CN102762771B - 金属表面锈垢调节方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于处理金属物体表面上的氧化物锈垢的方法和系统。在一个实施方案中，系统（100）温度控制装置（105）控制金属物体（106）表面（112）温度至低于碱金属氢氧化物的含水调节溶液的雷登福斯特温度点的施加温度。施加装置（108）用接触氧化物锈垢的含水调节溶液的薄层（111）在受控制的温度下润湿金属物体的表面，并且加热装置（113）将润湿的表面加热至最终的调节温度，该最终调节温度为比碱金属氢氧化物的熔点高出在合理但不过量的速率下实施金属表面上氧化物锈垢的调节而选择的额外值。该系统终止了额外调节以防止超过调节深度的额外氧化物锈垢的产生。

Description

金属表面锈垢调节方法及其装置

相关申请的交叉引用

本申请是Malloy等人于2010年1月11日在美国专利和商标局提交并且分配的序列号No.61/293,821的美国临时专利申请“金属表面锈垢调节”的延续并且要求其优先权。

技术领域

本发明整体上涉及金属表面上氧化物或锈垢的调节。

背景技术

关于制备不锈钢和超合金金属带材，需要调节金属表面上的氧化物表面或锈垢，有时称之为除锈垢。虽然我们的讨论主要集中于带材形式的金属，本发明的应用性和价值对于除了金属带材以外的各种形状、几何形状或组装的氧化物表面调节可为有用的；将获益仅限于金属带材不是我们的目的。不锈钢是铁合金，出于增强腐蚀和抗氧化性的目的其包含大于约10％铬，并且还可包含镍、钼、硅、锰、铝、碳化物形成剂和其它元素。超合金族可包含镍或钴作为主要基体元素，并且纳入多种外来合金元素，例如钨、钛、铌和其它元素。所有这些基体元素和添加剂元素在高温下对氧具有高亲和力并且形成黏着和化学稳定的氧化物，这使它们随后在额外的加工或销售前需要的移除复杂化。

对于一些级别的具有非常轻度锈垢的低合金钢，现有技术除锈垢技术包括在无机酸例如硫酸、盐酸、氢氟酸、硝酸或其混合物中酸洗钢带材。然而，单纯酸洗对于处理较高合金钢带材经常是不充足的。在酸洗前可需要调节锈垢。用于锈垢调节的典型组合物为碱金属氢氧化物和碱金属硝酸盐与各种其它添加剂例如碱金属卤化物碳酸盐、和/或其它氧化剂的苛性混合物，经常称之为除锈垢盐或锈垢调节盐。使用这样的组合物的常规技术是在提高的温度下例如427℃(800℉)至538℃(1000℉)下于容器中的熔融无水盐浴中，其中首先将金属物体浸没，接着是水洗和酸洗。

发明内容

提供了用于处理金属物体表面上的氧化物锈垢的方法和系统。在一个实施方案中，系统(100)包括温度控制装置(105)，其控制金属物体(106)表面(112)的温度至低于包含碱金属氢氧化物的含水调节溶液的雷登福斯特温度点(Leidenfrost temperaturepoint)的施加温度，其中金属物体的表面具有氧化物锈垢，该氧化物锈垢具有自金属物体表面的初始深度。施加装置(108)在受控制的温度下用接触(engage)氧化物锈垢的含水调节溶液的薄层(111)润湿金属物体的表面。加热装置(113)加热润湿的金属物体表面至最终调节温度，该最终调节温度比无水形式的碱金属氢氧化物的熔点高出额外值，该额外值经选择以在合理但不过量的速率下实施氧化物锈垢调节，加热的润湿金属物体表面因此蒸发含水调节溶液中的水并且熔化金属物体表面上的无水形式的碱金属氢氧化物，其中熔化中的碱金属氢氧化物与接触的氧化物锈垢反应并且将氧化物锈垢减少到自金属物体表面小于初始深度的调节深度。该系统还终止了超过调节深度的金属物体表面的额外调节，该终止防止超过自金属物体表面的调节深度的额外氧化物锈垢的产生。

附图说明

图1是铁、铬、镍和氧归一化重量百分比作为以埃计的自示例退火304型不锈钢样品表面的距离的函数的图示说明。

图2是在常规的现有技术盐浴中持续常规期限的浸没后图1的304型不锈钢样品中铁、铬、镍和氧的归一化重量百分比图示说明。

图3是在常规的现有技术盐浴中持续延长期限的浸没后图1的304型不锈钢样品中铁、铬、镍和氧的归一化重量百分比图示说明。

图4是在根据本发明的调节后图1的304型不锈钢样品中铁、铬、镍和氧的归一化重量百分比图示说明。

图5是根据本发明的锈垢调节的过程示意图。

具体实施方式

浸没盐浴技术存在很多缺陷。盐浴必须维持在提高的温度下，这可为能源密集型的。需要浸没辊的熔融苛性浴可很难维持并且可造成待除锈垢的带材表面的玷污。存在与用加热的熔融组合物处理钢带材有关的“拖延(drag-out)”问题和危害：由于带材从熔融组合物罐中离开，因而其携带一定量加热的熔融组合物随着它，特别是在高带材速度下。纳入金属擦拭辊来减少来自浴的该化学拖延的努力可引入它们自身系列的工艺复杂度，包括擦伤或玷污精细的金属表面。这些熔融组合物经受的长期的高温暴露限制了可纳入工作浴中的化合物，还限制了工艺灵活性。

浸没型盐浴调节的使用还可导致金属表面形成过量氧化物以及其它不利影响的过量调节。图1提供了铁(Fe)12、铬(Cr)14、镍(Ni)16和氧18的扫描俄歇显微探针(SAM)曲线的图示说明，代表了在烧气炉中在具有3％过量氧的充氧气氛中于1925℉(1052℃)温度下持续120秒退火的304型不锈钢样品的归一化重量百分比(纵轴20)与自表面以埃计的距离(横轴22)的函数关系。氧曲线18是氧化铬和氧化铁相对量的指示；由于氧水平减少，因而对应量的氧化铬和氧化铁也减少；并且因而相应增加量的铬和铁而不是氧化铬和氧化铁。显示退火的304型不锈钢样品表面(沿着轴22从0至2000埃的区域)主要由氧化铬组成，较深的区域逐渐稳定化直至从约8000至10000埃，其中样品具有约18％Cr和8％Ni的组成即304型不锈钢的典型和期望的组成，因而超过了对于锈垢调节所需的程度，并且此外其中任何过量的氧化物形成物的移除可导致不期望的表面效果以及不必要和昂贵的额外的酸洗工艺。

