CN108396366A - 一种铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法 - Google Patents

一种铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法，依次包括如下步骤：中性盐电解酸洗：采用硫酸钠水溶液对铁素体不锈钢冷轧带钢进行电解酸洗；硝酸电解酸洗：将经过中性盐电解酸洗的铁素体不锈钢冷轧带钢送入硝酸中进行硝酸电解酸洗；混合酸洗：采用硝酸和氢氟酸的混合酸分两段对经过硝酸电解酸洗的铁素体不锈钢冷轧带钢进行混合酸洗。本发明的方法满足高速连续酸洗，产品酸洗后表面质量一致性提高；生产工艺条件便于控制，氮氧化合物产生量下降，处理氮氧化合物成本下降；并且酸耗下降。

Description

一种铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法
技术领域
本发明涉及不锈钢加工领域，具体地，本发明涉及一种铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法。
背景技术
通常，低铬铁素体不锈钢冷轧带钢生产经冶炼后连铸，热轧后退火酸洗、冷轧，之后再进行退火酸洗。对于冷轧退火之后的酸洗方法一般有两种方式，一种是熔融浸渍+硝酸电解，另一种是中性盐电解酸洗+硫酸电解酸洗+混合酸洗。混合酸洗一般都采用含有氢氟酸和双氧水的混合酸。
韩国浦项制铁公司(POSCO)也采用过中性盐电解酸洗+硫酸电解酸洗的方法。国内一些钢铁企业采用中性盐电解酸洗+混合酸洗的方法，混合酸洗采用硝酸和氢氟酸的混合酸。
中性盐电解酸洗+混合酸洗的方法，在实际运用中存在一定缺陷，硝酸和氢氟酸消耗较高，同时会带来其它负面效应。一是氮氧化合物产生量大，氮氧化合物处置成本高；二是混合酸反应剧烈，放热多，对酸循环冷却加热系统要求更高；三是对生产工艺稳定性控制要求更高，酸洗后产品表面一致性有负面影响。
申请号是201710507329.0的中国发明专利申请公开了一种不锈钢带连续退火酸洗方法。该方法包括开卷、碱洗、退火、电解、酸洗、混合酸洗I、混合酸洗II和清洗冷却等步骤。该方法能够去除氧化皮中的铁氧化物。但是，该方法存在效率低下、酸消耗量大、反应条件苛刻、有害气体产生量大、带钢表面处理效果不理想等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法。该方法依次包括如下步骤：
中性盐电解酸洗：采用硫酸钠水溶液对铁素体不锈钢冷轧带钢进行电解酸洗；
硝酸电解酸洗：将经过中性盐电解酸洗的铁素体不锈钢冷轧带钢送入硝酸中进行硝酸电解酸洗；
混合酸洗：采用硝酸和氢氟酸的混合酸分两段对经过硝酸电解酸洗的铁素体不锈钢冷轧带钢进行混合酸洗。
其中，所述铁素体不锈钢冷轧带钢是Cr的质量含量为10.5％至11.75％的低铬铁素体不锈钢冷轧带钢。
其中，在中性盐电解酸洗步骤中，硫酸钠水溶液的密度为1.1g/cm3至1.2g/cm3，温度为70℃至85℃，电导率为90mS/cm至150mS/cm。
其中，中性盐电解酸洗步骤采用的电流密度为12A/dm2至20A/dm2，电解时间为7s至150s。
其中，在硝酸电解酸洗步骤中，硝酸的浓度为100g/L至160g/L，温度为40℃至55℃。
其中，硝酸电解酸洗步骤采用的电流密度为2A/dm2至5A/dm2，电解时间为2s至25s。
其中，在混合酸洗步骤中，第一混合酸洗采用70g/L至130g/L硝酸和5g/L至12g/L氢氟酸的混合酸，第二混合酸洗采用50g/L至110g/L硝酸和1g/L至5g/L氢氟酸的混合酸。
其中，在混合酸洗步骤中，混合酸的温度是30℃至55℃。
其中，在中性盐电解酸洗步骤之前，先对铁素体不锈钢冷轧带钢进行退火热处理，退火热处理温度是890℃至1000℃，退火热处理时间是25s至3min。
