CN1408901A - 钢铁酸洗促进剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢铁酸洗促进剂，其成分及重量配比为无机盐还原剂(如亚硫酸钠、次硫酸钠、一缩二亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫代硫酸铵中的一种或二种)，10％～80％；有机金属离子螯合剂(如葡萄糖酸和盐、酒石酸和盐、柠檬酸和盐、乙二胺四乙酸二钠盐中的一种)，1％～20％；增效剂(如丁炔二醇、乙二醇、丙三醇中的一种)，1％～20％；水10％～50％。本钢铁酸洗促进剂特别适用于添加在酸洗液中促进清洗各种钢铁(尤其是硅钢)带钢和型材表面生成的紧密氧化皮。可显著提高酸洗后硅钢板板面质量，缩短酸洗时间，降低酸耗，改善酸洗环境。

Description

钢铁酸洗促进剂

技术领域

本发明属于化学法金属清洗技术领域，具体涉及一种钢铁酸洗促进剂，它尤其适用于硅钢的酸洗处理。

背景技术

钢材在高温700℃以上时表面生成一层致密氧化皮。氧化皮的成分、厚度和疏松度因钢材型号和加工工艺不同而有所差异。一般来说，钢铁在高温下形成的氧化皮靠近基材的底层是氧化亚铁(FeO)，中间层是氧化铁(Fe₂O₃)，氧化皮外层是四氧化三铁(Fe₃O₄)。这种氧化皮在钢铁行业生产中必须除去，否则有可能影响后加工工序。欲想提高钢铁产量，必须提高钢铁酸洗除去氧化皮的速度。目前，国内有多种除去氧化皮的酸洗剂，如CN1006428和CN1047115等。CN1006428所提供的酸洗剂是用于600℃～1300℃轧制温度下的酸洗；CN1047115所介绍的酸洗剂由不同酸组成，只能用于清除不锈钢表面氧化层。CN1038321和CN1090339所公开的酸洗剂以无机酸为主剂，配以表面活性剂和缓蚀剂等辅剂组成。这些酸洗剂一般可以节约酸耗，提高酸洗质量，对加速酸洗没有显著的作用。中国发明专利申请93115819.2(公开日期1995年3月29日)公开了一种硫酸酸洗除鳞加速剂，这种加速剂，由A、B两组份混合而成，A组分主要为盐酸羟胺，B组分主要为琥珀酸二辛脂磺酸钠或18烷基三甲基氯化铵。使用时将二者混合加入酸液中，它主要适用于硫酸酸洗中。据报道(见“硫酸酸洗除鳞加速剂的研制与应用”，《鞍钢技术》，94年第8期：33页)这种加速剂对热轧钢带除氧化皮效果不错。但是，它由双组分组成，配制和现场投加麻烦。

硅钢是在工业上用途相当广泛的一种钢材。目前硅钢生产工艺中，硅钢带钢经过高温后，硅钢板表面由外到内生成具有一定厚度的，结构甚为致密的氧化皮，该氧化皮主要由Fe₂O₃，Fe₃O₄，FeO和少量Fe₂SiO₄等成分组成。这种氧化皮对产品的后续工艺影响很大，必须设法除去。硅钢生产工业上主要采用抛丸喷砂后进行化学酸洗工艺来除去氧化皮。在常规的酸洗工艺中即使提高酸液浓度，并降低钢带酸洗速度，钢带板面氧化皮仍难以除尽，这样不仅直接影响钢带产品的质量，同时也会因残留氧化皮引起轧制工序的乳化液变质而造成较大的经济损失，增加生产成本。硅钢的氧化皮的成分、厚度和致密度与碳钢和不锈钢均不同。碳钢和不锈钢的酸洗剂不适宜用在硅钢的酸洗工艺中。而目前国内还没有看到关于适用于硅钢酸洗的钢铁酸洗促进剂的文献报导，也没有产品问世。

发明内容

本发明的目的是设计出一种高效低价、配制和操作方便的钢铁酸洗促进剂，它尤其适用于硅钢酸洗。加入少量的该酸洗促进剂在酸中后，能大幅度提高酸液与钢铁氧化皮的反应速度，加快氧化皮的溶解，从而提高钢铁的生产运行速度，提高机组的生产能力，并改善钢铁板面质量和减少酸耗。

为实现上述发明内容，本发明的钢铁酸洗促进剂的成分及重量配比为：无机盐还原剂10％～80％，有机金属离子螯合剂1％～20％，增效剂1％～20％，水10％～50％。

上述无机盐还原剂可为亚硫酸钠、次硫酸钠、一缩二亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫代硫酸铵中的一种或二种。上述有机金属离子螯合剂可为葡萄糖酸和盐、酒石酸和盐、柠檬酸和盐、乙二胺四乙酸二钠盐中的一种。所述增效剂可为丁炔二醇、乙二醇、丙三醇中的一种。

盐酸酸洗去除氧化皮过程，可以概括为溶解作用、氧化还原作用和剥离作用三个方面，原理如下列化学反应所示：

                           (1)

                    (2)

                                  (3)

                               (4)

                                                                                (5)

                             (6)

                                 (7)