图2提供了在常规现有技术盐浴调节处理后10.16厘米(4英寸)×15.24厘米(6英寸)的0.635毫米(0.025英寸)厚度的304型退火的不锈钢304型面板(18/8铬-镍)中铁42、铬44、镍46和氧48的归一化重量百分比的SAM元素深度曲线的图示说明。盐浴为基本上无水的组合物(即它不包含足够的水与组合物或浸没在其中的金属物体表面反应)，其包含约12重量％硝酸钠、约10重量％氯化钠、约15重量％氢氧化钾和约63重量％氢氧化钠。在1966年7月12日出版的Shoemaker等人的美国专利No.3,260,619中教导了该盐浴组合物，通过引用将其全部公开内容并入本文，尽管将理解该文和其它地方教导的替代性的盐浴实施方案也可用于常规的浸没盐浴调节。在将样品浸没在加热到850℉(454℃)的操作温度的熔融盐浴中持续30秒的现有技术时段后，获得曲线42、44、46和48，随后从浴中移除样品并且盐浴组合物仍然附着到样品上，允许滴落几秒，然后迅速将样品投入一桶室温(周围温度)自来水中并且随后空气干燥。

与图1中说明的曲线相比，图2显示了原始表面氧化铬水平几乎完全被去除，仅保留氧化铁并且残余的调节的锈垢在从约4000至5000埃出现，在那以后(自表面5000埃且更深)不锈钢样品组合物稳定。更关注的是从约0至约2000埃的铁曲线42上的“肩部”区域50，其中铁的归一化重量百分比随着深度在该范围内增加而通常在约55％和58％之间振荡，直至在2000埃深度后开始剧烈爬升。该振荡表明发生了过量的调节过程，如以下进一步讨论的并且参考图3甚至变得更清楚的，这不必要地增加了随后必须被移除的调节的氧化物锈垢的量。

与带材上的锈垢的反应通常经浸没到这样的浴中发生快速完成；然而，带材加工的后勤(logistics)通常指明在已经获得优化调节后带材仍然保持浸没在浴中；因为调节反应进行得如此迅速，在调节的带材离开浸没浴前，过调节必然发生，因而消除了及时骤冷以防止过调节的任何机会。图3是在图2的现有技术盐浴中浸没持续延长的时段(即持续约120秒)后图1的0.635毫米(0.025英寸)厚度、10.16厘米(4英寸)×15.24厘米(6英寸)304型退火的不锈钢面板中铁52、铬56、镍58和氧54的归一化重量百分比的SAM曲线的图示说明。如以前关于图2那样，随后从该浴中移出样品，所述盐浴组合物仍然附着到样品上允许滴落几秒，然后将样品快速投入一桶室温(周围温度)自来水中并且随后空气干燥。图3清晰地显示了长浸没时间调节的有害影响，在纳入盐浴调节的连续工艺带材生产线停止或放缓并且将不锈钢带材留下暴露于熔融的浸没过程持续长时间例如60或120秒或甚至更长时，这可发生。考虑到氧曲线54，铁曲线52说明氧化铁在稳定和不可接受的高水平下在俄歇扫描数据长度内存在于自表面10000埃的深度内，铬56几乎减少到它固有的所需浓度的一半。据认为这种存在是因为氧化铁在熔融盐中不溶解(在图2的小肩部区域50中进一步说明)，但是相反碱金属铬酸盐会溶解，这导致不可接受的深入金属材料表面的铬消失。

图4提供了对于根据本发明调节的图1的另一0.635毫米(0.025英寸)厚度、10.16厘米(4英寸)×15.24厘米(6英寸)304型退火的不锈钢面板的铁62、铬64、镍66和氧68的SAM曲线。在周围温度下将碱性含水液体薄薄地施加至退火的304型不锈钢上，随后将涂覆的样品在预加热到约800℉(427℃)的电炉中在水平取向加热约120秒，其中将该面板带至约650℉(343℃)的最终处理温度，随后在达到所述处理温度的30秒内用自来水清洗样品并且随后空气干燥。图4显示了对图2中描述的常规时间和温度浸没处理的结果曲线的清晰对比和改进。本领域技术人员将理解，调节退火的不锈钢的最终目标是移除原始表面氧化铬而不有害地侵蚀下面的金属(即降低固有的铬水平)并且还没有不必要地积累随后需要在生产线的酸洗部分移除的新氧化铁。如图4所说明的，相对较快并且更有效地获得了相对于自表面的深度不含氧化铬的表面；避免了图2氧化铁肩部50，铁曲线线62相反快速并且稳定地爬升到深度为2000埃的水平含量，此外其中在2000埃的深度处还达到约18％Cr64和约8％Ni66的所需组成，在减小表面氧化物的深度和程度上，比图2中描述的常规浸没调节结果的性能有约60％的改进。

本发明适合实践于宽范围的金属，说明性但不排他性地包括不锈钢和超合金和它们的合金化元素例如锰、钼、钛等。本发明还可应用于与这些和其它的合金化元素的氧化物反应以形成更容易移除的物质例如碱金属锰酸盐、钼酸盐、钛酸盐等，例如在钛合金、钼合金等的调节中，包括作为合金化剂纳入其它合金中。

根据本发明，一旦达到最终处理温度阀值，调节氧化物锈垢所需的时间本质上是瞬间的。对于不锈钢，据认为最终处理温度从约600℉(315℃)变化至约650℉(343℃)，并且选择或确定的温度可取决于材料组成以及尺寸参数。例如，通过将一侧涂覆有根据本发明的碱性含水液体的面板放置在水平板中并且随后(在一个实例中从下方用高温热空气枪或通过将其放置在电阻加热卷上)将其加热，确定图1的650℉(343℃)为0.635毫米(0.025英寸)厚度、10.16厘米(4英寸)×15.24厘米(6英寸)304型退火的不锈钢面板的最终处理温度。一旦涂覆的表面达到最终处理温度-由细直径的接触热电偶确定的650℉(343℃)，则面板的中心核心区域非常迅速地从退火颜色改变到调节的碱金属铬酸盐颜色特性，并且其中随着在面板的周围区域达到临界温度，调节的区域径向向外生长。因而，最终处理温度的获得和根据本发明的相关的完全的氧化物处理可由退火钢的视觉检查确定，例如通过寻找有光泽的熔融盐膜和独特的颜色变化外观。本领域技术人员还将理解，对于涂覆有根据本发明的碱性含水液体的退火的金属表面，达到最终处理温度所需的时间是所述最终处理温度和加热装置温度之间(热通量)的温度差异(△T)的函数。通过薄薄地涂覆要处理的退火面板表面，本发明限制了金属表面上存在的化学热沉(sink)，并且因而一旦达到最终处理温度，则即使金属物体维持在最终处理温度持续一段额外的时间，很少有额外反应发生。

