氧化的电解酸浴中的不锈钢酸洗制造技术

设计用于酸洗金属带例如不锈钢带的酸洗方法降低了HF和/或HNO

Pickling of stainless steel in an oxidized electrolytic acid bath

The pickling process designed for pickling of metal strips such as stainless steel strips reduces HF and / or HNO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化的电解酸浴中的不锈钢酸洗优先权本申请要求2011年9月26日提交的名称为“氧化的电解酸浴中的不锈钢酸洗”的美国临时专利申请序号61/539,259的优先权，其公开通过引用合并于此。
技术介绍
金属带例如不锈钢带的退火可能导致在金属带的表面上形成氧化物，这些氧化物例如由铁、铬、镍和其他相关金属氧化物组成，并在应用所述金属带之前将其去除或还原。然而，不锈钢的氧化物可以耐受常见的酸处理。此外，这些氧化物紧紧粘附于基础金属上，因此可能需要钢带的机械破鳞，如喷砂、辊式弯板或平整或电解浴和/或熔融盐浴处理，然后进行酸洗（去除所述带的表面上的氧化物）从而在酸洗所述带之前使这些氧化物松弛或使氧化物表面具有更多的孔。通常，使用硝酸和氢氟酸的组合；或使用过氧化氢、硫酸和氢氟酸的组合去除或“酸洗掉”不锈钢表面上的氧化物，例如2003年11月11日授权的名称为“HydrogenPeroxidePicklingSchemeforStainlessSteelGrades”的美国专利No.6,645,306所公开的，该专利通过引用合并于此。这种酸，特别是氢氟酸是昂贵的，此外，硝酸被认为不是环境友好的。
技术实现思路
本申请描述了通过制备酸例如硫酸（H2SO4）、过量的过氧化氢（H2O2）的混合物和至少一个电极组来酸洗不锈钢的方法，所述电极组包括至少一个阴极或阳极并将电流施加到通过所述混合物的金属带(例如不锈钢带)。由于过量的H2O2，所有硫酸亚铁被转化为硫酸铁(Fe2(SO4)3)，其本身作为氧化剂。所述方法相比已知的酸洗方法允许降低酸洗方法中消耗的总化学物质，尤其是相对于已知酸洗方法降低硝酸(HNO3)和/或氢氟酸(HF)。此外，可以使用以上公开的酸如硫酸（H2SO4）、过量的过氧化氢（H2O2）的混合物和至少一个电极组在不将HF引入酸洗方法的情况下酸洗某些铁素体不锈钢。附图简要说明尽管说明书以特别指出和明确要求本专利技术的权利要求书结束，但据信本专利技术将通过结合附图的某些实施例的以下描述而被更好地理解，其中相同的附图标记表示相同的要素，其中：图1描绘现有技术的不锈钢带的酸洗的三槽排列的示意图；图2描绘钢带的酸洗的三槽排列的示意图，其中第一槽包括阴极-阳极-阴极电极组；和图3描绘不锈钢带的酸洗的电解排列的第一槽示意图。附图不意欲以任何方式限制，且预期本专利技术的多种实施方式可以多种其他方式来进行，包括附图中不一定描绘的那些。结合在说明书中并形成说明书一部分的附图阐明了本专利技术的若干方面，并和说明书一起用来解释本专利技术的原理；然而，应理解，本专利技术不限制于所示的精确排列。专利技术详述以下某些实施例的描述不应用于限制本专利技术的范围。通过以下描述，新型酸洗过程的其他实施例、特征、方面、实施方式和优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。如同将实现的，本专利技术能够在不离开本专利技术的情况下通过其他不同和明显的方面实施。因此，附图和说明书本质上应被认为是说明性的而非限制性的。本专利技术涉及用于酸洗以连续方式加工的金属，特别是酸洗热轧、热轧并退火、或冷轧并退火的不锈钢带的方法。所述方法包含至少一个酸洗槽并任选地可以包括至少一个预酸洗槽、滚刷槽、去污槽、过滤单元或换热器。例如，所述方法可以包含一系列机械和/或化学的预酸洗步骤、一个或多个酸洗槽、和冲洗并干燥经处理材料的后处理步骤，所述步骤都是本领域已知的。预处理步骤例如可以包括喷丸、拉伸平整、熔融浴暴露或根据本文教导对于本领域技术人员显而易见的合适预处理步骤。这种预处理步骤机械地破碎和/或去鳞和/或化学地减少金属带上的鳞层以制备更有效酸洗的金属带。氧化物的性质和将它们从基础金属去除的处理取决于基础金属的合金组成。不锈钢富含铬(Cr)，且当受热时它们形成富含Cr的氧化物。富Cr氧化物相对耐受大部分酸/对大部分酸的侵蚀是非活性的。它们通常需要使用酸例如(HNO3)和氢氟酸(HF)的组合来完全去除它们。HF的功能是渗透保护性的富Cr氧化物，然后允许氧化性酸例如HNO3来溶解贫Cr基础金属并阻止基础金属在氧化层完全去除之前过早钝化。HF是昂贵的化学品以及HNO3由于环境问题而趋向于不受欢迎。所描述的方法通过使用具有至少一个阴极和至少一个阳极的至少一种电极组、过量的氧化剂例如H2O2的额外的酸洗能力降低了所需的酸特别是HNO3和/或HF的浓度，而不会负面地影响生产率。过量的氧化剂产生另一种氧化剂，且另一种氧化剂例如Fe2(SO4)3的能力起到强烈地侵蚀富氧化物并因此从基础金属中释放/溶解氧化物的作用。所述方法允许从已知的酸洗方法中降低酸洗方法中消耗的总化学物质并相对于已知酸洗方法降低硝酸(HNO3)和/或氢氟酸(HF)。在已知酸洗方法中，将热轧的金属材料、热轧并退火的金属材料、和/或冷轧并退火的金属材料例如不锈钢带在混合酸的组合中处理并暴露于一系列酸洗罐或槽。在一种已知的方法中，第一槽可以包括硫酸（H2SO4）和HF。第二槽可以包括HNO3和HF。最后的槽可以包括HNO3以使金属带的表面钝化，然后其被冲洗并干燥。图1显示已知的现有技术酸洗方法，其具有三个槽。第一槽10包含H2SO4并还可以包含HF。第二槽12包含HNO3和HF。第三槽14包含HNO3。不锈钢带16以连续方式以箭头A方向通过第一槽10、第二槽12和第三槽14的每一个。公开了一种方法，其可以减少或省略用于铁素体不锈钢的第二槽中HNO3和HF浴的需要，并降低用于奥氏体和马氏体不锈钢的这种HNO3和HF浴中所需的浓度。所公开的方法遵循了以上述第11段中描述的预处理步骤。预处理步骤后，将金属带浸泡在包含酸性组合物和氧化剂的第一电解酸洗浴中。所述酸性环境例如可以包含H2SO4并还可以包含HF。某些铁素体不锈钢在该处理步骤中不需要HF。氧化剂的一种可以是，例如硫酸铁(Fe2(SO4)3)，其可通过连续注入另一种氧化剂例如过氧化氢（H2O2）来产生，且可以保持H2O2过量于溶解的金属，使得H2O2以将所有亚铁金属转化为三价铁金属所需的上述浓度存在。例如，由于钢带上的氧化物鳞是通过酸洗过程溶解的，亚铁金属以硫酸亚铁溶解到酸洗混合物中。所述硫酸亚铁减缓了与酸洗速率有关的化学反应。例如，硫酸亚铁能够经由氧化剂例如H2O2或HNO3转化为硫酸铁。硫酸铁有利地用作化学酸洗反应速率的加速剂。使用确保硫酸亚铁完全转化为硫酸铁的过量H2O2。电极用于将电流施加到金属带上，同时所述带浸泡在该浴中。电极组可以包括至少一个阴极或阳极，其中钢带可以作为另一个阴极或阳极以传导电流。例如，在间歇的酸洗方法中，将钢丝卷或钢部件作为离散单元，而不是连续的带浸入包含酸洗混合物的批次中。在这种情况下，阴极可以存在于混合物中且钢部件可以作为阳极。另外或选择性地，对于间歇方法或连续方法，例如可以使用至少一个阴极和至少一个阳极电极组。所述排列可以是阴极-阳极-阴极组排列，然而对于本领域技术人员而言将是显而易见的可以根据本文教导另外或选择性地使用其他的电极组排列。例如，可以使用包括一个阴极和一个阳极的单个电极组。至于上述的电解酸洗浴，不要求控制酸洗浴中铁离子与亚铁离子的比例。使用这种溶液作为上述第一酸洗浴有利地去除大部分铁素体不锈钢的鳞并明显降低奥氏体不锈钢的鳞层，然后所述奥氏体不锈钢可能需要包含浓度降低的酸例如HNO本文档来自技高网...

