ES2605452T3

ES2605452T3 - Decapado de acero inoxidable en un baño ácido electrolítico oxidante

Info

Publication number: ES2605452T3
Application number: ES12775373.9T
Authority: ES
Inventors: Amanda R. GLASS; Ronald D. Rodabaugh; David M. Price
Original assignee: AK Steel Properties Inc
Current assignee: Cleveland Cliffs Steel Properties Inc
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2017-03-14
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: RU2014113442A; US9580831B2; KR20190009437A; AU2012316187B2; CN103906864B; WO2013049103A1; AU2012316187A1; JP2014526617A; CA2849304C; EP2761063B1; HUE031817T2; MX355793B; CN103906864A; RU2583500C2; CA2849304A1; MX2014003564A; JP5897717B2; UA107061C2; RS55232B1; SI2761063T1

Abstract

Un proceso para decapar una tira de acero inoxidable ferrítico que comprende: tratar el acero con una primera mezcla colocada en una primera cuba, comprendiendo la primera mezcla H2SO4, un exceso de al menos un agente oxidante, en el que al menos un agente oxidante sirve para convertir una cantidad total de sulfato ferroso en sulfato férrico (Fe2(SO4)3) y aplicar una corriente al acero, en el que la primera mezcla no incluye HF.

Description

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DESCRIPCION

Decapado de acero inoxidable en un bano acido electrolftico oxidante Prioridad

Esta solicitud reivindica la prioridad para la Solicitud de patente provisional estadounidense N.° de serie 61/539,259, presentada el 26 de septiembre de 2011, con el tftulo “DECAPADO DE ACERO INOXIDABLE EN UN BANO ACIDO ELECTROLmCO OXIDANTE”.

Antecedentes

El recocido de una tira de metal tal como una tira de acero inoxidable puede dar como resultado la formacion de oxidos en la superficie de la tira de metal. Estos oxidos estan comprendidos, por ejemplo, hierro, cromo, mquel y otros oxidos de metal asociados y se eliminan o reducen antes de utilizar la tira. Los oxidos de acero inoxidable, sin embargo, pueden ser resistentes a los tratamientos de acidos comunes. Ademas, estos oxidos se adhieren firmemente al metal base y, por lo tanto, pueden requerir craqueo a escala mecanica tal como limpieza con chorro de perdigones, plegado por rodillos o nivelacion de la tira de metal o tratamiento con bano de sal electrolftico y/o fundido antes del decapado (eliminacion de los oxidos en la superficie de la tira) ya sea para soltar estos oxidos o para hacer que la superficie de oxido sea mas porosa antes de decapar la tira.

Tradicionalmente, los oxidos en la superficie del acero inoxidable se han eliminado o “eliminado por decapado”, usando acido nftrico en combinacion con acido fluorhndrico o usando una combinacion de peroxido de hidrogeno, acido sulfurico y acido fluorfndrico, tal como se divulga en la patente US-6.645.306, titulada “Esquema de decapado con peroxido de hidrogeno para grados de acero inoxidable”, emitida el 11 de noviembre de 2003. Tales acidos, particularmente, acido fluorhndrico, son caros. Ademas, el acido mtrico no se considera ecologico.

El documento WO 03/0521165 A1 describe un proceso de multiples etapas para el descascarillado, decapado y acabado/pasivacion de tiras de acero inoxidable ferntico o no ferntico. El proceso comprende una etapa de cambio de escala electrolftica de dos etapas utilizando en la primera etapa una solucion acuosa que comprende de 10 a 250 g/l de H2SO4 con <80 g/l de Fe disuelto totales y opcionalmente Fe3+ > 15 g/l y Fe3+/Fe2+ > 1,0, y en la segunda etapa una solucion acuosa que comprende de 10 a 250 g/l de H2SO4 con 80 g/l de Fe disuelto total y opcionalmente Fe3+/Fe2+ > 1,0. Dicho proceso comprende ademas una etapa de decapado qmmico mediante una solucion acuosa que comprende H2SO4 y HF.

El documento WO 02/086199 A2 se refiere al descascarillado electrolftico en condiciones de densidad de corriente especificadas en varias soluciones de acido fuerte.

El documento WO 99/32690 A1 no describe un proceso de decapado electrolftico para una tira de acero inoxidable

ferrftica usando una mezcla de H2SO4 y un exceso de un agente oxidante tal como H2O2, en ausencia de HF, ni

describe un proceso de decapado electrolftico para una tira de acero inoxidable utilizando una mezcla de 10 g/l a 200 g/l de H2SO4 y un exceso de un agente oxidante tal como H2O2.

La presente solicitud describe un proceso para decapar acero inoxidable preparando una mezcla de un acido tal como acido sulfurico (H2SO4), un exceso de peroxido de hidrogeno (H2O2) y al menos un conjunto de electrodos que incluye al menos uno de un catodo o anodo y aplicar una corriente a una tira de metal (tal como una tira de acero inoxidable) que corre a traves de la mezcla. Debido a un exceso de H2O2, todo el sulfato ferroso se convierte en sulfato ferrico (Fe2(SO4)3), que actua como un agente oxidante en sf mismo. El proceso permite una reduccion del total de los productos qmmicos consumidos en el proceso de decapado en comparacion con los procesos de decapado conocidos y particularmente una reduccion de acido nftrico (HNO3) y/o acido fluorhndrico (HF) en comparacion con los procesos de decapado conocidos. Ademas, determinados aceros inoxidables ferrfticos se pueden decapar sin incluir HF en un proceso de decapado que utiliza la mezcla descrita anteriormente de un acido tal como acido sulfurico (H2SO4), un exceso de peroxido de hidrogeno (H2O2) y al menos un conjunto de electrodos.

