CN107142513B - 高铬高镍不锈钢冷轧退火酸洗工艺 - Google Patents
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Abstract
高铬高镍不锈钢冷轧退火酸洗工艺，步骤：a素材准备：冷轧退火完成后的高铬高镍不锈钢钢带；b中性盐电解：电流通入硫酸钠溶液中，将钢带表面铁的高价氧化物还原成易溶于水的低价氧化物，析出的氢气以机械的方法从氧化铁皮内部破坏，硫酸钠溶液比重1.16～1.20，溶液温度70～80℃，电解电流5000～6200A，电解时间为5～8min；c刷洗：刷辊表面的刷毛与钢带表面接触并形成一定的压下量，启动刷辊驱动电机，设定刷辊驱动电机电流、刷辊转速，刷辊驱动电机带动刷辊高速旋转；d混酸酸洗：中性盐电解后的钢带通入硝酸与氢氟酸的混合溶液，去除表面的氧化物，硝酸浓度60～100g/l，氢氟酸浓度15～20g/l，混酸温度55～65℃控制，酸洗时间为3～6Min，本发明可以完全去除钢带表面氧化铁皮，钢带表面光滑。
Description
技术领域
本发明涉及一种不锈钢冶炼技术领域，更具体的，涉及一种高铬高镍不锈钢冷轧退火酸洗生产技术。
背景技术
高铬高镍不锈钢，例如309S不锈钢、310S不锈钢、904L不锈钢等，通过冷退火酸洗工艺得到最终冷轧不锈钢产品，高铬高镍不锈钢由于含有较高百分比的铬和镍，具有良好耐氧化、耐腐蚀、耐酸碱、耐高温性能，蠕变强度高，在高温下能持续作业，具有良好的耐高温性。酸洗工艺的常规步骤为：步骤a,素材的准备：经过冷轧退火完成后的高铬高镍不锈钢；步骤b，中性盐电解作业：电流通入硫酸钠溶液中，将不锈钢钢带表面铁的高价氧化物还原成易溶于水的低价氧化物，析出的氢气以机械的方法从氧化铁皮内部破坏，加速酸洗速度进行退火处理；步骤c，混酸酸洗作业：经过中性盐电解后的钢带通入硝酸与氢氟酸的混合溶液，与氧化铁皮进行化学反应，去除表面的氧化物。但是上述常规的酸洗工艺不能完全去除表层的氧化皮层，冷退火酸洗工艺后表面氧化铁皮残留严重，通过调整中性盐比重与混酸成分，没有明显改善的趋势，由于高铬高镍不锈钢的铬、镍含量高，抗酸洗性极强，化学方法不能有效去除表面氧化铁皮，影响产品品质。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种高铬高镍不锈钢冷轧退火酸洗工艺的改善方法，提高酸洗能力，以达到完全去除其表面氧化铁皮的目的。
步骤a,素材准备作业：经过冷轧退火完成后的高铬高镍不锈钢钢带；
步骤b，中性盐电解作业：电流通入硫酸钠溶液中，将高铬高镍不锈钢钢带表面铁的高价氧化物还原成易溶于水的低价氧化物，析出的氢气以机械的方法从氧化铁皮内部破坏，中性盐电解参数为，硫酸钠溶液比重在1.16～1.20之间，溶液温度提升至70～80℃，电解电流5000～6200A，电解时间为5～8min之间；
步骤c，刷洗作业：将高铬高镍不锈钢钢带送入到刷辊机架，刷辊表面的刷毛1与钢带表面接触并形成一定的压下量，启动刷辊驱动电机，设定刷辊驱动电机电流、刷辊转速，刷辊驱动电机带动刷辊旋转轴旋转，使刷辊高速旋转，刷毛刷掉钢带表面残留的氧化铁皮；
步骤d，混酸酸洗作业：经过刷洗作业后的钢带通入硝酸与氢氟酸的混合溶液，与氧化铁皮进行化学反应，去除表面的氧化物，达到清除表面氧化铁皮层的效果步骤，混酸酸洗参数，混酸溶液中硝酸浓度60～100g/l，氢氟酸浓度15～20g/l，混酸温度55～65℃控制，酸洗时间为3～6Min。
优点是，本发明增加了刷洗作业，利用高速旋转的刷辊刷掉钢带表面残留的氧化铁皮，能很好的改善氧化铁皮的去除效果。
进一步的，刷毛选择轻研削用刷毛。
进一步的，刷辊驱动电机电流为105-135A、刷辊转速为700-1100rpm、刷毛与高铬高镍不锈钢钢带表面接触形成的压下量为1.5-3.5mm。
优点是：不仅可以完全去除氧化铁皮，而且保证高铬高镍不锈钢产品的表面光滑，无划痕，去除氧化皮的过程稳定。
附图说明
图1、刷辊示意图
图2、清洗用刷毛
图3、轻研削用刷毛
图4、重研削用刷毛
图5、310S不锈钢冷轧退火酸洗工艺改善前产品表面
图6、310S不锈钢冷轧退火酸洗工艺改善后产品表面
具体实施方式
