專(zhuān)利名稱：用于酸洗不銹鋼的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電解槽中酸洗連續(xù)通過(guò)的板狀或帶狀金屬、首先是不銹鋼、更具體是高合金不銹鋼時(shí)、除去氧化層和鉻的貧化區(qū)。本發(fā)明也涉及實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備。
新型高合金不銹鋼—包括奧氏體鋼和鐵素體奧氏體鋼一的發(fā)展，要求有一種新的或改進(jìn)的酸洗方法。迄今所用的方法基本上是適用于低合金不銹鋼的已用了幾十年的老辦法。
眾所周知的酸洗技術(shù)是在不同的無(wú)機(jī)酸或幾種酸的混合液中進(jìn)行酸洗。另外也有在中性的鹽溶液中進(jìn)行電解酸洗的，見(jiàn)瑞典專(zhuān)利205105。
在無(wú)機(jī)酸或幾種酸的混合液中進(jìn)行酸洗是用以在退火—電解酸洗的流水線中獲得快速的酸洗效果，在這個(gè)流水線上，工藝控制是與進(jìn)帶速度有關(guān)的，見(jiàn)S·Owada等人的報(bào)告。另有一種新的在HNO3-HCl酸中除去氧化皮的方法是為開(kāi)發(fā)實(shí)用型不銹鋼的，見(jiàn)不銹鋼國(guó)際會(huì)議會(huì)議錄(Proc.International Conferenceon Stainless Steels)，1991，Chiba，ISIJ，P937。還知道有一種電解酸洗是用交流電在無(wú)機(jī)酸或混合酸溶液中進(jìn)行的，見(jiàn)瑞典專(zhuān)利132298。
對(duì)高合金不銹鋼來(lái)說(shuō)，上述幾種方法在兩個(gè)方面都存在問(wèn)題一是得不到完全干凈的沒(méi)有一點(diǎn)兒退火氧化物的表面；二是在除去鉻的貧化區(qū)時(shí)約要比退火氧化物層深下去2-20μm。對(duì)于新型的高合金不銹鋼以及對(duì)它的用途要求來(lái)說(shuō)，極其重要的是表面要保有合金的性狀，即表面的組成是完好無(wú)損的，這樣就可除去鉻的貧化區(qū)。表層的含鉻量較低意味著表面性狀的相當(dāng)大的惡化，例如抗點(diǎn)蝕能力就要比表層以下的整體材料差。某些高合金不銹鋼的整體材料在1摩爾NaCl中進(jìn)行的電位動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)表明，其點(diǎn)蝕的臨界溫度是90℃，但如果在其表面有鉻的貧化區(qū)，則其表面的點(diǎn)蝕臨界溫度可能就只有70℃。大家知道，點(diǎn)蝕一旦在表面的貧鉻區(qū)開(kāi)始，就會(huì)繼續(xù)侵蝕下部正常組成的材料。曾有人試用過(guò)磨去貧鉻區(qū)的方法，但這或?qū)е卤砻嫔袭a(chǎn)生微細(xì)紋路和研磨砂帶留下的雜質(zhì)，從而使新的表面的防銹性能降低。
工業(yè)企業(yè)由于酸洗問(wèn)題不好解決甚至被迫接受在高合金不銹鋼表面保留一定程度的鉻貧化，見(jiàn)J.F.Grubb的報(bào)告，不銹鋼國(guó)際會(huì)議會(huì)議錄，1991，Chiba，ISIJ，P.944。
工業(yè)企業(yè)曾經(jīng)試過(guò)并繼續(xù)試著在一條生產(chǎn)線上合并使用幾種酸洗方法來(lái)解決這一工藝技術(shù)問(wèn)題，例如先在中性鹽溶液中進(jìn)行電解酸洗，接著在混合酸中酸洗，往后通常還包括機(jī)械工序，如吹粒、刷擦，還可能有磨平。
