反应，当Fe²⁺、Fe³⁺的浓度高时，此时的溶解速度较快，但腐蚀盐类沉积小孔和缝隙中会造成电化学反应的减缓，由于酸洗设备原因，线材不能解把，线材是以捆扎状态进入酸洗槽，造成大量的铁盐沉积在线材的表面。线材具有特殊性,容易吸附槽内的铁盐，造成高压水冲洗后，线材表面的光洁度差,呈灰黑色，通过生产实践试验，根据洗线量及线材表面的锈蚀程度进行缓蚀剂添加，确保酸洗槽表面上生成泡沫层，降低酸洗液的表面张力，提高酸洗线材润湿效果，促使酸洗反应产物从金属表面分离开，均匀快速酸洗表面，减少铁盐对线材表面的影响，确保金属表面光洁度呈现银灰色。

本发明结合下列实例作进一步详述。

1、线材的化学成分及力学性能

批号	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Cu	抗拉强度
										1	0.84	0.24	0.87	0.019	0.005	0.013	0.30	0.024	1200
2	0.85	0.23	0.87	0.009	0.008	0.016	0.29	0.029	1210

2、酸洗工艺参数

2.1盐酸槽的参数

名称	1	2	3	4	5
						盐酸浓度（g/l）	50-90	110-150	170-210	210-250	≤40
氯化亚铁（g/l）	160-220	90-150	20-60	10-30	≤50

2.2酸洗时间：11分钟

2.3缓蚀剂添加量：确保酸洗槽上形成泡沫层。

3、酸洗后表面质量检测

批号	经过高压水冲洗后用手擦试表面
		1	光滑、无黏滞
2	光滑、无黏滞

Claims (1)

1.一种采用盐酸清洗高碳钢线材的工艺方法，其特征在于：所述工艺方法的具体步骤如下：

a、将线材依次放入酸洗槽1～5中，控制酸洗槽中盐酸和氯化亚铁的浓度:第1酸洗槽中:盐酸浓度控制在50～90g/l，氯化亚铁的浓度控制在160～220g/l;

第2酸洗槽中:盐酸浓度控制在110～150g/l，氯化亚铁的浓度控制在90～150g/l;

第3酸洗槽中:盐酸浓度控制在170～210g/l，氯化亚铁的浓度控制在20～60g/l;

第4酸洗槽中:盐酸浓度控制在210～250g/l，氯化亚铁的浓度控制在10～30g/l;

第5酸洗槽中:盐酸浓度控制在≤40g/l，氯化亚铁的浓度控制在≤50g/l;同时将5个槽中的酸洗控制时间在10～14min；

b、在酸洗过程中控制酸洗槽中酸洗液的温度,使其保持在30～38℃；

c、在第2～5个酸洗槽中添加适量的缓蚀剂,以确保酸洗槽表面上生成泡沫层；

d、将酸洗处理完后的高碳钢线材用高压水冲洗，确保经过酸洗后的高碳钢线材表面光滑、无黏滞。