不锈钢退火酸洗详解pdf

退火酸洗（一）冷轧不锈钢的酸洗酸洗是冷轧不锈钢的必经工序。

现代化宽带不锈钢生产都是将退火与酸洗设在同一机组连续作业，称之为连续退火酸洗机组，如AP （H）、AP（C）等。

1、酸洗的目的酸洗的目的是去掉热轧及退火过程中在钢带表面形成的铁鳞，即氧化层。

除此之外，酸洗另一个目的是对不锈钢表面进行钝化处理，提高钢板耐蚀性。

冷轧成品的酸洗尤为重要。

不过，由于不锈钢的铁鳞中含有与基体结合更为紧密的氧化铬，造成酸洗困难。

因此，为提高酸洗效果，必须在酸洗之前进行破鳞处理（简称预处理）。

2、酸洗前的预处理酸洗前预处理有两种方式：一是机械破鳞，通常用于热轧卷，这种处理方法主要有2种：一种是喷丸机处理；另一种是破鳞辊处理。

二是化学方法，通常用于冷轧卷。

喷丸处理是利用压力和离心力使很小的钢丸以很高速度喷射在运行带钢的表面进行除鳞。

喷丸机的基本结构和原理是：丸粒通过料斗和导筒送入叶轮装置，从正反两面喷射，喷射后流入下部的丸粒再通过螺旋桨、斗式提升机等循环装置送到机体上部，用分离器将氧化皮和碎丸分离出来，然后将可用钢丸再送回叶轮装置循环使用。

喷丸处理能力主要由叶轮装置的输出功率，投射量和投射速度决定，它是喷丸机最重要的技术指标。

破鳞辊处理是利用一组辊子（包括前后夹送辊、破鳞辊、矫直辊等）使钢带呈“S”形反复弯曲，使带钢表面上的铁鳞龟裂，以便易于剥落。

这种方法不会损伤热轧卷的表面，这种方法可代替喷丸处理或与喷丸处理组合使用，并且能改善带钢板形。

化学方法处理（盐浴法）也称碱洗法。

这种方法的特点是：在酸洗槽前设置碱槽和水洗槽，碱槽中装入NaOH 及氧化剂等盐类（例如某厂采用的成分配比为：NaOH 60% NaNO3 30% NaCL 10%），形成熔融的盐浴。

钢带通过盐浴浸渍，铁鳞上产生龟裂和鼓包。

然后钢带进入水洗槽冷却和冲洗，冲洗时产生的水蒸汽又使铁鳞发生物理性剥离，从而使下步酸洗容易进行。

这种方法所以适用于冷轧卷酸洗前予处理，还因为它能去除钢带表面上的油脂和其他污垢，使酸洗表面更均匀。

盐浴处理方法的优点是：（a）熔盐仅与不锈钢的铁鳞发生作用，而不会侵蚀母材金属；（b）处理时间短；（c）不会产生氢脆。

但也存在以下缺点；（a）盐浴温度降到300℃以下时则固化；（b）随着机组速度的提高，附着在带钢上、被带钢的碱量急剧增加，不仅增大成本，而且污染周围的环境；（c）盐槽中的浸入铁辊容易使钢带表面产生缺陷。

鉴于上述情况，目前世界上大多数不锈钢厂都不采用盐浴法,而改用中性盐电解法．一般采用硫酸钠溶液作为电解质，带钢在电极作用下，表面产生正负交替的感应电势，从而发生电化学反应起到除鳞作用。

带钢在硫酸钠槽中的主要电解反应有：Fe2O3＝2Fe3+＋2/3O2＋6e-2Fe＝2Fe3+＋6e-Cr2O3＋5H2O＝2CrO42-＋10H+＋6e-Cr＋4H2O＝CrO42-＋8H+＋6e-Fe3+＋3OH-＝Fe(OH)3硫酸钠电解的最大好处是可以溶解铬氧化物，在电流的作用使之转化为溶于水的CrO42-。