用混合酸酸洗時(shí)，在連續(xù)過(guò)程中采用的穿過(guò)加熱爐的速度是高的(例如30m/min)，為了設(shè)法取得可接受的酸洗效果，還要求用長(zhǎng)的酸洗槽、高濃度的酸和很高的溫度。這意味著在操作上和環(huán)境問(wèn)題上存在嚴(yán)峻的考驗(yàn)。大量的酸—HF和HNO3，以及大量的空氣和化學(xué)反應(yīng)氣體—氧化氮，必須設(shè)法在凈化和緩放階段解決。對(duì)高合金不銹鋼來(lái)說(shuō)，按這種方法進(jìn)行最后酸洗不能解決上述的表明鉻貧化問(wèn)題。
在中性鹽溶液中進(jìn)行電解酸洗是一種在環(huán)境因素上有所改進(jìn)的技術(shù)，但這項(xiàng)工藝只是用來(lái)破壞氧化層。最后的酸洗還須象混合酸酸洗那樣去完成，其工藝效果就只限于上段所述。對(duì)高合金不銹鋼來(lái)說(shuō)，其冶金學(xué)上的缺點(diǎn)仍是在酸洗階段會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕。在電解工藝的運(yùn)用中，被酸洗的材料是中心導(dǎo)體，它行經(jīng)一系列的電極對(duì)，依次由陽(yáng)極/陽(yáng)極、陰極/陰極、陽(yáng)極/陽(yáng)極等等組成。電極對(duì)相互間極性和電壓相同，它們被布置在穿行于電解槽中的不銹鋼帶兩邊。
至于在酸中進(jìn)行電解酸洗，大家知道它還處于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，酸洗時(shí)電解液與鋼樣品之間的電壓用一個(gè)參考電極來(lái)控制，酸洗過(guò)程可以控制成有選擇地酸洗氧化層或是鉻貧化區(qū)。這一方法在工業(yè)規(guī)模上不能用于連續(xù)酸洗非均質(zhì)化學(xué)勢(shì)能的鋼帶，因?yàn)閹в醒趸锏牟牧峡赡芘c已完全酸洗好并輸出電解槽的材料同時(shí)送入酸洗槽。
用交流電和無(wú)機(jī)酸或混合酸進(jìn)行電解酸洗是大家熟知的老舊技術(shù)，這在許多文獻(xiàn)中包括瑞典專(zhuān)利132298中作過(guò)描述。描述的例子之一是用于酸洗靜止片的方法，把板片懸掛在酸中，一塊板片就是一個(gè)電極，結(jié)果是電極也被酸洗。還提到用幾塊板片放在同一電解液中，交替地把這些板片接通電源。再有的例子是應(yīng)用中心導(dǎo)體法則，在電極與板片之間用液體觸點(diǎn)。但是，那些作者建議鋼帶不能用作中心導(dǎo)體和液體觸點(diǎn)，而應(yīng)象電極一樣連接，究竟如何連接則未有專(zhuān)門(mén)說(shuō)明。
對(duì)熟悉這項(xiàng)技能的人來(lái)說(shuō)，很自然地要通過(guò)滑動(dòng)觸點(diǎn)、金屬滾輪等來(lái)接通電源。上述專(zhuān)利說(shuō)，電極材料最好是用不銹鋼。于是就發(fā)生一個(gè)問(wèn)題，不銹鋼的電極會(huì)與酸洗的產(chǎn)品(鋼帶)以同樣的比例和同樣的速度被消蝕掉，而電極的高消耗率會(huì)給連續(xù)的工藝過(guò)程帶來(lái)問(wèn)題。此外，還要加上為酸洗電極而需消耗的酸，從而在不銹鋼電極與電解液之間的電勢(shì)就會(huì)出現(xiàn)不可忽視的降低，這會(huì)導(dǎo)致電解液溫度升高，這與上述專(zhuān)利中聲稱的情況恰恰相反。
一種大家熟悉的使鋼帶水平穿越電解槽的技術(shù)是使用開(kāi)式槽，用導(dǎo)輥把鋼帶壓到電解液液面以下，導(dǎo)輥必須用橡膠、塑料一類(lèi)的材料絕緣。開(kāi)式槽會(huì)帶來(lái)環(huán)境問(wèn)題。由于鋼帶或多或少有不平整的地方，縱向橫向都可能不平，同時(shí)鋼帶表面可能會(huì)有一定的缺陷和不規(guī)則處，因此導(dǎo)輥遭受著化學(xué)腐蝕和機(jī)械磨耗兩種打擊，這就要求更換導(dǎo)輥從而使生產(chǎn)停頓。
