一种厚度为3.0～6.0mm普碳钢/半工艺电工钢的酸洗方法

摘要

本发明公开了一种厚度为3.0～6.0mm普碳钢/半工艺电工钢的酸洗方法，当盐酸酸洗液中游离酸浓度从180～200g/L降低到110～120g/L及Fe2+浓度上升到50～70g/L时向盐酸酸洗液中加入酸洗促进剂，控制酸洗促进剂∶盐酸酸洗液的体积比为(0.4～0.6)∶100，在80～85℃温度下酸洗40～70秒后进行热水漂洗。酸洗促进剂由表面活性剂、有机配位螯合剂、缓蚀剂、还原剂和稳定剂配制而成，其中表面活性剂浓度为5～10g/L、有机配位螯合剂浓度为20～40g/L、缓蚀剂浓度为10～20g/L、还原剂浓度为20～30g/L和稳定剂浓度为10～15g/L。用加有酸洗促进剂的盐酸酸洗液清除普碳钢/半工艺电工钢的表面氧化铁皮，酸洗速度提高35％以上，表面质量同类于进口酸洗促进剂的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢板的酸洗方法，尤其涉及一种3.0～6.0mm普碳钢/半工艺电工钢的酸洗方法。

背景技术

厚规格普碳钢/半工艺电工钢在热轧时，由于带钢表面温度较高在其表面会生成由外到内的Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO及Fe₂SiO₄等的厚层氧化铁皮，这种氧化铁皮层在后续冷轧之前必须去除。由于这种氧化铁皮层是在高温下形成的，氧化铁皮的表层非常致密，酸洗液难与氧化铁皮的表层进行反应，而容易发生反应的却在氧化铁皮的内层。另外，由于冶炼当中的元素偏析和热轧工艺均可造成Cu、Ni、As等元素的富集，酸洗后会严重造成带钢表面出现黑色的条纹，其次是在热轧时一些氧化铁皮深度轧入造成的轧入缺陷也会造成酸洗后板面质量差，甚至导致产品质量的降级和判废。

在本发明之前，对所述普碳钢/半工艺电工钢带表面氧化铁皮的处理方法一般是带钢经拉矫机破鳞之后进入三段式的酸洗槽，在酸洗槽用85～90℃、浓度为180～200g/L的再生盐酸溶液逆着带钢运行方向分三级清洗带钢。如果厚规格(即厚度≥3.0mm)的普碳钢/半工艺电工钢在此酸洗槽中的走速过快，因氧化铁皮未完全清除则会影响酸洗后的钢板板面质量，必然造成欠酸洗；为此只好降低酸洗机组的运行速度，这不但影响机组生产能力，还容易造成带钢板面局部过酸洗，并产生大量酸雾；同时在停机时带钢表面残留的酸液会对带钢表面进一步浸蚀会使带钢表面生成“凹坑”。另外，某钢企的冷轧板厂以前为了保证带钢酸洗板面质量又要提高酸洗速度，往往采用在带钢进入第2级酸洗槽时向盐酸酸洗液中加入从日本进口的酸洗缓蚀抑雾剂同时在带钢进入第1级酸洗槽时又向盐酸酸洗液中加入从日本进口的酸洗促进剂。

对此类问题的整体解决，目前国内报道较少。通常是在(盐酸)酸洗液中添加酸洗促进剂以加速氧化铁皮的去除而又不影响带钢的表面质量。就整体名称而言，有从日本进口的酸洗促进剂，但价格昂贵。国内如有《硅钢氧化皮酸洗促进剂的制备和应用》(Special steel march.2003是由华中科技大学和武汉永兴化工有限责任公司共同研究制备的)。这种酸洗促进剂用于清除硅钢表面的氧化铁皮，可改善和提高酸洗板表面质量，酸洗速度可提高50％，酸洗温度可降低5～10℃，节酸30％左右。华中科技大学和武汉冷轧硅钢片厂的《硅钢氧化皮SXC-B酸洗促进剂的应用》(科研与生产)。

可知，他们只从一个角度涉及了一些问题，厚规格(厚度≥3.0mm)普碳钢/半工艺电工钢的表面氧化铁皮的酸洗或处理工艺还未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善钢板表面酸洗质量、降低生产成本、提高酸洗机组生产能力以及不污染环境的厚度为3.0～6.0mm普碳钢/半工艺电工钢的酸洗方法。

