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        300系奧氏體不銹鋼中厚板連續(xù)酸洗線單混酸段酸洗實(shí)踐

        2016-02-05 07:21:06武文青
        科學(xué)中國(guó)人 2016年36期
        關(guān)鍵詞:混酸中厚板氧化鐵

        武文青

        太鋼集團(tuán)臨汾鋼鐵有限公司

        300系奧氏體不銹鋼中厚板連續(xù)酸洗線單混酸段酸洗實(shí)踐

        武文青

        太鋼集團(tuán)臨汾鋼鐵有限公司

        對(duì)300系奧氏體不銹鋼中厚板連續(xù)酸洗線單混酸段酸洗機(jī)理研究、生產(chǎn)工藝過程質(zhì)量控制、大生產(chǎn)中存在的問題進(jìn)行了闡述、分析及注意事項(xiàng)。

        300系奧氏體不銹鋼中厚板;單混酸段酸洗;過程控制

        酸洗是不銹鋼中厚板生產(chǎn)的關(guān)鍵工序,酸洗質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和耐蝕性能。許多300系奧氏體不銹鋼中厚板酸洗工藝大多采用硫酸+混酸酸洗,其工藝流程為:預(yù)清洗→硫酸酸洗→硫酸段水清洗→混酸酸洗→混酸段水清洗→最終水清洗→熱風(fēng)烘干。

        太鋼集團(tuán)臨汾鋼鐵有限公司中板事業(yè)部也是采用以上酸洗工藝,由于設(shè)備出現(xiàn)故障,在連續(xù)酸洗線只有混酸段可生產(chǎn)的情況下生產(chǎn)普通的300系奧氏體不銹鋼中厚板,通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn),對(duì)比不同濃度下酸洗質(zhì)量,制定了連續(xù)酸洗線HNO3+HF混酸段工藝規(guī)范;300系奧氏體不銹鋼中厚板連續(xù)酸洗線HNO3+HF混酸段酸洗后的不銹鋼中厚板表面質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,酸洗效率比H2SO4+ (HNO3+HF)酸洗效率還高,酸洗溶蝕率是H2SO4+(HNO3+HF)酸洗的一半,金屬損耗較小。

        1 、單混酸段酸洗機(jī)理

        300系奧氏體不銹鋼中厚板形成的氧化鐵皮Fe203、Fe304、Fe0、FeO·Cr2O3、NiO·Cr2O3、Cr2O3都是不溶解于水的堿性氧化物,當(dāng)把它們?cè)谄浔砻嫔蠂姙⑺嵋簳r(shí),這些堿性氧化物就可與酸發(fā)生一系列化學(xué)變化。以及部分金屬鐵,等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成各種溶解性的金屬鹽類:

        (1)氧化鐵皮與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被溶解(溶解作用)。

        (2)金屬鐵與酸作用生成氫氣,機(jī)械地剝落氧化鐵皮(機(jī)械剝離作用)。

        (3)生成的原子氫使鐵的氧化物還原成易于酸作用的亞鐵氧化物,然后與酸作用而被去除(還原作用)。

        Fe2O3+HNO3+HF=FeFx(NO3)y+H2O

        HNO3+HF混酸酸洗機(jī)理

        Metal(=Me):表示金屬

        Me+4NHO3=Me(NO3)2+NO+2HO2

        Me(NO3)3+3HF=MeF3+3NHO3

        Me+4NHO3+3HF=MeF3+NO+2HO2

        300系奧氏體不銹鋼中厚板酸洗機(jī)理主要是通過硝酸HNO3的氧化性與氧化鐵皮發(fā)生化學(xué)反應(yīng),氧化產(chǎn)品表面不均勻的金屬層;通過添加氫氟酸HF來促進(jìn)其硝酸的氧化性,使金屬離子沉淀,特別是與Cr的反應(yīng)較快,提高酸洗效率,并為300系奧氏體不銹鋼中厚板鈍化提供輔助處理。