另一種已知的技術(shù)是把鋼帶送進(jìn)電解槽壁上的孔，并用槽內(nèi)壁上相對(duì)安裝的多對(duì)外包橡膠或塑料的鋼輥拉緊。因此，輥?zhàn)颖仨氂休^大的直徑以便把鋼帶上鼓起和凹下的地方弄平，輥?zhàn)舆€必須把鋼帶表面擠緊，以防工藝強(qiáng)溶液從壁上的孔洞或輥?zhàn)优c鋼帶之間的縫隙漏泄。再說(shuō)，輥?zhàn)拥耐獍锝?jīng)常暴露于高溫溶液之中，這會(huì)導(dǎo)致外包物較快地崩潰。因此輥?zhàn)油獍锏哪ズ臅?huì)是很大的，而更換輥?zhàn)泳蜁?huì)導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)過(guò)程停頓，中斷產(chǎn)品流水作業(yè)。
一般來(lái)說(shuō)，優(yōu)先工藝的酸洗槽結(jié)構(gòu)是有拉緊設(shè)施的，它們?nèi)炕虿糠值亟诠に嚾芤褐?，起著引?dǎo)鋼帶位置的作用。總而言之，酸洗槽中用來(lái)走行鋼帶的技術(shù)有兩個(gè)最大的問(wèn)題一是拉緊裝置(輥?zhàn)油獍?由于鋼帶表面的狀態(tài)和鋼帶面的鼓起和凹下而承受著極大的機(jī)械磨耗，同時(shí)又由于高溫的工藝強(qiáng)溶液例如強(qiáng)酸而承受著極大的化學(xué)蝕耗。
一是因換輥?zhàn)佣斐闪鞒讨袛唷?br> 本發(fā)明的目的是要提供不銹鋼帶，特別是在電解槽中連續(xù)行進(jìn)的高合金不銹鋼帶酸洗工藝問(wèn)題的全面解決辦法，并可使酸洗后的鋼帶表面潔凈，具有正常的組成，既能滿足生產(chǎn)要求，又能滿足環(huán)境要求，以防止工藝強(qiáng)溶液和反應(yīng)產(chǎn)物的任何漏泄。本發(fā)明是這些問(wèn)題的解決辦法。
本發(fā)明的解決辦法有關(guān)方法問(wèn)題和設(shè)備問(wèn)題分別在權(quán)利要求1和5的特征部分中加以描述，其他特性則在從屬權(quán)利要求中加以描述。
本發(fā)明可用于帶有開(kāi)卷機(jī)/重卷機(jī)的鋼帶的分段酸洗流水線，也可用于通過(guò)輥道把鋼板送入酸洗設(shè)備的分段流水線。本發(fā)明還可用作軋制—退火—酸洗連續(xù)生產(chǎn)線的一部分，或用作退火—酸洗線的一部分。
由于整個(gè)酸洗線的幾個(gè)階段大家是熟悉的，例如漂清和干燥，因此下面描述實(shí)施方案時(shí)只介紹電化學(xué)槽和電解液流程兩個(gè)方面。按照本發(fā)明，要在鋼帶沿線使酸洗的速度與其他工藝階段的速度相等，就需連續(xù)布置多個(gè)酸洗槽。槽的大小也可各種各樣。同時(shí)，在有多個(gè)槽的酸洗線上，全部單項(xiàng)參數(shù)(電解液、電壓、電流密度，直流或交流)也都可用于不同的槽。
本發(fā)明的設(shè)備之一簡(jiǎn)略地示于附圖中，其中

圖1是一個(gè)電解酸洗槽在鋼帶傳送方向的斷面。圖2示出拉緊裝置的斷面，圖3A和3B示出垂直于鋼帶傳送方向的兩個(gè)斷面，從這里可以清楚地看出電解液是如何在槽中循環(huán)流動(dòng)的。
