CN103103541A

CN103103541A - 一种硅钢酸洗稳定材料及其使用方法

Info

Publication number: CN103103541A
Application number: CN2013100252239A
Authority: CN
Inventors: 陶登国; 宋俊; 曾建峰; 金国; 章培莉; 韩卫国; 王廷; 吴胜锋; 宋艳丽
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2033-01-24
Also published as: CN103103541B

Abstract

一种硅钢酸洗稳定材料及其使用方法，包括：酸洗加速剂，其成分重量百分比为：表面活性剂，5～20％、有机金属螯合剂，5～20％、还原剂，20～40％，水，20～40％；抑制剂，其成分重量百分比为：乌洛托品，10～30％，二甘醇，10～50％，邻二甲苯硫脲，5～15％，脂肪醇聚氧乙烯醚，0～10％，其余水。本发明在提高硅钢酸洗速度的同时，减少氢原子渗入带钢中的速度，达到提高酸洗速度、降低酸洗温度、减少盐酸消耗、降低硅钢的脆性的目的，实现硅钢酸洗生产的稳定进行。

Description

一种硅钢酸洗稳定材料及其使用方法

技术领域

本发明涉及酸洗技术，特别涉及一种硅钢酸洗稳定材料及其使用方法。

背景技术

酸洗是冷轧带钢生产过程中的一道必不可少工序，酸洗的质量对冷轧带钢表面的质量和轧制过程生产的连续性具有重要的影响。在冷轧硅钢生产过程中，由于硅钢表面的氧化皮中含有硅的化合物，增加了酸洗的难度。为提高硅钢的酸洗速度，一方面在带钢酸洗前采用喷丸的方面去除一部分热轧带钢表面的氧化皮，另一方面通过降低酸洗速度的办法来达到去除表面氧化皮的目的。显然这些前一种方法将大大提高生产成本，后一种方法将影响到机组的产能，同时这二种方法将使得裸露的金属直接与酸液接触，金属与酸液接触过程中形成的氢原子将快速渗透到金属本体中，进一步增加硅钢的脆性，大大提高带钢轧制过程中的断带和边裂事故的发生。

为提高带钢的酸洗速度，常在带钢酸洗液中加入酸洗促进剂和缓蚀剂。中国专利CN01133516.5公开一种钢铁酸洗促进剂，其成分及重量配比为无机盐还原剂(如亚硫酸钠、次硫酸钠、一缩二亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫代硫酸铵中的一种或二种)，10％～80％；有机金属离子螯合剂(如葡萄糖酸和盐、酒石酸和盐、柠檬酸和盐、乙二胺四乙酸二钠盐中的一种)，1％～20％；增效剂(如丁炔二醇、乙二醇、丙三醇中的一种)，1％～20％；水10％～50％。CN93115819.2发明了一种用于钢材硫酸酸洗的除鳞加速剂，该加速剂由A、B双组份混合物质。A组份是盐酸羟胺、硫酸肼、低亚硫酸钠、硫酸羟胺、硫脲、甲醛、亚磷酸、氨基磺酸、碘化钾等一种或两种组份组成，A组份的加入量为硫酸酸洗液重量的0.02～0.08％；B组份是琥珀酸二辛酯磺酸钠或18烷基三甲基氯化铵组成，或者加入二苯并二唑钠、三酰胺季胺盐等组成，其加入量为酸洗液重量的0.019～0.05％。A、B两组份按5∶5到8∶2比例混合后放到酸洗液中。在酸洗缓蚀方面，中国专利CN201010100891.X该发明所涉及缓蚀剂由主要成分为苯胺醛类聚合物，可应用为用加有缓蚀剂的清洗液浸没清洗钢材。中国专利CN201110122663.7公布了一种酸洗缓蚀剂，其该缓蚀剂由烷基吡啶季铵盐、醇和非离子表面活性剂组成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅钢酸洗稳定剂及使用方法，提高硅钢酸洗速度的同时，减少氢原子渗入带钢中的速度，达到提高酸洗速度、降低酸洗温度、减少盐酸消耗、降低硅钢的脆性的目的，实现硅钢酸洗生产的稳定进行。