Breve descripcion de los dibujos

Si bien la memoria descriptiva concluye con reivindicaciones que destacan particularmente y reivindican de forma particular la invencion, se cree que la presente invencion se entendera mejor a partir de la siguiente descripcion de determinados ejemplos tomados junto con los dibujos adjuntos en los cuales los numeros de referencia similares identifican los mismos elementos y en los cuales:

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La FIG. 1 ilustra un esquema de una disposicion de tres cubas de decapado de la tecnica anterior de una tira de acero inoxidable;

La FIG. 2 ilustra un esquema de una disposicion de tres cubas de decapado de una tira de acero en el que la primera cuba incluye un conjunto de electrodos catodo-anodo-catodo y

La FIG. 3 ilustra un esquema de una disposicion electrolftica de una cuba de decapado de una tira de acero inoxidable.

Los dibujos no pretenden ser limitativos de forma alguna y se contempla que se pueden realizar varias realizaciones de la invencion en diversas formas diferentes, incluyendo aquellas no ilustradas necesariamente en los dibujos. Los dibujos adjuntos que se incorporan y forman parte de la memoria descriptiva ilustran varios aspectos de la presente invencion y junto con la descripcion sirven para explicar los principios de la invencion; se entiende, sin embargo, que esta invencion no se limita a las disposiciones exactas que se muestran.

Descripcion detallada de la invencion

La siguiente descripcion de determinados ejemplos no se debena usar para limitar el alcance de la presente invencion. Otros ejemplos, caractensticas, aspectos, modalidades y ventajas del nuevo proceso de decapado seran evidentes para los expertos en la tecnica a partir de la siguiente descripcion. Tal como se apreciara, la invencion es capaz de otros aspectos diferentes y obvios, todo sin apartarse de la invencion. Por consiguiente, los dibujos y descripciones se debenan considerar como de naturaleza ilustrativa y no limitativa.

La presente divulgacion se refiere a un proceso para decapar metal y en particular para decapar una tira de acero inoxidable laminada en caliente, laminada en caliente y recocida o laminada en fno y recocida que se procesa en una forma continua. El proceso comprende al menos un tanque de decapado y opcionalmente puede incluir al menos uno de un tanque de pre decapado, un tanque de cepillo depurador, un tanque de desengrase, una unidad de filtracion o un intercambiador de calor. Por ejemplo, el proceso puede comprender una serie de etapas previas al decapado que son mecanicas y/o qrnmicas, uno o mas tanques de decapado y una etapa de postratamiento para enjuagar y secar el material tratado, todos los cuales se conocen en la tecnica. Una etapa de pretratamiento puede incluir, por ejemplo, limpieza con chorro de perdigones, nivelado de estiramiento, una exposicion a bano fundido o un paso de pretratamiento adecuado como sera evidente para un experto en la tecnica en vista de las ensenanzas de la presente memoria. Estas etapas pretratamiento craquean mecanicamente y/o eliminan las escamas y/o reducen qmmicamente una capa de escamas en una tira de metal para preparar la tira de metal para un decapado mas eficaz.

La naturaleza de los oxidos y los tratamientos para retirarlos del metal base dependen de la composicion de la aleacion del metal base. Los aceros inoxidables son ricos en cromo (Cr) y cuando se calientan forman oxidos ricos en Cr. Los oxidos ricos en Cr son relativamente resistentes/pasivos al ataque por la mayona de los acidos. Generalmente, requieren el uso de una combinacion de acidos tales como acido mtrico (HNO3) y acido fluortndrico (HF) para retirarlos completamente. Una funcion del HF es penetrar el oxido rico en Cr protector y luego permitir que los acidos oxidantes tales como HNO3 disuelvan el metal base sin Cr y eviten la pasivacion prematura del metal base antes de retirar completamente la capa de oxido. El HF es un producto qrnmico caro y el uso de HNO3 no suele considerarse debido a problemas ambientales.

El proceso descrito reduce las concentraciones requeridas de acidos, particularmente HNO3 y/o HF sin impacto negativo sobre las velocidades de produccion usando la potencia de decapado adicional de al menos un conjunto de electrodos que tiene al menos un catodo y al menos un anodo, un exceso de un agente oxidante tal como H2O2. El exceso del agente oxidante crea otro agente oxidante y la potencia del otro agente oxidante, tal como Fe2(SO4)3, actua para atacar agresivamente el oxido rico y asf liberar/elevar el oxido del metal base. El proceso permite una reduccion de los productos qrnmicos totales consumidos en el proceso de decapado en comparacion con procesos de decapado conocidos y una reduccion del acido nftrico (HNO3) y/o acido fluortndrico (HF) en comparacion con procesos de decapado conocidos.

En los metodos de decapado conocidos, el material de metal laminado en caliente, material de metal laminado en caliente y recocido y/o material de metal laminado en fno y recocido tal como una tira de acero inoxidable se procesan en una combinacion de acidos mezclados y se exponen a una serie de tanques o cubas de decapado. En un proceso conocido, un primer tanque puede incluir acido sulfurico (H2SO4) y HF. Un segundo tanque puede incluir HNO3 y HF. Un tanque final puede incluir HNO3 para pasivar la superficie de la tira de metal, la cual a continuacion se enjuaga y seca. La FIG. 1 muestra un metodo de decapado de la tecnica anterior conocido que tiene tres tanques. El primer tanque 10 incluye H2SO4 y tambien puede incluir HF. El segundo tanque 12 incluye HNO3 y HF. El tercer tanque 14 incluye HNO3. La tira de acero inoxidable 16 pasa en una forma continua a traves de cada uno del primer tanque 10, segundo tanque 12 y tercer tanque 14 en la direccion de la flecha A.