根据本发明的碱性含水液体包含共晶氢氧化物，并且包含分数百分比的至少一种表面活性剂以帮助液体的润湿性能并且协助维持薄的涂层尺寸。一些实例还任选包含氧化剂以增强液体的氧化电势，并且根据本发明的组合物还可定制混合，这取决于要调节的钢中可存在的氧化物的类型和数量。用于获得图4中说明的调节的根据本发明的碱性含水液体的一个实施方案为约33重量％的氢氧化钠和氢氧化钾共晶混合物(更具体地，18％氢氧化钾和12％氢氧化钠)、3重量％作为氧化剂促进剂的硝酸钠和67重量％水，并且向其中添加三滴SF-5和ASC(是NONIDET SF-5在美国或其它国家的商标)；MIRATAINE是Rhodia在美国或其它国家的商标。SF-5是由直链醇制备的低发泡烷氧基化的非离子表面活性剂，并且ASC的化学名称为椰油酰胺丙基羟基羟磺酸甜菜碱(Cocamidopropyl Hydroxysultaine)。

根据本发明，在薄薄和轻重量的含有表面活性剂的碱性含水液体中可快速达到反应产物(例如碱金属铬酸盐)的溶解度。通过保持涂覆层为薄薄的，碱金属含水液体中的反应性化学物在涂覆的物体达到最终处理温度过程中基本上马上被消耗，少量残余反应剂对于进一步的氧化物调节或与处理的金属物体的其它反应来说仍为可获得的：因而，从调节完成到骤冷或水洗的任何时间间隔对方法性能通常是无足轻重的，并且更具体地不会造成由如图3说明的长期浸没处理所示的金属基材的过调节危害。还清楚，通过仅需要足够的碱性含水液体来薄薄涂覆要处理的物体，避免了为了形成熔融盐浴对于基本上额外数量的需要，并且因而相比于现有技术浸没方法，本发明使更好的材料成本和处理效率成为可能。此外，因为除锈垢膜的化学成分仅需要在室温下稳定持续非常短的时间，可使用比由于对长期高温稳定性的需要而在传统浸没化学制剂中可使用的化合物更新型或更具反应性的化学化合物。

本发明相对于常规浸没方法还提供了优异的能量效率。一方面，在远高于本发明实践的最终处理温度或范围的温度下操作浸没方法盐浴罐是必要的。在上面描述的示例性最终处理温度范围(从约600℉(315℃)至约650℉(343℃))下适用于常规浸没方法的较高密度无水盐浴溶液的粘度太高，抑制了为了防止过量的盐拖延而在该温度范围内操作盐浴，并且为了防止材料拖延问题，需要取而代之在高得多的温度下操作和维持该盐浴罐，例如从约752℉(400℃)至约932℉(500℃)。还将注意到尽管其它现有技术教导通过用碱溶液涂覆物体并且随后在退火炉中加热该涂覆的物体来调节金属物体，但是这些退火过程需要显著较高的温度，通常超过1850℉(1010℃)，并且还不能产生图4中获得的有效调节的曲线(即减少表面锈垢的深度并且在2000埃深度处阐述约18％Cr和8％Ni的期望组成)。

此外，常规浸没方法提供了“无限”的化学热沉来继续接受反应产物并且向被调节的金属物体提供新鲜的化学反应剂。例如，在加工生产线中被调节的不锈钢带材在超过对于最少的过量氧化物形成的优化温度的温度下离开浸没浴，固有地导致过调节，此外从离开浸没浴到进入骤冷或水洗容器中之间的任何时间间隔将导致进一步的过调节，该事件经常作为生产线几何形状和带材线速度的函数出现。一些现有技术浸没系统尝试通过增强辐射或强制冷却例如通过使用风扇补救该问题；然而，这样的努力不仅导致不均匀的冷却或提出来自喷射的熔融盐滴落在调节的金属上和中间区域周围的安全危害，并且通常不足以避免过调节，因为如图2的曲线42、44、46和48与图4分别的曲线62、64、66和68的对比清晰说明，在通过浸没过程达到优化调节后，金属物体不能简单骤冷或冷却得足够快。

加热的润湿的金属物体的最终处理温度取决于物体材料、表面(finish)和尺寸以及碱性含水液体性质(水含量百分比等)。通常，获得的最终处理温度是化学混合物中调节盐的熔点加上一个额外值，以在合理但不过量的速率下实施金属表面上氧化物锈垢的调节。实施调节所需要的时间和热取决于要调节的带材的厚度和材料含量，在一些情况下其可充当吸收热的热沉，否则会提升金属表面和置于其上的调节溶液的温度。例如，在根据本发明有用的一种共晶NaOH/KOH盐溶液的情况下，将溶液带至约170℃(338℉)对于熔化盐是足够的，但是薄金属带材表面令人满意的调节需要温度被带至高于约232℃(450℉)的点，调节在达到所述温度实际上马上发生，然而为了导致钢表面可接受的调节，具有更大厚度的另一个带材样品必须被带至约288℃-315℃(550℉-600℉)的更高温度并且保持在那里持续几秒。

因此，根据本发明的一些加工系统实施方案考虑物体材料、表面和尺寸和含水碱性液体性质。在解决或获得特定或所需的物体表面最终处理温度中并且在一些实施例中在解决最终处理温度时段中有用的其它参数，对本领域技术人员也是显而易见的。更特别地，在已经获得特定或所需量的氧化物调节后，对于其中过量的除锈垢化学物可保留在处理的表面上的应用，在达到所述最终处理温度后马上可将金属表面快速降至低于最终处理温度，在一些实施方案中为在3秒内或更短，从而防止水洗前残留的反应剂的过调节。这些因素的说明性但非排他性的实施例包括工艺生产线观察和事件，在退火炉中考虑时间和温度的金属物体所需的冶金性质(其进而可指示线速度)，物体加热速率，温度保持时间和主要的退火线速度要求。因而，加工系统实施方案使及时(on-the-fly)优化成为可能，对应于和从属于退火和其它生产线功能线变化来改变常规大热浸没方法不可能的加热温度、保持时间和碱性含水液体组成和施加量和速率、能力。