步骤a,素材准备作业：选用310S不锈钢冷轧退火完成后的素材，310S不锈钢的厚度规格为0.3mm至5.0mm；宽度规格1000mm至1600mm，本实施例中选用厚度规格2.0mm、宽度规格1255mm、重量25Ton、冷轧退火完成后的310S不锈钢作为素材。
步骤b，中性盐电解作业：电流通入硫酸钠溶液中，将钢带表面铁的高价氧化物还原成易溶于水的低价氧化物，并析出的氢气以机械的方法从氧化铁皮内部破坏；具体中性盐电解参数为，使用的中性盐为硫酸钠溶液，其溶液比重为1.18，硫酸钠溶液PH值5.0，中性盐溶液温度75℃，电解电流6000A，电解时间为5.8min。
步骤c，刷洗作业：
(1)确定刷毛型号：
由于刷辊在作业中要承受较大的压力,为了使刷辊有一定的强度，需要选择好纤维的粗细、纤维的数量、纤维的材质、刷辊装配密实度，由刷辊的扭曲状态决定刷毛的性能。如果扭曲状态差，纤维松散的话，不仅不能保持强度，而且研削量也会低下。刷毛磨损大，消耗量也会增加,研削的效果也不好，刷辊的磨损变多,同时也加重了水处理的负担,为了达到研削效果，则势必造成费用增加。因为刷辊在作业中发生强大的摩擦热,为了消除缺陷，刷辊的材质用特殊高研削用的、带有热硬化性的材料,因为强大的摩擦热而进行硬化,所以当压力不当时容易产生破碎。因此这类带研磨的刷辊在使用中必须设置特殊构造的内部水冷却装置，充分地冷却刷毛纤维。如果冷却不充分，易引起破碎的纤维增多，同时引起研削不平均以及水处理的负担，因此刷毛材质是根据研削量的程度进行选择。刷毛使用目的是消除不锈钢表面的异物，根据具体情况选择是否对表面进行研削，或者在研削情况下，根据研削的强度选择是否需要含有研磨材，以及选择研磨材种类、硬度。
刷辊根据需求可以有很多种类刷毛型号，日本Hotani公司生产的刷辊包含有用于清洗作用的刷毛(Cleaning Brush)、用于轻度抛光的刷毛(Middle abrasive brush)，用于研磨的刷毛(Heavy abrasive brush)，用于除磷的刷毛(Heavy abrasive brush)，以及其它用途的特殊刷毛(Fine polishing brush)，轻研削用刷毛是轻度抛光刷毛的一个型号，重研削用刷毛是研磨刷毛的一个型号，清洗用刷毛、轻研削用刷毛、重研削用刷毛的形貌如图2、图3、图4。
通过适用不同型号刷毛调试，对310S不锈钢酸洗性能改善效果及不锈钢产品表面品质情况，最终选择使用轻研削用的刷辊，既能很好的改善氧化铁皮的去除效果，又能保证310S不锈钢产品的表面，使用清洗用刷辊调试时，因刷毛偏软，对氧化皮去除效果改善不明显，不能达到预期的完全去除表面氧化铁皮的目的，使用重研削用刷毛时，氧化铁皮去除效果良好，但是因刷毛硬度过高，产品表面摩擦痕严重，所以综上所述刷毛型号选择轻研削用型号，对比使用情况如下表：
| 刷毛型号 | 优点 | 缺点 | 适合 |
| 清洗用 | 钢带清洗表面作用 | 氧化皮去除效果小 | × |
| 轻研削 | 去除氧化皮良好 | - | √ |
| 重研削 | 去除氧化皮优良 | 产品表面摩擦痕 | × |
表中的“-”代表无缺点，“×”代表不适合，“√”代表适合。
(2)确定刷洗参数：刷洗参数即为刷辊驱动电机的电流值、刷辊的转速、以及刷毛与310S不锈钢表面接触所形成的压下量，该压下量简称为负载。
刷辊工作状态为旋转的刷毛与不锈钢表面接触，通过刷毛直接作用在不锈钢表面以去除氧化皮，通过刷辊的转速、刷毛与不锈钢表面接触负载长度、刷辊驱动电机的电流来控制刷辊，为了方便操作，通过自动化功能把刷辊操作划分为8个模式档位。
为了更有效的去除310S表面氧化皮，对不同刷洗模式下不锈钢氧化皮去除能力及钢带表面品质确认，以选择最优秀的刷洗作业参数，当刷洗模式过低时310S不锈钢表面氧化皮仍然残留严重，去除效果降低，当刷洗模式过高时，因负载大导致刷辊振动明显，产品表面振动痕明显，无法满足产品表面基准，且负载过大可能导致电机过负载，导致刷辊异常停止作业，详细模式对应的能力如下表：
| 模式 | 电流值[A] | 转速(rpm) | 负载(mm) | 氧化皮去除 | 稳定性 |
| 1 | 66 | 600 | 2 | × | √ |
| 2 | 77 | 600 | 3 | × | √ |