Se divulga un proceso que puede reducir o eliminar la necesidad del bano de HNO3 y HF en el segundo tanque para aceros inoxidables fernticos y reducir las concentraciones necesarias en tal bano de HNO3 y HF para aceros

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inoxidables asutenfticos y martensfticos.

El proceso divulgado sigue una o mas de las etapas de pretratamiento descritas anteriormente en el parrafo [0011]. Despues de las etapas de pretratamiento, la tira de metal se sumerge en un primer bano de decapado electrolftico que comprende una composicion acida y un agente oxidante. El ambiente acido puede incluir H2SO4, por ejemplo, y tambien puede incluir HF. Determinados aceros inoxidables fernticos no requeriran HF en esta etapa del proceso. Uno de los agentes oxidantes puede ser, por ejemplo, sulfato ferrico (Fe2(SO4)3), que se puede crear inyectando continuamente otro agente oxidante tal como peroxido de hidrogeno (H2O2) y el H2O2 se puede mantener en exceso respecto a los metales disueltos de modo que el H2O2 existina a una concentracion mayor de la necesaria para convertir todo el metal ferroso en metal ferrico. Por ejemplo, a medida que la escama de oxidos en una tira de acero se disuelve por un proceso de decapado, los metales ferrosos se disuelven en la mezcla de decapado como sulfato ferroso. El sulfato ferroso ralentiza la reaccion qrnmica asociada con una velocidad de decapado. El sulfato ferroso se puede convertir en sulfato ferrico mediante un agente oxidante tal como H2O2 o HNO3, por ejemplo. El sulfato ferrico actua ventajosamente como un acelerador de la velocidad de reaccion de decapado qrnmico. Una cantidad en exceso de H2O2 asegura que se ha realizado una conversion completa de sulfato ferroso a sulfato ferrico.

Se usan electrodos para aplicar una corriente a la tira de metal que se encuentra sumergida en este bano. Un conjunto de electrodos puede incluir al menos uno de un catodo o un anodo, donde una tira de metal puede actuar como el otro de un catodo o un anodo para conducir corriente. Por ejemplo, en un proceso de decapado en lote, se sumergen bobinas de alambre de acero, o partes de acero, en una unidad separada, en vez de una tira continua, en un lote que contiene una mezcla de decapado. En este caso, un catodo puede estar presente en la mezcla y la parte de acero puede actuar como anodo. De manera adicional o alternativa, para un proceso en lote o un proceso continuo, se puede usar, por ejemplo, un conjunto de electrodos, al menos un catodo y al menos un anodo. La disposicion puede ser una disposicion de un conjunto de electrodos catodo-anodo-catodo, aunque se pueden usar, de manera adicional o alternativa, otras disposiciones de conjunto de electrodos que seran evidentes para un experto en la tecnica en vista de las ensenanzas de la presente memoria. Por ejemplo, se puede usar un unico conjunto de electrodos que incluye un catodo y un anodo. Con el bano de decapado electrolftico descrito anteriormente, no se requiere el control de la relacion entre iones ferricos y ferrosos en el bano de decapado.

El uso de tal solucion como el primer bano de decapado descrito anteriormente ventajosamente desescama la mayona de los aceros inoxidables fernticos y reduce significativamente una capa de escamas de los aceros inoxidables austenfticos que luego pueden necesitar un segundo bano de decapado que contiene concentraciones reducidas de acidos tales como HNO3 y/o HF, para retirar de forma suficiente cualquier capa de oxido/escama restante. Si bien el proceso divulgado no necesita un tercer bano de HNO3 para obtener una tira de metal limpia y decapada en aceros inoxidables fernticos, dicho tercer bano se puede usar para pasivar una superficie de la tira de metal tratada.

La FIG. 2 muestra un ejemplo del proceso divulgado usando un bano de decapado electrolftico despues del recocido y el tratamiento con sal fundida de una tira de acero 16. El primer tanque 20 incluye un bano de H2SO4 y HF que tiene conjuntos de electrodos 22, 24 y 26 organizados como una disposicion 28 a traves de la cual discurre la tira de acero inoxidable 16 en una forma continua y en la direccion de la flecha A. El primer tanque 20 puede contener, por ejemplo, de aproximadamente 10 g/l a aproximadamente 200 g/l de H2SO4, o de aproximadamente 30 g/l a aproximadamente 120 g/l de H2SO4, o de aproximadamente 25 g/l a aproximadamente 35 g/l de H2SO4, o de aproximadamente 0 g/l a aproximadamente 100 g/l de HF, o de aproximadamente 0,01 g/l a aproximadamente 100 g/l de H2O2, o de aproximadamente 1 g/l a aproximadamente 100 g/l de H2O2, o de aproximadamente 5 g/l a 20 aproximadamente 100 g/l de H2O2 y al menos un conjunto de electrodos catodo y uno anodo. La inclusion de HF en el bano electrolftico necesitana un material compatible especial que sea resistente al ataque qrnmico, pero que siga siendo electricamente conductor. El conjunto de electrodos 22 es un conjunto de electrodos catodo, el conjunto de electrodos 24 es un conjunto de electrodos anodo y el conjunto de electrodos 26 es un conjunto de electrodos catodo. La tira de metal 16 discurre a traves de la disposicion 28 y cada conjunto 22, 24, 26 aplica corriente a la tira de acero 16. Se puede aplicar corriente, por ejemplo, en un intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 200 culombios por dm2 con una densidad de corriente de aproximadamente 1 a aproximadamente 100 amperios por dm2 o de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 amperios por dm2. Una temperatura de aproximadamente 21,1 °C (70 °F) a aproximadamente 82,2 °C (180 °F) o de aproximadamente 27,7 °C (80 °F) a aproximadamente 54,4 °C (130 °F) se puede mantener para controlar la descomposicion del H2O2 cuando se inyecta en el sistema. Una cantidad de metales disueltos podna ser igual o menor que aproximadamente 80 g/l, en el intervalo de aproximadamente 0 a 80 g/l o en un intervalo de aproximadamente 5 a aproximadamente 40 g/l.

