ITUB20154984A1 - Processo di decapaggio elettrolitico per acciai inossidabili - Google Patents
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Description
PROCESSO DI DECAPAGGIO ELETTROLITICO PER ACCIAI INOSSIDABILI
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce allo sviluppo di un processo di decapaggio elettrolitico dì acciai inossidabili che utilizzi sostanze non tossiche e che sia applicabile ad una vasta gamma di materiali prodotti in elevata quantità. Gli acciai inossidabili sono fondamentalmente costituiti da leghe di ferro, cromo e altri elementi che forniscono specifiche caratteristiche al materiate.
Le leghe piu diffuse sono categorizzate, secondo la loro matrice atomica, in acciai austenitici, femtici, martensìtici e austenoferritici.
Durante le fasi di produzione, trasformazione e lavorazione del materiale si hanno dei trattamenti a caldo che portano alla formazione di ossidi superficiali
Operazioni a caldo piu comuni sono la laminazione, la ricottura, la forgiatura, l’estrusione, lo stampaggio, la fusione e i vari metodi di saldatura.
li metallo, alle elevate temperature, reagisce con l'ossìgeno atmosferico producendo degli ossidi misti che richiedono, per essere rimossi, delle soluzioni di decapaggio piuttosto energiche.
Per tale motivo gli acciai inossidabili vengono decapati con l'impiego di acido fluoridrico, di un acido minerale forte e di un ossidante.
Come acido minerale forte, tradizionalmente, è utilizzato l'acido nitrico.
Questo acido possiede gli importanti vantaggi di svolgere esso stesso azione ossidante e di avere un basso costo di acquisto.
Nei paesi in cui, tuttavia, l'uso di acido nitrico comporti problemi per le emissioni di ossidi di azoto, sottoprodotto della reazione di decapaggio, o per la immissione di nitrati nelle acque di scarico, tale acido è stato con successo sostituito da una miscela di acido solforico (acido minerale forte) e fluoruro ferrico (ossidante).
Il fluoruro ferrico viene prodotto in sito attraverso la reazione di dissoluzione de! metallo ad opera della soluzione, la sua ossidazione a trivalente attraverso l’uso di acqua ossigenata o ossigeno su catalizzatore e quindi la complessazione ad opera degli ioni fluoruro.
In conclusione le soluzioni di decapaggio oggi universalmente utilizzate prevedono l’impiego di una delle seguenti due tipologie di miscele:
A) Acido nitrico addo fluoridrico
B) Acido solforico acido fluoridrico fluoruro ferrico {ottenuto con acqua ossigenata o ossigeno) La pericolosità dell’acido fluoridrico ha determinato che questo venisse inserito nella lista delle sostanze contemplate nella direttiva Decreto Legislativo n.334/1999 delle aziende a grande rischio, meglio conosciuta come legge Seveso.
Secando questa direttiva esiste un limite di presenza in azienda di sostanze aventi categoria TOX 1 e TOX 2 superato il quale occorre adempiere a complessi compiti burocratici nonché dotarsi di costose apparecchiature di monitoraggio e prevenzione rischi.
Andando nello specifico dell'acido fluoridrico abbiamo che le sue soluzioni acquose aventi concentrazioni comprese tra il 2,4 e il 9,9% devono essere considerate come categoria TOX 2 mentre soluzioni aventi una concentrazione superiore al 9,9% devono essere classificate come categoria TOX 1.
I limiti al di sopra dei quali deve essere considerata l’appartenenza della società nel l'ambito della Direttiva 2012/18/UE del Parlamento Europeo e del Consiglio sono, rispettivamente, di:
5 Tons per categoria TOX 1 oppure
50 Tons per categoria TOX 2 oppure
Somma mediata dei due
Questi valori comprendono la totalità dei formulati aventi analoghe categorie presenti nell’azienda e tra questi, anche se non è la regola, vengono spesso conteggiati anche i prodotti che in certe condizioni possono generare sostanze tossiche di categoria TOX 1 e 2.
