300系奥氏体不锈钢中厚板连续酸洗线单混酸段酸洗实践

2016-02-05武文青

科学中国人 2016年36期

关键词：氧化铁酸洗奥氏体

武文青

太钢集团临汾钢铁有限公司

300系奥氏体不锈钢中厚板连续酸洗线单混酸段酸洗实践

武文青

太钢集团临汾钢铁有限公司

对300系奥氏体不锈钢中厚板连续酸洗线单混酸段酸洗机理研究、生产工艺过程质量控制、大生产中存在的问题进行了阐述、分析及注意事项。

300系奥氏体不锈钢中厚板；单混酸段酸洗；过程控制

酸洗是不锈钢中厚板生产的关键工序，酸洗质量直接关系到产品的外观质量和耐蚀性能。许多300系奥氏体不锈钢中厚板酸洗工艺大多采用硫酸+混酸酸洗，其工艺流程为：预清洗→硫酸酸洗→硫酸段水清洗→混酸酸洗→混酸段水清洗→最终水清洗→热风烘干。

太钢集团临汾钢铁有限公司中板事业部也是采用以上酸洗工艺，由于设备出现故障，在连续酸洗线只有混酸段可生产的情况下生产普通的300系奥氏体不锈钢中厚板，通过实验室试验，对比不同浓度下酸洗质量，制定了连续酸洗线HNO3+HF混酸段工艺规范；300系奥氏体不锈钢中厚板连续酸洗线HNO3+HF混酸段酸洗后的不锈钢中厚板表面质量满足标准要求，酸洗效率比H2SO4+ (HNO3+HF)酸洗效率还高，酸洗溶蚀率是H2SO4+(HNO3+HF)酸洗的一半，金属损耗较小。

1 、单混酸段酸洗机理

300系奥氏体不锈钢中厚板形成的氧化铁皮Fe203、Fe304、Fe0、FeO·Cr2O3、NiO·Cr2O3、Cr2O3都是不溶解于水的碱性氧化物，当把它们在其表面上喷洒酸液时，这些碱性氧化物就可与酸发生一系列化学变化。以及部分金属铁，等物质发生化学反应，生成各种溶解性的金属盐类：

（1）氧化铁皮与酸发生化学反应而被溶解（溶解作用）。

（2）金属铁与酸作用生成氢气，机械地剥落氧化铁皮（机械剥离作用）。

（3）生成的原子氢使铁的氧化物还原成易于酸作用的亚铁氧化物，然后与酸作用而被去除（还原作用）。

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

HNO3+HF混酸酸洗机理

Metal(=Me):表示金属

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

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

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

300系奥氏体不锈钢中厚板酸洗机理主要是通过硝酸HNO3的氧化性与氧化铁皮发生化学反应，氧化产品表面不均匀的金属层；通过添加氢氟酸HF来促进其硝酸的氧化性，使金属离子沉淀，特别是与Cr的反应较快，提高酸洗效率，并为300系奥氏体不锈钢中厚板钝化提供辅助处理。

2 、300系奥氏体不锈钢中厚板连续酸洗线单混酸段酸洗过程控制

（1）混酸连续酸洗线酸洗过程工艺参数控制

混酸酸洗系统钢种3规预清洗系统预清辊格，mm洗水温，℃钢板出预清洗温度，℃HF浓度，g∕l HNO3浓度，g∕l酸液温度，℃Fe ++, g∕l 0 0系≤30＞30 65≥45 53.1 202.9 40速，m∕min 2 1.5 18. 3

（2）酸洗时配好新酸后，由于氢氟酸浓度较高，氧化反应强烈，单混酸段酸洗溶液中铁离子的含量迅速升高，金属损耗过大，而单混酸段混酸的浓度迅速降低，金属损耗较大。特别注意的是，300系奥氏体不锈钢中厚板此时通过单混酸段酸洗可能会出现过酸洗的现象，中厚板表面表现为酸印。当300系奥氏体不锈钢中厚板洗到一定量时，酸液浓度下降，化学反应进入了一个相对稳定的阶段，铁离子含量与酸液浓度变化幅度不大，酸洗反应充分，不锈钢中厚板表面氧化铁皮和贫铬层被酸洗掉，钢板表面质量均匀。连续酸洗线单混酸段酸洗300系奥氏体不锈钢中厚板时最好先酸洗316系列不锈钢，当铁离子达到10g∕l的情况下再酸洗304系列不锈钢，321系列不锈钢铁离子达到15g∕l时酸洗最好，避免不锈钢下表面由于过酸洗出现酸印缺陷。

（3）在连续酸洗线混酸段酸洗中，厚度≥30mm的不锈钢温度加热较慢，与酸反应不够充分，在酸洗中辊速按1.5 m∕min控制，避免钢板下表面出现由于辊速过快，酸洗反应不完全出现黑沫缺陷。