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254smo不锈钢板的酸洗工艺及原理

更新时间:2020-11-09 01:25:54 信息编号:1132445
254smo不锈钢板的酸洗工艺及原理
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在EN10088-1标准中,对不锈钢的定义是: 

铬的最低含量(按重量)不应低于10.5%,碳的最大含量不应高于1.2%。 

不锈钢可以通过添加一些其它的合金元素还提高其耐腐蚀的能力,如:镍、钼、氮、钛、铌等。这些元素的添加可以大大的提高不锈钢应用范围,和它的一些物理性能,如:成型性、强度、耐热性等。 

不锈钢的酸洗工艺概述  

酸洗工艺分为两段: 

★  首先,由硫酸酸洗或电解硫酸钠 ★  其次,混酸酸洗.  

不锈钢为什么能耐腐蚀? 

有以下原因决定: 

1.是它具有钝化的性质; 

2.是它富含铬; 

3.是它可以很自然的在钢铁表面形成氧化膜。这也就是大家所熟知的不锈钢的钝化。 

当不锈钢的清洁表面直接暴露于富含氧的空气当中时,这时不锈钢就会很自然的形成一个铬氧化物表层。当钢铁表面有足够的氧时,这种现象就会自发的和立即发生。并且当这种情况发生后,也不会立即停止,而是要持续一段时间,直到有足够的厚度。 

钢铁表面一但发生破损,则钝化层就会立即出现。  

钝化膜形成的正常条件是:直接与空气接触或与富含氧的水接触。在这种情况下即使发生要机械破坏(例如:擦伤或划伤),那么它也可以很快的进行自我修复。 

由于在一些特殊的情况下,不锈钢钝化膜破损之后很难再生成,因此不锈钢不是在任何情况下都是可以应用的。若不锈钢表面的活性比较高,那么就会很容易的产生腐蚀。像机械连接处、未完全焊接的焊缝处等。 

1. 破鳞、酸洗、钝化与去油的区别 

破鳞、酸洗、钝化这三个词很容易混淆,但是他们都是属于不同的工艺。在不锈钢的表面处理工艺当中,知道他们之间的区别是非常重要的。 

什么是“破鳞”?破鳞就是去除钢材表面厚厚的一层氧化物。这层氧化物通常都是黑灰色的。因此在轧制工厂,去除铁鳞是很关键的一步。去除铁鳞的方法分两步,第一步是机械疏松铁鳞,第二步是将疏松的铁鳞从钢材表面去除掉。去除完铁鳞之后,就应立即进行酸洗,来清除铁鳞下面的薄层金属表面。

如图: 

不锈钢表面的灰黑色鳞片 

什么是“酸洗”?酸洗就是去除不锈钢表面的那一层薄薄的金属。通常在酸洗不锈钢时用的就是硝酸和氢氟酸的混酸。

酸洗后的不锈钢表面 

什么是“钝化”?钝化通常是会在不锈钢表面自发的形成,但是有时也需要用一些氧化酸来进行辅助处理。不像酸洗,辅助氧化是没有金属被从不锈钢表面去除掉的。 

什么是“除油”?钢材表面油污的存在影响了不锈钢钝化膜的形成,而单独进行酸洗是不能够去除钢材表面的油污的。因此有必要进行脱脂处理。 

2. 对电解酸洗方式的效率和安全性上来说,不需要特别专业的知识。但是对于酸洗的工艺必须进行严格的控制,否则酸洗完成后,不锈钢的表面腐蚀的情况会立即发生。对不同钢级的不锈钢,有不同的酸洗时间。因此对于生产者来讲,知道不同的钢级要有不同的酸洗时间是非常重要的。  

不锈钢和耐酸合金钢在轧制和退火时,就会在带钢表面形成鳞层或氧化层。鳞层由铁铬氧化物、氧化铁和其它合金元素的氧化物组成。混合物的含量由铁、退火条件(温度、加热时间,气氛)和其它的参数决定。 

鳞层中有很大一部分金属氧化物形成一个棱形的结构,金属氧化物在酸中很难溶解.另外,在一定情况下,在鳞层下面产生一定成分和厚度的贫铬区,为了保证材料的性能,带钢表面铬的含量必须与内部一致,通过多阶段不同形式的酸洗,鳞层和贫铬区从带钢表面被清除。 

不锈钢酸洗原理

第一段酸洗: 化学酸洗   

热轧材料用硫酸酸洗  

与前面所述的一样,鳞层一部分由氧化铁组成。氧化铁能够通过化学方法有效除去。在硫酸的溶液中酸洗是有效的。 

在H2SO4中酸洗时,在带钢表面发生了一系列的化学反应. Fe3O4+4H2SO4=Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2O 

3CrO3+4 H2SO4=Cr2(SO)4+CrSO4+4 H2O+5/2O2 NiO+ H2SO4=NiSO4+ H2O 

鳞层的成分例如Fe2O3、NiO和Cr2O3,按下面反应被溶解。 

Fe2O3-6e=2Fe+−+323O2Cr2O3-6e=2 Cr+−+323O2NiO-2e=Ni+−+221O2

在经济允许和环境允许的情况下,用硫酸酸洗不锈钢来消除氧化铁层,消耗酸量小、排放气体简单、酸洗速度快。    

在硫酸酸洗之后,带钢表面将在研磨刷洗单元进行漂洗和刷洗,在这个单元残余的氧化层和污物将被清除。  

三、第一段酸洗:电解酸洗(硫酸钠),用于冷轧材料.