In una società che produce o trasforma acciai inossidabili non è raro trovare, ad esempio, come sostanze che entrano a far parte dei conteggi l'ossido di nichel, l'acido nitrico stesso (in quanto può generare ossidi di azoto) e P ipoclorito (che può generare cloro gassoso e che trova impiego negli impianti di trattamento delle acque).
Andando ancora più nello specifico abbiamo che l'acido fluoridrico aggiunto per mantenere le vasche di lavoro ha una concentrazione che, generalmente, oscilla tra il 25 e il 70% mentre la concentrazione di acido fluoridrico libero nelle vasche di lavoro varia daiEo 0,5 al 5%.
La variazione delle concentrazioni di acido fluoridrico nelle vasche di lavoro è in funzione del tipo di materiale da decapare (austenitico, martensitico, fenilico, duplex, ecc.), dell'ossidazione presente {da laminazione a caldo, ricottura, saldatura, eco), dalla temperatura e composizione della soluzione e dai tempi disponibili per l'operazione.
Diversi sforzi sono stati compiuti per potere operare con quantitativi di acido fluoridrico inferiori e i principali sono stati indirizzati verso le vasche di lavoro.
Per quanto riguarda le vasche di lavoro tradizionali contenenti acido nitrico è stato possibile ridurre la concentrazione di acido fluoridrico addizionando, ad esempio, acido solforico.
L’acido solforico è un acido minerale forte che è in grado di incrementare la capacità decapante delle miscele nitro fluoridriche e, di conseguenza, abbassare la concentrazione di acido fluoridrico ai di sotto della soglia limite del 2,4%.
Analogamente operando con soluzioni esenti<'>da acido nitrico, è stato possibile ridurre la concentrazione di lavoro al di sotto di quella imposta dalla categoria TOX 2 operando con opportune concentrazioni di acido solforico (generalmente comprese tra 80 e 150 g/l) e di fluoruro ferrico (queste comprese tra 30 e 180 g/l).
Adottando questi accorgimenti, e operando con un monitoraggio costante delie concentrazioni di lavoro, è pertanto oggi possibile operare con soluzioni di decapaggio aventi una concentrazione di acido fluoridrico libero inferiore al 2,4% e che, per tale motivo, vengono classificate come categoria TOX 3 per contatto e per ingestione eliminando di fatto ogni vincolo sul volume di soluzione.
Piccoli e medi impianti, grazie a questa declassazione delle soluzioni di lavoro, riescono oggi, attraverso una oculata gestione degli acquisti dell’acido fluoridrico, ad operare al di fuori dei vincoli previsti dalla legge Seveso. Il discorso cambia quando sì parla di società che fanno un più largo impiego di acido quali, ad esempio, le società che decapano nastri, lamiere, vergelle, barre, i grossi tubifìci e i decapatori conto terzi.
In questo caso per loro diventa impossibile, dati i consumi elevati, gestire giacenze di acido inferiori al limite previsto per lo stoccaggio e pertanto devono giocoforza sottostare alla direttiva Direttiva 2012/18/UE del Parlamento Europeo e del Consiglio diventando di fatto aziende insalubri a rischio rilevante.
Diversi tentativi sono stati compiuti per cercare di sostituire l’acido fluoridrico con prodotti alternativi e tra questi i principali degni di nota sono stati i seguenti:
Sostituzione con fluoruri salini
Tra questi ricordiamo il fluoruro dì sodio e, ancor più, il bifluorura o il poltfluoruro di ammonio, Questi sali, a contatto con un acido minerale forte quale l’acido solforico e/o l'acido nitrico, liberano l’acido fluoridrico necessario all’operazione di decapaggio.
Dati i problemi collaterali collegati all’uso di queste sostanze, il loro impiego è limitato oggi a piccole realtà che, per altre ragioni, sono motivate ad eliminare sostanze di categoria TOX 1 dall’azienda.
I costì elevati dei prodotti, ia difficoltà di gestione di prodotti solidi, il maggiore consumo di acidi minerali forti, la maggiore difficoltà nell'abbattimento dei fluoruri allo scarico (per competizione dello ione calcio con gli ioni sodio o ammonio) e, nel caso dei sali di ammonio, la presenza di ammonio allo scarico, hanno di fatto reso impossibile l'implementazione del processo presso i grandi utilizzatori.