本发明具有如下有益效果：
1.本发明在生产Cr含量10.5～11.75％的低铬铁素体不锈钢冷轧带钢时，满足高速连续酸洗，产品酸洗后表面质量一致性提高。
2.本发明在混合酸洗前增加硝酸电解酸洗，但无需新增加设备设施。
3.生产工艺条件便于控制，氮氧化合物产生量下降，处理氮氧化合物成本下降，吨钢尿素消耗0.68kg，比传统酸洗方法降低18％。
4.本发明酸洗方法酸耗下降，与传统酸洗方法相比，吨钢硝酸消耗3.12kg，下降5％，吨钢氢氟酸消耗0.93kg，下降8％。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。除非另有说明，否则本发明中涉及的术语均具有本领域技术人员通常理解的含义。
针对目前不锈钢酸洗方法存在的缺陷，本发明的发明人对现有方法进行创造性的改进，提出了“中性盐电解+硝酸电解+混酸酸洗”的基本思路，以对Cr质量含量为10.5％至11.75％的低铬铁素体不锈钢冷轧带钢进行酸洗处理，例如，本发明的酸洗方法可用来处理如下组成的低铬铁素体不锈钢冷轧带钢：
C≤0.030％，Si≤1.00％，Mn≤1.00％，P≤0.035％，S≤0.030％，Cr 10.5～11.75％，Ti 6％～0.75％，Ni≤0.60％，N≤0.030％，其余为Fe和不可避免杂质。其中，“％”代表质量百分比。
本发明的铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法依次包括如下步骤：
第一步，中性盐电解酸洗
将待处理的铁素体不锈钢冷轧带钢送入中性盐电解段，在中性盐电解段中采用密度为1.1g/cm3至1.2g/cm3、温度为70℃至85℃、电导率为90mS/cm至150mS/cm的硫酸钠水溶液对铁素体不锈钢冷轧带钢进行电解酸洗。中性盐电解段中设置的电流密度为12A/dm2至20A/dm2，铁素体不锈钢冷轧带钢在中性盐电解段中进行电解的时间为7s至150s。
采用上述硫酸钠水溶液的密度和电导率，可以保证足够的电解效果以去除带钢表面氧化层，而采用上述温度范围可保证硫酸钠的溶解性，避免发生结晶。
第二步，硝酸电解酸洗
将经过中性盐电解酸洗的铁素体不锈钢冷轧带钢送入硝酸电解段，在浓度为100g/L至160g/L(优选120g/L至140g/L)、温度为40℃至55℃的硝酸中进行电解酸洗。硝酸电解段采用的电流密度为2A/dm2至5A/dm2，电解时间为2s至25s。在硝酸电解酸洗过程中，各价铁离子浓度保持在40g/L以下。
常规方法中通常采用硫酸进行电解酸洗，但是硫酸电解酸洗往往会造成带钢表面色泽不均匀。为了解决该问题，发明人通过研究，选择采用100g/L至160g/L(优选120g/L至140g/L)、温度为40℃至55℃的硝酸进行电解酸洗。硝酸电解可进一步去除带钢表面氧化物而不会明显增加带钢表面粗糙度，具有抛光作用，从而使带钢表面色泽更均匀。
第三步，混合酸洗
将经过硝酸电解酸洗的铁素体不锈钢冷轧带钢送入混合酸洗段，混合酸洗段依次包括第一混合酸洗段和第二混合酸洗段。第一混合酸洗采用70g/L至130g/L硝酸(优选80g/L至110g/L)和5g/L至12g/L(优选7g/L至10g/L)氢氟酸的混合酸，第二混合酸洗采用50g/L至110g/L(优选60g/L至90g/L)硝酸和1g/L至5g/L(优选2g/L至4g/L)氢氟酸的混合酸。在第一混合酸洗段和第二混合酸洗段中混合酸的温度均为30℃至55℃。在第一混合酸洗段和第二混合酸洗段处理的时间范围分别是10s至26s，在混合酸洗过程中，各价铁离子浓度保持在40g/L以下。
混合酸洗可与铁、铬等发生反应，生成各种溶解性的金属盐类以及可溶或难溶的金属氟化物，钝化带钢表面。分为两段采用不同的混合配比，并且硝酸和氢氟酸选择较低的浓度，保证表面钝化完全且不会发生过酸洗而使表面变得粗糙，同时能够显著减少硝酸和氢氟酸的使用量。将混合酸的温度控制在30℃至55℃的较低温度下，能够有效避免由于酸温度过高而造成的酸消耗加剧和氮氧化合物等有害气体产生明显增加等问题。