上述各步骤反应速度相差很大，(4)式反应最快，反应(3)也较快，反应(2)尤其是反应(1)非常缓慢。也就是说，酸与基体和氧化底层反应快，与氧化皮外层反应却特别慢。而钢铁氧化皮外层的结构相当致密，酸液很难渗透过氧化层到达基材面上，酸与基体的反应就很难进行，剥离作用也就很难发生。

根据以上去除氧化层的反应机理可知，在酸洗液中添加适量的还原剂后，可活化氧化皮外层，将氧化铁皮外层难于反应的高价金属氧化物和高价铁盐转化成易溶于酸的低价金属氧化物的低价铁盐，有利于Fe₃O₄和Fe₂O₃的溶解和脱除。

在酸洗中，常常因溶液中金属离子浓度的过高造成容液的硬度增大而导致酸洗减慢。有机金属螯合剂对铁离子有很高的螯合能力，加入有机金属螯合剂既可以保持酸洗液的稳定性，延长酸液的使用寿命，又可促进酸洗液对氧化皮的溶解。

本发明有如下优点和效果：对于连续酸洗机组，添加本钢铁酸洗促进剂可以提高酸洗速度30％～50％；可节酸30％～40％；明显改善钢材表面清洗质量，清洗出的钢铁表面呈现光亮银白色金属光泽；不影响尾部回收亚铁盐。使用本钢铁酸洗促进剂可产生很好的经济效益。

发明人在某钢厂的生产现场对本酸洗促进剂进行了试用，发现在常规酸洗工艺中特别难清洗的钢种，添加1％钢铁酸洗促进剂可明显改善板面清洗质量；在原酸洗用浓度盐酸溶液中，添加1％的酸洗促进剂，在95℃酸洗温度下，可提高钢带走速(从20m/min到25～30m/min)，并保证硅钢带的酸洗质量；在原酸洗用浓度盐酸溶液中，钢带走速为20m/min，添加1％的酸洗促进剂，可降低酸洗温度(从95℃到90℃)，并保证硅钢带的酸洗质量；在95℃酸洗温度下，钢带走速为20m/min，添加1％的酸洗促进剂，可降低酸液浓度(从8％到5％)，并保证硅钢带的酸洗质量。

本发明配制使用方便。可将几种原料混合配制成液态的促进剂，在现场使用时只需将促进剂直接加入酸洗液中即可。

具体实施方式

本发明的具体实施方式见下表：

成分及重量配比	无机盐还原剂	有机金属离子螯合剂	增效剂	水
					实施例1	亚硫酸钠20％次硫酸钠30％	柠檬酸钠5％	丁炔二醇5％	40％
实施例2	次硫酸钠50％	酒石酸钠10％	丙三醇20％	20％
					实施例3	一缩二亚硫酸钠70％	葡萄糖酸钠1％	丙三醇10％	19％
实施例4	亚硫酸钠10％一缩二亚硫酸钠70％	柠檬酸1％	丙三醇2％	17％
					实施例5	次硫酸钠1％硫代硫酸钠9％	葡萄糖酸20％	乙二醇1％	69％
实施例6	硫代硫酸钠6％硫代硫酸铵4％	乙二胺四乙酸钠20％	丙三醇20％	50％
					实施例7	亚硫酸钠20％一缩二亚硫酸钠50％	乙二胺四乙酸1％	乙二醇5％	24％
实施例8	次硫酸钠20％一缩二亚硫酸钠20％	酒石酸10％	丁炔二醇10％	40％

使用本发明的酸洗促进剂时，通常是在20℃～95℃的酸液中，酸液包括工业酸洗常用酸如盐酸(酸液浓度重量百分比2％～20％)、硫酸(酸液浓度重量百分比2％～20％)、氢氟酸(酸液浓度重量百分比2％～20％)和上述三种酸中的任意二种混合酸，添加重量百分比为0.2％～2％本发明的钢铁酸洗促进剂，这样可加速除去钢铁在高温700℃以上生成的氧化皮和改善钢铁表面酸洗质量。对于硅钢连续酸洗机组，在盐酸溶液中(酸液浓度重量百分比2％～20％)添加重量百分比为0.2％～2％的本发明的钢铁酸洗促进剂，可提高钢带走速(从20m/min到25～30m/min)，或可降低酸洗温度(从95℃到90℃)，有明显的去除钢带表面氧化皮的效果并保证硅钢带的酸洗质量。

Claims (5)

1、一种钢铁酸洗促进剂，其特征在于其成分及重量配比为：

无机盐还原剂10％～80％，  有机金属离子螯合剂1％～20％，

增效剂1％～20％，         余量为水。

2、根据权利要求1所述的钢铁酸洗促进剂，其特征在于：所述无机盐还原剂为亚硫酸钠、次硫酸钠、一缩二亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫代硫酸铵中的一种或二种。

3、根据权利要求1或2所述的钢铁酸洗促进剂，其特征在于：所述有机金属离子螯合剂为葡萄糖酸和盐、酒石酸和盐、柠檬酸和盐、乙二胺四乙酸二钠盐中的一种。

4、根据权利要求1或2所述的钢铁酸洗促进剂，其特征在于：所述增效剂为丁炔二醇、乙二醇、丙三醇中的一种。

5、根据权利要求3所述的钢铁酸洗促进剂，其特征在于：所述增效剂为丁炔二醇、乙二醇、丙三醇中的一种。