现在参考附图并且当前参考图5，显示了根据本发明的用于锈垢调节部分的方法或系统100的图示表示。生产线方法100具有开卷机102以用于支撑和展开钢卷104，用于移除在退火期间形成的锈垢。开卷机102自卷104将钢展开为钢带材106，将其拖拉通过调节溶液施加器108，其配置用来将根据本发明和上面描述的碱性含水液体(例如包含碱金属氢氧化物或碱金属氢氧化物和表面活性剂的混合物)的薄涂层110施加至钢带材106的顶表面和底表面112。在系统100中的各个点处，通过配置用来保持带材106在轨道上并且在带材106中维持合适的张力的一系列常规跟踪和约束辊(tracking andbirdle roll)107拖拉和引导该展开的带材106。虽然该图在水平面中说明该生产线，但并不意欲将生产线装置限制为单一平面。可容易地将某些元件例如溶液施加器108配置在垂直平面中，接着是进行方法和/或适应物理生产线限制所必要的的其它垂直或水平或成一定角度的元件。在一些实施方案中，系统/方法100为连续的退火和酸洗生产线，其中如将为本领域技术人员在现有技术中所理解的，为了加热和/或退火钢带材，开卷元件102还提供预加热和退火炉元件。虽然图5说明了金属带材106相对静止的施加喷嘴108移动，但是还可预想到其中不同于带材的金属形状可获益于相对于静止金属物体移动的施加装置的其它配置。

在通过调节溶液施加器108施加碱性含水液体的薄涂层110时钢带材表面112的表面温度低于碱性含水液体的雷登福斯特温度，并且在一些实施方案中还低于调节溶液内碱金属氢氧化物的熔点。可提供传感器105/115/116：包含配置用来需要因而在由调节溶液施加器108施加溶液前在105处确认已经达到所需温度而测量方法/系统100中在不同点处带材106温度的温度敏感装置(例如红外温度传感器、接触式热电偶等)。周围环境温度通常低于沸点和雷登福斯特温度，并且因而没有退火炉元件或退火过程的开卷机102展开的钢带材106将通常在适合通过调节溶液施加器108施加碱性含水液体的温度下。

然而，如果开卷机102退火带材106，则退火的带材106必须首先骤冷或以其它方式冷却以使带材表面112在通过调节溶液施加器108施加前降至低于雷登福斯特温度的温度。在一些应用中，可停止钢带材106生产线或者冷却时段必须以其它方式流逝直至带材表面112温度在施加溶液时冷却至可接受的温度。在其它的实施例中，系统/方法100在105处还可包括温度冷却部分，为了将带材表面112冷却至由所述温度传感器105确认的所需温度，其包括一个或多个变速风扇、流量控制阀、通风装置等。

设置或达到最终处理温度还可考虑均匀控制金属带材表面112温度的困难。例如，当部件102将带材106退火时，例如在连续的退火和酸洗生产线中，离开位于其后的退火炉元件102或空气冷却器105的带材在不同区域之间例如在不同边缘区域之间和/或顶表面和底表面之间可具有温度差异。这样的差值可从100℉(38℃)变化到200℉，这取决于带材尺寸(长度、宽度、厚度)和金属组成(碳、不锈钢等)。因而，虽然一些区域可在所需的最终处理温度下，但是带材106的其它区域可为太热并且在施加时经历雷登福斯特效应，或者它们可为太冷并且因而在加热元件113中不能成功带至最终处理温度从而经历不完全的调节。(这样的关注在传统浸没盐浴中通常不是问题，因为施加提高温度的熔融盐浴长得足够导致均匀的带材温度)。

因此，在一些实施方案中，为了确保带材表面112没有区域高于雷登福斯特温度，冷却元件105将带材表面112冷却至低于调节溶液的雷登福斯特温度加上额外的冷却富余(margin)值的点(例如100℉(38℃)－200℉)。此外，为了确保将带材表面112的所有区域带至最终处理温度，一些加热元件113加热带材料表面112至最终处理温度加上额外的加热富余值(例如100℉(38℃)至200℉)。解决这样的区域差异而提供的额外冷却或加热富余对于一些非常轻规格钢带材可为小的或甚至可忽略的，因为它们的区域差异可为小的或可忽略的，并且在一方面是由对于较轻规格的带材较低的热沉和热保留特性所致。

通过调节溶液施加器108的薄碱性含水液体涂层111的形成可通过各种方式即通过形成均匀涂层或用调节溶液110完全润湿带材表面112的任何方法或系统来完成。调节溶液施加器108元件和装置的说明性但非排他性的实例包括浸入辊或辊/辊涂覆机109以及喷嘴、幕帘淋涂机和施加器、浸没方法和系统或其组合。可使用溶液测量或流量控制制品，但通常是不需要的，并且调节溶液施加器108可仅需纳入确保完全润湿带材表面112至特定的最大厚度量111的简单施加限制手段；例如，可提供气刀或擦拭辊移除过量的调节溶液110并且实施特定的最小和/或最大的溶液厚度值111，移除过量的溶液并且回收用于随后的再使用。适用于确保施加到带材表面112上的调节溶液110的充足和/或有限的总厚度值111的其它方法和系统将为本领域技术人员所理解的。

随后驱动涂覆的带材106进入加热部分113，其中将涂覆的带材表面112带至高于无水形式的一种(或多种)溶液中的碱金属氢氧化物的熔点加上以在合理但不过量的速率下实施金属表面上的氧化物锈垢调节的额外值的特定最终处理温度或温度范围。在不大于或不小于如上所述的特定时段的一些实施方案中，特定的最终处理温度仅需要维持长得足够彻底调节接触的氧化物锈垢，并且其中在所述时段结束时通过在冷却/清洗部分114中的冷却或骤冷可将加热的带材温度降低到低于调节温度或温度范围，该冷却/清洗部分114通常还可清洗掉任何过量、没有消耗的调节溶液碱性产物。

还如上所述，选择特定的最终温度/范围和时段来产生带材106的优选锈垢调节，并且更具体地温度和时间长度均足够来完成带材表面112的锈垢调节，为了防止带材表面112的过调节还限制时间长度和高温值中的一个或两个。在一些实施方案中，所需水平的调节是特定水平的最少对氧化物的酸洗(least-oxide-to-pickle)调节和选择作为带材材料和尺寸参数函数的最小的基体金属影响水平，从而使氧化物锈垢形成物的厚度和程度最小化同时成功地调节钢表面。

