CN108977874B - 一种双相不锈钢退火酸洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双相不锈钢冷退火酸洗方法，包括以下步骤：经二十辊轧机冷轧制后的双相不锈钢通过开卷、脱脂、连续退火炉退火、酸洗、平整并经卷取后成品，其中：在所述连续退火炉退火步骤中，退火温度为800℃～1200℃；在所述酸洗步骤中包括第一次硫酸钠电解、第一次研磨刷洗、第二次硫酸钠电解、第二次研磨刷洗和混酸酸洗，经过酸洗步骤去除氧化皮。本发明的优点是双相不锈钢冷退火后的酸洗通过2次中性盐硫酸钠电解、2次研磨刷洗、混酸酸洗的过程，完成带钢表面氧化皮的去除，使用的HF浓度低，操作时间短，节约生产成本，保护工人安全，保护环境。
Description
技术领域
本发明属于双相不锈钢冶炼技术领域，尤其涉及一种双相不锈钢冷退火酸洗方法。
背景技术
双相不锈钢指铁素体与奥氏体各约占50%，一般较少相的含量最少也需要达到30%的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量为18-28%，Ni含量为3-10%。传统双相不锈钢(如329J3L）冷轧退火酸洗生产流程为退火、盐浴，硫酸钠电解、混酸酸洗（HNO3，HF）。退火主要的目是通过加热使轧制加工硬化的不锈钢通过再结晶实现软化，双相不锈钢在经过冷退火过后，表面形成一种氧化皮，其主要的成分为Fe与Cr的氧化物；盐浴使用成分为NaOH:NaNO3:NaCl以重量基准6:3:1配合的，温度480±15℃，盐浴的主要目的是带钢通过NaOH为主要成分的溶解盐而使氧化皮更容易酸洗去除，酸洗主要目的是去除氧化皮，获得钝化膜。而盐浴溶液使用强碱NaOH，操作温度高，对人体伤害及环境污染大，且碱液需要企业花费大量的成本去处理。
中国专利申请，申请日2016.03.16，申请号201610149729.4，授权公告号CN105586600B，公开日2018.06.29，公开了“一种双相不锈钢冷轧退火酸洗工艺”，包括以下步骤：
a.在双相不锈钢卷前端和后端分别连接退火温度与双相不锈钢退火温度相近的不锈钢卷，以实现连续生产；
b.设定工艺速度为30-40m/min，根据双相不锈钢卷厚度和工艺速度，计算出TV值（厚度×工艺速度），然后根据TV值按照退火曲线设定各个退火区的炉膛温度（表1）进行双相不锈钢卷的退火操作；
c.将退火后的双相不锈钢卷进行Na2SO4电解，以溶解钢卷表面的铬氧化物，破坏钢卷表面致密的氧化膜而使后续的酸洗步骤在去除钢卷表面氧化膜方面发挥更大的作用，其中Na2SO4溶液的比重为1.15-1.20，温度65-75℃，pH值为3-5，电解电流100-200A/cm2，电解速度10-30m/min；
d.将c中双相不锈钢卷继续进行HNO3电解，利用电化学作用使氧化膜离子化，以加强酸洗效果，其中HNO3溶液的浓度为110-150g/L，温度55-60℃，电解电流100-200A/cm2，电解速度10-30m/min；
e.采用刷洗机将d中双相不锈钢进行刷洗，以除去双相不锈钢卷表面部分氧化膜，减小酸洗段负担，同时提高钢卷表面光洁度；刷洗机电流为0.5-1.8A；
f.将e中刷洗后的双相不锈钢卷进行混酸酸洗，以完全除去钢卷表面的氧化膜，同时使钢卷表面产生一层钝化膜以保护钢卷表面，其中酸洗条件为:酸洗介质HNO3+HF，温度55-60℃，HNO3浓度140-170g/L，HF浓度35-45g/L，金属离子浓度＜30g/L，酸洗速度10-30m/min；
g.将f中双相不锈钢卷进行水洗，以清除钢卷表面残留的混酸，防止酸洗过度而影响钢卷表面质量，水洗条件为:水洗介质脱盐水，温度45-60℃，水洗速度10-30m/min；
h.切掉双相不锈钢卷前端和后端连接的不锈钢卷即得到双相不锈钢卷成品。