特别对于冷带，破坏了致密的氧化层而使接下来的酸液能发挥更大的作用。

另外，带钢表面的水被电解生成氢气和氧气从带钢表面逸出形成的力可以将表面的氧化物剥离。

在整个反应中硫酸钠只是作为一个导电介质，负责电子的转移，本身并没有化学消耗。

只是随着带钢的运行和沉淀物的排出会被带出槽体，蒸发也会带走一部分。

影响电解效果的主要因素有硫酸钠的浓度，浓度越大越节约电流，而电流越大电解效果越好。

硫酸钠的溶解度决定了最大浓度，一般控制在150－180g/l。

其次，PH也影响电解效果，一般控制PH在4.0－7.0之间。

因为在不同介质中，3价铬转化为6价铬的电极电势不同。

在碱性介质中使Cr(VI)转化为Cr(III)的电极反应：CrO42-＋4H2O＋3e＝Cr(OH)4-＋4(OH)- E0＝-0.12V在酸性介质中使Cr(VI)转化为Cr(III)的电极反应：Cr2O72-＋14H+＋6e＝2Cr3+＋7H2O E0＝1.33V从上两个反应式中可以看出在碱性溶液中将Cr(III)氧化为Cr(VI)要比在酸性溶液中容易得多。

也就是说在酸性溶液中要使Cr(III)氧化为Cr(VI)就要付出更多的电耗。

但是过多OH-的存在会使反应以水的电解为主，因此PH不宜过高。

随着溶液中CrO42-的不断产生，溶液的PH会逐渐降低，需要通过定时加NaOH来调整PH到适当的值。

3、酸洗方法经过预处理的带钢送往酸槽酸洗。

酸洗的方法可归纳为两类；一是酸浸法，二是酸液电解法。

前者是普遍采用的方法，而后者是一种辅助性方法，大多数情况都是酸浸法组合使用。

ℵ酸浸法：单独或混合使用的酸有硝酸、氢氟酸、硫酸等。

硝酸是氧化剂，可促使不锈钢钝化，但单独使用没用除鳞作用。

氢氟酸腐蚀大，不仅侵蚀铁鳞，也侵蚀基体金属，使表面粗糙。

因此，这两种酸都不能单独作用，而使用它们的混合物效果最好，短时间内就可获得良好的表面，点蚀的危险也小，所以不管是什么钢种，大都采用这种混酸。

硫酸在较高温度下酸洗效果良好，但温度低时却很差，所以一般只在下列两种情况下使用：一是为改善铬系钢热轧卷的除鳞性，有时设置热硫酸槽，与硝酸、氢氟酸的混酸槽组合使用；二是在冷轧卷退火酸洗线上，为中和经过碱槽处理后带钢上带出的碱，在盐浴和水洗槽之间设置硫酸槽，以提高后面酸洗槽的效率。

采用硫酸酸洗时，关键是掌握酸液温度。

不锈钢酸洗一般不采用盐酸。

因为盐酸不仅侵蚀铁鳞，也侵蚀金属基体，即便使用，也应和硝酸混合使用，但这种混酸对金属基体仍有侵蚀性，导致金属表面粗糙，因此一般的不锈钢厂很少使用。

ℑ酸浸电解法（也称电解酸洗）电解酸洗是在仅用酸浸法难以完全除鳞的情况下所采用的一种加速除鳞的方法，与酸浸法组合使用，可提高酸洗效率。

这种方法的特点是：由于电化学的作用，表面均匀光泽度良好。

电解酸洗中通常使用的是硝酸电解和硫酸电解两种方法，以硝酸电解使用最多。

硝酸单独作为酸浸液使用时没有除鳞作用，但是通过电极（硅铸铁）产生电流流通时，由于电化学作用使氧化膜离子化，就能进行酸洗，不过因腐蚀性较低，除鳞能力较小，一般不单独使用。

硫酸电解的除鳞能力还要差一些。

另外这种方法除电解装置外，还需要有回收废酸、废气中硫氧化物的装置，故设备费用较高。

带钢酸洗是连续进行的，是将各种酸洗方法包括预处理，采取不同方式组合起来使用。

组合方式根据钢种、带钢表面状态和设备条件决定。

4、酸洗设备酸洗设备可分为酸贮藏设备、酸洗设备和废酸处理设备三类。

本文主要介绍酸洗设备．酸洗设备由酸槽、刷洗机、烘干机等附属设备构成。

按酸的种类，酸槽分硫酸槽、混酸槽（硝酸氢氟酸）、硝酸电解槽等。

根据酸的特性，衬砌不同内衬。

酸槽一般用钢板制作，内衬耐酸性的板（如聚乙烯树脂板），再砌耐酸砖（硫酸和硝酸电解用瓷砖，硝酸—氢氟酸混酸用炭砖）。

酸液通过计量器从酸槽的上部加入。

酸液加热采取两种方式：一种是向槽内通蒸汽直接加热；一种是用热交换器间接加热。

间接加热方式又可分为两种：一种是在槽内加热，另一种是在槽外设热交换器，使酸液在酸槽和热交换器之间循环。

5、酸洗工艺和质量控制不锈钢酸洗受钢种、带钢表面状态、退火条件等因素影响，采用的工艺不尽相同，应根据具体情况确定。

ℵ酸液浓度控制（HNO3+HF）混酸中酸洗反应比较复杂，根据一般反应式的浓度平衡规律和许多厂家的实际经验，混酸槽的酸液浓度，HNO3 通常控制在80-160g/l，HF 控制在8-30g/l之间。

