板带温酸洗工艺
技术领域
本发明涉及不锈钢酸洗技术领域,尤其涉及一种用于热轧不锈钢板工艺氧化皮的板带温酸洗工艺。
背景技术
热轧不锈钢板酸洗就是使用酸溶液对表面带有氧化皮的不锈钢进行表面酸化学处理,去除不锈钢表面在高温热加工过程中形成的氧化层和贫铬层,并同步钝化。在不锈钢产品中,以304、316L和321等300系不锈钢的酸洗最具代表性。300系不锈钢均为单相奥氏体不锈钢,由于其含有较多的Cr、Ni、Mo、Ti等合金元素,使得其在热加工过程中形成的氧化皮的组成和结构与碳钢明显不同,除了常见的Fe的氧化物以外,还含有FeCr2O4尖晶石及Cr、Ti等元素的氧化物,不容易酸洗,因而一般采用多步酸洗或者电解+混酸酸洗的工艺。而S31803(022Cr22Ni5Mo3N)和S32304等为代表的热轧双相不锈钢板,其组织为铁素体+奥氏体构成,由于其Cr、Ni等合金元素的含量较300系不锈钢更高,表面氧化层致密并具有更好的耐腐蚀性能,因此酸洗更困难,酸洗工艺也更复杂。300系不锈钢板和双相不锈钢板,在同一辊道连续生产线上抛丸酸洗,是一个难点。
典型的热轧不锈钢板酸洗的主要工艺流程为:抛丸→预清洗→酸洗→最终清洗→风幕吹扫、烘干。其中,酸洗工艺段又包括预酸洗、清洗、最终酸洗及钝化等过程。预酸洗和最终酸洗决定了酸洗表面质量和酸洗时间,而其中最关键的就是预酸洗溶液和最终酸洗溶液的成分及配方。目前,国内外热轧不锈钢板酸洗工艺主要有三种,相应的工艺过程和酸液成分如表1所示。
表1典型热轧不锈钢板酸洗工艺与酸液组成
工艺1预冲洗和冲洗阶段使用的水为室温,在预酸洗和最终酸洗阶段都采用HCl+HF溶液,此工艺酸洗过程中不产生NOx,减少了污染,但双相不锈钢酸洗速度太慢,每块板大约需要80~90min,在酸洗过程中放氢也较多,氢进入钢中可能导致材料性能变差。此工艺的特点是300系不锈钢板和双相不锈钢板,在同一辊道连续生产线上抛丸酸洗,可以连续生产;双相不锈钢板在辊道上,来回摆动。酸洗时间较长。
工艺2预冲洗和冲洗阶段使用的水为室温,采用HNO3+HF进行预酸洗,然后在酸洗后采用HNO3进行钝化。此工艺的特点:将酸洗和钝化功能分开进行;300系不锈钢板和双相不锈钢板,在同一辊道连续生产线上抛丸酸洗,300系不锈钢板可以连续生产;双相不锈钢板酸洗过程中,每块板大约需要酸洗70~85min,时间较长,在辊道上来回摆动。
工艺3预冲洗和冲洗阶段使用的水为室温,采用H2SO4进行预酸洗,然后用HNO3+HF进行最终酸洗。采用H2SO4预酸洗也可以减少NOx的生成,降低气体污染。此工艺的特点:最终酸洗采用HNO3+HF,将酸洗和钝化功能合并进行;300系不锈钢板和双相不锈钢板,在同一辊道连续生产线上抛丸酸洗,300系不锈钢板可以连续生产。双相不锈钢板酸洗过程中,每块板大约需要酸洗80~95min,时间较长,采用来回摆动和复酸的办法;有的还采用离线酸槽酸洗的方式。
现有热轧不锈钢板酸洗工艺流程:抛丸→预冲洗→预酸洗→冲洗→最终酸洗→钝化。特点是预冲洗和冲洗,采用水介质,目的是:预冲洗段,用水冲洗浮在不锈钢板表面的氧化物和杂物,以及含Fe粉尘等;冲洗段,用水冲洗浮在不锈钢板表面的氧化物和预酸洗段带来的剩留残酸。不锈钢板抛丸后进入预冲洗之前的温度在21~27℃变化,预冲洗和冲洗,采用水介质,室温在1~40℃变化,水的温度在9.6~31.6℃变化,而不锈钢板预冲洗和冲洗后,进入预酸洗和最终酸洗段的酸液温度在设定值的±5℃变化。