El segundo tanque 30 incluye HNO3 para su uso, por ejemplo, con procesamiento de acero inoxidable ferrftico. El segundo tanque 30 puede contener, por ejemplo, de aproximadamente 10 g/l a aproximadamente 130 g/l de HNO3. Un segundo tanque es opcional para el procesamiento de acero inoxidable ferrftico a menos que se desee aclarar y pasivar la tira de acero mediante el proceso de decapado en vez de mediante una reaccion natural posterior con aire, momento en el cual el segundo tanque sena necesario. Para grados de acero inoxidable austenftico, un segundo tanque puede contener una cantidad total de HNO3 y HF menor respecto a la que se usa en procesos de decapado conocidos. Por ejemplo, tal como se describe a continuacion con respecto al Ejemplo 1, el Hf se puede reducir en aproximadamente el 50 % en comparacion con un proceso conocido de modo que en el segundo tanque

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se reduce el consumo total de HNO3 y HF. El HF se puede incluir en la concentracion de, por ejemplo, aproximadamente 1 g/l a aproximadamente 100 g/l o aproximadamente 5 g/l a aproximadamente 30 g/l o aproximadamente 5 g/l a aproximadamente 25 g/l. El tercer tanque 32 puede incluir HNO3 para su uso, por ejemplo, con procesamiento de acero inoxidable ferntico, o puede utilizar HF para usarse, por ejemplo, con procesamiento de acero inoxidable austenftico. El tercer tanque 32 puede contener, por ejemplo, de aproximadamente 10 g/l a aproximadamente 130 g/l de HNO3. El HF se puede incluir en el tercer tanque 32 en la concentracion de, por ejemplo, de aproximadamente 1 g/l a aproximadamente 100 g/l o aproximadamente 5 g/l a aproximadamente 30 g/l o aproximadamente 5 g/l a aproximadamente 25 g/l. O el tercer tanque 32 puede incluir nada de HF y una cantidad de HNO3 que se reduce en aproximadamente 20 % en comparacion con un proceso conocido de modo que en el tercer tanque se reduce el consumo total de acidos en comparacion con el de los procesos de la tecnica anterior.

El proceso de la presente solicitud alternativamente puede usar solo un unico tanque, que se muestra en la FIG. 3 como un tanque unico 40. Tal proceso de tanque unico se puede usar particularmente para una tira de acero 16 que es un acero inoxidable ferntico. El tanque 40 incluye la solucion de bano descrita anteriormente para el primer tanque 20 de la FIG. 2. Despues de dejar el tanque 40, la tira de acero 16 procede a una seccion de tratamiento de enjuague y secado como sera evidente para un experto en la tecnica en vista de las ensenanzas de la presente memoria.

Ejemplos

En los siguientes ejemplos, la polaridad del electrolito se cambio al menos una vez en una forma evidente para un experto con conocimientos ordinarios en la tecnica en vista de las ensenanzas de la presente memoria.

EJEMPLO 1

En el primer ejemplo que muestra datos reales, se encontro que el proceso de decapado electrolftico (“DE”) de la presente divulgacion consume menos productos qmmicos totales y funciona a menor temperatura a la vez que consigue mejores resultados que un proceso de decapado de la tecnica anterior (denominado “Basal” a continuacion).

TABLA 1: CUBA 1

: DE DE DE Basal Basal Basal

: 301 304 316 301 304 316

: SS SS SS SS SS SS

H2SO4 (g/l): 30 30 30 100 100 100

Fe3+(g/l): 30 30 30 0 0 0

Fe2+(g/l): 0 0 0 30 30 30

H2O2(g/l)*: >0,1 >0,1 >0,1 0 0 0

C/dm2: 100 100 100 30 30 30

Temp (°C): 48,9 48,9 48,9 71,1 71,1 71,7

(Temp (F)): (120) (120) (120) (160) (160) (160)

Aspecto visual: Casi limpio Casi limpio Igual que el original Medio limpio Medio limpio Igual que el original

*El H2O2 no se midio en este caso, pero se calculo teoricamente basandose en la reaccion qmmica conocida