- Sostituzione con acido cloridrico
La possibilità di sostituire l'acido fluoridrico con acido cloridrico è cosa nota da tempo ed è stata ultimamente "rispolverata" per i motivi prima esposti e per una questione economica (l'acido cloridrico costa circa l'8Q% in meno dell’acido fluoridrico).
In particolare un lavoro importante è stato eseguito da Usinor che ha depositato, il 27 febbraio del 1996, la domanda di brevetto FR 9602405 ora convalidata ed estesa a livello europeo, statunitense e giapponese.
Nel brevetto viene rivendicato l'impiego di soluzioni di decapaggio contenenti particolari concentrazioni di acido cloridrico e cloruro ferrico mantenute a potenziali redox compresi tra 400 e 600 mV.
Un altro brevetto, facente capo alla giapponese Asahi Denka Kogyo (JP2QQ5036286(A)), prevede invece l'impiego di una soluzione contenente acidi organosulfonici, aventi da 1 a 7 atomi di carbonio, un perossido solubile in acqua e acido cloridrico o suoi sali inorganici solubili in acqua.
I gravi problemi che però si incontrano nell'uso di questo acido hanno limitato, di fatto, la sua applicazione a sole piccole nicchie
Tra questi ricordiamo:
<■>Il forte rischio di sviluppare sul materiale fenomeni di corrosione per pitting
<■>La necessità di usare concentrazioni molto elevate di successiva difficile depurazione [soprattutto in quei paesi dove, come vincolo allo scarico, sono conteggiati anche gli ioni cloururo)
- Il rischio di creare forti corrosioni generalizzate nei capannoni, nei macchinari e sul materiale a magazzino
Sostituzione con acidi fluoderivati come, ad esempio, l’acido fluosilicico, fluoborico, fluotitanico e fluozirconico.
In questo caso il principale fattore che ha limitato l'utilizzo di tali soluzioni presso i grossi consumatori di acido fluoridrico è stato dato dall’insostenibile aumento dei costi.
Quest'ultimo derivante sta da un maggior costo della materia prima stessa sia da un incremento del suo consumo rispetto a quello che si ha con il solo acido fluoridrico.
L’acido fluoborico è inoltre sempre più bandito data la tossicità dei composti contenenti boro e i problemi allo scarico delle acque dovuti alla presenza del boro.
Nonostante esistano dei brevetti che prevedono l’uso di tutti e 4 gli acidi elencati (WO 2004/035861 -A1 e US 2006/0076247-A1) in campo industriale è esclusivamente utilizzato solo l'acido fluosilicico e spesso in combinazione con l'acido fluoridrico.
Una valida alternativa all’uso di formulati di decapaggio è quella del decapaggio eletrolitico.
In un classico processo di decapaggio eletrolitico il particolare da processare viene posizionato al poio positivo di un raddrizzatore mentre un normale elettrodo in acciaio inossidabile viene fatto funzionare come catodo.
La difficoltà di dovere posizionare t componenti su degli appositi telai ha di fatto limitato questo tipo di tecnologia a linee tipo galvaniche in preparazione a processi di elettralucidatura di componenti (esempio tubazioni e componenti per industria alimentare, nautica, marmitte di scarico, componenti per implantologia, ecc.).
Per ovviare alle difficoltà derivanti dal collegamento dei particolari diretamente all'anodo del raddrizzatore la tecnologia del decapaggio elettrolitico con correnti indotte è stato estensivamente applicato alle linee di decapaggio di nastri in continuo.
Queste linee hanno infatti tutti i requisiti che le rendono idonee a questo tipo di processo, ovvero il nastro è immerso in una soluzione, scorre in essa ed è sufficientemente drito per potere prevedere che vengano posizionati alternativamente ad una certa distanza dalla sua superficie, degli elettrodi positivi e negativi.
