CN102864459A

CN102864459A - 409l不锈钢退火酸洗的方法

Info

Publication number: CN102864459A
Application number: CN2012104007087A
Authority: CN
Inventors: 毛征东
Original assignee: YUNNAN TIANGAO NICKEL INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: YUNNAN TIANGAO NICKEL INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2013-01-09

Abstract

本发明公开了一种用中性盐电解和混酸酸洗工艺对409L不锈钢进行退火酸洗的方法，包括如下步骤：a、退火，控制过剩氧浓度在3～5％，加热温度950～1100℃之间，加热时间每毫米厚1～3分钟；b、电解，控制中性盐溶液比重为1.2～1.24、pH值3.5～4.5、温度70～90℃，电解的电流强度为4500～5500A；c、酸洗，第一段酸洗溶液含9～13％HNO₃和0.1～0.2％HF，第二段酸洗溶液含11～15％HNO₃和0.1～0.2％HF，两段酸洗溶液的温度均在50～60℃之间，酸洗时间30～50秒。本发明实现FeCr系和FeCrNi系不锈钢共线退火酸洗，并且能获得良好2D表面。

Description

409L不锈钢退火酸洗的方法

技术领域

本发明涉及一种FeCr系不锈钢的冷轧工艺，具体涉及一种409L不锈钢在FeCrNi系不锈钢退火酸洗线上进行退火酸洗的方法。

背景技术

不锈钢的冷轧工艺主要包括冷轧、退火、酸洗、平整、精整等步骤，本发明具体涉及一种409L不锈钢退火酸洗的方法。

由于FeCrNi系不锈钢退火酸洗主要采用中性盐电解+混酸酸洗工艺，而FeCr系不锈钢（409L不锈钢为FeCr系不锈钢中的市场需求量非常大的品种之一）由于其氧化皮结构等原因采用中性盐电解+混酸酸洗工艺难以有效去除表面的氧化皮，世界上大多通过硝酸电解工艺。

近十年来，电解预除鳞是一种常用的去除不锈钢表面氧化皮工艺，FeCrNi系不锈钢一般使用中性的NaSO₄电解预除鳞。是在带钢上下安装了许多组电极，这样极化作用在槽内可阴阳极交替，这是通过在每组阴极后面安置一组阳极实现，直流电流从阴极通过导电电解液流向带钢，在钢带上，电流流向另外一组电极，接着从这组电极经电解液流向阳极。通过这种方式，钢带获得一个处于阴阳极之间的电势，这样，相对阳极而言，钢带为阴极，相对阴极则带钢为阳极。这些过程可以和电沉积相比较，在电沉积过程中，金属从阳极溶解，在阴极上沉积。在中性电解液中，鳞屑从阳极溶解，然而由于鳞屑中含有氧化物，在电解同时会有氧气生成，电解过程如下：

Fe₂O₃－6e－→2Fe³⁺+3/2O₂

NiO－2e－→Ni²⁺1/2O₂

Cr₂O₃－6e－→2Cr³⁺+3/2O₂

在中性溶液中，溶解的金属作为氢氧化物沉淀而不能再次在阴极上沉积。同时，一些其他反应发生导致氢气形成。

用中性电解液酸洗的主要优点是，在一定PH值范围内，鳞屑比基体材料更具有负电性，这样，电解反应主要导致鳞屑的溶解，大约95%的电流作用其上。相反，约5%的电流轻微作用在基体材料上。在那些鳞屑完全被去除的区域，溶解过程基本就停止了，因此，没有更多的基体材料被溶解从而去除最后一点鳞屑。

目前，许多工厂在建设不锈钢退火酸洗线时按照生产FeCrNi系不锈钢来设计，即退火酸洗采用中性盐电解+混酸酸洗工艺，该工艺在退火时不对过剩氧浓度进行控制，通常过剩氧浓度在6%以上，中性盐电解时中性盐的比重通常在1.2左右、pH值控制在6左右、电流强度在7000A左右。