据认为根据本发明的调节机制与常规熔融氧化浴的调节机制通常为相当的；将金属氧化物转化为在调节盐中部分溶解的较高氧化态并且随后水洗，剩余部分使得更容易通过酸洗移除。然而，随着随后加热用溶液完全润湿时的金属表面直至水蒸发并且盐熔化并且与带材表面上的氧化物反应(这快速发生，经常在几秒内)，本发明中的金属表面调节发生。在一些实施方案中，通过清洗终止调节过程，并且从而在规定的调节时段结束时在清洗站114中冷却或骤冷带材106(即在有效的调节发生后并且在由剩余的残余反应剂形成过量的氧化物之前)以将带材表面112温度降低至低于调节温度并且将带材表面112上的调节溶液110清洗掉，例如通过用水供应的水喷雾嘴的布置(未示出)，有时通过来自位于喷射区域114下方集水坑的泵的使用，并且还有其它的清洗站114系统和方法将为本领域技术人员所理解的。插入加热部分113和清洗站114之间的温度传感/冷却元件115可确保将带材表面112温度骤冷至低于调节温度。

在清洗站114后，可驱动调节的带材118至酸洗部分120。通过使氧化物形成程度最小化，本发明相应减少了所需的随后表面酸洗的量，因而相对于现有技术这可减少相关的酸洗过程以及减少由酸洗所致的表面发暗和粗糙化。相比之下，使用熔融氧化浴的现有技术浸没浴方法可过调节带材上的锈垢并且形成粘着的基体金属-铁氧化物界面层和底下的贫铬区域，从而需要更强烈的酸洗并且同时增加酸洗成本和酸洗表面粗糙度，同时因增加的金属移除所致还减少了产物产量。

在120处方法100中的酸洗通常包括一个或多个盛有硫酸和/或硝酸、氢氟酸的混合物或用于浸没带材106的其它酸的酸槽，尽管还可使用酸喷雾。在一些实施方案中，使用多种酸洗，并且如所需可在任何给定的不锈钢带材110上使用一个或多个这样的酸洗槽，这取决于很多因素，包括钢的组成、氧化物厚度和现有技术已知的其它因素。如果将纳入有机酸如柠檬酸的新型酸洗组合物或纳入氧化剂如过氧化物的环境上更有吸引力的酸混合物与本发明结合使用，则还会经历增强的性能。随着锈垢移除过程在酸洗和清洗后完成，可准备将除锈垢的带材122在再卷曲机126上再卷成最终的钢卷124。

在系统/方法100中通常提供表面分析仪，例如在清洗站114中或邻近清洗站114，温度传感/冷却元件105/115/116，在酸洗部分120中等，配置用来监控带材表面112的所述表面分析仪探测和/或确定在要调节的带材表面上形成的锈垢量，调节的带材的欠调节或过调节等，并且以其它方式向一个或多个生产线动态操作部件、系统或其它管理元件128提供系统/方法100调节性能的反馈和监控。生产线动态系统部件128还可与系统/方法100中提供的各种温度传感/冷却元件(例如，在温度传感/冷却元件105/115/116、调节溶液施加器108、加热部分113、清洗站114和/或酸洗部分120等)通讯，从而确保在调节溶液施加、调节、清洗和酸洗操作期间特定的带材温度以及能够优化系统100对应所述温度观察的性能。生产线动态操作系统128的输入还可包括目前的系统条件，例如周围温度、调节溶液储存槽水平传感器、流量控制阀和分布传感器和储存槽温度传感器。在一些实施方案中，在清洗站114中在清洗水中观测到铬浓度，从而向生产线动态系统部件128或其它操作器提供了从锈垢中移除铬的直接量度，并且其它输入将为本领域技术人员所理解的。

生产线动态操作系统128可接收带材变量例如带材材料组成、厚度、宽度和如上和本文其它地方讨论的任何其它具体的加工信息并且随后响应地确定特定的调节温度和时段，或以其它方式控制要处理的钢106的特定带材的调节计划或其它系统100参数。在一些实施方案中，生产线动态操作系统128包括与存储器通讯的电脑，在该存储器中存储对于调节多种类型钢的每一种所需并且还基于组成、厚度、宽度、生产线动态等的时间、温度和其它参数。

所述表面分析仪元件可连续监控带材106的条件并且如果带材表面112条件落到预定的参数之外，生产线动态操作系统128可调整系统/方法100参数以将监测的表面条件带回到所需的性能阀值内。可由生产线动态操作系统128控制的说明性但非排他性的参数包括向带材106花费和导入的能量或热的量，或实施温度上升的量，展开/退火/预热元件102和加热部分113；带材106相对于系统元件108/113/115/114/116/120中任何一个的移动速度；冷却空气量，温度或通过冷却元件在114、115或116实施的温度上升量；和其它系统100参数可由生产线动态操作系统128所控制。

本发明通过改变以下中的一个或多个使实时(on－the－fly)锈垢调节优化成为可能：(1)终止调节温度或温度范围，(2)化学组合物成分，(3)使用的反应剂量(例如在108处施加至带材表面106上的锈垢的化学物的量)和(4)反应时段或范围(例如通过在所需点处不定地冷却带材以猝灭调节反应)。由盐浴中巨大的盐质量的热惯性、依赖于生产线速度的暴露于化学物的时间和所述浴的静态化学组成所致，现有技术盐浴浸没方法不能达到这样的目的。

关于对于给定的金属物体材料和尺寸参数的最少氧化物待被酸洗的条件说明或观察，以及关于最小的基体金属影响，还可定义锈垢调节的优化量。一方面，在120处产生最终的酸洗表面的外观和成本可在各个方法/系统100元件中任一处提供改变锈垢调节变量值的测量。例如，在一些实施方案中，优化的调节可包括确定在3XX或304不锈钢带材表面上没有氧化铬和仅最少或痕量的氧化铁形成，其中观察到较重的氧化铁或氧化镍形成物说明在108处施加的溶液中调节盐保持与带材表面接触太长或在太高的处理温度下接触。随后通过在114处更早的清洗或骤冷可缩短调节时段，或者通过降低在113处获得的带材调节温度可降低调节的程度和/或速率，一方面从而防止带材表面发暗并且减少在120处需要的酸洗量以获得最终的表面。取决于被加工的特定合金及其独特的锈垢组合物反应性，还可想到调整用于调节目的施加到锈垢的化学组合物以提供或多或少的氧化物反应性与控制调节温度和时间一致或不依赖于控制调节温度和时间。

通常地，调节在具有良好紧密表面条件和较薄厚度的金属带材上更迅速地发生，并且通过调整相对于较暗金属物体和具有较重带材材料的那些的时间和温度参数的调整，在较大的偏差或准确度内可精细调整调节的程度，根据本发明的方法和系统因而提供了能量节省和与现有技术浸没系统相比在调节所述较薄厚度/良好紧密的表面物体方面的增强性能和效率的机会。该除锈垢系统还可与不同吸收和发射率的亮与暗的金属表面反应。