Con un tale posizionamento degli elettrodi la faccia del nastro che vede il catodo si comporterà da anodo per poi chiudere il circuito con il vicino anodo in fronte al quale si comporterà da catodo.
Nella zona di nastro che si comporterà da zona anodica si avrà l'azione di dissoluzione del metallo e dell'ossido, ovvero il decapaggio del metallo stesso, mentre nella zona di nastro che si comporterà da zona catodica si avrà una forte evoluzione di gas idrogeno che fornirà una decisa azione meccanica utile per espellere i prodotti delia reazione di decapaggio nonché gli ossidi non ancora rimossi.
Diverse sono le soluzioni utilizzate come elettrolita e, tra queste, ricordiamo:
acido solforico diluito più o meno additivato di composti detensionanti come riportato nel brevetto “WO2013049103 (Al ) - 2013-04-04"
- acido nitrico come riportato nei breveti "CN 104120438 (A) - 2014-10-29", "KR2G030Q53577 (A) - 2003-07-02" e "KR20020052722 (A) - 2002-07-04"
solfato di sodio, come proposto dalla società Ruthner (processo ora in declino, nonostante i vantaggi di non usare soluzioni acide e di possedere capacità autorigeneranti, per ia formazione di cromo esavalente)
Attualmente decapaggi elettrolitici con correnti indotte sono piuttosto frequenti nei trattamento di nastri e di verni brevetti riportano miglioramenti nelio sfruttamento della corrente erogata. Un problema di questo tipo di tecnologia, infatti, è che parte della corrente viene persa per passaggio direto tra gli elettrodi. Per ridurre tale fenomeno, sono stati studiati dispositivi per mantenere più dritto il nastro, e quindi avvicinare gli elettrodi al nastro stesso senza rischi di cortocircuiti (brevetto “KR20030055028 (A) - 2003-07-02"), oppure dispositivi per schermare il passaggio direto fino ad arrivare a posizionare gli elettrodi in distinte camere isolate
Il vantaggio che comporta l’uso di un decapaggio elettrolitico rispetto a uno chimico non è solo quello prima citato di non usare sostanze tossiche ma anche quello di ridurre enormemente i tempi di tratamento.
Con le pressioni delle produzioni di massa, e con lo sviluppo di leghe sempre più resistenti alla corrosione, che quindi richiedono tempi di trattamento sempre più elevati, c'è una domanda dell'industria verso processi più veloci
La società scrivente ha per prima applicato, per esempio, la tecnologia di decapaggio con correnti indotte presso il maggiore produtore di tubi inossidabili a li velie mondiale consentendo a questo di eseguire l’operazione di decapaggio in 10 secondi, direttamente sulla linea di produzione e ricottura del tubo, con una sezione di decapaggio di soli tre metri che non impiega sostanze tossiche.
L’uso di tunnel con correnti indotte può trovare anche impiego sui prodotti quali barne e lamiere ma in questo caso ia complessità impiantìstica rende piuttosto impegnativo l'investimento quando comparato a quello necessario per una più semplice vasca di decapaggio chimico.
Considerando che i maggiori costi di realizzazione, ovvero movimentazione del materiale e realizzazione di tenute dell’acido, derivano dalia necessità di avere il materiale da decapare immerso nella soluzione sono state sperimentate diverse soluzioni alternative.
Tra queste, quella che ha fornito i risultati più promettenti, e che è l'oggetto della presente invenzione, è stata la realizzazione di elettrodi inglobati in una rampa di distribuzione dell'elettrolita.
La rampa viene posizionata sulla superfìcie del materiale da decapare e la corrente può fluire tra l’elettrodo e il materiale consentendo l’azione di trattamento.
In funzione dei casi il particolare da decapare può essere collegato diretamente all'anodo oppure due o più rampe aventi eletrodi alternati possono essere posizionate in successione in modo tale da creare una linea con correnti indotte come prima analizzato.
In questo caso la resa di corrente verrebbe massimizzata essendo gli elettrodi totalmente schermati fra loro. Seguono alcuni esempi di unità in fase di progetazione che sfrutano tale invenzione.