现有热轧不锈钢板酸洗工艺出现的问题是:水的平均比热比不锈钢板的平均比热大8倍多,当水温低于不锈钢板的温度时,冲洗水将从钢板上带走大量热量,降低不锈钢板的温度。当酸溶液的浓度一定时,不锈钢板的温度高,在预酸洗和最终酸洗段的时间就短,不锈钢板的温度低,在预酸洗和最终酸洗段的时间就长。现有热轧不锈钢板酸洗工艺流程,在预冲洗和冲洗段,导致较低的不锈钢板温度,延长了预酸洗和最终酸洗段不锈钢板表面氧化铁皮发生化学反应时间。300系不锈钢板和双相不锈钢板,在同一辊道连续生产线上抛丸酸洗,延长了300系不锈钢板表面氧化铁皮发生化学反应时间;也造成了双相不锈钢板在辊道上,来回摆动。
发明内容
本发明旨在提出一种新的适用于不锈钢板的板带温酸洗工艺。
根据本发明的一实施例,提出一种板带温酸洗工艺,包括:
抛丸处理步骤,对不锈钢板的表面进行抛丸处理;
预冲洗步骤,使用水对不锈钢板的表面进行预冲洗,冲刷不锈钢板表面的粉尘;
预酸洗步骤,使用H2SO4溶液对不锈钢板的表面进行预酸洗,洗去不锈钢板表面残留的氧化物;
冲洗步骤,使用水对不锈钢板表面进行冲洗,冲刷不锈钢板表面残留的H2SO4溶液;
最终酸化步骤,使用HNO3和HF混合溶液对不锈钢板的表面进行酸洗,对不锈钢板表面进行钝化。
在一个实施例中,预冲洗步骤使用的水的温度为55~75℃。
在一个实施例中,预酸洗步骤使用的H2SO4溶液浓度为260~330g/l,H2SO4溶液的温度为55~70℃,H2SO4溶液中金属离子的含量为5~80g/l。
在一个实施例中,预酸洗步骤中不锈钢板的运行速度为0.6~5.3m/min。
在一个实施例中,冲洗步骤使用的水的温度为40~65℃。
在一个实施例中,HNO3和HF混合溶液中HNO3的含量为180~320g/l、HF的含量为26~89g/l,HNO3和HF混合溶液的温度为35~50℃,HNO3和HF混合溶液中金属离子的含量为5~45g/l。
在一个实施例中,最终酸洗步骤中不锈钢板的运行速度为0.6~5.3m/min。
在一个实施例中,预酸洗步骤耗时5~29分钟,最终酸洗步骤耗时5~29分钟。
本发明的板带温酸洗工艺适用于300系不锈钢和双相不锈钢热轧钢板,能大幅度缩短300系不锈钢和双相不锈钢热轧钢板的酸洗时间;在同一辊道连续生产线上抛丸酸洗,实现300系不锈钢和双相不锈钢热轧钢板在线快速连续酸洗。采用本发明的板带温酸洗工艺对热轧不锈钢板进行酸洗,可以将每块钢板的酸洗时间缩短,提高生产效率20%以上,酸洗表面质量满足标准和用户要求,钢板在辊道上连续前进,无需来回摆动,并且省去了专门的钝化处理工序,显著降低了生产成本。
附图说明
图1揭示了根据本发明的一实施例的板带温酸洗工艺的流程图。
具体实施方式
首先参考图1所示,图1揭示了根据本发明的一实施例的板带温酸洗工艺100的流程图,该工艺100包括:
102.抛丸处理步骤,对不锈钢板的表面进行抛丸处理。
104.预冲洗步骤,使用水对不锈钢板的表面进行预冲洗,冲刷不锈钢板表面的粉尘。在一个实施例中,预冲洗步骤使用的水的温度为55~75℃。
106.预酸洗步骤,使用H2SO4溶液对不锈钢板的表面进行预酸洗,洗去不锈钢板表面残留的氧化物。在一个实施例中,预酸洗步骤使用的H2SO4溶液浓度为260~330g/l,H2SO4溶液的温度为55~70℃,H2SO4溶液中金属离子的含量为5~80g/l。预酸洗步骤中不锈钢板的运行速度为0.6~5.3m/min。
108.冲洗步骤,使用水对不锈钢板表面进行冲洗,冲刷不锈钢板表面残留的H2SO4溶液。在一个实施例中,冲洗步骤使用的水的温度为40~65℃。