本发明步骤a-h中的双相不锈钢均为冷轧的2205双相不锈钢。众所周知2205双相不锈钢是329J3L双相不锈钢的通称。上述技术方案提供一种双相不锈钢冷轧退火酸洗工艺的有益效果是：（1）将Na2SO4溶液电解、HNO3电解和混酸酸洗相结合，提高了酸洗效率，解决了双相不锈钢酸洗后表面出现黑色条带的问题，完全去除了双相不锈钢表面的氧化膜，钢卷表面光泽度高，达到了2205双相不锈钢产品的质量要求；（2）根据双相不锈钢钢卷厚度设置了适宜的工艺速度，并由此得到TV值，然后根据TV值按照退火曲线设定了各退火区的炉膛温度，保证了稳定的退火温度，从而解决了双相不锈钢钢卷容易发生缩宽和厚度减薄的问题，并使双相不锈钢钢卷表面形成均匀的氧化膜。缺点是，该工艺流程在混酸酸洗过程使用了大量的HNO3和HF，且浓度较高腐蚀性强，为增加企业生产成本，大量的废酸为净化回收增加过多负担，不利于环保和员工健康。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双相不锈钢退火酸洗方法，不使用盐浴而能有效去除带钢表面氧化皮，达到光亮的表面，避免强碱的使用，保护工人安全，节约成本，保护环境。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种双相不锈钢冷退火酸洗方法，其特点是，包括以下步骤：经轧机冷轧制后的双相不锈钢通过开卷、脱脂、连续退火炉退火、酸洗、平整并经卷取后成品，其中：
在所述连续退火炉退火步骤中，退火温度为800℃～1200℃；
在所述酸洗步骤中包括第一次硫酸钠电解、第一次研磨刷洗、第二次硫酸钠电解、第二次研磨刷洗和混酸酸洗，经过酸洗步骤去除氧化皮；第一次硫酸钠电解和第二次硫酸钠电解使用比重1.2～1.25，温度75～80℃，pH值4～6的硫酸钠溶液电解；电解电流总和为6500±200A；第一次研磨刷洗和第二次研磨刷洗分别使用第一研磨刷洗装置和第二研磨刷洗装置；混酸酸洗条件为：酸洗介质HNO3+HF，HNO3浓度为60～100g/L，HF浓度22～28g/L，温度61～69℃，金属离子＜40g/L。
进一步地，所述第一次硫酸钠电解使用长64米的第一硫酸钠电解槽，所述第一硫酸钠电解槽内设10组电极。
进一步地，所述第一研磨刷洗装置和第二研磨刷洗装置均设外径为420mm,刷毛直径1.4mm，材质SIC的研磨刷辊，转速为1000rpm，压下量3mm；所述刷毛由3根刷芯缠绕组成，在刷洗过程中分别接触双相不锈钢,通过与双相不锈钢的相对运动，去除双相不锈钢表面的氧化皮，刷辊的压下量及转速可调节；研磨刷辊的辊芯中设若干个喷水装置，将刷毛中的氧化皮喷出，保持刷洗的效果。
进一步地，所述第一研磨刷洗和第二研磨刷洗的总长度为6米。
进一步地，所述第二次硫酸钠电解使用26米的第二硫酸钠电解槽，所述第二硫酸钠电解槽内设6组电极。硫酸钠电解是通过电化学作用达成氧化皮的溶解以及氢氧化物的生成，以及硫酸钠容易再生，通过第一次硫酸钠电解，氧化皮溶解，金属离子、部分Ni和Cr离子生成氢氧化物沉积在淤泥中，后续通过压滤机去除淤泥。
进一步地，所述混酸酸洗使用长度为72米的混酸槽。
进一步地，所述第一次硫酸钠电解和第一次研磨刷洗之间设挤干双相不锈钢带步骤。
一种双相不锈钢冷退火酸洗方法适用厚度1.0～3.0mm，宽度4英尺冷轧329J3L、329LA等材质的双相不锈钢。
与现有技术相比，本发明的优点是双相不锈钢冷退火后的酸洗通过2次中性盐硫酸钠电解、2次研磨刷洗、混酸酸洗的过程，完成带钢表面氧化皮的去除，中性盐电解后，带钢表面的氧化皮比较疏松，然后经过研磨刷洗后，可直接去除一部分的氧化皮，然后再经过混酸酸洗，此时，混酸需要的HF浓度低，同时带钢的表面光泽度良好，达到光亮的表面，避免硝酸和HF的使用；与现有技术使用中性盐电解+混酸酸洗通过高浓度的HF进行氧化皮去除相比，使用的HF浓度低，操作时间短，节约生产成本，保护工人安全，保护环境。
具体实施方式
下面结合具体实施例详细介绍下本发明双相不锈钢冷退火酸洗方法。
本发明一种双相不锈钢冷退火酸洗方法适用厚度1.0～3.0mm，宽度4英尺冷轧329J3L、329LA等材质的双相不锈钢。