Ne! corso degli esempi sarà evidenziato come tale dispositivo renda possibile e conveniente l'impiego della tecnologia di decapaggio elettrolitico a casi prima di ora preclusi ed appannaggio di soli processi chimici
ESEMPIO 1
Una società Russa deve decapare delle lamiere aventi dimensioni pari a ca. 1.200 x 3.000 mm,
Le lamiere atualmente vengono processate a cariche in un classico impianto di decapaggio chimico.
Dall’uscita del laminatoio le lamiere vengono raccolte ed accumulate su dei bancali per essere trasferite all'area di decapaggio.
Qui sono posizionate manualmente in dei rack di supporto che vengono poi messi nelle vasche di trattamento. Le lamiere in uscita dalle vasche devono quindi essere sciacquate manualmente con una lancia ad alta pressione e quindi lasciate ad asciugare.
A questa società è stata proposta una unità di decapaggio chimico operante a spruzzo in continuo diretamente all’uscita del laminatoio ma l’uso di acidi pericolosi a caldo nel reparto di produzione non è stato accettato dall’ufficio sicurezza ed ambiente deii’acciaieria.
Bocciata è stata anche la proposta di un decapaggio elettrolitico con correnti indotte e, in questo caso, per l'elevato costo dell’impianto per il sistema di tenuta idraulica e movimentazione derivante dalla necessità di mantenere immersi sia la lamiera che gli stessi elettrodi.
Con lo sviluppo delle rampe eletrificate come illustrato precedentemente viene meno la necessità di disporre di costose tenute idrauliche e la movimentazione della lamiera diventa estremamente banale richiedendo una semplice via a rolli. E’ in corso pertanto la progettazione di una unità secondo gii insegnamenti del presente brevetto che verrà ripresentata all'acciaieria in questione.
ESEMPIO 2
Una società che produce barre aventi la lunghezza di 6 metri vorrebbe velocizzare il processo di decapaggio attualmente eseguito in vasche statiche ed eliminare la fase di risciacquo manuale a spruzzo.
In più vorrebbe trovare un impianto che consenta dì processare materiali diversi quali austenitici, femtici, martensitici, duplex e austenitici contenenti zolfo,
La diversa reatività dei materiali indicati richiede infatti l’impiego di diveree vasche aventi composizioni e temperature differenti.
Anche in questo caso, e per motivi analoghi a quelli prima esposti, sono state bocciate sia l’ipotesi di una linea chimica a spruzzo che una eletrolitica che prevedesse l'immersione della barre e degli elettrodi.
Si sta quindi procedendo a ricontattare il cliente per potere presentare la nuova tecnologia oggeto della presente invenzione.
ESEMPIO 3
Diverse società che producono tubazioni in acciaio duplex e superduplex lamentano la necessità di dovere prevedere tempi di immersione nelle vasche di decapaggio lunghissimi e spesso superiori alle 24 h.
Trattandosi di tubi molto pesanti (fino a 8 tonnellate/cad.), prevedere un sistema di decapaggio elettrolitico in cui parte della movimentazione del tubo deve essere immersa risulta tecnicamente complesso, delicato e costoso. Con ['impiego di una doppia rampa eletrificata {una per la faccia interna e una per la faccia esterna del tubo), realizzata come dalla presente invenzione (Vedere disegno 1 e 2), tutta la parte di movimentazione può essere posizionata al di sotto del livello del liquido rendendo decisamente più interessante la tecnologia elettrolitica.
RAMPE ELETTRIFICATE
RULLI PER MOVIMENTAZIONE
ACIDO ALLE RAMPE
ESEMPIO 4
Come esempio 4 si riportano i risultati ottenuti con l’impiego di una rampa elettrificata in laboratorio
La rampa è stata realizzata con una geometria similare a quella del disegno 1 ma di lunghezza 40 mm.
In particolare una barra di acciaio inossidabile AISI 304 avente 12 mm di diametro è stata posizionata in un tubo di polipropilene DN 25 alimentato con la soluzione di decapaggio, acido solforico al 20% mantenuto a 25°C, in tre punti, e con una portata complessiva pari a 600 l/h, posizionati dì fronte ad una fessura di 20 cm avente 3 mm di sezione.