【技术保护点】
酸洗铁素体不锈钢带的方法，包括：用设置在第一槽中的第一混合物处理所述钢，所述第一混合物包含H

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.26 US 61/539,2591.酸洗铁素体不锈钢带的方法，包括：用设置在第一槽中的第一混合物处理所述钢，所述第一混合物包含H2SO4、过量的至少一种氧化剂，和将电流施加到所述钢，其中所述第一混合物不包含HF。2.权利要求1的方法，其中所述至少一种氧化剂用于将全部硫酸亚铁转化为硫酸铁(Fe2(SO4)3)。3.权利要求2的方法，其中所述Fe2(SO4)3的浓度为5g/L-100g/L。4.权利要求1的方法，其中所述至少一种氧化剂是H2O2。5.权利要求1的方法，其中所述H2SO4的浓度为10g/L-200g/L。6.权利要求1的方法，其中所述第一槽是用于所述酸洗方法的唯一槽。7.权利要求1的方法，其中所述钢以连续方式酸洗。8.权利要求1的方法，其中所述将电流施加到所述钢的步骤包括经由至少一个阴极或阳极施加电流。9.权利要求8的方法，其中所述钢包含阴极或阳极之一。10.酸洗连续的不锈钢带的方法，包括：用设置在第一槽中的第一混合物处理所述钢，所述第一混合物包含H2SO4、过量的至少一种氧化剂，和将电流施加到所述钢，其中H2SO4的浓度为10g/L-200g/L。11.权利要求10的方法，其中所述至少一种氧化剂用于将硫酸亚铁的总量转化为硫酸铁(Fe2(SO4)3)。12.权利要求11的方法，其中所述Fe2(SO4)3的浓度为5g/L-100g/L。13.权利要求10的方法，其中所述至少一种氧化剂是H2O2。14.权利要求10的方法，其中所述第一混合物进一步包含HF。15.权利要求14的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·R·格拉斯，R·D·罗达鲍格，D·M·普莱斯，
申请(专利权)人：AK钢铁产权公司，
类型：发明
国别省市：美国,US