圖1中示出下列部件一只電化學(xué)槽分為兩半，各標(biāo)以2和3，槽體是由耐化學(xué)腐蝕的材料制成的，上下半槽的中間是鋼帶1。兩個(gè)半槽內(nèi)裝有兩塊石墨電極4，5和拉緊設(shè)施6-9，拉緊設(shè)施在槽中拉緊鋼帶的入口和出口。電解液通過(guò)橫向入口通道11、12被吸入槽中，并繼續(xù)向前通過(guò)鋼帶上部的窄縫15和下部的窄縫16，并經(jīng)橫向的出口通道13、14離開(kāi)槽。螺母17、18把石墨電極固定在確定位置，并通過(guò)電纜19把電極與交流電源的一個(gè)端子接通，通過(guò)電纜20與另一個(gè)端子接通。交流電源在圖中沒(méi)有畫(huà)出。在槽的外部設(shè)有導(dǎo)輥21-24，以使延伸的鋼帶1保持在兩半槽2，3的中間。應(yīng)該注意的是，圖中只在每個(gè)石墨電極上畫(huà)出了一個(gè)螺母、一根電纜，但當(dāng)輸入大電流時(shí)，就需要很多的螺母和電纜。
圖2示出一對(duì)拉緊設(shè)施6、7的斷面，拉緊設(shè)施最好做成片狀，裝在槽上鋼帶入口處。鋼帶出口處也有相應(yīng)的拉緊設(shè)施8，9(見(jiàn)圖1)。拉緊片是用絞合多孔橡膠(Strandblown rubber)制成，中部截面平直，一側(cè)35、36被加強(qiáng)，以抵抗金屬帶的磨耗，另一側(cè)33，34為圓形截面，中心有孔，以便分別與半槽2，3上的轍印(track)相適配來(lái)卡住拉緊片。彈簧31、32做成直的密繞螺旋彈簧，組合起來(lái)裝上后可使拉緊片始終緊壓在鋼帶1上。依靠這種形狀的拉緊設(shè)施6-9，意外地證明，即使是不平整而有鼓起、凹下和表面缺陷的鋼帶也不能把拉緊設(shè)施拱開(kāi)到泄漏酸的程度。在35、36兩處以及出口處相應(yīng)的地方的磨耗也證明是小的，盡管每小時(shí)鋼帶要通過(guò)幾公里長(zhǎng)。鋼帶穿過(guò)槽壁出去時(shí)，拉緊設(shè)施就放過(guò)它的末段，這在圖上沒(méi)有畫(huà)出。拉緊設(shè)施可在酸洗線工作過(guò)程中更換，只要從傳送輥?zhàn)?圖中未畫(huà)，在槽附近)上把新的拉緊片拉入轍印37、38，在把磨耗的老片子拉出槽子并割斷的時(shí)候就行。每塊拉緊片上的彈簧數(shù)可能有每米100個(gè)。彈簧的組合使得在更換拉緊片時(shí)不會(huì)引起任何問(wèn)題。
圖3示出液體通過(guò)槽子的流程。圖3A示出電解液液面罐25和粗連結(jié)管26，用它與下半槽3連通，電解液通過(guò)入口通道11、12分別進(jìn)入石墨電極4、5與鋼帶1之間的縫隙15、16。圖3B示出電解液如何通過(guò)出口通道13和14流出電解槽，然后自由落入通向離心泵P的粗管27，最后返回液面罐25。電解液還可以自由落下到位于電解槽下部的供液槽29中，然后可用泵P1泵入液面罐中。為防止液體溢出，在液面罐上裝有一根溢流排液管30，可把液體流回供液槽。排風(fēng)出口10通向強(qiáng)大的排風(fēng)扇，使槽中產(chǎn)生大的負(fù)壓，從而把電解液吸入槽中，并使槽中的電解液液面高于液面罐25中的液面，同時(shí)排走所有生成的氣體。在電解槽邊上平行于進(jìn)帶方向的緊固件40，41已在圖中簡(jiǎn)明地畫(huà)出，其形狀象皮老虎。這樣的緊固件使得電解槽中電極間的距離能夠調(diào)整。