| 3 | 85 | 800 | 2 | × | √ |
| 4 | 113 | 800 | 3 | △ | √ |
| 5 | 107 | 1000 | 2 | △ | √ |
| 6 | 131 | 1000 | 3 | √ | √ |
| 7 | 129 | 1200 | 2 | √ | × |
| 8 | 154 | 1200 | 3 | √ | × |
表中“×”代表效果不好，“△”代表勉强可以实现，“√”代表效果好；
电流值表示刷辊驱动电机的电流值；转速为刷辊的转速；负载为刷毛与不锈钢表面接触所形成的压下量。
通过上述实验结果得出，4模式、5模式勉强可以实现去除氧化皮，作业过程稳定性好，6模式能完全去除氧化皮且作业过程稳定性好，满足产品表面基准，因此刷辊作业参数采用6模式作业，对应的刷辊转速为1000A、刷辊驱动电机电流为131A，负载为3mm。
因此，刷毛选择轻研削用刷毛，启动刷辊驱动电机，设定刷辊参数，驱动电机电流设定为131A，刷辊转速为1000A，刷辊驱动电机带动刷辊旋转轴2旋转，使刷辊高速旋转，刷辊表面的刷毛1与高铬高镍不锈钢表面接触并形成一定的压下量，该压下量简称为负载，该负载为3mm。
步骤d，混酸酸洗作业：经过刷洗作业后的钢带通入硝酸与氢氟酸的混合溶液，与氧化铁皮进行化学反应，去除表面的氧化物，达到清除表面氧化铁皮层的效果步骤，混酸酸洗参数，混酸溶液中硝酸浓度82g/l，氢氟酸浓度17g/l，混酸温度60℃控制，酸洗时间为4.8Min。
最终产品性能：屈服强度YS 255N/mm2，抗拉强度TS570N/mm2，硬度HV 152，金相等级6.0级，满足310S不锈钢机械性能标准。
最终产品表面：表面氧化皮完全去除，满足表面等级基准最终产品表面如图6，未改善前氧化皮残留严重如图5。
上述实施例仅对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，309S不锈钢、904L不锈钢的各个规格型号均适合上述实施例的操作步骤以及各步骤中的参数。在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方作出的各种变形和改进均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (2)
1.高铬高镍不锈钢冷轧退火酸洗工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤a,素材准备作业：经过冷轧退火完成后的高铬高镍不锈钢钢带；
步骤b,中性盐电解作业：电流通入硫酸钠溶液中，将高铬高镍不锈钢钢带表面铁的高价氧化物还原成易溶于水的低价氧化物，析出的氢气以机械的方法从氧化铁皮内部破坏，中性盐电解参数为，硫酸钠溶液比重1.16～1.20，溶液温度提升至70～80℃，电解电流5000～6200A，电解时间为5～8min之间；
步骤c，刷洗作业：将高铬高镍不锈钢钢带送入到刷辊机架，刷辊表面的刷毛(1)与钢带表面接触并形成一定的压下量，启动刷辊驱动电机，设定刷辊驱动电机电流、刷辊转速，刷辊驱动电机带动刷辊旋转轴(2)使刷辊高速旋转；所述的刷辊驱动电机电流为105-135A、刷辊转速为700-1100rpm、刷毛(1)与高铬高镍不锈钢表面接触形成的压下量为1.5-3.5mm；所述的刷毛(1)选择轻研削用刷毛；
步骤d，混酸酸洗作业：经过刷洗作业后的钢带通入硝酸与氢氟酸的混合溶液，与氧化铁皮进行化学反应，去除表面的氧化物，达到清除表面氧化铁皮层的效果步骤；混酸酸洗参数，混酸溶液中硝酸浓度60～100g/l，氢氟酸浓度15～20g/l，混酸温度55～65℃控制，酸洗时间为3～6Min。
2.根据权利要求1所述的高铬高镍不锈钢冷轧退火酸洗工艺，其特征在于，步骤a-d中的所述的高铬高镍不锈钢为310S不锈钢。
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2017
- 2017-05-09 CN CN201710321605.4A patent/CN107142513B/zh active Active
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