随着国际市场上Ni的价格始终维持在高位，300系不锈钢成本上升，利润空间减小，为了适应市场形势，扩大品种，许多公司正在逐步开发收益率较高的400系不锈钢，但是在FeCrNi系不锈钢的退火酸洗上对FeCr系不锈钢进行退火酸洗其结果不很理想，表面质量多为EE级别，主要表现为氧化铁皮不能完全去除。本发明正是针对这一缺陷在不需要重新建设新的带有硝酸电解工艺的退火酸洗线的条件下，实现了将409L不锈钢用在FeCrNi系不锈钢退火酸洗线上进行处理的方法，实现了409L不锈钢和FeCrNi系不锈钢共线（使用一条退火酸洗线）退火酸洗。而近三年FeCrNi系不锈钢和FeCr系不锈钢的市场需求更是由FeCrNi系不锈钢占80%逆转为FeCr系不锈钢近占半壁江山，此消彼长的趋势越来越明显。在此背景和不锈钢发展趋势下本发明被应用的渴望更加强烈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是使用中性盐电解和混酸酸洗工艺对409L不锈钢进行退火酸洗的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：409L不锈钢退火酸洗的方法，包括如下步骤：

a、先将409L不锈钢送入加热炉退火，控制加热炉退火气氛中过剩氧浓度在3～5％，加热温度控制在950～1100℃之间，加热时间控制在每毫米厚1～3分钟；

b、步骤a处理后的不锈钢送入中性盐溶液进行电解，控制中性盐溶液的比重为1.2～1.24、pH值为3.5～4.5、温度为70～90℃，电解的电流强度为4500～5500A；

c、将步骤b处理后的不锈钢进行两段酸洗，第一段酸洗溶液含9～13％HNO₃和0.1～0.2％HF，第二段酸洗溶液含11～15％HNO₃和0.1～0.2％HF，两段酸洗溶液的温度均在50～60℃之间，不锈钢在酸洗溶液中总的酸洗时间30～50秒。

所述中性盐溶液是指Na₂SO₄溶液。过剩氧浓度即残余氧的含量，用体积百分比表示。

其中，上述方法步骤a中，控制加热炉退火气氛中过剩氧浓度在3.5～4.5％。

其中，上述方法步骤a中，加热温度控制在1000～1050℃之间。

其中，上述方法步骤b中，控制中性盐溶液的比重为1.21～1.23。

其中，上述方法步骤b中，控制中性盐溶液的温度为75～85℃。

其中，上述方法步骤c中，控制第一段酸洗溶液含10～12％HNO₃。

其中，上述方法步骤c中，控制第二段酸洗溶液含12～14％HNO₃。

其中，上述方法步骤c中，控制两段酸洗溶液的温度均在53～57℃之间。

其中，上述方法步骤c中，控制总的酸洗时间35～45秒

本发明的有益效果是：本发明针对409L不锈钢，通过有效调节加热炉退火气氛、加热温度、加热时间，控制不锈钢表面氧化皮生成；有效控制中性盐溶液的比重、PH值、温度，电解时的电流强度、电解的时间，酸洗溶液的浓度、温度、酸洗时间；通过同时调节上述相互影响、相互关联的众多参数，使得409L不锈钢能够在FeCrNi系不锈钢退火酸洗线上进行退火酸洗，在没有硝酸电解工艺段的条件下实现409L不锈钢和FeCrNi系不锈钢共线退火酸洗，并且409L不锈钢能够获得良好2D表面，也不需要投入大量的资金对原有的FeCrNi系不锈钢生产线进行改造或重新建设。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明409L不锈钢退火酸洗的方法，包括如下步骤：