上述步骤中各阶段酸洗时间，根据带钢厚度和退火能力综合选择酸洗速度，控制在时间范围上限80％以内最佳，以保持较高效率。
在整个酸洗过程中，铁素体不锈钢冷轧带钢向前输送的速度是45m/min至120m/min，这是发明人根据带钢厚度和退火速度而选择的酸洗速度，该速度能够满足高速连续酸洗，产品酸洗后表面质量一致性提高。
作为一种优选的具体实施方式，在中性盐电解酸洗之前先对冷轧后的铁素体不锈钢冷轧带钢进行退火热处理，以达到较好的加工性能，退火热处理温度是890℃至1000℃，根据不同厚度规格，退火热处理时间是25s至3min。
作为一种优选的具体实施方式，在中性盐电解段与硝酸电解段之间，硝酸电解段与第一混合酸洗段之间，第二混合酸洗段后分别设置一号清洗段、二号清洗段、和最终清洗段，以便对经过中性盐电解酸洗、硝酸电解酸洗、混合酸洗后的带钢分别进行清洗。清洗可以采用本领域的常规方法，例如采用本领域常用的除盐水清洗。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下面实施例中处理的铁素体不锈钢冷轧带钢的组成是：C 0.013％，Si 0.293％，Mn 0.621％，P 0.017％，S 0.001％，Cr 11.278％，Ti 0.318％，Ni 0.076％，N 0.008％，其余为Fe和不可避免杂质。
实施例1
对1.0mm厚度的冷轧后低铬铁素体不锈钢冷轧带钢进行连续退火热处理1.6min，随后将带钢送入中性盐电解段，在中性盐电解段中采用密度为1.17g/cm3、温度为78℃、电导率为119mS/cm的硫酸钠水溶液对铁素体不锈钢冷轧带钢进行电解酸洗，电流密度为15A/dm2，铁素体不锈钢冷轧带钢在中性盐电解段中进行电解的时间为27s。
随后，带钢进入一号清洗段进行清洗，清洗后被送入硝酸电解段，在浓度为128g/L、温度为45℃的硝酸中进行电解酸洗，硝酸电解段采用的电流密度为3A/dm2，电解时间为5s。
随后，带钢进入二号清洗段进行清洗，清洗后被送入混合酸洗段。第一混合酸洗段采用85g/L硝酸和8g/L氢氟酸的混合酸，混合酸温度35℃，第一混合酸洗时间10s；之后进入第二混合酸洗段，第二混合酸洗采用60g/L硝酸和2g/L氢氟酸的混合酸，混合酸温度35℃，第二混合酸洗时间10s。
随后，带钢进入最终清洗段去除带钢表面残余酸液，清洗后得到2D表面等级的不锈钢冷轧带钢产品。在酸洗过程中，带钢向前输送的速度是115m/min。
实施例2
对0.7mm厚度的冷轧后低铬铁素体不锈钢冷轧带钢进行连续退火热处理1.5min，随后将带钢送入中性盐电解段，在中性盐电解段中采用密度为1.12g/cm3、温度为83℃、电导率为98mS/cm的硫酸钠水溶液对铁素体不锈钢冷轧带钢进行电解酸洗，电流密度为16A/dm2，铁素体不锈钢冷轧带钢在中性盐电解段中进行电解的时间为25s。
随后，带钢进入一号清洗段进行清洗，清洗后被送入硝酸电解段，在浓度为100g/L、温度为48℃的硝酸中进行电解酸洗，硝酸电解段采用的电流密度为4A/dm2，电解时间为6s。
随后，带钢进入二号清洗段进行清洗，清洗后被送入混合酸洗段。第一混合酸洗段采用110g/L硝酸和12g/L氢氟酸的混合酸，混合酸温度45℃，第一混合酸洗时间9s；之后进入第二混合酸洗段，第二混合酸洗采用73g/L硝酸和3g/L氢氟酸的混合酸，混合酸温度55℃，第二混合酸洗时间9s。
随后，带钢进入最终清洗段去除带钢表面残余酸液，清洗后得到2D表面等级的不锈钢冷轧带钢产品。在酸洗过程中，带钢向前输送的速度是120m/min。
实施例3
