MXPA97001425A - Procedimiento de decapado o desoxidacion de una pieza de acero y principalmente de una banda de chapa de acero inoxidable - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de decapado o desoxidación de una pieza de acero y principalmente de una banda de chapa de acero inoxidable, que consiste en aplicar una solución acuosa de decapado o desoxidación constituida deácido clorhídrico de iones férricos y ferrosos de decapado o desoxidación en solución, y con objeto de conservar un poder decapante o desoxidante en la solución acuosa deácido clorhídrico que tiene un pH inferior a 1, para mantener la concentración en iones Fe3+, a un valor comprendido entre 1 g/litro y 300 g/litro, por reoxidación por medio de una oxigenación de los iones Fe2+ generados durante el decapado o desoxidación, el potencial REDOX se mantiene a un valor comprendido entre 0 y 800 mV potencial medido entre un electrodo de platino y un electrodo de referencia Ag/AgCl colocados en la solución.

Description

PROCEDIMIENTO DE DECAPADO O DESOXIDACIÓN DE UNA PIEZA DE ACERO Y PRINCIPALMENTE DE UNA BANDA DE CHAPA DE ACERO INOXIDABLE CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un procedimiento de desoxidación de una pieza de acero y principalmente de una banda de chapa de acero inoxidable.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se conoce a partir de la patente japonesa No. JP S 56-171638 un procedimiento de descalaminado del alambre de acero en el cual el alambre es decapado o desoxidado en un baño de ácido clorhídrico durante un intervalo de tiempo comprendido entre 20 y 40 minutos, el baño tiene una concentración de ácido clorhídrico comprendida entre 10 y 20% en peso. Para acelerar la desoxidación o decapado, se modifica la concentración en ácido del baño. Sin embargo, se enseña que una solución muy concentrada ocasiona desprendimientos o liberaciones de humos y obliga a subdimensionar el tamaño o extensión de las instalaciones en perjuicio del costo. De acuerdo con REF: 24196 la técnica propuesta en este documento, se agrega una cantidad de FeCl2 una concentración que puede llegar hasta la saturación así como una cantidad de FeCl^ de manera que los potenciales de oxidorreducción de Fe +/Fe + sean medidos durante el descalaminado. El potencial se ajusta por la adición de FeCl~ vía una tubería de inyección. Los procesos de desoxidación o decapado consisten en la disolución por HCl del substrato ferroso lo cual engendra una liberación de hidrógeno. También se precisa en este documento que, de manera general, los baños de desoxidación o decapado a base de ácido clorhídrico generan una corrosión del acero del tipo por picadura. También se conoce, por ejemplo de la patente JP H2-205692, un baño de desoxidación o decapado de aceros inoxidables, en el cual los productos laminados en caliente o sometidos a un recocido, son decapados en una solución de ácido sulfúrico que contiene iones Fe y Fe , dicha solución contiene al menos 10 g/litro de hierro, el decapado o la desoxidación se efectúa aireando o ventilando la solución por el aire insuflado a un régimen o caudal de al menos 100 ml/ n y por litro de solución. En este tipo de baño, la insuflación de aire tiene por única función la soldadura de la solución pues es bien conocido que en el medio sulfúrico el potencial de oxidación del hierro es tal que una simple soldadura al aire no puede oxidar el hierro Fe en Fe +. También se conoce del certificado de utilidad No. FR 2551465, asociado a la patente EP No. 0236 354, un procedimiento de desoxidación o decapado en continuo de una banda de acero inoxidable, en el cual se utiliza un baño de desoxidación o decapado compuesto principalmente de ácido fluorhídrico que contiene iones férricos, la desoxidación de la banda de acero se realiza manteniendo la cantidad de hierro férrico a por lo menos 15 g/1 por la oxidación del baño por medio de una inyección de aire o de la introducción complementaria de otro oxidante manteniendo el potencial REDOX de dicho baño en un intervalo de valores comprendidos entre 0 y 800 V. Se enseña en estos documentos la función oxidante del aire que oxida los iones Fe en iones Fe , la reacción de decapado se efectúa sin desprendimiento o liberación de hidrógeno. La presente volvió a encontrar también en el campo del decapado de aceros inoxidables un número consecuente de documentos que describen los procedimientos de decapado o desoxidación del cual los baños están constituidos de una mezcla de dos o tres ácidos citados anteriormente con el objeto de evitar la utilización clásica del ácido nítrico el cual tiene el inconveniente de generar derivados contaminantes de este ácido del tipo NOx. En el campo de la producción de una banda de chapa laminada de acero y principalmente de acero inoxidable, en una línea, en continuo, la chapa se somete sucesivamente a: un tratamiento mecánico, por ejemplo de aplanamiento bajo tracción y/o granallado; un decapado o desoxidación primaria, - una operación de transformación como por ejemplo de laminado. operaciones de recocido, un decapado o desoxidación final, una operación de acabado como por ejemplo un laminado en frío de tipo "skin pass" (laminación de endurecimiento). Una reducción muy importante de la duración del tratamiento de decapado o desoxidación del acero es impuesta para evitar una acumulación de la banda entre los diferentes dispositivos de la línea. Tal línea de elaboración tiene la ventaja de reducir la manutención intermediaria y el stock o depósito. Se expone, sobre esta línea, el problema del decapado o desoxidación y en particular de un decapado en un tiempo impuesto corto, para evitar, de manera imperativa, una acumulación de la banda tratada entre los diferentes dispositivos en enlace o en coordinación sobre la línea de producción de la banda. Un número importante de opciones, en los procedimientos de decapado o desoxidación han sido enfocados teniendo en cuenta el criterio más importante del decapado o desoxidación que deriva la velocidad de decapado o también la duración mínima durante la cual la banda debe estar en contacto con la solución de decapado o desoxidación.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención tiene por objeto proponer un procedimiento de decapado o desoxidación que asegure, en un tiempo muy corto, el decapado o la desoxidación de una pieza de acero y principalmente de una banda en acero inoxidable, el tiempo de decapado es compatible con las duraciones impuestas sobre una línea de producción de la pieza o banda de chapa.