应该指出是HF的浓度不能太高，否则金属损失增加，并使表面粗糙。

多数厂家采用硫酸槽、硝酸电解槽和（HNO3+HF）混酸槽组合的酸洗工艺，其中硫酸槽的浓度控制在150-200 g/l之间。

ℑ酸液温度控制提高温度同提高浓度一样能增加酸洗效果，当金属离子浓度超过45g/l时，提高温度酸洗效果比提高浓度更明显，所以多采用“低浓度，高温度”的酸洗工艺。

酸液的温度越高，反应速度就越快，酸洗效果越好，但是温度太高时，酸液蒸发严重（特别是HF 酸），同时还要考虑酸洗槽的耐热程度，所以温度不能过高，通常控制在50-60℃。

酸液温度通常自动控制，为防止仪表异常，需定期检查。

ℜFe 离子浓度控制酸洗时酸液会和基体金属中的Fe、Cr 等合金元素发生反应生成金属盐（主要是Fe），而采用湿法分析算出的酸浓度，包括了这种金属盐中的酸离子。

这样分析的酸浓度即使相同，由于酸液中金属离子（铁离子）的浓度不同而使游离酸分不同。

即随着铁离了浓度的增加，游离酸成份降低，酸洗效果下降，此外，溶液中金属离子浓度过高，会形成难溶的氟化物容易堵塞泵及配管。

为此，要对Fe离子的浓度进行管理，以免过酸洗或造成酸洗不良，在混酸槽中铁离子的浓度一般应控制在座45g/l以下。

为解决这个问题，目前采用AT-50快速分析装置，通过电化学处理来分析酸液中的游离酸含量。

AT-50快速分析装置的基本工作原理是通过离子选择性电极，直接测得溶液中H+、F-的量，从而计算出相应酸液的浓度。

综上所述，酸洗工艺的核心问题是做好酸管理，除此外在通板过程中要勤作检查，防止缺陷的产生也很重要。

酸洗设备长度约为整个退酸机组全长的一半以上，通板过程中常使带钢表面产生缺陷，而且是被覆盖的，缺陷的发现往往比较晚，因此必须强化点检，确立质量保证体制。

（二）不锈钢板带的退火1、不锈钢板带的退火目的为了使不锈钢材获得最佳的使用性能或为不锈钢材用户进行不锈钢冷、热加工创造必要的条件，不锈钢材在出厂前需进行热处理。

热处理分为退火、正火、淬火、回火等方式。

对不锈钢生产者而言，不论何种热处理习惯上统称为退火。

不同类型的不锈钢，热轧和冷轧后的组织是不同的，因此退火目的和使用的设备也不同。

（1）热轧后的退火不锈钢热轧后硬度都较高并有碳化物析出，各类不锈钢的退火目的见表1。

马氏体钢在高温下为奥氏体，热轧后在冷却过程中发生马氏体相变，常温下得到高硬度的马氏体。

退火的目的是将这种马氏体分解为铁素体基体上均匀分布着球状碳化物，以使钢变软。

表1 各不锈钢的退火目的钢种退火目的马氏体①软化②炭化物扩散③调整晶粒度④铁素体①提高塑性②调整晶粒度奥氏体①炭化物固溶②调整晶粒度③软化④减少δ铁素体铁素体钢通常没有γ√α转变，在高温和常温下都是铁素体组织。

但当钢中含有一定量的碳、氮等奥氏体形成元素时，即使有很高的Cr 含量，高温时也会部分形成奥氏体，在轧后冷却过程也会发生马氏体转变，使钢硬化。

因此这类钢的退火目的一方面是使其被拉长的晶粒变为等轴晶粒，另一方面使马氏体分解为铁素体和颗粒状或球状碳化物，以达到软化的目的。

奥氏体钢含有大量Ni、Mn等奥氏体形成元素，即使在常温下也是奥氏体组织。

但是钢中含碳较多时，热轧后会析出碳化物。

另外，晶粒度也会因加工而变形。

这种钢的退火就是使析出的碳化物在高温下固溶于奥氏体中，并通过急冷使固溶了碳的奥氏体保持到常温，同时在退火中调整晶粒度，以达到软化目的。