武文青

太鋼集團臨汾鋼鐵有限公司

300系奧氏體不銹鋼中厚板連續(xù)酸洗線單混酸段酸洗實踐

武文青

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

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，通過實驗室試驗，對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)把它們在其表面上噴灑酸液時，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，機械地剝落氧化鐵皮（機械剝離作用）。

（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）酸洗時配好新酸后，由于氫氟酸濃度較高，氧化反應(yīng)強烈，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通過單混酸段酸洗可能會出現(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，酸液濃度下降，化學(xué)反應(yīng)進入了一個相對穩(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最好先酸洗316系列不銹鋼，當(dāng)鐵離子達到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到15g∕l時酸洗最好，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。