实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述的一种厚度为3.0～6.0mm普碳钢/半工艺电工钢的酸洗方法是当盐酸酸洗液中的游离酸浓度从180～200g/L降低到110～120g/L及Fe²⁺浓度从5.0g/L上升到50～70g/L时向盐酸酸洗中加入酸洗促进剂，控制酸洗促进剂的加入量，使酸洗促进剂∶盐酸酸洗液的体积比＝(0.4～0.6)∶100，混合，经石墨加热器连续加温到80～85℃，进入酸洗槽对带钢进行酸洗，整个酸洗时间40～70秒，酸洗后进行热水漂洗。所述酸洗促进剂是由表面活性剂、有机配位螯合剂、缓蚀剂、还原剂和稳定剂混合配制而成的。其中

表面活性剂选自十二烷基硫酸钠和OP-10乳化剂，十二烷基硫酸钠的浓度为5～10g/L，OP-10乳化剂的浓度为5～10g/L。

有机配位螯合剂选自乙二胺四乙酸二钠和草酸钠，乙二胺四乙酸二钠的浓度为20～40g/L，草酸钠的浓度为20～40g/L。

缓蚀剂选自六次甲基四胺和1，4_丁炔二醇，六次甲基四胺的浓度为15～20g/L，1，4_丁炔二醇的浓度为10～15g/L。

还原剂选自亚硫酸钠，亚硫酸钠的浓度为20～30g/L。

稳定剂选自柠檬酸钠，柠檬酸钠的浓度为10～15g/L。

采用如上技术方案提供的一种厚度为3.0～6.0mm普碳钢/半工艺电工钢的酸洗方法与现有技术相比，技术效果在于：

①可加速钢板氧化铁皮层、表面黑色条纹和氧化铁皮轧入缺陷的去除。

②提高带钢的酸洗运行速度，提高酸洗机组的生产能力。

③减少酸雾，不污染环境。

④降低生产成本，减少了酸洗段加药的麻烦，经济效益明显。

⑤应用范围广，可运用于钢铁企业热轧板、带、线材酸洗工序及机械、机加工和紧固件行业材料的表面清除锈蚀。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。

本发明所述的一种厚度为3.0～6.0mm普碳钢/半工艺电工钢的酸洗方法中的普碳钢是指DC01、DC03、DC04、DC06、08A1、DX51D和DX53D(根据国家标准)，半工艺电工钢是指50Wb500、50Wb600、50Wb800、50Wb1300(根据国家标准)。

从酸洗液同氧化铁皮的反应速度机理可知：酸洗液同普碳钢/半工艺电工钢的基体(Fe)和氧化铁底层(FeO)反应速度最快，而与外层(Fe₃O₄、Fe₂O₃)的反应速度缓慢。为了加快酸洗液同带钢外层的反应速度，特配自制了酸洗促进剂。

所述酸洗促进剂由表面活性剂、有机配位螯合剂、缓蚀剂、还原剂和稳定剂配制而成，其中表面活性剂选自十二烷基硫酸钠(由长沙湘科精细化工厂生产)和OP-10乳化液(由上海山浦化工有限公司生产)，有机配位螯合剂选自乙二胺四乙酸二钠(由湖南湘中精细化学品厂生产)和草酸钠(湖南湘中地质实验研究所)，缓蚀剂选自六次甲基四胺(由天津市大茂化学试剂厂生产)和1，4_丁炔二醇(由上海凌峰试剂有限公司生产)，还原剂选自亚硫酸钠(江苏宜兴分水化学试剂厂生产)，稳定剂选自柠檬酸钠(长沙分路口塑料化工厂生产)。

表面活性剂是非离子、阴离子或两性离子型的表面活性物质，是由憎水基和亲水基两部分组成的化合物。表面活性剂具有降低酸洗液表面张力和润湿带钢表面的作用，可以提高酸洗液向氧化皮层渗透的速度，还能除去带钢表面经前工序带来少量的油污。表面活性剂还可以起到悬浮分散作用，使带钢表面脱落的固体小颗粒均匀分布在酸洗液中。十二烷基硫酸钠是一种阴离子表面活性剂，主要是起渗透作用；OP-10乳化液是一种非离子表面活性剂，主要是起润湿、清洗带钢的作用。十二烷基硫酸钠和OP-10乳化液的配制浓度均为5～10g/L。