实施例1
本实施例选择厚度1.8mm，宽度1240mm的329J3L不锈钢进行退火酸洗，带材在水平式连续退火炉退火，酸洗，平整，并经卷取后成品，其中炉子加热段长100m；硫酸钠电解段长度共90m；研磨刷洗段共6米，混酸段长度72m。酸洗包括中性盐电解,研磨刷洗及混酸酸洗去除氧化皮。
在退火阶段，双相不锈钢在1090℃温度炉内、约133秒的退火时间。
硫酸钠电解阶段，双相不锈钢分别2次进入64和26米硫酸钠电解槽，第一硫酸钠电解通过长64米的第一硫酸钠电解槽中完成，共10组电极；第二次硫酸钠电解使用26米的第二硫酸钠电解槽，所述第二硫酸钠电解槽内设6组电极；第一硫酸钠电解和第二硫酸钠电解均使用比重1.2±0.05，温度75～80℃，pH值4～6的硫酸钠溶液电解；电解电流总和为6500±200A；硫酸钠电解是通过电化学作用达成氧化皮的溶解以及氢氧化物的生成，以及硫酸钠容易的再生，通过这一过程后，氧化皮溶解，金属离子，部分Ni和Cr离子生成氢氧化物沉积在淤泥中，后续通过压滤机去除淤泥。硫酸钠电解阶段分段设计还可以减少第二硫酸钠电解槽内的硫酸钠溶液的负担。
第一研磨刷洗是在经过64米的第一次硫酸钠电解后，第二研磨刷洗是在第二硫酸纳电解结束后，研磨刷洗使用外径为420mm,刷毛直径为1.4mm，材质为SIC的研磨刷辊进行转速为1000rpm，压下量为3mm的研磨刷辊。每根刷毛由3根刷芯缠绕在一起，在刷洗过程中分别接触带钢,通过与带钢的相对运动，去除带钢表面的氧化皮，刷辊的压下量及转速可调节，同时刷辊辊芯中有多个喷水装置，可将刷毛中的氧化皮喷出，保持刷洗的效果。
混酸酸洗在长72的混酸酸洗槽内完成，酸洗介质HNO3+HF，HNO3浓度为60～100g/L，HF浓度22～28g/L，温度61～69℃，金属离子＜40g/L，之后经过平整并卷取成品。
成品的光泽度类似其他钢卷研磨后的光泽度。
实施例2
本实施例选择厚度1.5mm，宽度1240mm的329J3L不锈钢进行退火酸洗，带材在水平式连续退火炉退火，酸洗，平整，并经卷取后成品，其中炉子加热段长100m；硫酸钠电解段长度共90m；研磨刷洗段共6米，混酸段长度72m。酸洗包括中性盐电解,研磨刷洗及混酸酸洗去除氧化皮。
在退火阶段，双相不锈钢在1075℃温度炉内、约133秒的退火时间。
硫酸钠电解阶段，双相不锈钢分别2次进入64和26米硫酸钠电解槽，第一硫酸钠电解通过长64米的第一硫酸钠电解槽中完成，共10组电极；第二次硫酸钠电解使用26米的第二硫酸钠电解槽，所述第二硫酸钠电解槽内设6组电极；第一硫酸钠电解和第二硫酸钠电解均使用比重1.22，温度72℃，pH值4.8的硫酸钠溶液电解；电解电流为6431/cm2；硫酸钠电解是通过电化学作用达成氧化皮的溶解以及氢氧化物的生成，以及硫酸钠溶液的再生，通过这一过程后，氧化皮溶解，金属离子，部分Ni和Cr离子生成氢氧化物沉积在淤泥中，后续通过压滤机去除淤泥。硫酸钠电解阶段分段设计还可以减少第二硫酸钠电解槽内的硫酸钠溶液的负担。
第一研磨刷洗是在经过64米的第一次硫酸钠电解后，第二研磨刷洗是在第二硫酸纳电解结束后，研磨刷洗使用外径为420mm,刷毛直径为1.4mm，材质为SIC的研磨刷辊进行转速为1000rpm，压下量为3mm的研磨刷辊。每根刷毛由3根刷芯缠绕在一起，在刷洗过程中分别接触带钢,通过与带钢的相对运动，去除带钢表面的氧化皮，刷辊的压下量及转速可调节，同时刷辊辊芯中有多个喷水装置，可将刷毛中的氧化皮喷出，保持刷洗的效果。
混酸酸洗在长72的混酸酸洗槽内完成，酸洗介质HNO3+HF，HNO3浓度为89g/L，HF浓度25/L，温度64℃，金属离子28g/L，之后经过平整并卷取成品。
成品的光泽度类似其他钢卷研磨后的光泽度。
实施例3
本实施例选择厚度1.0mm，宽度1240mm的329J3L不锈钢进行退火酸洗，带材在水平式连续退火炉退火，酸洗，平整，并经卷取后成品，其中炉子加热段长100m；硫酸钠电解段长度共90m；研磨刷洗段共6米，混酸段长度72m。酸洗包括中性盐电解,研磨刷洗及混酸酸洗去除氧化皮。