Los aceros inoxidables de grados ASTM 301, 304 y 316, cuyos grados y composiciones qmmicas asociadas se conocen en la tecnica, se evaluaron tanto en el proceso Basal como en el proceso de DE. Para el proceso Basal, una cantidad restante de 30 g/l de Fe2+ mostro que el H2O2 no esta en exceso (al igual que la cantidad de 0 g/l de H2O2). Para el proceso de DE, una cantidad de 0 g/l de Fe2+ mostro que el H2O2 esta en exceso (tambien como se muestra por la cantidad de 5 g/l de H2O2). Para el acero inoxidable de grado 301, el proceso basal uso una primera cuba que tiene 100 g/l de H2SO4 y 30 culombios/dm2 a una temperatura de 71,1 °C (160 grados Fahrenheit), lo que dio como resultado una superficie de acero parcialmente limpia. El proceso de DE uso una primera cuba que tiene una cantidad reducida de 30 g/l de H2SO4, 30 g/l de Fe3+ y un aumento de 100 culombios/dm2 a una temperatura reducida de 48,9 °C (120 grados Fahrenheit), que dio como resultado una superficie de acero sustancial y completamente limpia. Cantidades similares del acero inoxidable de grado 304 produjeron resultados equivalentes. Cantidades similares del acero inoxidable de grado 316 produjeron resultados donde la superficie de acero parecfa ser la misma que antes del proceso de decapado, lo que indica una limpieza no satisfactoria. A continuacion, los materiales de este primer ejemplo se pueden limpiar completamente en una o mas cubas posteriores que inclman cantidades reducidas de HNO3 y HF en comparacion con cubas posteriores usadas en procesos de decapado conocidos. “HF total” se describe en los siguientes ejemplos y es la combinacion de “HF libre” y la parte unida a metales disueltos. Dependiendo de la tecnica de analisis, se puede medir “HF total” o “HF libre”.

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Para limpiar completamente el material, se esperana un decapado posterior en las siguientes concentraciones para cada una de las cubas 2 y 3 que siguen. El termino limpio indica un aspecto generalmente aceptable desde un punto de vista de la produccion que sea evidente para un experto con conocimientos generales en la tecnica.

TABLA 2: CUBA 2

: DE DE DE Basal Basal Basal

: 301 304 316 301 304 316

: SS SS SS SS SS SS

HNO3 (g/l): 100 100 100 100 100 100

Total HF (g/): 10 10 20 20 20 40

Fe3+ (g/l): 30 30 30 30 30 30

Temp (°C): 54,4 54,4 54,4 54,4 54,4 65,6

(Temp (F)): (130) (130) (130) (130) (130) (150)

TABLA 3: CUBA 3

: DE DE DE Basal Basal Basal

: 301 304 316 301 304 316

: SS SS SS SS SS SS

HNO3 (g/l): 80 80 80 100 100 100

Total HF (g/): 0 0 0 5 5 5

Fe3+ (g/l): 20 20 20 20 20 20

Temp (°C): 54,4 54,4 54,4 54,4 54,4 54,4

(Temp (F)): (130) (130) (130) (130) (130) (130)

Aspecto: Limpio Limpio Limpio Limpio Limpio Limpio

En el proceso de DE divulgado en el primer ejemplo, el HF consumido se redujo a mas de la mitad del consumido en el proceso basal en la segunda cuba y se elimino completamente de la mezcla en la tercera cuba. La concentracion de HNO3 se podna haber cortado en aproximadamente 20 % en la segunda cuba.

EJEMPLO 2

El siguiente segundo ejemplo se propone si se hacen materiales compatibles para los electrodos. En el segundo ejemplo, se usa un proceso de DE de dos cubas donde la segunda cuba solamente contiene HNO3 y da como resultado una superficie de acero inoxidable sustancialmente limpia. Debido a que no se usa HF en la segunda cuba, se produce una reduccion en el consumo total de acidos en comparacion con un proceso conocido que se sabe que utiliza tanto HNO3 como HF en una segunda cuba. Debido a que es mas diffcil decapar el acero inoxidable de grado 316, la adicion de HF en la segunda cuba es una opcion.

TABLA 4: CUBA 4

: DE 409 SS DE 301 SS DE 304 SS DE 316 SS

H2SO4 (g/l): 30 30 30 30

Total HF (g/l): 5 10 10 20

Fe3+ (g/l): 30 30 30 30

Fe2+ (g/l): 0 0 0 0

C/dm2: 50 100 100 120

Temp (°C) (Temp (F)): 48,9 (120) 48,9 (120) 48,9 (120) 48,9 (120)

Resultados esperados: Limpio Limpio Limpio Limpio

Para cada uno de los grados evaluados (301, 304, 316 y 409), se usan 30 g/l de H2SO4 y 30 g/l de Fe3+ a una temperatura 48,9 °C (120 grados Fahrenheit). Para acero inoxidable de grado 316, un grado diffcil de decapar, se usan 20 g/l de HF y 120 culombios/dm2. Para acero inoxidable de grado 301 y 304, se usan 10 g/l de HF y 100 culombios/dm2. Para acero inoxidable de grado 409, un grado mas facil de decapar, se usan 5 g/l de HF y 50 culombios/dm2. Para limpiar sustancialmente y ademas completamente las tiras de acero del segundo ejemplo, la segunda y/o tercera cuba podna incluir una cantidad reducida de HF de procesos de decapado conocidos. Por ejemplo, el acero inoxidable de grado 409 podna eliminar el uso de HF en una o mas cubas posteriores. El acero inoxidable de grado 301 y el acero inoxidable de grado 304 utilizanan entre aproximadamente 0 g/l y aproximadamente 10 g/l de HF y el acero inoxidable de grado 316 utilizana aproximadamente 10 g/l a

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aproximadamente 30 g/l de HF. Esta concentracion hubiera supuesto una reduccion de aproximadamente 20 % a aproximadamente 50 % para estos grados de aceros inoxidables en comparacion con los procesos de decapado conocidos.

EJEMPLO 3

El tercer ejemplo que se muestra a continuacion y derivado de datos reales destaca que el proceso de DE permite una reduccion en los productos qmmicos totales usados. Aqm, se uso sulfato de sodio (Na2SO4) en un caso basal y se evaluaron aceros inoxidables de grado 304 y grado 409 segun el proceso basal y el proceso de DE.