根据去除氧化层的反应机理，加入适量的有机配位螯合剂有利于Fe₂O₃和Fe₃O₄的脱除。有机配位螯合剂与Fe³⁺、Fe²⁺形成稳定的配位螯合物，降低酸洗液中游离的Fe³⁺、Fe²⁺的浓度，打破了酸洗反应的平衡，保证了酸洗反应迅速进行。有机配位螯合剂还可以将氧化皮外层难于反应的高价金属氧化物或硫化物(如Cu、Ni等)和高价铁盐转化成易溶于酸的高价铁盐、高价金属离子有机配位螯合物，促进酸洗速度。有机配位螯合剂的配制浓度为20～40g/L。

缓蚀剂的加入会在铁基体表面发生缩聚反应而形成聚合物膜，具有更致密的性质，可以减缓酸洗液对钢铁基体的腐蚀，减少酸雾，减少盐酸消耗，并同时避免造成带钢局部过酸洗。更关键的是所用的缓蚀剂在抑制酸液对基体腐蚀的同时还不影响氧化铁皮的溶解速度。缓蚀剂中的六次甲基四胺的浓度为15～20g/L，1，4_丁炔二醇的浓度为10～15g/L。

还原剂能将氧化铁皮层+3价的铁还原为较容易与盐酸液发生反应的+2价的铁而溶解于盐酸液，经有机配位螯合剂的作用降低酸液中游离的Fe²⁺的浓度。另外还原剂还能将+5价的As氧化物还原，亚硫酸钠还能与+3价的As氧化物或硫化物起作用(+3价的As氧化物或硫化物是以酸性为主的两性氧化物或硫化物)。还原剂的浓度为20～30g/L。

加入弱碱性有机酸柠檬酸钠(稳定剂)可使有机配位螯合剂长时间存放时不容易析出，不因存放时间而出现质量问题；另外，弱碱性有机酸柠檬酸钠对Fe、Cu、Ni等金属离子也具有一定的配位螯合作用。稳定剂的配制浓度为10～15g/L。

由上可知，每吨(1000kg)酸洗促进剂中，十二烷基硫酸钠占5～10kg、OP-10乳化液占5～10kg、柠檬酸钠占10～15kg、乙二胺四乙酸二钠占20～40kg、草酸钠占20～40kg、亚硫酸钠占20～30kg、六次甲基四胺占15～20kg、1.4_丁炔二醇占10～15kg，除此配加820～895kg脱盐水。

将不同重量的表面活性剂、稳定剂、有机配位螯合剂、还原剂及缓合剂在常温下混合，搅拌均匀成为酸洗促进剂，外观颜色为淡黄色的液体，无毒、无气味、对环境无污染，在工厂自配成本价格＜2000元/t。

减少了酸洗段加药的麻烦，只用酸洗促进剂混合盐酸酸洗液加入第2级酸洗槽代替以前带钢进入第2级酸洗槽的时盐酸酸洗液加入酸洗缓蚀抑雾剂同时带钢进入第1级酸洗槽的时盐酸酸洗液加入酸洗促进剂。

一般说来，当盐酸酸洗液在未对带钢进行酸洗时，盐酸酸洗液中游离酸浓度为180～200g/L及Fe²⁺浓度为5.0g/L左右，而对带钢进行酸洗后其中的游离酸浓度会逐步降低，而Fe2+浓度会逐步升高，所以对带钢进行第一次酸洗时当盐酸酸洗液中游离酸浓度为180～200g/L不需要向盐酸酸洗液中加入酸洗促进剂，而当盐酸酸洗液中的游离酸浓度从180～200g/L降低到110～120g/L及Fe²⁺浓度从5.0g/L上升到50～70g/L时向盐酸酸洗液中加入酸洗促进剂，配比为酸洗促进剂∶盐酸酸洗液的体积比＝(0.4～0.6)∶100，在温度为80～85℃的条件下，控制带钢的整个酸洗时间为40～70秒，达到理想的效果，在带钢表面无氧化铁皮残留，酸洗速度可提高35％左右，酸洗温度可降低4℃左右，改善了现场生产环境。

带钢酸洗完后用热水漂洗，表面不会出现残留，不会对后续过程中冷轧所用的乳化液造成影响。同时盐酸酸洗液中含有的酸洗促进剂组分不会对酸再生工艺和酸再生工艺生产的氧化铁粉的质量造成影响。

如上所述的表面活性剂、有机配位螯合剂、缓蚀剂、还原剂和稳定剂均可采用CP(化学纯)产品。