本發(fā)明的電解酸洗從鋼帶被導(dǎo)輥21，22送入槽中開(kāi)始，見(jiàn)圖1，然后進(jìn)入兩半槽2，3中間，兩個(gè)半槽可以自動(dòng)分開(kāi)，因此當(dāng)送入一條新的鋼帶時(shí)會(huì)形成一個(gè)大的縫隙。再往后是在導(dǎo)輥23、24之間出去。兩個(gè)半槽合攏后，泵P(或用P1)就開(kāi)動(dòng)，其后排風(fēng)扇開(kāi)動(dòng)，通過(guò)排風(fēng)出口10使電解槽抽成負(fù)壓。此時(shí)電解液開(kāi)始穿過(guò)電解槽循環(huán)，通過(guò)連結(jié)管26被吸入槽中，直到在出口通道13中形成設(shè)定的液面水平，然后向下流入管27，再被泵回液面罐25。然后，把交流電接通石墨電極，鋼帶的兩個(gè)表面就開(kāi)始被酸洗。此后鋼帶就連續(xù)不斷地穿過(guò)電解槽。在酸洗中形成的氣泡和雜質(zhì)被濃重的電解液流從電極和鋼帶表面驅(qū)除掉，并可用過(guò)濾器等把它分離出去。電解液還須經(jīng)過(guò)冷卻以除去酸洗過(guò)程中產(chǎn)生的反應(yīng)熱。
如果被酸洗的鋼帶比電極窄，則可在鋼帶兩邊安插屏蔽板，以防止電流直接在電極之間流通，否則會(huì)造成功率損失。
本發(fā)明利用交流電在酸中進(jìn)行電解酸洗的原理是，交流電通過(guò)上部電解液從石墨電極沿鋼帶厚度方向通過(guò)鋼帶，而通過(guò)下部電解液流向?qū)γ娴氖姌O。兩部分電解液被鋼帶或必要時(shí)被絕緣板隔開(kāi)。
本發(fā)明的實(shí)踐證明，利用無(wú)機(jī)酸或混合酸和交流電或極性倒換的直流電進(jìn)行鋼帶的電解酸洗，其酸洗效果是令人驚喜地增大了。如果將交流電或極性倒換的直流電向鋼帶的厚度方向直通而過(guò)，不照瑞典專(zhuān)利132298的辦法，而是用石墨電極與液體觸點(diǎn)相結(jié)合的辦法，利用這些原理，就可得到?jīng)]有鉻貧化區(qū)的表面。石墨電極與交流電的組合還有一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，就是不會(huì)再有酸消耗于酸洗電極，如果用不銹鋼電極的話，就會(huì)這樣。本發(fā)明的實(shí)踐還令人驚喜地證明，石墨電極在與交流電結(jié)合下其消耗量是很小的，這與EP-A1-137369號(hào)專(zhuān)利所說(shuō)的正好相反。在該專(zhuān)利中，從電路圖還可明顯看出，它的交流電不是垂直通過(guò)鋼帶，而是沿著鋼帶直向輔助電極的。
由專(zhuān)利US-A-4276133和EP-A1-209168可知，鋼絲可在酸中用高電流密度(200A/dm2)在部分封閉的系統(tǒng)中進(jìn)行連續(xù)電解酸洗。這些文件所說(shuō)的辦法是，電流不是通過(guò)鋼絲的厚度方向，而是從陽(yáng)極流向鋼絲，接著沿鋼絲走一段距離，然后離開(kāi)鋼絲走向陰極。但是，對(duì)于連續(xù)不斷前進(jìn)的鋼帶來(lái)說(shuō)，幾項(xiàng)參數(shù)(材料面積，總電流，在入口和出口處酸的漏泄量，不平整程度等)至少要比鋼絲大100倍，因此這種鋼絲的酸洗工藝實(shí)際上是必然不能移用到相應(yīng)的鋼帶酸洗工藝上去的。
專(zhuān)利JP-A-60-135600的摘要示出了一項(xiàng)用直流電的結(jié)構(gòu)，它是把電流導(dǎo)入鋼帶的厚度方向，而且鋼帶的兩面交替地在電極對(duì)中進(jìn)行酸洗，它的電極對(duì)必須沿進(jìn)帶方向相互隔開(kāi)，以防電流在槽中沿進(jìn)帶方向在相鄰電極之間流通。這種辦法的問(wèn)題是使酸洗線不必要地加長(zhǎng)總長(zhǎng)度。另外，這種結(jié)構(gòu)也不適合于無(wú)機(jī)酸，無(wú)機(jī)酸的導(dǎo)電率比鹽溶液約要高5倍，若用無(wú)機(jī)酸則沿進(jìn)帶方向各電極對(duì)之間的分隔距離還須加大。該專(zhuān)利文件沒(méi)有象本發(fā)明那樣從技術(shù)工藝觀點(diǎn)說(shuō)明，在無(wú)機(jī)酸中酸洗不銹鋼時(shí)如何才能獲得高的電流密度。