Al di sotto delia rampa di uscita del lìquido di decapaggio sono stati fatti passare di campioni di acciai inossidabili ossidati.
i campioni di acciaio sono stati collegati all’anodo mentre la barra inserita nella rampa al catodo
Il circuito è stato alimentato con corrente continua con una tensione di circa 10 vote.
Come campioni sono stati testati:
a) Una lamiera di AISI 304 [aminata a caldo e ricotta avente uno spessore di 2,5 mm e una larghezza di 12 cm.
La lamiera è stata fatta scorrere sotto la rampa garantendo il passaggio di ca. 10 Ampere. Visivamente si è potuta constatare la immediata rimozione dell’ossido con la contemporanea pulizia della superficie. Analogo risultato è stato ottenuto ribaltando la rampa in modo tale che il flusso di soluzione fuoriuscisse dalla parte aita della rampa. La lamiera è stata quindi fatta transitare sulla superficie della rampa ad una distanza che assicurasse una perfetta ed omogenea distribuzione del liquido di decapaggio e anche in questo caso i risultati di pulizia sono risultati ottimali.
b) Un tubo da 40 mm di diametro prodotto per saldatura laser e ricotto ad induzione.
Il tubo è stato fatto scorrere sotto la rampa e, in questo caso, è stato possibile disporre di un passaggio di corrente pari a ca. 6 Ampere, Il tubo è venuto decapato sulle parti superiori e laterali mentre nella parte inferiore è rimasto un quantitativo di ossido non accettabile. La prova è stata quindi ripetuta posizionando anche una rampa nella parte inferiore e, così facendo, è stato possibile ottenere un tubo adeguatamente decapato.
c) Analoga prova è stata eseguita processando barre quadre e tonde provenienti da laminazione a caldo e anche in questi casi è stata confermata la necessità di avere rampe posizionate sia inferiormente che superiormente alle superfici da decapare.
d) Una prova successiva è stata eseguita sulla lamiera di cui al punto a. posizionando due rampe perpendicolarmente alla direzione di spostamento della lamiera stessa. In questa prova all'anodo non è stata collegata la lamiera ma la prima delle due rampe. Il flusso dì soluzione di decapaggio è stato regolato a 600 l/h per rampa e la lamiera è stata posizionata ad una distanza delle rampe di 2 mm garantendo che l'area investita dalle due soluzioni proveniente dalle due rampe chiudesse il circuito di passaggio elettrico. Avendo avuto un risultato di decapaggio ottimale è stata quindi confermata la possibilità di decapare con correnti indote anche utilizzando delle rampe anziché degli anodi immersi, e) Per ultimo abbiamo provato a realizzare una rampa direttamente con tubo in acciaio inossidabile AISI 316 L evitando l'accoppiamento tubo polipropilene con anima in acciaio. Dopo avere collegato la rampa ai catodo è stata ripetuta la prova di cui al punto a. In questo caso il passaggio di corente è aumentato a 14 Ampere ed è stato possibile traslare la lamiera a velocità più elevata per avere II medesimo risultato di decapaggio. L'utilizzo di una rampa direttamente elettrificata consente di semplificare la realizzazione dell’impianto e di ridurre le resistenze elettriche del circuito. Questa sarà pertanto preferita laddove non dovessero esserci rischi di contatto tra rampa e superfìcie da decapare.