通过保持钢卷或带材表面的温度在施加所述溶液期间低于调节溶液的沸点和雷登福斯特温度或雷登福斯特点，避免了关于雷登福斯特效应的问题。关于金属带材的“雷登福斯特效应”是带材的杂色或斑点的表面外观，其揭示不完全的锈垢调节的斑点或斑块，并且认为如果在施加期间带材表面温度高于称为调节溶液的雷登福斯特温度或雷登福斯特点的温度，则其因在化学物水溶液上的雷登福斯特效应而发生。如果当施加调节溶液时带材高于调节溶液的雷登福斯特温度(其通常在含水调节溶液的沸点处或高于该沸点)，则溶液的薄膜转变成金属带材表面和施加的溶液之间的蒸气相阻挡物，该蒸气相阻挡物防止调节溶液接触带材表面并且在液体蒸发过程中在金属表面上沉积调节化合物，由于调节和未调节的区域之间的对比度导致表面的调节部分失效从而产生杂色外观。因而，如本文中所使用的，术语“低于出现雷登福斯特效应的温度”意指在该温度下根据本发明的锈垢调节和随后的酸洗后不存在大量的深色斑点形式的锈垢。雷登福斯特效应是熟知的并且描述于很多出版物中。关注的读物意指Cole等人于2002年9月17日公开的美国专利No.6,450,183“Composition,apparatus,and method of conditioning scale on a metalsurface”，以及两篇其它出版物:“Disk Model of the DynamicLeidenfrost Phenomenon”(Martin Rein at DFD96meeting ofAmerican Physical Society)和“Miracle Mongers and TheirMethods”(122-124页，Harry Houdini,1920年E.P.Dutton出版)。

通过首先用一种(或多种)含水碱金属氢氧化物调节溶液完全润湿要除锈垢的带材表面以在金属表面温度在低于调节溶液的雷登福斯特温度的温度下时形成润湿层，随后加热并且增加润湿层溶液(例如111)和带材表面(例如112)的表面温度至高于调节溶液中基本上无水形式的碱金属氢氧化物材料的熔点加上上述描述的额外值的温度以达到最终处理温度持续足够时间从而调节金属带材表面(例如112)，本发明的一些实施方案避免了雷登福斯特效应。如本文中所使用的，术语“基本上无水形式的材料”意味着在溶液中的水蒸发后，尽管还有一些水合水仍然存在于材料中。以该模式，已知蒸气阻挡物的形成造成雷登福斯特效应，并且因而避免了在调节的带材表面的表面上的雷登福斯特效应。

含水苛性调节溶液的沸点和雷登福斯特温度点为苛性浓度的函数。例如，对于具有低(40重量％或更低)碱金属氢氧化物浓度并且其中需要在同时低于沸点和雷登福斯特温度点的表面温度下施加的调节溶液实施方案，在施加调节溶液范围下的钢带材表面112或卷104温度应该不超过约180℉(82℃)至260℉(127℃)，尽管对于具有较高(47％或更高)碱金属氢氧化物浓度的溶液，钢带材表面112或卷104在施加期间可在较高温度下，达到或甚至超过290℉(143℃)。

当钢卷或带材在较高的提高温度即高于调节溶液沸点温度以及高于溶液的盐熔融温度点但仍然接近并低于调节溶液的雷登福斯特温度的温度时，通过施加含水苛性调节溶液可实现额外的能量节省。因而，在同时高于调节溶液的沸点和盐熔融点的400℉(204℃)的施加温度的实施例中，通过炉子或加热站113需要相对较小的热增加以获得从550℉(288℃)至600℉(316℃)变化的最终处理温度。因而，通过炉子或加热站113花费较少的热能，和/或当选择较低施加温度(例如，低于熔点和/或盐熔融点的温度)时，在较短的时段内相对于热能支出的需求。

可使用不同的组合物实施根据本发明的除锈垢。在一个实施方案中，在约42％氢氧化钠和约58％氢氧化钾的氢氧化钠(NaOH)和氢氧化钾(KOH)的共晶，提供了碱性碱金属氢氧化物组合物。这是处于其基本上无水条件(170℃，338℉)的低熔点组合物，并且当水溶液的水蒸发并且剩余的氢氧化物熔融时，有效进行锈垢调节。还可向该溶液添加其它材料以修正溶液或组合物的性质，并且对于实施例和其它信息见共署的Cole等人于2002年9月17日公开并且题名为“Compostion,appratus,and method of conditioning scale ona metal surface”的美国专利No6,450,183，通过引用将其全部公开并入本文，并且其提供说添加剂如碳酸钾、氯酸钾、硝酸钠、高锰酸钠和高锰酸钾是有益的，例如在从约一个重量百分比(1％)至五个重量百分比(5％)下。

除锈垢性能和成本与根据本发明的调节溶液中碱性碱金属氢氧化物组合物直接相关。尽管在宽范围的碱金属氢氧化物浓度(例如从约5重量％至约65重量％)内通常可完成锈垢调节，但是不同的百分比值对系统性能具有不同的影响。较稀/较低的碱金属氢氧化物百分比(从约5％至小于约20％)相对于较高浓度具有成比例降低的表面张力和改善的表面润湿特性，但是为了加热并且蒸发溶液中成比例的较大量的水以通过熔融的一种(或多种)氢氧化物进行锈垢调节，还成比例地施加较大的加热能量损失；它们还要求进入的带材温度较低以避免更稀的溶液的雷登福斯特(或任选地还低于沸点)。较高浓度的溶液(从约20％至小于约50％)似乎在可接受的能量要求下达到传递合理的溶解固体含量之间的良好平衡。美国专利No.6,450,183还提供了随着溶液中盐浓度增加，可使用而不遭遇雷登福斯特效应的上限温度增加，例如增加至约700℉。例如，在金属表面上方放置并且随后被加热的47％溶液要求每施加的润湿克两个英制热单位(BTU)的能量以将溶液加热到足以将包含的一种(或多种)碱金属氢氧化物带至金属表面上的熔化或熔融状态。虽然不显著，但是对于脱水和熔融所施加的化学物的热输入要求仅占该方法需要的总热能的约10％；其余90％左右的能量由金属自身吸收，因为其温度从基本上环境温度上升到(例如加热部分113的)约600℉。