110.最终酸化步骤,使用HNO3和HF混合溶液对不锈钢板的表面进行酸洗,对不锈钢板表面进行钝化。在一个实施例中,在最终酸化步骤中使用的HNO3和HF混合溶液中HNO3的含量为180~320g/l、HF的含量为26~89g/l,HNO3和HF混合溶液的温度为35~50℃,HNO3和HF混合溶液中金属离子的含量为5~45g/l。最终酸洗步骤中不锈钢板的运行速度为0.6~5.3m/min。
预酸洗步骤耗时5~29分钟,最终酸洗步骤耗时5~29分钟。
综合而言,本发明的板带温酸洗工艺在预酸洗段采用H2SO4溶液进行酸洗,最终酸洗段采用HNO3+HF混合溶液进行酸洗。与已有酸洗工艺不同的是:在预冲洗段,采用高温水的办法,主要目的是将不锈钢热轧钢板上的粉尘冲掉,同时把不锈钢热轧钢板加热到预酸洗段H2SO4溶液的温度;在冲洗段,采用高温水的办法,主要目的是将不锈钢热轧钢板上的H2SO4溶液冲掉,同时把不锈钢热轧钢板加热,此时,要求不锈钢热轧钢板温度高于最终酸洗段HNO3+HF溶液的温度。在预酸洗阶段,采用H2SO4酸液配比,目的是去除大部分破碎的残留氧化物;在最终酸洗阶段,采用HNO3+HF混合酸液配比,目的是去除剩余的氧化物、重整钢板表面并完成对酸洗后钢板表面的钝化。
本发明采用的具体参数如下:
预冲洗段和冲洗段水温控制:预冲洗段55~75℃;冲洗段40~65℃。
预酸洗和最终酸洗两个酸洗工艺段所用溶液成分和含量如下:
预酸洗液:H2SO4,260~330g/l;酸液温度55~70℃;酸中金属离子含量:5~80g/l。
最终酸洗液:HNO3,180~320g/l;HF,26~89g/l;酸液温度35~50℃;酸中金属离子含量:5~45g/l。
不锈钢板经过预酸洗和最终酸洗工艺段的总时间是10~58分钟。
从工艺流程的角度,本发明的板带温酸洗工艺如下:
首先将热轧不锈钢板表面进行抛丸处理,然后将热轧不锈钢板经辊道送入预冲洗段(罩),水温控制在55~75℃,热轧不锈钢板冲洗后进入预酸洗段(罩)进行预酸洗,热轧不锈钢板的运行速度保持在0.6~5.3m/min,酸液温度控制在55~70℃;出预酸洗段(罩)后,热轧不锈钢板进入冲洗段(罩),水温控制在40~65℃;热轧不锈钢板出冲洗段(罩)后进入最终酸洗段(罩)进行酸洗,热轧不锈钢板的运行速度保持在0.6~5.3m/min,酸液温度控制在35~50℃;热轧不锈钢板出最终酸洗段(罩)后进行最终清洗,然后风幕吹扫、烘干,完成酸洗。
用于300系不锈钢和双相不锈钢热轧钢板的板带温酸洗工艺流程:抛丸→预冲洗→预酸洗→冲洗→最终酸洗→钝化。特点是预冲洗和冲洗,采用水介质,目的是:预冲洗段,用水冲洗浮在不锈钢板表面的氧化物和杂物,以及含Fe粉尘等;冲洗段,用水冲洗浮在不锈钢板表面的氧化物和预酸洗段带来的剩留残酸。不锈钢板抛丸后进入预冲洗之前的温度在21~27℃变化,预冲洗和冲洗,采用水介质,室温在1~40℃变化,预冲洗段水的温度控制在55~75℃;冲洗段水的温度控制在40~65℃。进入预酸洗和最终酸洗段的酸液温度在设定值的±5℃变化。用于300系不锈钢和双相不锈钢热轧钢板的板带温酸洗新工艺流程的好处是:水的平均比热比不锈钢板的平均比热大8倍多,利用这一点,当不锈钢板的温度低于水温时,冲洗水将传导给钢板大量热量,提高了不锈钢板的温度。当酸溶液的浓度一定时,不锈钢板的温度高,在预酸洗和最终酸洗段的时间就短。300系不锈钢和双相不锈钢热轧钢板的板带温酸洗新工艺流程,在预冲洗和冲洗段,增加了水温加热装置,水温可以控制,不随室温的变化而变化。当不锈钢板的温度高,在预酸洗和最终酸洗段的时间就短。这是因为:当酸溶液的浓度一定时,较高的不锈钢板温度和较高的酸液温度,使不锈钢板表面氧化铁皮发生化学反应时间最短。300系不锈钢板和双相不锈钢板,在同一辊道连续生产线上抛丸酸洗,缩短了300系不锈钢板表面氧化铁皮发生化学反应时间;也实现了双相不锈钢板在辊道连续生产线上一次通过,不需要来回摆动。