另外，本發(fā)明的設(shè)備還令人驚奇地解決了不斷行進(jìn)的鋼帶在入口和出口處酸的漏泄問(wèn)題，要知道鋼帶可能有2m寬，而且還或多或少有凹凸不平之處。特別值得驚喜的是，就象專(zhuān)利US-A-4276133所表明的那樣，他們即使對(duì)鋼絲也沒(méi)有想出一個(gè)足夠的拉緊設(shè)施以連續(xù)不斷地穿越槽壁，而是采用溢流保護(hù)措施，這對(duì)溢流容積比較小的鋼絲酸洗來(lái)說(shuō)是合理的。對(duì)酸洗鋼帶來(lái)說(shuō)，由于溢鎏容積較大，這一原則是不合理的。
在兩個(gè)半槽中安裝石墨電極的結(jié)構(gòu)，還意味著可以比在混合酸中的傳統(tǒng)酸洗辦法少用很多工作容積的酸。在專(zhuān)利EP0276384中描述了一種在很窄的縫隙中輸送酸以酸洗低碳鋼鋼帶的系統(tǒng)。但是，這個(gè)系統(tǒng)只能用于低碳鋼的酸洗。
應(yīng)該觀察到，酸洗效果(酸洗所除去的物質(zhì)的容積)是正比于電流密度(A/dm2)的。本發(fā)明能使大電流流過(guò)鋼帶，雖然事實(shí)上石墨的導(dǎo)電率約比銅要低350倍，但由于酸的環(huán)境和考慮腐蝕問(wèn)題還是須選擇石墨。電流穿過(guò)有電解液的縫隙的流通距離短，以及電流在厚度方向上的許多點(diǎn)輸入石墨電極，這兩點(diǎn)使得電壓降低很少而功率損失很小。工業(yè)酸洗線在中性酸洗時(shí)常用20V，因此通過(guò)鋼帶的電流將是20000A，而本發(fā)明只用8V，將有電流50000A。在兩種情況下功率都是400KW，但本發(fā)明的酸洗效果卻要高2.5倍。
本發(fā)明的技術(shù)效果還將在下列實(shí)例中說(shuō)明，從實(shí)例和前述各項(xiàng)，可把效果總結(jié)如下從總體上說(shuō)，本發(fā)明可以看作是自然規(guī)律的挑戰(zhàn)，它的實(shí)踐證明，依靠由負(fù)壓造成的電解液在電解槽中快速流動(dòng)與在鋼帶厚度方向流通電流相結(jié)合，就可令人驚喜地增大酸洗效果，同時(shí)還能在很長(zhǎng)的不銹鋼鋼帶連續(xù)行進(jìn)中，在入口和出口處，面對(duì)高溫強(qiáng)酸而克服環(huán)境問(wèn)題和安全問(wèn)題。本發(fā)明進(jìn)一步的環(huán)境效果是，由于使用硫酸，完全消除了由于用硝酸時(shí)產(chǎn)生的氧化氮問(wèn)題，也消除了含氟酸的搬運(yùn)保管問(wèn)題。實(shí)例1一種高合金不銹鋼，含有20％Cr，18％Ni，6％Mo，0.2％N，做成0.8mm厚的鋼帶。在退火以后，鋼帶被送入Na2SO4中性鹽溶液中進(jìn)行電解酸洗，酸洗后鋼帶經(jīng)過(guò)一個(gè)刷洗階段，在此除去殘余的氧化物。最后酸洗是在混合酸(5％HF/20％HNO3)中進(jìn)行。從這鋼帶上取下的試樣用電子探針微分析儀(EPMA)進(jìn)行檢驗(yàn)，用以確定表面上的鉻含量。試樣表面上有比較平的刷痕，在刷痕之間是酸洗過(guò)的區(qū)域，其晶粒結(jié)構(gòu)明晰可見(jiàn)。刷痕上的鉻含量為19.88％，而在酸洗區(qū)域只有16.58％，因此，表面已被局部地嚴(yán)重貧鉻化。另用這鋼帶材料的一塊試片，按照本發(fā)明的方法，在30％H2SO4中用200A/dm2和8V進(jìn)行酸洗55秒鐘。用EPMA儀器測(cè)試結(jié)果是19.9％，因此說(shuō)明沒(méi)有貧鉻區(qū)。表面的結(jié)構(gòu)均一，沒(méi)有任何過(guò)酸洗跡象。