本发明的技术方案是：

一种硅钢酸洗稳定材料，其包括：酸洗加速剂，其成分重量百分比为：表面活性剂，5～20％、有机金属螯合剂，5～20％、还原剂，20～40％，水，20～40％；抑制剂，其成分重量百分比为：乌洛托品，10～30％，二甘醇，10～50％，邻二甲苯硫脲，5～15％，脂肪醇聚氧乙烯醚，0～10％，其余水。

进一步，所述的表面活性剂为非离子性表面活性剂，为烷基酚聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠、或脂肪醇聚氧乙烯醚中一种以上。

所述的有机金属螯合剂为柠檬酸、乙二氨四乙酸二钠、次氮基三乙酸、氨基三亚甲基膦酸、或乙二胺四亚甲基膦酸中一种以上。

所述的还原剂为亚硫酸钠、硫代硫酸钠、二氧化硫脲、氨基亚氨基磺酸、或硫代硫酸氨中一种以上。

本发明的硅钢酸洗稳定材料的使用方法，将上述硅钢酸洗稳定材料依次加入以逆流方式布置的第一～第三酸洗槽，带钢依次经过第一～第三酸洗槽，酸液自第三酸洗槽逆流至第一酸洗槽；其中，将硅钢酸洗稳定材料中的酸洗加速剂按酸液循环量的0.5～2.0重量％的比例加入到第二酸洗槽中，保持第一酸洗槽内的盐酸浓度在3～5％之间，温度在80～85℃，第二酸洗槽内盐酸浓度在4～6质量％之间，温度78～83℃；将酸洗抑制剂按酸液循环量的0.5～2.0重量％的比例加入到第三酸洗槽中，保持第三酸洗槽内的盐酸浓度在8～10％之间，温度在75～80℃。

冷轧硅钢通常是指低碳钢中硅含量在3.0％以下的材料，由于材料中含有大量的硅元素，一方面增大材料的脆性，另一方面造成表面氧化皮在酸洗液中溶解困难。

热轧钢板表面氧化皮是由方铁体(FeO)、赤铁体(Fe₂O₃)和磁铁体(Fe₃O₄)等铁氧化物的混合物，通常认为最外层为Fe₂O₃，中间层为Fe₃O₄，而靠近钢板的里层为FeO，当钢铁材料中含有硅元素，则在氧化皮中还含有Fe SiO₃一类物质。当带有氧化铁皮的钢板浸入到酸洗溶液中，根据氧化铁皮的结构特点，将发生一系列化学和电化学反应过程，根据反应的作用原理可将酸洗过程概括为三个方面：

1)溶解作用

带钢表面氧化铁皮中各种铁的氧化物溶解于酸液内，生成可溶解于酸液的三价铁及亚铁氯化物，其反应式为：

Fe₂O₃+6HCl＝2FeCl₃+3H₂O

Fe₃O₄+8HCl＝2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O

FeO+2HCl＝FeCl₂+H₂O

2)机械剥离作用

带钢表面氧化铁皮中除铁的各种氧化物之外，还夹杂着部分的金属铁，而且氧化铁皮又具有多孔性，那么酸溶液就可以通过氧化铁皮的孔隙和裂缝与氧化铁皮中的铁或基体作用，并相应产生大量的氢气。由这部分氢气产生的膨胀压力，就可以把氧化铁皮从带钢表面上剥离下来，其化学反应为：

Fe+HCl＝FeCl₂+H₂↑

机械剥离在酸洗过程中起着很大的作用。据有关资料介绍，盐酸酸洗时，有33％的氧化铁皮是由机械剥离作用去除的。

但是，在酸洗过程中，我们不希望酸洗溶液与基体发生反应，因为这样将会使酸和基体的损失过多。同时，反应中产生的一部分氢将扩散到基体中去而造成氢脆。

3)还原作用

金属铁与酸洗溶液作用时，首先产生氢原子，部分氢原子靠其化学活泼性及很强的还原能力，将高价铁的氧化物和高价铁盐还原成易溶于酸溶液的低价铁氧化物及低价铁盐，有利于酸洗的进行，其反应式为：

Fe₂O₃+2[H]＝2FeO+H₂O

Fe₃O₄+2[H]＝3FeO+H₂O

FeCl₃+[H]＝FeCl₂+HCl

因此为提高酸洗速度和减少氢增加材料脆性的负面作用，在酸洗的初期需要提高酸洗液对带钢的浸润速度，减小带钢与酸洗液间的流体边界层的厚度，从而实现带钢的快速加热和快速湿润，达到提高酸洗速度的目的。而在酸洗的后期由于带钢表面的氧化皮已很少，这时需要阻止金属本体与酸洗液的反应速度，减少原子氢的产生，达到减少金属损耗和不增加材料氢脆的目的。