下面介绍几个具体实例:
实例1:304热轧不锈钢板的酸洗
钢板厚度10mm,宽度2000mm、长度8000mm。
热轧不锈钢板表面进行抛丸处理,然后将热轧不锈钢板经辊道送入预冲洗段(罩),水温为55~65℃:热轧不锈钢板冲洗后进入预酸洗段(罩)进行预酸洗,预酸洗液成分为:H2SO4,300g/l;酸中金属离子含量:35g/l,热轧不锈钢板的运行速度保持在5m/min,酸洗液温度在60℃;出预酸洗段(罩)后,热轧不锈钢板进入冲洗段(罩),水温为40~50℃;热轧不锈钢板出冲洗段(罩)后进入最终酸洗段(罩)进行酸洗,酸液成分为:HNO3260g/l,HF45g/l,酸中金属离子含量28g/l,温度45℃,热轧不锈钢板的运行速度保持在5m/min;热轧不锈钢板出最终酸洗段(罩)后进行最终清洗,然后风幕吹扫、烘干,完成酸洗。
实例2:316L热轧不锈钢板的酸洗
钢板厚度20mm,宽度2200mm、长度6000mm。
热轧不锈钢板表面进行抛丸处理,然后将热轧不锈钢板经辊道送入预冲洗段(罩),水温为58~68℃:热轧不锈钢板冲洗后进入预酸洗段(罩)进行预酸洗,预酸洗液成分为:H2SO4,280g/l;酸中金属离子含量:20g/l,热轧不锈钢板的运行速度保持在4m/min,酸洗液温度在58℃;出预酸洗段(罩)后,热轧不锈钢板进入冲洗段(罩),水温为45~55℃;热轧不锈钢板出冲洗段(罩)后进入最终酸洗段(罩)进行酸洗,酸液成分为:HNO3280g/l,HF38g/l,酸中金属离子含量38g/l,温度40℃,热轧不锈钢板的运行速度保持在4m/min;热轧不锈钢板出最终酸洗段(罩)后进行最终清洗,然后风幕吹扫、烘干,完成酸洗。
实例3:S31803热轧不锈钢板的酸洗
钢板厚度30mm,宽度1800mm、长度5800mm。
热轧不锈钢板表面进行抛丸处理,然后将热轧不锈钢板经辊道送入预冲洗段(罩),水温为65~75:热轧不锈钢板冲洗后进入预酸洗段(罩)进行预酸洗,预酸洗液成分为:H2SO4,320g/l;酸中金属离子含量:19g/l,热轧不锈钢板的运行速度保持在0.6m/min,酸洗液温度在66℃;出预酸洗段(罩)后,热轧不锈钢板进入冲洗段(罩),水温为55~65℃;热轧不锈钢板出冲洗段(罩)后进入最终酸洗段(罩)进行酸洗,酸液成分为:HNO3260g/l,HF80g/l,酸中金属离子含量18g/l,温度48℃,热轧不锈钢板的运行速度保持在0.6m/min;热轧不锈钢板出最终酸洗段(罩)后进行最终清洗,然后风幕吹扫、烘干,完成酸洗。
本发明的板带温酸洗工艺适用于300系不锈钢和双相不锈钢热轧钢板,能大幅度缩短300系不锈钢和双相不锈钢热轧钢板的酸洗时间;在同一辊道连续生产线上抛丸酸洗,实现300系不锈钢和双相不锈钢热轧钢板在线快速连续酸洗。采用本发明的板带温酸洗工艺对热轧不锈钢板进行酸洗,可以将每块钢板的酸洗时间缩短,提高生产效率20%以上,酸洗表面质量满足标准和用户要求,钢板在辊道上连续前进,无需来回摆动,并且省去了专门的钝化处理工序,显著降低了生产成本。