尽管在调节溶液中使用较高苛性浓度(例如48％或更高)可初始看似为优选的，但是较高碱金属氢氧化物浓度调节溶液提出其它问题和困难。在远高于约47重量％的浓度下，在周围温度下发生一些溶解的化学物的过饱和和结晶。这要求混合、运输、储存槽和施加装置都要被加热以维持均匀的溶液。除了提出较高制造、运输、储存和传递困难和相关的成本以外，在这样的溶液中的较高固体浓度在实现钢表面的完全润湿方面相对于较低浓度溶液出现问题。较高的表面张力造成要调节的金属表面不完整的表面涂层和润湿，特别是在(例如通过加热部分113)加热过程中脱水和碱金属氢氧化物的熔化期间，其可造成不完全的锈垢调节。润湿性和可流动性特性也是金属表面性质的函数，并且这些问题在调节光滑、镜面表面的更昂贵的不锈钢和超合金钢带材中更为显著。较差调节的任何区域将不被完全酸洗(例如通过酸洗部分120)，并且甚至总面积表面调节中0.01％的失效可能是不可接受的，特别是在不锈钢的情况下。为了方便较高浓度苛性溶液的使用，例如如上讨论的约25％-近50％的那些，在本发明的一些实施方案中，约42％氢氧化钠和约58％氢氧化钾的碱性碱金属氢氧化物组合物将少量的表面活性剂纳入溶液中，这减少了由溶液中相对较高的溶解的苛性固体百分比的存在造成的溶液表面张力，同时还使调节溶液能够呈现低发泡特性。

另一方面，根据本发明的锈垢调节在氧化剂的存在下(通常在含氧气氛中)发生。尽管碱性含水液体不需要包含任何氧化剂，但是薄膜111将对表面氧化物具有氧化效果，并且由通过润湿溶液和/或经过熔化盐膜111的气氛氧气扩散的气氛氧气吸收，从而将它们转变成所需的较高氧化态，并且其中加热部分113在含氧气氛中加热润湿的带材。在一个实施例中，用包含表面活性剂和碱性碱金属氢氧化物组合物(其包含约42％氢氧化钠(NaOH)和约58％氢氧化钾(KOH)的共晶物)的碱性含水液体溶液润湿0.635毫米(0.025英寸)厚度的304型退火不锈钢304型的10.16厘米(4英寸)×15.24厘米(6英寸)面板的表面，并且在含氧的周围空气气氛中于炉子中在约399℃(700℉)下加热约90秒，将润湿的钢表面温度带至约232℃(450℉)的最终处理温度。经过面板的冷却，视觉检查揭示了发生了显著的锈垢转变，并且在随后的水洗后，良好调节的表面是显而易见的。在水洗后面板的酸洗证实了成功的视觉评价。

本领域技术人员还必须理解完成所需的除锈垢反应的碱金属氢氧化物和气氛氧之间潜在的竞争反应和气氛二氧化碳和苛性碱之间形成无效的碱金属碳酸盐的同时的中和反应。如果加热速率缓慢和/或涂覆的金属暴露的气氛二氧化碳含量高(如用碳基燃料例如天然气或丙烷加热以产生二氧化碳作为燃烧产物的炉子中会是该情况)，则所需的锈垢调节反应可完全受到阻碍或防止。

本发明的一个好处是有能力使用在常规无水熔融盐浴中因围绕表面的大量材料防止气氛氧扩散而不能有效使用的调节组合物。该溶液还可使用在典型的无水熔融盐浴温度下可能不稳定的添加剂。此外，本发明消除了施加的盐中反应产物的存在并且因而允许完全控制在金属表面处盐的化学性。此外，关于本发明的直接表面润湿的实施方案，与浸没系统相比，可控制消耗的盐的数量至特定量，其中由随着金属表面拉出熔融浴而粘附到金属表面的盐的数量很大程度上说明盐消耗。另外，因为在一些情况下当处理不同的金属时可能希望使用不同的盐化学性，容易完成溶液切换，而不需要加热每种溶液的巨大浴。常规浸没技术需要容纳成千上万磅的液体热化学物的熔融盐浴或槽。熔融盐通常为优秀的热储存介质并且需要大量时间(几个小时或更长)来冷却或提高它们的温度。这严重限制了“及时”改变工艺温度的能力并且阻碍实时除锈垢优化成为可行的。考虑到不同化学组合物、施加速率、反应时间和反应温度的现在可获得的工艺变量，现在首次能够完全动态优化精确的除锈垢性能。

应该注意到虽然迄今讨论的实施方案使用碱性含水液体调节溶液中的钠或钾阳离子，但是替代性的溶液可使用不同的阳离子，并且相关的除锈垢参数和效果主要取决于存在的具体阴离子。一方面，如果其它因素例如溶解和相容性相同，则替代性的调节溶液组合物可用一种阳离子如用另一种那么有效地起作用。例如，硝酸钠或硝酸钾在根据本发明的调节溶液中也可为有效的，并且通常给出相当的结果，尽管在碱性组合物中溶解性差得多并且因而可能需要不同的相对阳离子和/或表面活性剂浓度。由美国专利No.6,450,183提供的其它实施例包括硫酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、甲酸钠、偏硅酸钠、亚硝酸钠、焦磷酸钠和磷酸二氢钠。在一些情况下，使用的添加剂或苛性化合物的阳离子的选择可由可获得性来指明。还注意到表面活性剂的使用取决于与溶液添加剂或碱阳离子的相容性：例如，表面活性剂可为与高锰酸盐化合物不相容的并且因而从这样的实施方案中排除。

用作单独的除锈垢剂的替代性的化合物的性能可容易视觉判断，其中调节的无效性可由随后的酸洗证实，在酸洗后原始的锈垢会以未改变的形式存在。用于选择合适的调节溶液和特定的时间和温度的评价标准可包括：调节的氧化物关于例如颜色、不透明性和均匀性的外观；通过冲洗、擦拭或随后的酸洗移除氧化物的容易度，和除锈垢的金属表面关于例如颜色、亮度、均匀性和脱离残余氧化物的最终外观。要理解这几个标准彼此在程度和方向上可独立改变，因而任何除锈垢剂或添加剂的有害或有益效果的定量分配存在一定的主观元素。

虽然本发明通过对其实施方案的描述得到了说明，并且尽管这些实施方案描述得相当详细，但是这并非旨在以任何方式将所附的权利要求的范围局限于这些详细描述中。其它的优点或改变对于本领域技术人员来说可为显而易见的。所以，本发明就其最广义的方面来说并不局限于具体详细的描述、代表性的设备或示出和描述的说明性实施例。因此，在不背离本申请人发明观念的精神或范围内可以借助此详细描述产生其它的衍生发明。