对1.8mm厚度的冷轧后低铬铁素体不锈钢冷轧带钢进行连续退火热处理2.8min，随后将带钢送入中性盐电解段，在中性盐电解段中采用密度为1.2g/cm3、温度为70℃、电导率为128mS/cm的硫酸钠水溶液对铁素体不锈钢冷轧带钢进行电解酸洗，电流密度为11A/dm2，铁素体不锈钢冷轧带钢在中性盐电解段中进行电解的时间为60s。
随后，带钢进入一号清洗段进行清洗，清洗后被送入硝酸电解段，在浓度为140g/L、温度为40℃的硝酸中进行电解酸洗，硝酸电解段采用的电流密度为5A/dm2，电解时间为13s。
随后，带钢进入二号清洗段进行清洗，清洗后被送入混合酸洗段。第一混合酸洗段采用90g/L硝酸和8g/L氢氟酸的混合酸，混合酸温度33℃，第一混合酸洗时间19s；之后进入第二混合酸洗段，第二混合酸洗采用78g/L硝酸和3g/L氢氟酸的混合酸，混合酸温度35℃，第二混合酸洗时间19s。
随后，带钢进入最终清洗段去除带钢表面残余酸液，清洗后得到2D表面等级的不锈钢冷轧带钢产品。在酸洗过程中，带钢向前输送的速度是65m/min。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
中性盐电解酸洗：采用硫酸钠水溶液对铁素体不锈钢冷轧带钢进行电解酸洗；
硝酸电解酸洗：将经过中性盐电解酸洗的铁素体不锈钢冷轧带钢送入硝酸中进行硝酸电解酸洗；
混合酸洗：采用硝酸和氢氟酸的混合酸分两段对经过硝酸电解酸洗的铁素体不锈钢冷轧带钢进行混合酸洗。
2.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法，其特征在于，所述铁素体不锈钢冷轧带钢是Cr的质量含量为10.5％至11.75％的低铬铁素体不锈钢冷轧带钢。
3.根据权利要求1或2所述的铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法，其特征在于，在中性盐电解酸洗步骤中，硫酸钠水溶液的密度为1.1g/cm3至1.2g/cm3，温度为70℃至85℃，电导率为90mS/cm至150mS/cm。
4.根据权利要求1或2所述的铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法，其特征在于，中性盐电解酸洗步骤采用的电流密度为12A/dm2至20A/dm2，电解时间为7s至150s。
5.根据权利要求1或2所述的铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法，其特征在于，在硝酸电解酸洗步骤中，硝酸的浓度为100g/L至160g/L，温度为40℃至55℃。
6.根据权利要求1或2所述的铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法，其特征在于，硝酸电解酸洗步骤采用的电流密度为2A/dm2至5A/dm2，电解时间为2s至25s。
7.根据权利要求1或2所述的铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法，其特征在于，在混合酸洗步骤中，第一混合酸洗采用70g/L至130g/L硝酸和5g/L至12g/L氢氟酸的混合酸，第二混合酸洗采用50g/L至110g/L硝酸和1g/L至5g/L氢氟酸的混合酸。
8.根据权利要求1或2所述的铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法，其特征在于，在混合酸洗步骤中，混合酸的温度是30℃至55℃。
9.根据权利要求1或2所述的铁素体不锈钢冷轧带钢酸洗方法，其特征在于，在中性盐电解酸洗步骤之前，先对铁素体不锈钢冷轧带钢进行退火热处理，退火热处理温度是890℃至1000℃，退火热处理时间是25s至3min。
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