奥氏体和铁素体不锈钢生成的氧化物基本相同，所不同的是奥氏体不锈钢氧化铁皮中会含微量Ni。当温度高，退火气氛中的氧气浓度低时，会形成以铁氧化物为主体的外层和以铁铬尖晶石（FeO·Cr₂O₃）为主体的内层，从而形成较厚的双层结构氧化铁皮。为了缩短清除氧化铁皮时间，就必须尽可能抑制氧化铁皮的生成量。氧化铁皮的生成量与退火温度和退火气氛中的氧浓度有很大的关系。发明人发现，如果不考虑退火温度，那么在任何情况下都是过剩氧浓度越低氧化铁皮生成量越多，过剩氧浓度越低氧化铁皮生成量越多的原因是由于燃烧生成的水分产生高温水蒸汽氧化的缘故。

本发明将过剩氧浓度控制在3～5％、加热温度控制在950～1100℃之间、加热时间控制在每毫米厚1-3分钟，此时氧化铁皮量处于低谷水平且使得氧化皮结构与基体的结合不至于过于紧密。

本发明控制中性盐的比重在1.2～1.24、中性盐的pH值在3.5～4.5、中性盐的温度在70～90℃、中性盐电解的电流强度采取FeCrNi系所对应电流强度的70%强度（5000安培左右）是考虑到409L不锈钢在加热过程中生成的氧化皮组成和氧化皮的生成量而制定的，生产FeCrNi系时的中性盐的PH值在6左右，生产409L时降低pH值,降低了中性盐的酸性，达到了添加HNO₃电解的功效；生产FeCrNi系时电流强度在7000安培左右，生产409L时降低至70%的电流强度，在本发明中采用5000安培左右，是基于409L不锈钢的退火加热温度比FeCrNi系更低的缘故。

本发明改变第一段酸洗溶液浓度为9～13％HNO₃+0.1～0.2％HF（即含9～13％HNO₃和0.1～0.2％HF，下同）、第二段酸洗溶液的浓度为11～15％HNO₃+0.1～0.2％HF（即含11～15％HNO₃和0.1～0.2％HF）、酸洗溶液的温度（50～60℃）、在酸洗溶液中的酸洗时间（30～50秒）是基于409L不锈钢的退火加热温度、氧化皮组织、氧化皮组成、氧化皮的量、氧化皮与基体的结合状态与FeCrNi系存在差异的缘故。

本发明基于对409L和FeCrNi系不锈钢在加热过程中氧化皮的生成及其特点，通过有效调节加热炉退火气氛、加热温度、加热时间，控制不锈钢表面氧化皮生成；有效控制中性盐溶液的比重、PH值、温度，电解时的电流密度、电解的时间，酸洗溶液的浓度、温度、酸洗时间，使得409L不锈钢能在FeCrNi系不锈钢退火酸洗线上进行退火酸洗，在没有硝酸电解工艺段的条件下实现409L和FeCrNi系不锈钢共线退火酸洗，且409L不锈钢能够获得良好2D表面，也不需要投入大量的资金对FeCrNi系不锈钢生产线进行改造或重新建设。

优选的，为了更有效的控制409L不锈钢表面氧化皮生成，步骤a中，控制加热炉退火气氛中过剩氧浓度在3.5～4.5％。

优选的，为了更有效的控制409L不锈钢表面氧化皮生成，步骤a中，加热温度控制在1000～1050℃之间。

优选的，为了使409L不锈钢获得更好的2D表面，步骤b中，控制中性盐溶液的比重为1.21～1.23。

优选的，为了使409L不锈钢获得更好的2D表面，步骤b中，控制中性盐溶液的温度为75～85℃。

优选的，为了使409L不锈钢获得更好的2D表面，步骤c中，控制第一段酸洗溶液含10～12％HNO₃。

优选的，为了使409L不锈钢获得更好的2D表面，步骤c中，控制第二段酸洗溶液含12～14％HNO₃。

优选的，为了使409L不锈钢获得更好的2D表面，步骤c中，控制两段酸洗溶液的温度均在53～57℃之间。

优选的，为了使409L不锈钢获得更好的2D表面，步骤c中，控制总的酸洗时间35～45秒。

下面通过实施例对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例当中。

实施例一

以0.5mm、1.0mm、1.2mm厚度的409L不锈钢为例，进一步对本发明方法进行说明，主要包括加热炉退火处理、中性盐电解处理、两段酸洗处理步骤。其中，加热炉为连续退火炉，分七个可单独实行温度反馈控制的加热区间，炉膛有效宽度为1550mm。