還在1摩爾NaCl中試驗(yàn)過(guò)該表面的點(diǎn)蝕性能，系用稱為Avesta槽的儀器，按照ASTM G61的規(guī)定進(jìn)行。貧鉻的試樣其臨界點(diǎn)蝕溫度(CPT)較低，為70℃，而按本發(fā)明的方法酸洗的試樣的CPT為92℃。兩種試樣底材的CPT均為92℃。實(shí)例2一條傳統(tǒng)的酸洗線，用來(lái)酸洗1.6m寬的不銹鋼帶，走帶速度10m/min，酸洗線包括新溶酸洗機(jī)(neolyte pickling unit)和3只用HF＋HNO3的酸浴槽，每只浴槽長(zhǎng)20m，還包括一臺(tái)吹砂機(jī)。整個(gè)酸洗線長(zhǎng)度為90m。根據(jù)本發(fā)明的酸洗線進(jìn)行全負(fù)荷試驗(yàn)所得的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)一條新的酸洗線進(jìn)行了計(jì)算，為要使生產(chǎn)量翻一番，進(jìn)帶速度可能要增大到20m/min。只需要20只槽，在槽與槽之間裝上類(lèi)似的導(dǎo)輥對(duì)，整個(gè)酸洗線算起來(lái)只需要30m(約為上述酸洗線的1/3，而產(chǎn)量卻是它的兩倍)，而且有環(huán)境危險(xiǎn)的5％HF/20％HNO3可用30％的H2SO4來(lái)代替。盡管產(chǎn)量加倍，但計(jì)算投資價(jià)格卻只有上述傳統(tǒng)技術(shù)的一半，而且可從環(huán)保權(quán)力機(jī)關(guān)取得生產(chǎn)許可證。實(shí)例3用本發(fā)明的電解槽就下列參數(shù)進(jìn)行了全負(fù)荷試驗(yàn)，并與傳統(tǒng)的酸洗方法進(jìn)行了比較
在本發(fā)明的試驗(yàn)槽(30％的硫酸，60℃)連續(xù)走過(guò)50公里鋼帶后，對(duì)拉緊片的磨耗進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)出在點(diǎn)35、36處磨損0.1mm，這一磨耗率可使運(yùn)行時(shí)間達(dá)到約一個(gè)月，而更換拉緊片可在幾分鐘內(nèi)完成，不須停止酸洗過(guò)程。如用傳統(tǒng)技術(shù)，必須停止生產(chǎn)過(guò)程，把電解槽出空，更換輥?zhàn)觿t需要好幾個(gè)小時(shí)。
本發(fā)明的試驗(yàn)槽不漏電解液。在鋼帶表面上沒(méi)有拉緊片的擦傷。實(shí)例4作為技術(shù)程序并從安全角度考慮，本發(fā)明的電解槽曾試驗(yàn)過(guò)這樣的項(xiàng)目當(dāng)帶有機(jī)械缺陷、焊接縫的鋼帶必須通過(guò)退火—酸洗流水線時(shí)，要多快才能放空并且開(kāi)啟電解槽？有兩種情況，一是限制酸洗的進(jìn)帶速度，一是完全中斷酸洗。后來(lái)證實(shí)，該系統(tǒng)由于用了拉緊片6-9，而且皮老虎40、41可使兩半槽2，3之間的距離變得大些，因此可以很容易地增大電極間的距離。放空槽中的酸，令人驚喜地證實(shí)在不到1秒的時(shí)間內(nèi)就可完成，盡管在酸洗進(jìn)行時(shí)酸的流量高達(dá)1000l/min。通過(guò)出口10的抽空一停止，電解液就向下流入通道27，或是返回液面罐25，酸洗過(guò)程就馬上停止。