DE3029525A1

DE3029525A1 - Verfahren zur entfernung von oxidschichten von der oberflaeche von warmgewalztem, nichtrostendem stahl

Info

Publication number: DE3029525A1
Application number: DE19803029525
Authority: DE
Inventors: Kent Fagersta Berglund; Lars Strömberg
Original assignee: Fagersta AB
Current assignee: Fagersta AB
Priority date: 1979-09-13
Filing date: 1980-08-04
Publication date: 1981-04-02
Also published as: SE439025B; ES494393A0; IT8024478A0; FR2465012A1; GB2058140B; GB2058140A; NL8004889A; ES8202065A1; BE885220A; JPS5641012A; IT1132666B; SE7907610L

Description

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Verfahren zur Entfernung von Oxydschichten von der Oberfläche von warmgewalztem nichtrostendem Stahl

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Oxydschichten von der Oberfläche von warmgewalztem nichtrostendem Stahl, der direkt nach dem Fertiggerüst des Walzwerkes eine kontrollierte Zwangskühlung durchlaufen hat.

Beim Warmwalzen und anschließenden Glühen von Produkten aus nichtrostenden Stahl, z.B. Walzdraht, entsteht auf der Oberfläche des gewalzten Produkts eine dünne Schicht von Metalloxyden, sog. Zunder, der entfernt werden muß, bevor das gewalzte Produkt weiterbearbeitet werden kann.

Die heute herkömmlich angewendete Methode zum Entfernen des Zunders ist Beizen mit HF/HN0- oder mit einer Kombination von HF/HN0₃ und HCl. Die Verwendung von HF/HNO₃ als Beizmittel bringt jedoch wegen der beim Beizen sich bildenden nitrosen Gase Umweltprobleme mit sich. Umweltprobleme entstehen außerdem auch bei der Hantierung des verbrauchten Beizbades.

Ein warmgewalztes nichtrostendes Stahlprodukt des Typs, auf den sich die vorliegende Erfinzung bezieht, d.h. eines Produktes, das direkt nach dem Fertiggerüst des Walzwerkes eine kontrollierte Zwangskühlung, z.B. mit Wasser und/oder Luft, durchlaufen hat, hat ein feinkörniges Gefüge mit hoher Festigkeit und Duktilität. Das auf diesem Produkt, z.B. Walzdraht, befindliche Oxyd oder der Zunder läßt sich mit HF/HN0_, der üblichsten Säuremischung zur Entfernung von Zunder auf nichtrostendem Stahl, allein nicht beseitigen.

Das Oxyd des direktgekühlten Walzproduktes ist nämlich von solcher Art, daß zu seiner Beseitigung bisher eine Spezialbehandlung notwendig war, und zwar a) Beizung in reduzierendem oder oxydierendem Salzbad, ggf. mit anschließender Beizung in oxydierendem alkalischem Salzbad, und schließlich Beizung in HF/HNO«

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(oder einer Kombination von Reizunp in KF/HN0_ und HCl), oder b) Beizung in HCl, ggf. mit anschließender Beizung in HFZHMO₀, Beizung in reduzierendem oder oxydierendem Salzbad und schließlich Beizunp; in HCl.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren zur Beseitigung des Oxyds oder Zunders von dem direktgekühlten Walzprodukt, z.B. Walzdraht, aus nichtrostendem Stahl mittels einer einfacheren, umweltfreundlicheren und billigeren chemischen Behandlung vorzuschlagen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergab sich der überraschende Effekt, daß der Zunder oder die Oxydschicht auf dem warmgewalzten Produkt aus nichtrostendem Stahl durch Behandlung während eines Zeitraumes von 1-120 Minuten in einer Lösung von verdünnter Schwefelsäure mit einer Konzentration von 2 5 - 1200 g Schwefelsäure pro Liter Lösung, die dabei auf einer Temperatur von 40 - 100⁰C gehalten wird, entfernt werden kann.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die Schwefelsäurekonzentration auf 200 - 400 g pro Liter Beizlösung gehalten. Ferner wird bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung die Beizlösung auf einer Temperatur von 6 5 - 8 5 C gehalten. Das warmgewalzte Produkt aus nichtrostendem Stahl wird bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung während eines Zeitraumes von 10 - 20 Minuten behandelt.

Durch das erfindungsmäßige Verfahren zur Entfernung von Oxydschichten auf Walzprodukten werden die bei Beizung mit HF/HN0_ auftretenden Probleme mit nitrosen Gasen völlig beseitigt, und die Handhabung des verbrauchten Beizbades wird bedeutend vereinfacht .

Abgesehen von den mit dem erfindungsmäßigen Verfahren durch Verminderung der toxikologischen Gefahren gewonnenen umweltmäßigen

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Vorteile ergibt sich vom prozeßtechnischen Aspekt u.a. der Vorteil einer durch einfachere Analyse und Dosierung von Zusätzen vereinfachten Hantierung des Beizbades sowie einer einfacheren und besseren Handhabung des entfernten Zunders. Die Erfindung bietet auch bedeutende wirtschaftliche Vorteile, da Schwefelsäure die billigste Mineralsäure ist, und die Handhabung sowie Rückgewinnung von Metallen, wie Eisen, Chrom und Nickel aus dem verbrauchten Beizbad wie auch die Reinigung der Gase (Schwefelsäurenebel) stark vereinfacht werden. Das Verfahren nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie ein außerhalb des Erfindungsrahmens liegendes vergleichendes Beispiel näher beschrieben.