冷轧带钢的酸洗机组通常由三个酸洗槽组成，各酸洗槽中盐酸的浓度各不相同，通常采用逆流方式布置，如图1所示。带钢100从第一酸洗槽1进入，在该酸洗槽中带钢被酸洗液加热，此时带钢表面的氧化皮主要与酸洗液进行化学反应。当带钢进入到第二酸洗槽2后，酸槽内的酸浓度增加，化学反应更为剧烈，同时进行酸洗液与金属本体间的电化学反应，生成新生态的氢原子，加速除鳞过程的进程。当带钢进入到第三酸洗槽3时，带钢表面大部分氧化皮已被清除，这时大量的金属本体与酸洗液接触，发生电化学反应，生产大量的氢原子。为此，针对酸洗机组在第一、第二酸洗槽中主要通过改善酸洗液的湿润性和氧化性俩达到提高酸洗速度的目的，而在第三酸洗槽内主要减少金属本体与酸洗发生电化学反应，减少新生态的氢产生，从而实现减少金属损耗和不增加材料氢脆的目的。

本发明的硅钢酸洗稳定材料中，酸洗加速剂的主要作用是提高酸洗液对硅钢的湿润性和酸洗液的还原能力，加入到第二酸洗槽内，由第二酸洗槽溢流到第一酸洗槽中。抑制剂用以抑制金属本体与盐酸反应的速度，但不影响酸洗液与带钢表面残留氧化皮之间的化学反应，加入到第三酸洗槽内。

本发明的有益效果是：

本发明硅钢酸洗增效剂可大大提高硅钢的酸洗速度，降低酸洗温度，避免带钢表面产生过度酸洗，从而达到提高酸洗机组产能、提高带钢成材率和减少酸洗能源消耗的目的。

附图说明

图1为硅钢酸洗机组的示意图。

图中，1、2、3为第一～第三酸洗槽，4、4’、4”为加热器，5、5’、5”，6、6’、6”为温度计，100为带钢。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：非常化硅钢的酸洗

酸洗加速剂：

抑制剂：

按酸液循环量2.0％的比例将酸洗加速剂加入到第二酸洗槽中，保持第一酸洗槽内的盐酸浓度在3～5％之间，温度在85℃，第二酸洗槽内盐酸浓度在4～6％之间，温度83℃，按酸液循环量0.5％的比例将抑制剂加入到第三酸洗槽中，保持第三酸洗槽内的盐酸浓度在8～10％之间，温度在80℃。

采用上述实施例硅钢酸洗稳定材料和酸洗工艺参数，可使紊流酸洗机组在酸洗免常化硅钢时的机组酸洗速度达到200米/分钟，酸洗后的带钢表面具有金属光泽，避免带钢酸洗过程中出现的氢脆现象。

实施例2：非常化硅钢的酸洗

酸洗加速剂：

抑制剂：

按酸液循环量2.0％的比例将酸洗加速剂加入到第二酸洗槽中，保持第一酸洗槽内的盐酸浓度在3.5～6.5％之间，温度在80℃，第二酸洗槽内盐酸浓度在7～12％之间，温度83℃，按酸液循环量1.5％的比例将抑制剂加入到第三酸洗槽中，保持第三酸洗槽内的盐酸浓度在8～14％之间，温度在80℃。

实施例3：常化硅钢的酸洗

酸洗加速剂

抑制剂：

将按上述配方制得的酸洗稳定剂，按酸液循环量0.5％的比例将酸洗加速剂加入到第二酸洗槽中，保持第一酸洗槽内的盐酸浓度在3～5％之间，温度在85℃，第二酸洗槽内盐酸浓度在4～6％之间，温度80℃，按酸液循环量0.5％的比例将抑制剂加入到第三酸洗槽中，保持第三酸洗槽内的盐酸浓度在8～10％之间，温度在75℃。