TABLA 5: CUBAS 1-3


: 409 (basal) 409 (DE) 304 (basal) 304 (DE)

CUBA 1: Na2SO4 (g/l) 175 --- 175 ---

H2SO4 (g/l): pH = —3-5 30 pH=—3-5 30

Fe3+ (g/l): 1-2 30 1-2 30

Fe2+ (g/l): 1-2 0 1-2 0

H2O2 (g/l)*: 0 5 0 5

C/dm2: 60 120 120 120

Temp (°C) (Temp (F)): 65,6 (150) 48,9 (120) 65,6 (150) 48,9 (120)

CUBA 2: HNO3 (g/l) 105 105 120 120

Total HF (g/l): 8 8 42,3 42,3

Fe3+ (g/l): 32,5 32,5 27,5 27,5

Temp °C (Temp (F)): 51,7 (125) 51,7 (125) 54,4 (130) 54,4 (130)

HNO3 (g/l): 105 105 120 120

CUBA 3: HNO3 (g/l) 120 105 120 120

Total HF (g/l): 22,5 8 42,3 42,3

Fe3+ (g/l): 27,5 27,5 27,5 27,5

Temp °C (Temp (F)): 51,7 (125) 51,7 (125) 54,4 (130) 54,4 (130)

Aspecto: Limpio Limpio Limpio Limpio

*El H2O2 no se midio en este caso, pero se calculo teoricamente basandose en la reaccion qmmica conocida

Cabe destacar que para las cubas 2 y 3, el HNO3 actua como agente oxidante que permite una conversion completa de iones ferrosos en iones ferricos. Para el acero inoxidable de grado 304, el proceso basal uso 175 g/l de Na2SO4, 1-2 g/l de Fe3+, 1 - 2 g/l de Fe2+, 0 g/l de H2O2, 120 culombios/dm2 y se mantuvo a una temperatura de 65,6 °C (150 grados Fahrenheit) en la primera cuba. La segunda y la tercera cuba inclman cada una 120 g/l de HNO3, 42,3 g/l de HF, 27,5 g/l de Fe3+ a una temperatura de 54,4 °C (130 grados Fahrenheit). Se obtuvo Se obtuvo visualmente un aspecto final limpio.

Para el acero inoxidable de grado 304, el proceso de DE uso 30 g/l de H2SO4, 30 g/l de Fe3+, 0 g/l de Fe2+, una cantidad en exceso de H2O2 (> 0,1 g/l) 120 culombios/dm2 y se mantuvo a una temperatura reducida de 48,9 °C (120 grados Fahrenheit) en la primera cuba. La segunda y la tercera cuba inclman cada una 120 g/l de HNO3, 42,3 g/l de HF, 27,5 g/l de Fe3+ a una temperatura de 54,4 °C (130 grados Fahrenheit). En el proceso de DE se consumio una cantidad total de productos qmmicos en comparacion con el proceso basal y se obtuvo visualmente un aspecto final limpio.

Para el acero inoxidable de grado 409, el proceso basal uso 175 g/l de Na2SO4, 1-2 g/l de Fe3+, 1-2 g/l de Fe2+, 0 g/l de H2O2, 60 culombios/dm2 y se mantuvo a una temperatura de 65,6 °C (150 grados Fahrenheit) en la primera cuba. La segunda cuba inclma 105 g/l de HNO3, 8 g/l de HF, 32,5 g/l de Fe3+ a una temperatura de 51,7 °C (125 grados Fahrenheit). La tercera cuba inclma 120 g/l de HNO3, 22,5 g/l de HF, 27,5 g/l de Fe3+ a una temperatura de 51,7 °C (125 grados Fahrenheit). Se obtuvo visualmente un aspecto final limpio.

Para el acero inoxidable de grado 409, el proceso de DE uso 30 g/l de H2SO4, 30 g/l de Fe3+, 0 g/l de Fe2+, 5 g/l de H2O2 y 120 culombios/dm2 y se mantuvo a una temperatura reducida de 48,9 °C (120 grados Fahrenheit) en la primera cuba. La segunda cuba inclma 105 g/l de HNO3, 8 g/l de HF, 32,5 g/l de Fe3+ a una temperatura de 51,7 °C (125 grados Fahrenheit), 27,5 g/l de Fe3+ y cantidades reducidas de 105 g/l de HNO3 y 8 g/l de HF. En el proceso de DE se consumio una cantidad total reducida de acidos en comparacion con el proceso basal. Por ejemplo, en la tercera cuba del proceso de DE, el HNO3 se redujo en 15 g/l en comparacion con la concentracion usada en la

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tercera cuba del proceso basal y el HF se redujo en 14,5 g/l en comparacion con la concentracion usada en la tercera cuba del proceso basal. Esto dio como resultado una concentracion reducida total de 29,5 g/l de acidos usados en la tercera cuba del proceso de DE en comparacion con la concentracion total de acidos usada en el proceso basal. Ademas, se obtuvo visualmente un aspecto final limpio.

EJEMPLO 4

Un cuarto ejemplo que se muestra a continuacion destaca que el proceso de DE permite una reduccion en la concentracion esperada de los productos qmmicos usados. Aqrn, se usa sulfato de sodio (Na2SO4) en un caso basal y se evaluan aceros inoxidables de grado 304 y grado 409 conforme al proceso basal y el proceso de DE.