        2 、300系奧氏體不銹鋼中厚板連續(xù)酸洗線單混酸段酸洗過程控制

        (1)混酸連續(xù)酸洗線酸洗過程工藝參數(shù)控制

        混酸酸洗系統(tǒng)鋼種3規(guī)預(yù)清洗系統(tǒng)預(yù)清輥格,mm洗水溫,℃鋼板出預(yù)清洗溫度,℃HF濃度,g∕l HNO3濃度,g∕l酸液溫度,℃Fe ++, g∕l 0 0系≤30>30 65≥45 53.1 202.9 40速,m∕min 2 1.5 18. 3

        (2)酸洗時(shí)配好新酸后,由于氫氟酸濃度較高,氧化反應(yīng)強(qiáng)烈,單混酸段酸洗溶液中鐵離子的含量迅速升高,金屬損耗過大,而單混酸段混酸的濃度迅速降低,金屬損耗較大。特別注意的是,300系奧氏體不銹鋼中厚板此時(shí)通過單混酸段酸洗可能會(huì)出現(xiàn)過酸洗的現(xiàn)象,中厚板表面表現(xiàn)為酸印。當(dāng)300系奧氏體不銹鋼中厚板洗到一定量時(shí),酸液濃度下降,化學(xué)反應(yīng)進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的階段,鐵離子含量與酸液濃度變化幅度不大,酸洗反應(yīng)充分,不銹鋼中厚板表面氧化鐵皮和貧鉻層被酸洗掉,鋼板表面質(zhì)量均勻。連續(xù)酸洗線單混酸段酸洗300系奧氏體不銹鋼中厚板時(shí)最好先酸洗316系列不銹鋼,當(dāng)鐵離子達(dá)到10g∕l的情況下再酸洗304系列不銹鋼,321系列不銹鋼鐵離子達(dá)到15g∕l時(shí)酸洗最好,避免不銹鋼下表面由于過酸洗出現(xiàn)酸印缺陷。

        (3)在連續(xù)酸洗線混酸段酸洗中,厚度≥30mm的不銹鋼溫度加熱較慢,與酸反應(yīng)不夠充分,在酸洗中輥速按1.5 m∕min控制,避免鋼板下表面出現(xiàn)由于輥速過快,酸洗反應(yīng)不完全出現(xiàn)黑沫缺陷。

        3 、結(jié)論

        (1)通過連續(xù)線混酸段酸洗不銹鋼實(shí)踐,只用混酸段酸洗常規(guī)的300系奧氏體不銹鋼中厚板是可行的。通過批量生產(chǎn),連續(xù)酸洗線單混酸段酸洗300系奧氏體不銹鋼中厚板表面色澤均勻,顏色發(fā)白,和H2SO4+(HNO3+HF)酸洗后的表面顏色略有不同,表面的鈍化質(zhì)量和耐蝕性沒有明顯差異。

        (2)300系奧氏體不銹鋼中厚板HNO3+HF混酸連續(xù)線酸洗表面質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,酸洗效率比H2SO4+(HNO3+HF)酸洗效率高,酸洗溶蝕率是H2SO4+(HNO3+HF)酸洗的一半,金屬損耗較小。

        (3)通過批量HNO3+HF混酸連續(xù)線酸洗300系奧氏體不銹鋼中厚板,HNO3+HF混酸連續(xù)線工藝參數(shù)易于控制,獲得良好且穩(wěn)定的產(chǎn)品表面質(zhì)量,使公司在只有HNO3+HF混酸段的情況下可正常生產(chǎn),即保證了產(chǎn)品質(zhì)量,又完成了不銹鋼合同交付。

        [1]蔡開科,程富士.主編《不銹鋼生產(chǎn)工藝》冶金工業(yè)出版社

        [2]馮捷,賈艷.主編《現(xiàn)代不銹鋼酸洗工藝》冶金工業(yè)出版社

        武文青(1983-),男,漢族,工程師,大專,函授本科,研究方向:酸洗工藝研究。

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