La invención tiene por objeto un procedimiento de decapado o desoxidación de una pieza de acero y principalmente de una banda de chapa en acero inoxidable, que consiste en aplicar una solución acuosa de decapado o desoxidación constituida de ácido clorhídrico y de iones férricos y ferrosos de decapado o desoxidación en solución, y, con objeto de conservar- un poder decapante constante de la solución acuosa de ácido clorhídrico que tiene un pH inferior a 1 , para mantener la concentración en iones Fe a un valor comprendido entre 1 g/litro y 300 g/litro, por reoxidación por medio de una oxigenación de los iones Fe + generados durante el decapado, el potencial REDOX es mantenido a un valor comprendido entre 0 y 800 mV, potencial medido entre un electrodo de platino y un electrodo de referencia Ag/AgCl colocados en la solución. Las otras características de la invención son: la reoxidación de los iones Fe por oxigenación se realiza por aireación de la solución decapante o desoxidante, la aireación de la solución decapante se realiza por los medios elegidos entre: extracción y descarga de la solución al aire libre, sopladura o burbujeo, soldadura, inyección de un gas que contiene el elemento oxígeno, aspersión de la solución decapante en un recinto que contiene aire, la reoxidación se completa por la adición de compuestos elegidos entre: los peróxidos y/o las persales y de preferencia el peróxido de hidrógeno (H_02) y/o el permanganato de potasio (KMnO.), la solución que se trata presenta, de preferencia, una concentración en ácido clorhídrico comprendida entre 35 ' g/litro y 250 g/litro, la solución que se trata se aplica a una temperatura comprendida entre 10°C y 95 °C y de preferencia entre 65°C y 85°C. se calienta la pieza a tratar previo a la aplicación de la solución, el tiempo de aplicación de la solución sobre la banda es inferior a 2 min., se ajusta el potencial REDOX entre 0 V y 800 mV y de preferencia entre 400 V y 600 mV, por la adición o aportación de un compuesto y/o de un gas oxidante. La invención se refiere igualmente a la utilización del procedimiento de decapado o desoxidación de conformidad con la invención en el campo del decapado acelerado de una pieza de acero y principalmente de una banda de acero inoxidable en una instalación de producción en línea, en continuo de la banda de acero.