在退火阶段，双相不锈钢在1060℃温度炉内、约133秒的退火时间。
硫酸钠电解阶段，双相不锈钢分别2次进入64和26米硫酸钠电解槽，第一硫酸钠电解通过长64米的第一硫酸钠电解槽中完成，共10组电极；第二次硫酸钠电解使用26米的第二硫酸钠电解槽，所述第二硫酸钠电解槽内设6组电极；第一硫酸钠电解和第二硫酸钠电解均使用比重1.20，温度72℃，pH值4.8的硫酸钠溶液电解；电解电流为6230/cm2；硫酸钠电解是通过电化学作用达成氧化皮的溶解以及氢氧化物的生成，以及硫酸钠容易的再生，通过这一过程后，氧化皮溶解，金属离子，部分Ni和Cr离子生成氢氧化物沉积在淤泥中，后续通过压滤机去除淤泥。硫酸钠电解阶段分段设计还可以减少第二硫酸钠电解槽内的硫酸钠溶液的负担。
第一研磨刷洗是在经过64米的第一次硫酸钠电解后，第二研磨刷洗是在第二硫酸纳电解结束后，研磨刷洗使用外径为420mm,刷毛直径为1.4mm，材质为SIC的研磨刷辊进行转速为1000rpm，压下量为3mm的研磨刷辊。每根刷毛由3根刷芯缠绕在一起，在刷洗过程中分别接触带钢,通过与带钢的相对运动，去除带钢表面的氧化皮，刷辊的压下量及转速可调节，同时刷辊辊芯中有多个喷水装置，可将刷毛中的氧化皮喷出，保持刷洗的效果。
混酸酸洗在长72的混酸酸洗槽内完成，酸洗介质HNO3+HF，HNO3浓度为85g/L，HF浓度24/L，温度67℃，金属离子30g/L，之后经过平整并卷取成品。
成品的光泽度类似其他钢卷研磨后的光泽度。
Claims (8)
1.一种双相不锈钢冷退火酸洗方法，其特征在于：包括以下步骤：经轧机冷轧制后的双相不锈钢通过开卷、脱脂、连续退火炉退火、酸洗、平整并经卷取后成品，其中：
在所述连续退火炉退火步骤中，退火温度为1060℃～1090℃；
在所述酸洗步骤中包括第一次硫酸钠电解、第一次研磨刷洗、第二次硫酸钠电解、第二次研磨刷洗和混酸酸洗，经过酸洗步骤去除氧化皮；第一次硫酸钠电解和第二次硫酸钠电解使用比重1.2～1.25，温度75～80℃，pH值4～6的硫酸钠溶液电解；电解电流总和为6500±200A；第一次研磨刷洗和第二次研磨刷洗分别使用第一研磨刷洗装置和第二研磨刷洗装置；混酸酸洗条件为：酸洗介质HNO3+HF，HNO3浓度为60～100g/L，HF浓度为22～28g/L，温度为61～69℃，金属离子＜40g/L。
2.根据权利要求1所述一种双相不锈钢冷退火酸洗方法，其特征在于：所述第一次硫酸钠电解和第一次研磨刷洗之间设双相不锈钢挤干步骤。
3.根据权利要求1所述一种双相不锈钢冷退火酸洗方法，其特征在于：所述第一研磨刷洗装置和第二研磨刷洗装置均设外径为420mm,刷毛直径1.4mm，材质SIC的研磨刷辊，转速为1000rpm，压下量3mm；所述刷毛由3根刷芯缠绕组成，在刷洗过程中分别接触双相不锈钢,通过与双相不锈钢的相对运动，去除双相不锈钢表面的氧化皮，刷辊的压下量及转速可调节；研磨刷辊的辊芯中设若干个喷水装置，将刷毛中的氧化皮喷出。
4.根据权利要求1所述一种双相不锈钢冷退火酸洗方法，其特征在于：所述第一次硫酸钠电解使用长64米的第一硫酸钠电解槽，所述第一硫酸钠电解槽内设10组电极。
5.根据权利要求1所述一种双相不锈钢冷退火酸洗方法，其特征在于：所述第一研磨刷洗和第二研磨刷洗的总长度为6米。
6.根据权利要求1所述一种双相不锈钢冷退火酸洗方法，其特征在于：所述第二次硫酸钠电解使用26米的第二硫酸钠电解槽，所述第二硫酸钠电解槽内设6组电极。
7.根据权利要求1所述一种双相不锈钢冷退火酸洗方法，其特征在于：所述混酸酸洗使用长度为72米的混酸槽。
8.根据权利要求1所述一种双相不锈钢冷退火酸洗方法，其特征在于：所述双相不锈钢为厚度1.0～3.0mm，宽度4英尺的冷轧329J3L、329LA双相不锈钢。
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