铁素体不锈钢盐酸基酸洗工艺的研究与应用

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目前国内外不锈钢生产企业普遍采用HN03-HF混酸酸洗工艺,虽然该工艺具有良好的过程调控性、效果稳定性和钢种适用性,但工业生产过程中NOx和亚硝酸盐等污染物的排放问题,使得国内外不锈钢厂均致力于研究开发环保型酸洗新工艺。在全面总结前人研究工作的基础上,本论文以铁素体不锈钢为对象,开展了铁素体不锈钢盐酸基酸洗新工艺的研究,不但可以解决不锈钢HN03-HF混酸酸洗所带来的严重环境污染问题,而且还可以提升不锈钢产品的表面质量。本论文系统考察了不同初始溶液体系中不锈钢的酸洗动力学、酸洗过程中溶液组分转变对不锈钢酸洗行为及效果的影响规律、缓蚀剂在盐酸基酸洗过程中的作用机理等,在此基础上研究开发出适用于铁素体不锈钢热轧板的盐酸基酸洗新工艺,并依托国内某不锈钢厂的酸洗生产线,开展了工业化应用试验,得到如下主要结论:(1)将研究开发的盐酸基酸洗新工艺成功应用于我国不锈钢的酸洗生产线,在8h内连续生产出15卷(450t)合格的热轧不锈钢产品。与传统混酸酸洗工艺相比较,采用盐酸基酸洗新工艺的不锈钢热轧板表面较为平整,局部腐蚀现象明显减少;冷轧板表面的过烧和色差明显减少,腐蚀坑数量也明显下降,平整度和光亮度均得到明显提高。(2)双氧水加入盐酸溶液中,可以加速不锈钢的酸洗效率,改善不锈钢的酸洗效果。在盐酸浓度为1.37mol·L-1溶液中,当双氧水浓度为0.52mol·L-1左右时,自腐蚀电位发生跳跃式转变。低于此浓度时,双氧水可以将溶液中Fe2+氧化为Fe3+,提高不锈钢的酸洗效率;高于此浓度时,双氧水直接参与电极反应,明显提高不锈钢的酸洗效率。(3)18C是一种适用于不锈钢盐酸基酸洗工艺的有效缓蚀剂,其缓蚀效率可达93.94%。18C属于阳极型缓蚀剂,吸附行为符合Langmuir等温吸附式。(4)酸洗过程中Fe2+的累积可以降低溶液体系的氧化还原电位,而Fe3+的累积可以明显提升溶液体系的氧化还原电位。酸洗过程中cFe3+/cFe2+的控制对于不锈钢酸洗效率提升和表面质量改善具有显著的影响,建议cFe3+/cFe2+ ≥2。(5)合理的补酸工艺是实现不锈钢酸洗效果稳态化控制的重要条件。当采用持续补酸方式时,随着溶液中Fe2+和Cl-浓度的不断累积,不锈钢的酸洗失重率逐渐增大;当采用阶段补酸方式时,随着溶液中Fe2+浓度的上升和H+浓度的下降,不锈钢的酸洗失重率逐渐降低。
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