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)在封閉系統(tǒng)中循環(huán)的電解液浴(在15、16處)連續(xù)行進(jìn)的金屬、在酸洗過(guò)程中除去氧化層和貧鉻區(qū)等物的方法，這里所說(shuō)的金屬，首先是指不銹鋼帶(1)，特別是指高合金不銹鋼帶，其特征是所說(shuō)的電解液被高速抽吸而穿過(guò)兩個(gè)縫隙(15，16)，這些縫隙分別是由第一耐電解液電極(4)與鋼帶(1)以及鋼帶(1)與極性與第一電極相反的第二耐電解液電極(5)形成的，使用可調(diào)控的交流電或交變的直流電，從第一電極(4)穿過(guò)第一個(gè)縫隙中的電解液，在厚度方向穿過(guò)在電解液浴中的上述金屬(1)，再穿過(guò)第二縫隙中的電解液而到達(dá)第二電極(5)。
2.權(quán)利要求1中的一種方法，其特征是在高電流密度下饋電，優(yōu)選的電流密度為150-250A/dm2，借此可降低所用電壓。優(yōu)選的電壓為6-8V。
3.權(quán)利要求1和2任一條中的一種方法，其特征是電解液浴優(yōu)先由無(wú)機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸的混合物組成。
4.權(quán)利要求1-3任一條中的一種方法，其特征是電解液浴由硫酸組成，優(yōu)先由10-40％的硫酸組成。
5.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-4之任一方法在酸洗中除去金屬，首先是指不銹鋼帶(1)，特別是高合金不銹鋼帶上的氧化層和貧鉻區(qū)的設(shè)備，鋼帶系連續(xù)不斷地通過(guò)電解液浴(在15、16處)，亦即通過(guò)在封閉系統(tǒng)中循環(huán)的電解液，其特征是電解液系處于與抽空設(shè)備和電極(4，5)相連結(jié)的空間內(nèi)，電極具有相反的極性，互相對(duì)立地安裝在金屬在電解液中行進(jìn)方向的兩側(cè)。
6.權(quán)利要求5中的一種設(shè)備，其特征是在設(shè)備的入口和出口處安裝有拉緊鋼帶(1)用的拉緊片(6-9)。
7.權(quán)利要求6中的一種設(shè)備，其特征是拉緊片上有彈簧壓著。
8.權(quán)利要求5-7任一條中的一種設(shè)備，其特征是安裝有拉緊片(6-9)和象皮老虎的緊固設(shè)備(40-41)，因此可在酸洗過(guò)程進(jìn)行中把上半槽(2)和下半槽(3)互相分離開(kāi)。
9.權(quán)利要求5-8任一條中的一種設(shè)備，其特征是拉緊片(6-9)可在酸洗過(guò)程進(jìn)行中連續(xù)更換。
全文摘要
這是一種酸洗方法和實(shí)現(xiàn)這一方法的設(shè)備，就是說(shuō)，在酸洗連續(xù)行進(jìn)于電解液浴中的板狀或帶狀不銹鋼(1)時(shí)除去氧化層和貧鉻區(qū)的方法和設(shè)備。酸洗是用電化學(xué)方法完成的。鋼帶穿過(guò)在封閉系統(tǒng)中循環(huán)的電解液。電解液在該系統(tǒng)中以高速穿過(guò)兩個(gè)縫隙(15、16)而循環(huán)，兩縫隙分別是在第一塊耐電解液的電極(4)與鋼帶(1)，以及鋼帶(1)與第二塊耐電解液的電極(5)之間形成的，與此同時(shí)，有一股可調(diào)控的電流從第一塊電極(4)穿過(guò)電解液、沿厚度方向穿過(guò)在電解液浴中的上述金屬(1)，再穿過(guò)電解液而流通到第二塊電極(5)上。
文檔編號(hào)C25F1/06GK1125966SQ9419255
公開(kāi)日1996年7月3日 申請(qǐng)日期1994年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月9日
發(fā)明者C·格龍隆德, K·格龍隆德 申請(qǐng)人:瑞典皮克林有限公司