La invención también se refiere a una línea de producción, en continuo, de una banda de chapa laminada de acero y principalmente de acero inoxidable en la cual la banda se somete sucesivamente a: - un tratamiento mecánico, por ejemplo de aplanamiento bajo tracción y/o grenaillage (acción de proteger de la granalla a la superficie de una pieza con la ayuda de una turbina ) , - un decapado o desoxidación primaria, - una operación de transformación como por ejemplo de laminado, - operaciones de recocido, - un decapado o desoxidación final, - una operación de acabado como por ejemplo un laminado en frío de tipo "skin pass" (laminación de endurecimiento), al menos uno de los decapados o desoxidaciones consiste en aplicar una solución acuosa de decapado o desoxidación constituida de ácido clorhídrico y de iones férricos y ferrosos de decapado en solución, y, con objeto de conservar un poder decapante constante de la solución acuosa de ácido clorhídrico que tiene un pH inferior a 1 , para mantener la concentración de iones Fe +, a un valor comprendido entre 1 g/litro y 300 g/litro, por reoxidación por medio de una oxigenación de los iones Fe + generados durante el decapado o desoxidación, el potencial REDOX es mantenido a un valor comprendido entre 0 y 800 mV, potencial medido entre un electrodo de platino y un electrodo de referencia Ag/AgCl colocados en la solución. La descripción que sigue hará comprender mejor la invención. Entre los diferentes procedimientos de decapado o desoxidación conocidos, los baños de decapado o desoxidación a base de ácido clorhídrico son considerados como que generan o generadores de una corrosión de la superficie de las piezas decapadas, esta corrosión es del tipo por picadura. Los procedimientos de decapado o desoxidación no contaminantes utilizan, de preferencia, soluciones que comprenden solos o en combinación, en diferentes concentraciones, los ácidos sulfúrico y fluorhídrico. Diferentes soluciones decapantes o desoxidantes han sido probadas con el objeto de obtener un decapado o desoxidación rápida principalmente en una banda de acero inoxidable, a fin de que esta pueda ser utilizable, en continuo, después del decapado o la desoxidación, en una instalación en línea de producción de una banda de chapa, la instalación de decapado es insertada, en la línea, entre los dispositivos de transformación del acero como por ejemplo una cepilladora o aplanadora bajo tracción y un laminador. De preferencia, las pruebas de decapado o de desoxidación han sido realizadas con un solo ácido, para evitar la formación de compuestos complejos insolubles, la solución está destinada a ser reciclada o recirculada, es decir, reutilizada en el decapado o desoxidación. En una prueba comparativa de soluciones decapantes que contienen un ácido sulfúrico, fluorhídrico o clorhídrico, se ha constatado que el ácido clorhídrico en solución concentrada presenta una eficacia sorprendente en el campo de la velocidad de decapado o desoxidación. Se ha comparado: una solución decapante o desoxidante A acuosa de ácido sulfúrico de normalidad 4 N, que corresponde a una concentración de 196 g/litro de ácido y que contiene 60 g/litro de hierro total. una solución decapante o desoxidante B acuosa de ácido fluorhídrico de normalidad 4N, que corresponde a una concentración de 80 g/litro de ácido y que contiene 60 g/litro de hierro total. - una solución decapante o desoxidante C acuosa de ácido clorhídrico de normalidad 4N que corresponde a una concentración de 146 g/litro de ácido y que contiene 60 g/litro de hierro total. Estas soluciones decapantes o desoxidantes han sido probadas en eficacia de decapado o desoxidación, teniendo en cuenta su eficacia máxima por el arreglo del potencial REDOX que corresponde a diferentes concentraciones de ácido utilizadas. El tiempo de permanencia se adapta a la