（1）加热炉气氛调节为过剩氧浓度控制在4%左右。

（2）加热温度控制在700～1100℃之间（具体加热温度见表1），加热时间控制在每毫米厚2分钟左右。

表1 实施例一加热炉温度控制和加热时间

（3）电解所用中性盐为Na₂SO₄；中性盐的比重为1.147。

（4）电解所用中性盐溶液的PH值为3.5左右。

（5）电解所用中性盐溶液的温度为80℃。

（6）中性盐电解的电流强度5000安培。

（7）第一段酸洗溶液的浓度见表2。

（8）第二段酸洗溶液的浓度见表2。

（9）酸洗溶液的温度为55℃左右。

（10）在酸洗溶液中的酸洗时间为40秒左右。

本实施例中409L不锈钢0.5mm、1.0mm、1.2mm厚度的409L共生产11小时，生产6个钢卷，生产量为100余吨，生产过程中在不同时间对电解槽、第一混酸槽、第二混酸槽进行取样分析，分析结果见表2。

表2 实施例一电解和酸洗参数

经过上述实例，生产出完全合格的No.2B表面的产品，表面和性能完全符合ASTM A240/A240M-05、JIS 4305-2005、GB3280-2007标准要求。

本领域技术人员知道众所周知，FeCr系不锈钢由于其氧化皮结构等原因采用中性盐电解+混酸酸洗工艺难以有效去除表面的氧化皮，世界上大多通过硝酸电解工艺。申请本专利前用常规的中性盐电解+混酸酸洗工艺进行了多次409L不锈钢的摸索性试生产近1000吨，工艺参数摸索幅度非常宽但是结果不很理想，主要表现为氧化铁皮不能完全去除和上下表面全宽全长发生的白色斑痕，还有钢带表面黑色的酸洗残留缺陷，时常发生的钢带上下表面淡白色或淡黄色的附着物等缺陷，导致表面质量多降为次品级别；调整部分参数都不能解决上述提到的问题，只有采用本发明的有效控制各参数（加热炉退火气氛、加热温度、加热时间，中性盐溶液的比重、PH值、温度，电解时的电流强度、电解的时间，酸洗溶液的浓度、温度、酸洗时间）后的中性盐电解+混酸酸洗工艺才能生产出了具有良好2D表面的产品。

Claims

1.409L不锈钢退火酸洗的方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的409L不锈钢退火酸洗的方法，其特征在于：步骤a中，控制加热炉退火气氛中过剩氧浓度在3.5～4.5％。

3.根据权利要求2所述的409L不锈钢退火酸洗的方法，其特征在于：步骤a中，加热温度控制在1000～1050℃之间。

4.根据权利要求1、2或3所述的409L不锈钢退火酸洗的方法，其特征在于：步骤b中，控制中性盐溶液的比重为1.21～1.23。

5.根据权利要求4所述的409L不锈钢退火酸洗的方法，其特征在于：步骤b中，控制中性盐溶液的温度为75～85℃。

6.根据权利要求1、2或3所述的409L不锈钢退火酸洗的方法，其特征在于：步骤c中，控制第一段酸洗溶液含10～12％HNO₃。

7.根据权利要求1、2或3所述的409L不锈钢退火酸洗的方法，其特征在于：步骤c中，控制第二段酸洗溶液含12～14％HNO₃。

8.根据权利要求1、2或3所述的409L不锈钢退火酸洗的方法，其特征在于：步骤c中，控制两段酸洗溶液的温度均在53～57℃之间。

9.根据权利要求1、2或3所述的409L不锈钢退火酸洗的方法，其特征在于：步骤c中，控制总的酸洗时间35～45秒。