在本说明书中使用并且与公制体系不一致的单位在以下式子的协助下可转变成公制：1°C＝(°F-32)5/9；1英寸＝2.54x10^-2米；和1F.p.m.(英尺每分)＝5.08x10^-3米/秒。

Claims (19)

1.用于处理金属物体表面上的氧化物锈垢的系统(100)，包含：

温度控制装置(105)，其控制金属物体(106)的表面(112)温度至低于含水调节溶液的雷登福斯特温度、并且低于含水调节溶液内的基本上无水的碱金属氢氧化物共混物的熔点的施加温度，金属物体的表面包含具有自金属物体的表面的初始深度的氧化物锈垢；

施加装置(108)，其用含水调节溶液的薄层(111)在受控制的温度下润湿金属物体的表面，所述含水调节溶液薄层接触氧化物锈垢；和

加热装置(113)，其将润湿的金属物体表面加热至最终的调节温度，该最终调节温度比基本上无水的碱金属氢氧化物共混物的熔点高出选自从0-200华氏度的额外值，以在合理但不过量的速率下进行金属表面上氧化物锈垢的调节，加热至最终调节温度的润湿的金属物体表面蒸发含水调节溶液中的水并且熔化金属物体的表面上的基本上无水的碱金属氢氧化物共混物，熔化的碱金属氢氧化物与接触的氧化物锈垢反应并且将氧化物锈垢减少到小于初始深度的自金属物体的表面的调节深度；和

冷却装置(114)，其将金属物体的表面冷却至低于在调节时段结束时的最终调节温度的温度，选择作为金属物体的材料参数和尺寸参数的函数的该调节时段来终止金属物体表面的超过所述调节深度的额外调节，该终止防止了自金属物体表面的超过调节深度的额外氧化物锈垢的产生；

其特征在于，选择所述最终调节温度和所述调节时段以产生对金属物体表面上的锈垢的特定程度的调节；

且特征在于，所述含水调节溶液包含：

在约30重量％下的氢氧化钠和氢氧化钾的共晶混合物；

约3重量％的硝酸钠；

约67重量％的水；和

小于约1重量％的至少一种非离子表面活性剂。

2.权利要求1的系统，其中通过施加装置以一定量施加含水调节溶液薄层，该系统终止了金属物体表面的超过调节深度的额外调节，其中熔化的碱金属氢氧化物共混物与接触的氧化物锈垢的反应消耗了金属物体表面上的薄层中足够的熔化的碱金属氢氧化物共混物，以防止金属物体表面的额外调节，该终止防止产生超过自金属物体表面的所述调节深度的额外的氧化物锈垢。

3.权利要求2的系统，其中选择最终调节温度以产生金属物体表面上特定程度的锈垢调节。

4.权利要求3的系统，其中从高出所述基本上无水的碱金属氢氧化物共混物的盐熔融温度点0至200℉的范围选择实施氧化物锈垢调节的额外值。

5.前述权利要求中任一项的系统，其中共晶混合物包含18重量％的氢氧化钾和12重量％的氢氧化钠。

6.前述权利要求中任一项的系统，其中最终调节温度为在施加温度上的增加150℉(65℃)至200℉。

7.一种处理金属物体表面上的氧化物锈垢的方法，包括：

控制金属物体表面的温度至低于含水调节溶液的雷登福斯特温度、并且低于含水调节溶液内的基本上无水的碱金属氢氧化物共混物的熔点的施加温度，金属物体的表面包含具有自金属物体表面的初始深度的氧化物锈垢；

用含水调节溶液的薄层在受控制的温度下润湿金属物体的表面，含水调节溶液薄层接触氧化物锈垢；

将润湿的金属物体表面在含氧气氛中加热至最终的调节温度，该最终调节温度比基本上无水的碱金属氢氧化物共混物的熔点高出选自从0-200华氏度的额外值，以在合理但不过量的速率下实施金属表面上氧化物锈垢的调节并产生对所述金属物体表面上的锈垢的特定程度的调节，从而在最终的调节温度下蒸发含水调节溶液中的水并且熔化金属物体表面上的基本上无水的碱金属氢氧化物共混物，并且造成熔化的碱金属氢氧化物共混物与接触的氧化物锈垢反应并且将氧化物锈垢减少到小于初始深度的自金属物体的表面的调节深度；和

通过将金属物体的表面冷却至低于在调节时段结束时的最终调节温度的温度来终止金属物体表面的超过调节深度的额外调节，其中选择作为金属物体的材料参数和尺寸参数的函数的该调节时段以在最终调节温度下产生对金属物体表面上的锈垢特定程度的调节，该终止防止了自金属物体表面的超过调节深度的额外氧化物锈垢的产生。

8.权利要求7的方法，其中熔化的碱金属氢氧化物共混物与接触的氧化物锈垢的反应消耗金属物体表面上的所述含水调节溶液的薄层中的足够的熔化的碱金属氢氧化物共混物，以终止金属物体表面的超过所述调节深度的额外调节并防止产生超过自金属物体表面的所述调节深度的额外的氧化物锈垢。

9.权利要求7的方法，其中冷却包括将碱金属氢氧化物从金属物体表面上洗掉。

10.权利要求7的方法，还包括通过改变作为材料参数和尺寸参数的函数的最终调节温度、含水调节溶液的组分和含水调节溶液中使用的反应剂的相对量中的至少一种来优化调节深度。

11.权利要求7的方法，其中特定程度的调节是金属物体表面上氧化物锈垢调节的最少氧化物待被酸洗的水平和最小的基体金属影响，该方法还包括：

选择作为金属物体表面上锈垢量的函数的最终调节温度。

12.权利要求7的方法，其中调节时段不大于三十秒。

13.权利要求7的方法，其中加热润湿的金属物体表面包括在含氧气氛中加热。

14.权利要求7的方法，其中含水调节溶液包含：

在约30重量％下的氢氧化钠和氢氧化钾的共晶混合物；

约3重量％的硝酸钠；

约67重量％的水；和

小于约1重量％的至少一种非离子表面活性剂。

15.权利要求14的方法，其中共晶混合物包含18重量％的氢氧化钾和12重量％的氢氧化钠。

16.权利要求7的方法，还包括：

选择接近雷登福斯特温度点并且高于调节溶液的沸点的温度作为所述金属物体表面的施加温度。

17.权利要求16的方法，还包括选择高于调节溶液的盐熔融温度点的温度作为所述金属物体表面的施加温度。

18.权利要求7的方法，还包括：

选择最终调节温度为比施加温度高出约150℉(65℃)至200℉。

19.权利要求7的方法，其中调节时段不大于三秒。