TABLA 6: CUBAS 1-3


: 409 (basal) 409 (DE) 304 (basal) 304 (DE)

CUBA 1: Na2SO4 (g/l) 175 --- 175 ---

H2SO4 (g/l): pH = —3-5 30 pH = —3-5 30

Fe3+ (g/l): 1-2 30 1-2 40

Fe2+ (g/l): 1-2 0 1-2 0

H2O2 (g/l)*: 0 5 0 5

C/dm2: 60 120 120 120

Temp (°C) (Temp (F)): 65,6 (150) 48,9 (120) 65,6 (150) 48,9 (120)

CUBA 2: HNO3 (g/l) 120 100 120 100

Total HF (g/l): 20 0 40 20

Fe3+ (g/l): 30 30 30 30

Temp °C (Temp (F)): 48,9 (120) 48,9 (120) 54,4 (130) 54,4 (130)

CUBA 3: HNO3 (g/l) 80 80 100 80

Total HF (g/l): 5 0 20 10

Fe3+ (g/l)*: 20 20 20 20

Temp °C (Temp (F)): 48,9 (120) 48,9 (120) 54,4 (130) 54,4 (130)

Para el acero inoxidable de grado 304, el proceso basal usa 175 g/l de Na2SO4, 1-2 g/l de Fe3+, 1-2 g/l de Fe2+, 0 g/l de H2O2, 120 culombios/dm2 y se mantiene a una temperatura de 65,5 °C (150 grados Fahrenheit) en la primera cuba. La segunda cuba incluye 120 g/l de HNO3, 40 g/l de HF, 30 g/l de Fe3+ a una temperatura de 54,4 °C (130 grados Fahrenheit) y la tercera cuba incluye 100 g/l de HNO3, 20 g/l de HF, 20 g/l de Fe3+ a una temperatura de 54,4 °C (130 grados Fahrenheit). Se espera obtener visualmente un aspecto limpio final.

Para el acero inoxidable de grado 304, el proceso de DE usa 30 g/l de H2SO4, 40 g/l de Fe3+, 0 g/l de Fe2+, un exceso de H2O2 (>0,1 g/l), 120 culombios/dm2 y se mantiene a una temperatura reducida de 48,9 °C (120 grados Fahrenheit) en la primera cuba. La segunda cuba incluye 100 g/l de HNO3, 20 g/l de HF, 30 g/l de Fe3+ a una temperatura de 54,4 °C (130 grados Fahrenheit) y la tercera cuba incluye 80 g/l de HNO3, 10 g/l de HF, 20 g/l de Fe3+ a una temperatura de 54,4 °C (130 grados Fahrenheit). Una cantidad total reducida de acidos se consume en el proceso de DE en comparacion con el proceso basal, asf como una reduccion de HNO3 y HF en la segunda y tercera cubas. Por ejemplo, en la segunda cuba del proceso de DE, el HNO3 se redujo en 20 g/l en comparacion con la concentracion usada en la segunda cuba del proceso basal y el HF se redujo en 10 g/l en comparacion con la concentracion usada en la segunda cuba del proceso basal. Esto dio como resultado una concentracion reducida total de 30 g/l de acidos usados en la segunda cuba del proceso de DE en comparacion con la concentracion total de acidos usada en el proceso basal. Ademas, en la tercera cuba del proceso de DE, el HNO3 se redujo en 20 g/l en comparacion con la concentracion usada en la tercera cuba del proceso basal y el HF se redujo en 5 g/l en comparacion con la concentracion usada en la tercera cuba del proceso basal. Esto dio como resultado una concentracion reducida total de 25 g/l de acidos usados en la tercera cuba del proceso de DE en comparacion con la concentracion total de acidos usada en el proceso basal. Se espera obtener visualmente un aspecto limpio final.

Para el acero inoxidable de grado 409, el proceso basal usa 175 g/l de Na2SO4, 0 g/l de Fe3+, 40 g/l de Fe2+, 0 g/l de H2O2, 60 culombios/dm2 y se mantiene a una temperatura de 65,6 °C (150 grados Fahrenheit) en la primera cuba. La segunda cuba incluye 120 g/l de HNO3, 20 g/l de HF, 30 g/l de Fe3+ a una temperatura de 48,9 °C (120 grados Fahrenheit). La tercera cuba incluye 80 g/l de HNO3, 5 g/l de HF, 20 g/l de Fe3+ a una temperatura de 48,9 °C (120 grados Fahrenheit). Se espera obtener visualmente un aspecto limpio final.

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Para el acero inoxidable de grado 409, el proceso de DE usa 30 g/l de H2SO4, 30 g/l de Fe3+, 0 g/l de Fe2+, 5 g/l de H2O2 y 120 culombios/dm2 y se mantiene a una temperatura reducida de 48,9 °C (120 grados Fahrenheit) en la primera cuba. La segunda cuba incluye 100 g/l de HNO3, 0 g/l de HF, 30 g/l de Fe3+ a una temperatura de 48,9 °C (120 grados Fahrenheit). La tercera cuba incluye, a una temperatura de 48,9 °C (120 grados Fahrenheit), 20 g/l de Fe3+ y cantidades reducidas de 80 g/l de HNO3 y 0 g/l de HF. Una cantidad total reducida de acidos se consume en el proceso de DE en comparacion con el proceso basal, asf como una reduccion de HNO3 y HF en la segunda cuba y una reduccion de HF en la tercera cuba. Por ejemplo, en la segunda cuba del proceso de DE, el HNO3 se redujo en 20 g/l en comparacion con la concentracion usada en la segunda cuba del proceso basal y el HF se redujo en 20 g/l (a 0 g/l) en comparacion con la concentracion usada en la segunda cuba del proceso basal. Esto dio como resultado una concentracion reducida total de 40 g/l de acidos usados en la segunda cuba del proceso de DE en comparacion con la concentracion total de acidos usada en el proceso basal. Ademas, en la tercera cuba del proceso de DE, se redujo el HF en 5 g/l en comparacion con la concentracion usada en la tercera cuba del proceso basal. Esto dio como resultado una concentracion reducida total de 5 g/l de acidos usados en la tercera cuba del proceso de DE en comparacion con la concentracion total de acidos usada en el proceso basal. Se espera obtener visualmente un aspecto limpio final.