采用上述实施例硅钢酸洗稳定材料和酸洗工艺参数，可使紊流酸洗机组在酸洗免常化硅钢时的机组酸洗速度达到230米/分钟，酸洗后的带钢表面具有金属光泽，避免带钢酸洗过程中出现的氢脆现象，可降低蒸汽使用量20％，减少酸洗过程中金属损耗0.1％。

实施例4：常化硅钢的酸洗

酸洗加速剂

抑制剂：

采用上述实施例硅钢酸洗稳定材料和酸洗工艺参数，可使紊流酸洗机组在酸洗免常化硅钢时的机组酸洗速度达到200米/分钟，酸洗后的带钢表面具有金属光泽，避免带钢酸洗过程中出现的氢脆现象，可降低蒸汽使用量20％，减少酸洗过程中金属损耗0.08％。

实施例5：高温卷曲带钢的酸洗

酸洗加速剂：

抑制剂：

按酸液循环量1.0％的比例将酸洗加速剂加入到第三酸洗槽中，保持第一酸洗槽内的盐酸浓度在3～5％之间，温度在85℃，第三酸洗槽内盐酸浓度在4～6％之间，温度83℃，按酸液循环量0.5％的比例将抑制剂加入到第三酸洗槽中，保持第三酸洗槽内的盐酸浓度在8～10％之间，温度在80℃。

采用上述实施例硅钢酸洗稳定材料和使用方法，可使紊流酸洗机组在酸洗高温卷曲带钢时的机组酸洗速度达到200米/分钟，酸洗后的带钢表面具有金属光泽。

实施例6：高温卷曲带钢的酸洗

酸洗加速剂：

抑制剂：

按酸液循环量2.0％的比例将酸洗加速剂加入到第三酸洗槽中，保持第一酸洗槽内的盐酸浓度在3～5％之间，温度在85℃，第三酸洗槽内盐酸浓度在4～6％之间，温度83℃，按酸液循环量0.5％的比例将抑制剂加入到第三酸洗槽中，保持第三酸洗槽内的盐酸浓度在8～10％之间，温度在80℃。

采用上述实施例硅钢酸洗稳定材料和使用方法，可使紊流酸洗机组在酸洗高温卷曲带钢时的机组酸洗速度达到200米/分钟，酸洗后的带钢表面具有金属光泽。可降低盐酸使用消耗10％，减少酸洗过程中金属损耗0.5％。

Claims

1.一种硅钢酸洗稳定材料，其包括：

酸洗加速剂，其成分重量百分比为：表面活性剂，5～20％、有机金属螯合剂，5～20％、还原剂，20～40％，水，20～40％；

抑制剂，其成分重量百分比为：乌洛托品，10～30％，二甘醇，10～50％，邻二甲苯硫脲，5～15％，脂肪醇聚氧乙烯醚，0～10％，其余水。

2.如权利要求1所述的硅钢酸洗稳定材料，其特征是，所述的表面活性剂为非离子性表面活性剂，为烷基酚聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠、或脂肪醇聚氧乙烯醚中一种以上。

3.如权利要求1所述的硅钢酸洗稳定材料，其特征是，所述的有机金属螯合剂为柠檬酸、乙二氨四乙酸二钠、次氮基三乙酸、氨基三亚甲基膦酸、或乙二胺四亚甲基膦酸中一种以上。

4.如权利要求1所述的硅钢酸洗稳定材料，其特征是，所述的还原剂为亚硫酸钠、硫代硫酸钠、二氧化硫脲、氨基亚氨基磺酸、或硫代硫酸氨中一种以上。

5.如权利要求1～4中任何一项所述的硅钢酸洗稳定材料的使用方法，将上述硅钢酸洗稳定材料加入以逆流方式布置的第一～第三酸洗槽，带钢依次经过第一～第三酸洗槽，酸液自第三酸洗槽逆流至第一酸洗槽；其中，将硅钢酸洗稳定材料中的酸洗加速剂按酸液循环量的0.5～2.0％的比例加入到第二酸洗槽中，并溢流至第一酸洗槽内；保持第一酸洗槽内的盐酸浓度在3～5％之间，温度在80～85℃，第二酸洗槽内盐酸浓度在4～6％之间，温度78～83℃；将酸洗抑制剂按酸液循环量的0.5～2.0％的比例加入到第三酸洗槽中，保持第三酸洗槽内的盐酸浓度在8～10％之间，温度在75～80℃。