composición del acero y al tipo de óxido a decapar o desoxidar. En la prueba de decapado o desoxidación con la solución acuosa de ácido clorhídrico, el potencial REDOX se fija a 460 mV con relación a un electrodo de referencia Ag/AgCl, el potencial se mantiene constante por inyección de aire y aportación complementaria de peróxido de hidrógeno. La tabla 1 posterior presenta las diferentes velocidades de decapado o desoxidación medidas en pérdida de materia en gramos por metro cuadrado y por segundo para diferentes matices de acero: Acero Solución A Solución B Solución C La invención AISI 304 0.41; 0.37 0.42; 0.37 0.59 0.28; 0.27 0.31; 0.27 0.63-0.56 AISI 316L 0.31 0.40 0.53 AISI 430 0.46 - 0.46 0.92; 0.90 1.6 - 1.1 AISI 430 Ti 0.65 - 0.67 1.01; 0.99 1.5 - 1.8 AISI 409 0.55 - 0;58 0.93; 0.96 1.3 - 1.6 De ello se deduce que el decapado o desoxidación en solución clorhídrica es de una eficacia notable en el campo de la velocidad de decapado o desoxidación. Además, se ha constatado que para una misma duración de decapado o desoxidación, los restos o residuos de óxidos son claramente menores después del decapado o desoxidación con solución clorhídrica. Por otra parte, la superficie de la banda decapada o desoxidada con una solución clorhídrica presenta un aspecto blanco, sin picadura, mientras que la superficie de la banda decapada o desoxidada con una solución acuosa de ácido sulfúrico presenta un aspecto negruzco. Después de esta comparación remarcable, diferentes ensayos han sido efectuados para delimitar los diferentes parámetros de optimización de la solución decapante o desoxidante: Variación de la concentración en ácido clorhídrico: Los ensayos de decapado o desoxidación han sido efectuados con soluciones decapantes o desoxidantes C acuosas de ácido clorhídrico de normalidad comprendida entre 3N y 5N que corresponde a una concentración comprendida entre 108 g/litro y 180 g/litro de ácido y que contiene 60 g/litro de hierro total. En estos ensayos de decapado o desoxidación, el potencial REDOX se fija a 460 mV con respecto a un electrodo de referencia Ag/AgCl, el potencial se mantiene constante por inyección de aire y aportación complementaria de peróxido de hidrógeno, la temperatura de la solución se mantiene a 80°C. En estas condiciones, la velocidad de decapado o desoxidación aumenta con la concentración de ácido y puede alcanzar valores de hasta dos a tres veces superiores a este que son con los baños de referencia A o B. Para acopseguir tal eficacia de decapado o desoxidación, se controla el potencial de óxido reducción del baño de acuerdo con la invención, control efectuado por la adición principalmente de peróxido de hidrógeno en complemento de inyección de aire, lo cual permite guardar un alto nivel de agresividad y tratar en continuo, principalmente sobre una línea de laminado, las bandas de chapa sobre las cuales es aplicada la solución. - Variación de la concentración en hierro total: Los ensayos de decapado o desoxidación se han efectuado con soluciones decapantes o desoxidantes C acuosas de ácido clorhídrico de normalidad 4N que corresponde a una concentración de 146 g/litro de ácido y que contiene de 30 g/litro a 250 g/litro de hierro total. Con una concentración en hierro de aproximadamente 250 g/litro, el hierro está en límite de solubilidad en la solución de ácido. En estos ensayos de decapado o desoxidación con la solución clorhídrica, el potencial REDOX es fijado a 460 mV con respecto a un electrodo de referencia Ag/AgCl, el potencial se mantiene constante por inyección de aire y aportación complementaria de peróxido de hidrógeno, la temperatura de la solución se mantiene a 80°C. En estas condiciones, la velocidad de decapado o desoxidación aumenta con la concentración en hierro y alcanza valores hasta tres veces superiores a aquéllos que son con los baños clásicos A o B.