Por lo tanto, para el acero inoxidable de grado 409 con el proceso de DE, se puede eliminar 100 % del HF. Para otros grados fernticos y los grados austemticos de aleaciones menores, como el acero inoxidable de grado 301 y el acero inoxidable de grado 304, la concentracion de HF se puede reducir en 20 % o mas en comparacion con los procesos basales. Para el acero inoxidable de grado austenttico 316, puede que no ocurra una reduccion sustancial. En algunos casos, la concentracion de HNO3 se puede reducir en un proceso de DE en 10-20 % en comparacion con un proceso basal.

Habiendo mostrado y descrito varias realizaciones de la presente invencion, se pueden lograr otras adaptaciones de los metodos y sistemas descritos en la presente memoria mediante modificaciones apropiadas por un experto en la tecnica sin alejarse del alcance de la presente invencion como se define en las reivindicaciones. Varias de tales posibles modificaciones se han mencionado y otras seran evidentes para los expertos en la tecnica. Por ejemplo, los ejemplos, realizaciones, geometnas, materiales, dimensiones, relaciones, etapas y similares discutidos anteriormente son ilustrativos. Por consiguiente, el alcance de la presente invencion se debena considerar en terminos de las siguientes reivindicaciones y se entiende que no se limitan a los detalles de estructura y funcionamiento mostrados y descritos en la memoria descriptiva y dibujos.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un proceso para decapar una tira de acero inoxidable femtico que comprende:

tratar el acero con una primera mezcla colocada en una primera cuba, comprendiendo la primera mezcla H2SO4, un exceso de al menos un agente oxidante, en el que al menos un agente oxidante sirve para convertir una cantidad total de sulfato ferroso en sulfato ferrico (Fe2(sO4)3) y aplicar una corriente al acero, en el que la primera mezcla no incluye HF.
2. El proceso de la reivindicacion 1, en el que la concentracion de H2SO4 es de 10 g/l a 200 g/l.
3. El proceso de la reivindicacion 1, en el que la primera cuba usada es la unica cuba usada en el proceso de decapado.
4. Un proceso para decapar una tira de acero inoxidable continua que comprende:

tratar el acero con una primera mezcla colocada en una primera cuba, comprendiendo la primera mezcla H2SO4, un exceso de al menos un agente oxidante, en el que al menos un agente oxidante sirve para convertir una cantidad total de sulfato ferroso en sulfato ferrico (Fe2(SO4)3) y aplicar una corriente al acero, en el que la concentracion de H2SO4 es de 10 g/l a 200 g/l.
5. El proceso de la reivindicacion 1 o 4, en el que la concentracion de Fe2(SO4)3 es de 5 g/l a 100 g/l.
6. El proceso de la reivindicacion 1 o 4, en el que el al menos un agente oxidante es H2O2.
7. El proceso de la reivindicacion 4, en el que la primera mezcla comprende ademas HF.
8. El proceso de la reivindicacion 7, en el que la concentracion de H2SO4 es de 25 g/l a 35 g/l y en el que la concentracion de HF es de 0 g/l a 100 g/l.
9. El proceso de la reivindicacion 1 o 4, en el que la etapa de aplicar una corriente al acero comprende aplicar una corriente a traves de al menos uno de un catodo o anodo.
10. El proceso de la reivindicacion 9, en el que el acero comprende uno del catodo o anodo.
11. El proceso de la reivindicacion 4, que comprende adicionalmente tratar el acero con una segunda mezcla colocada en una segunda cuba, en el que la segunda mezcla comprende al menos uno de HNO3 y HF, en el que la concentracion de HNO3 es de 10 g/l a 130 g/l y en el que la concentracion de HF es de 0 g/l a 30 g/l.
12. El proceso de la reivindicacion 11, en el que la primera mezcla tambien comprende HF.
13. El proceso de la reivindicacion 12, en el que el acero inoxidable comprende un acero inoxidable femtico y la segunda mezcla comprende HNO3.
14. El proceso de la reivindicacion 11, en el que el acero inoxidable comprende un acero inoxidable austemtico y la segunda mezcla comprende HNO3 y HF y en el que la concentracion de HF en la segunda mezcla esta en el intervalo de 5 g/l a 25 g/l.
15. El proceso de la reivindicacion 11, que comprende adicionalmente tratar el acero con una tercera mezcla colocada en una tercera cuba, en la que la tercera mezcla comprende HNO3 y en la que la concentracion de HNO3 es de 10 g/l a 130 g/l.
16. El proceso de la reivindicacion 1 o 4, en el que el acero se decapa en forma continua.
17. El proceso de la reivindicacion 4, en el que la temperatura de la primera mezcla esta en el intervalo de 21,1 °C

(70 °F) a 82,2 °C (180 °F) o en el intervalo de 27,7 °C (80 °F) a 54,4 °C (130 °F).
18. El proceso de la reivindicacion 4, en el que una cantidad de metales disueltos totales en la primera mezcla

despues de que la primera mezcla trata la tira es igual o menor que 80 g/l.
19. El proceso de la reivindicacion 4, en el que la etapa de aplicar una corriente al acero comprende aplicar una corriente mediante electrodos que comprenden una disposicion catodo-anodo-catodo y funcionan para aplicar una corriente en el intervalo de 10 culombios/dm2 a 200 culombios/dm2 con una densidad de corriente en el intervalo de 1 amperio/dm2 a 100 amperios/dm2.