Claims (1)
- PROCESSO DI DECAPAGGIO ELETTROLITICO PER ACCIAI INOSSIDABILI RIVENDICAZIONI 1) Processo di decapaggio elettrolitico di acciai inossidabili e speciali in cui il catodo viene posizionato in una rampa attraverso la quale viene fatto fluire l'elettrolita in modo tale da chiudere il circuito con la superfìcie da decapare posizionata all'anodo 2) Processo di decapaggio elettrolitico di acciai inossidabili e speciali secondo la rivendicazione 1 in cui anche l'area anodica viene ricavata in una rampa di flussaggio elettrificata in modo tale da fornire alla superficie una corrente indotta che si alterna nel corso della sua movimentazione 3) Processo di decapaggio elettrolitico di acciai inossidabili e speciali secondo le rivendicazioni 1 e 2 in cui l’elettrolita sia costituito da una soluzione di acido solforico ad una concentrazione preferibilmente compresa tra il 5 e il 50% 4) Processo di decapaggio elettrolitico di acciai inossidabili e speciali secondo le rivendicazioni 1 e 2 in cui l’elettrolita, costituito da una soluzione atta a condurre corrente, sia di natura acida, alcalina o neutra 5) Processo di decapaggio elettrolitico di acciai inossidabili e speciali secondo le rivendicazioni da 1 a 4 in cui l'intensità di corrente fornita sulla superfìcie sia compresa tra 200 e 5.000 A/m<2> 6) Processo di decapaggio elettrolitico di acciai inossidabili e speciali secondo le rivendicazioni da 1 a 5 in cui la temperatura di lavoro venga mantenuta costante attraverso sistemi di riscaldamento e refrigerazione tra i 25 e i 70°C 7) Processo dì decapaggio elettrolitico di acciai inossidabili e speciali secondo le rivendicazioni da 1 a 6 in cui i catodi siano realizzati in acciaio inossidabile oppure in acciai speciali quali duplex, superduplex, hastelloy, sanicro, ecc. o ancora in titanio attivato (DSA) 8) Processo di decapaggio elettrolitico di acciai inossidabili e speciali secondo le rivendicazioni da 2 a 6 in cui gli anodi siano realizzati in leghe di piombo oppure in titanio attivato (DSA) 9) Processo di decapaggio elettrolitico di acciai inossidabili e speciali secondo le rivendicazioni da 1 a 8 in cui l'elettrolita di decapaggio viene continuamente purificato attraverso la rimozione di metalli conseguita con processi di dialisi elettrodialisi elettrolisi cristallizzazione o ritardo acido
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01225800A (ja) * | 1988-03-02 | 1989-09-08 | Girufuii Kk | 金属材料における酸化物皮膜の除去方法 |
JPH0324300A (ja) * | 1989-06-22 | 1991-02-01 | Kawasaki Steel Corp | ステンレス鋼帯の電解酸洗方法およびその電解酸洗装置 |
JPH07268700A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-17 | Shizuo Hikita | 金属の電解除錆方法と装置 |
US20020033344A1 (en) * | 1998-08-24 | 2002-03-21 | Hitachi, Ltd. | Steel strip descaling apparatus and a steel strip manufacturing appartus using the descaling apparatus |
JP2004315874A (ja) * | 2003-04-15 | 2004-11-11 | Toshio Fujiwara | ステンレス鋼板の連続焼鈍高電流密度電解脱スケール処理装置 |
US20070289878A1 (en) * | 2004-07-19 | 2007-12-20 | Siemens Vai Metals Technologies Gmbh & Co. | Method and Device for Picking Metals |
-
2015
- 2015-10-16 IT ITUB2015A004984A patent/ITUB20154984A1/it unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01225800A (ja) * | 1988-03-02 | 1989-09-08 | Girufuii Kk | 金属材料における酸化物皮膜の除去方法 |
JPH0324300A (ja) * | 1989-06-22 | 1991-02-01 | Kawasaki Steel Corp | ステンレス鋼帯の電解酸洗方法およびその電解酸洗装置 |
JPH07268700A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-17 | Shizuo Hikita | 金属の電解除錆方法と装置 |
US20020033344A1 (en) * | 1998-08-24 | 2002-03-21 | Hitachi, Ltd. | Steel strip descaling apparatus and a steel strip manufacturing appartus using the descaling apparatus |
JP2004315874A (ja) * | 2003-04-15 | 2004-11-11 | Toshio Fujiwara | ステンレス鋼板の連続焼鈍高電流密度電解脱スケール処理装置 |
US20070289878A1 (en) * | 2004-07-19 | 2007-12-20 | Siemens Vai Metals Technologies Gmbh & Co. | Method and Device for Picking Metals |
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