Variación de la temperatura: Las temperaturas de la solución de decapado o desoxidación pueden variar de 10°C a 95°C y varían de preferencia entre 65 °C y 85°C. La velocidad de decapado o desoxidación aumenta con la temperatura.

Debajo de 70 °C, la velocidad de decapado o desoxidación aumenta modaradamente con la temperatura, cuando la temperatura alcanza de 70°C a 85°C, la velocidad de decapado o desoxidación aumenta aproximadamente 20%. Aunque debajo de una cierta temperatura, se puede producir una evaporación no despreciable, se puede considerar en una instalación, un recinto cerrado, que permita la utilización de la solución a una temperatura superior a 85°C, asociada a un dispositivo de condensación de la solución para una reutilización. Para aprovechar el efecto de la temperatura, es posible calentar la pieza o la banda de chapa para compensar los efectos de inercia térmica. - Variación del potencial REDOX: La medida del potencial REDOX es un medio de control de la calidad de decapado o desoxidación de la solución en una instalación industrial, para una optimización de la velocidad del decapado o desoxidación y el mantenimiento de la calidad constante a, eficacia constante del decapado o desoxidación.

La velocidad de decapado o desoxidación puede aumentar de 30% a 50% cuando se lleva o fija el potencial REDOX de 400 mV a 600 mV. La velocidad de decapado o desoxidación puede ser modulada agregando en el baño de ácido clorhídrico de acuerdo con la invención, una cantidad de otro ácido como por ejemplo del ácido fluorhídrico en una proporción inferior a 40 g/litro.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro a partir de la presente descripción.

Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de decapado o desoxidación de una pieza de acero y principalmente una banda de acero inoxidable, caracterizado porque consiste en aplicar una solución acuosa de decapado o desoxidación constituida de ácido clorhídrico y de iones férricos y ferrosos de decapado en solución, y con objeto de conservar un poder decapante o desoxidante constante en la solución acuosa de ácido clorhídrico que tiene un pH inferior a 1 , para mantener la concentración en iones Fe +, a un valor comprendido entre 1 g/litro y 300 g/litro, por reoxidación por medio de una oxigenación de iones Fe generados durante el decapado o desoxidación, el potencial REDOX se mantiene a un valor comprendido entre 0 y 800 V potencial medido entre un electrodo de platino y un electrodo de referencia Ag/AgCl colocados en la solución.

2. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la reoxidación de iones Fe por oxigenación se realiza por aireación de la solución decapante o desoxidante.

3. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la aireación de la solución decapante o desoxidante se realiza por los medios elegidos entre: extracción por medio de una bomba y descarga de la solución al aire libre, burbujeo o sopladura, soldadura, inyección de un gas que contiene el elemento oxígeno, aspersión de la solución decapante o desoxidante en un recinto que contiene aire.

4. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la reoxidación se completa por la adición de compuestos elegidos entre: los peróxidos, las persales, y de preferencia el peróxido de hidrógeno H_02 , el permanganato de potasio KMn04.

5. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la solución presenta, de preferencia, una concentración en ácido clorhídrico comprendida entre 35 g/litro y 250 g/litro.

6. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la solución que se trata es aplicada en un intervalo de temperatura comprendido entre 10°C y 95°C y de preferencia entre 65°C y 85°C.

7. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se calienta la pieza a tratar previamente a la aplicación de la solución.

8. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el tiempo de aplicación de la solución sobre la banda es inferior a 2 min.

9. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se ajusta el potencial REDOX entre 400 mV y 600 mV.

10. La utilización del procedimiento de decapado o desoxidación, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el campo del decapado o desoxidación acelerada de una pieza de acero y principalmente de una banda de acero inoxidable, en una instalación de producción, en línea en continuo de la banda.

11. Una línea de producción, en continuo, de una banda de chapa laminada en acero y principalmente en acero inoxidable que utiliza el procedimiento de decapado o desoxidación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque la banda se somete en forma sucesiva a: un tratamiento mecánico, por ejemplo de aplanado o cepillado bajo tracción y/o de granallado; un decapado o desoxidación primaria, - una operación de transformación como por ejemplo de laminado, operaciones de recocido, un decapado o desoxidación final, una operación de acabado como por ejemplo un laminado en frío de tipo "skin pass" (laminación de endurecimiento), al menos uno de los decapados o desoxidaciones consiste en aplicar una solución acuosa de decapado o desoxidación constituida de ácido clorhídrico y de iones férricos y ferrosos de decapado o desoxidación en solución, y, con objeto de conservar un poder decapante o desoxidante constante de la solución acuosa de ácido clorhídrico que tiene un pH inferior a 1 , para mantener la concentración en iones Fe +, a un valor comprendido entre 1 g/litro y 300 g/litro, por reoxidación por medio de una oxigenación de iones Fe + generados durante el decapado o desoxidación, el potencial REDOX se mantiene a un valor comprendido entre 0 y 800 mV, potencial medido entre un electrodo de platino y un electrodo de referencia Ag/AgCl colocados en la solución.