Der Erfindung liegt die Tatsache zugrunde, daß die Oxydzusammensetzung auf direktgekühltem Walzprodukt, z.B. Walzdraht, sich sowohl hinsichtlich des Metalloxydgehaltes als auch der Schichtdicke von der Oxydzusammensetzung beim herkömmlich wärmebehandelten Draht unterscheidet und deshalb mit Schwefelsäure beseitigt werden kann.

Bei im Laboratorium durchgeführten Versuchen der Entfernung des Zunders von direktgekühltem Walzdraht aus nichtrostendem Stahl des Typs SIS 2332 wurde der Draht in einer 2M H^O^-Lösung bei einer Temperatur von 85⁰C während 10 Minuten behandelt. Während dieser Behandlung konnte in der Lösung eine kräftige Reaktion mit Gasentwicklung beobachtet werden. Das resultierende Gas war Wasserstoffgas. Bei Herausnahme des Walzdrahtes aus der H₂SO^- Lösung konnten ein Angriff aif die Oxydschicht und eine Nuancenveränderung visuell festgestellt werden. Beim anschließenden Hochdruckspülen mit Wasser zeigte sich das völlig unerwartete Ergebnis, daß der Walzdraht von der Oxydschicht völlig befreit war, und eine metallisch reine Oberfläche erhalten wurde. Die nach der H-SO^-Behandlung zu 90% auf der Walzdrahtoberfläche verbliebene Oxydschicht konnte entweder durch Hochdruckspülung oder mittels Ultraschallbehandlung in Wasser entfernt werden.

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Der auf dem Boden des Behandlungsgefäßes gesammelte Schlamm konnte nach etwa einer Stunde separiert werden und war dadurch leicht, z.B. durch Dekantierung, abzuscheiden. Es wurde eine Anzahl weiterer Versuche mit verschiedenen H_SO_u~Konzentrationen an verschiedenen nichtrostenden Stahlqualitäten von direktgekühltem Walzdraht durchgeführt, wobei sich dieselben guten Ergebnisse wie vorstehend zeigten. Nachstehend werden zwei Beispiele solcher Versuche sowie ein vergleichendes Beispiel eines nicht innerhalb des Erfindungsrahmens liegenden Verfahrens beschrieben.

Beispiel 1

In einem 150 ml Glasbecher wurde 100 ml einer 5M H„SO_u-Mischung bereitet. Die Mischung wurde auf 75 C erwärmt, und eine Vielfalt von Stücken direktgekühlten Walzdrahts aus nichtrostendem Stahl wurde 15 Minuten gebeizt. Die Drahtqualitäten waren SIS 2 320, 2332, 2340, 2343 und AISI 3O8L.

Bei anschließender Hochdruckspülung mit Wasser wurden die Drahtstücke frei von Oxyd (Zunder).

Beispiel 2

In einem Bad mit der Konzentration 5M H_S0^, der Menge 5000 1 und der Temperatur 75°C wurden vier Drahtringe von je 300 kg von direktgekühltem Walzdraht aus nichtrostendem Stahl der Abmessung 5,60 bis 8,00 mm 0 behandelt. Die Drahtqualitäten waren SIS 2320, SIS 2332, SIS 2340, SIS 2343 und AISI 3O8L.

Nach 15 Minuten Behandlung im Beizbad und anschließender Hochdruckspülung mit Wasser waren die Drahtringe.frei von Oxyd. Insgesamt wurden 200 t der vorstehend genannten Qualitäten in direktgekühlter Ausführung mit sehr gutem Resultat behandelt.

Zwecks Untersuchung, ob der erhaltene Effekt für Schwefelsäure

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selektiv war, wurden mehrere Versuche mit verschiedenen Kombinationen von Mineralsäuren, wie Salz-, Salpeter- und Phosphorsäure, durchgeführt. Bei keiner der durchgeführten Versuchskombinationen wurden dieselben guten Ergebnisse wie allein mit H₂SO₁^ erzielt.

Es wurden mehrere Versuche durchgeführt, mittels ELSO^ das Oxyd von verschiedenen nichtrostenden Stählen, die geglüht worden waren, durchgeführt. Die Beizungsresultate waren jedoch schlecht. Gewöhnlich blieb etwa 90% des Oxyds zurück.

Die bisher unter betriebsmäßigen Bedingungen in der Praxis durchgeführten Versuche lieferten guten Beweis,für das Vorliegen der technischen Möglichkeiten zur Anwendung des erfindungsmäßxgen Verfahrens unter produktionsmaßigen Verhältnissen.

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Claims

Patentansprüche

l/. Verfahren zur Entfernung von Oxydschichten von der Oberfläche von warmgewalztem nichtrostendem Stahl, der direkt nach dem Fertiggerüst des Walzwerkes eine kontrollierte Zwangs-

kühlung durchlaufen hat, dadurch gekennzeichnet, daß das gewalzte Produkt während eines Zeitraumes von 1 - 120 Minuten in einer Lösung von verdünnter Schwefelsäure mit einer Konzentration von 25 - 1200 g Schwefelsäure pro Liter Beizlösung behandelt, und die Temperatur der Lösung dabei auf 4Ό - 100⁰C gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Schwefelsäurekonzentration auf 200 - 400 g pro Liter Beizlösung gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Lösung auf 65 - 85 C gehalten wird.

M-. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt während eines Zeitraumes von 5-20 Minuten behandelt wird.

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