尽管硫酸酸洗对于热轧产品来说,对部分的消除氧化层提供了一条经济的途径,但对于冷轧材料来说不理想,对冷轧材料而言,在第一段酸洗用硫酸钠来去除带钢表面的氧化层,酸洗在硫酸钠溶液中进行,用直流电源电解除鳞,根据中性系统不间断的交换带钢的阳极和阴极。 

电解酸洗中进行了一系列的反应如下: 阳极反应: 

硫酸根失去电子: SO4-2e=SO4 −2−H2SO4生成: 2SO4+2H2O=2H2SO4+O2↑ 电解质产生: 2NaOH+ H2SO4= Na2SO4+2H2O 铬生成: Cr - 3e= Cr +3−+6

阴极反应: Na2SO4电解: Na2SO4=2Na+SO4+−2Na 失去电子: 2 Na+2e−=2Na ++NaOH生成:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 

氧化物的成分,例如Fe2O3、NiO和Cr2O3被溶解,反应如下: Fe2O3- 6e=2Fe+−+323O2       Cr2O3- 6e=2Cr+−+323O2 NiO-2 e=Ni+−+221O2 

同时氢氧化铁在溶液中形成. Fe+3H2O=Fe(OH)3↓+3H +3+Cr+3H2O= Cr (OH)3+3H +3+Ni+2H2O= Ni (OH)2+2H +2+在氧化层溶解后,铁离子及部分的镍离子和铬离子以氢氧化物的形式沉淀下来,另外镍也会形成. 

在用硫酸酸洗后,带钢表面用刷辊清洗,残余的氧化皮和氢氧化物沉淀被清除.  

四、第二段酸洗,混酸酸洗  

经过H2SO4/Na2SO4酸洗后,部分氧化层被清除,保留的氧化层以Fe-Cr-Ni氧化物的形式存在. 

一般来说,用硝酸和氢氟酸混合物来清除这些复杂的成分。同时如果有必要贫铬区也要清除. 

混酸工艺分两个阶段进行,在最后的酸洗槽中,少量残余的氧化物被清除掉,同时形成一个光亮的带钢表面,这样得到一个表面质量高的酸洗材料。 

在酸洗过程中,氧化层被溶解后,与含金属的浓缩酸混合,氢氟酸将金属离子转化为稳定的金属氧化物。同时生产部分的金属离子,氮的氧化物和水。 

五、废水处理   

废水中主要成分如下:酸性、SS、Cr6+、Ni2+、F-。其中Cr6+、Ni2+都是国家严格控制排放的一类毒物。    

废水经本工程处理后,出水清晰透明,各项指标均可达到国家允许的排放标准。废水可以回用于生产——这是环保治理的最高要求。 

六、生产酸槽      

它的设计必须满足如下要求      

①生产工件要求,一般酸槽根据管件、管材的长度设计为:长6~15米左右,宽、深各为1米左右。    

②酸槽必须耐氢氟酸、硝酸和高温(≤80℃)。同时考虑防撞措施。      

③能够充分考虑废气处理的需要。  

一般企业在工艺设计时①②点会充分考虑,③点则容易忽略,或者项目设计师缺乏环保

工程技术。这样形成的结果,往往生产中的酸雾弥漫,工作环境恶劣,外部环境污

染,最终成为企业的包袱。 

七、废气处理    

本项目的废气处理设计有三个关键地方要注意:  

①废气的收集,由于与工件操作面的矛盾,施工中要十分注意。        

②NOx废气不同于普通酸性废气,具有一定的处理难度。      

③废气是爆发型的。  

总之,不锈钢酸洗过程是不锈钢生产的一个必不可少的工段。酸洗的材料形态有带洗、管洗(含管件)、板洗、线材酸洗,间断或连续进行。但不管何种工艺的酸洗,不锈钢酸洗的生产线防腐,废水处理和废气处理都是极其重要的一个环节。而最终的表面质量和光洁度又是用户能否满意的关键。而这个关键又是由酸洗的配方中的具体参数决定的,如采用的温度、酸的浓度、配酸的比例、酸洗时间等因素决定。

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