SU1135807A1 - Solution for removing scale from metal surface - Google Patents

Abstract

РАСТВОР ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОКАЛИНЫ С ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА, преимущественно сталей и прецизионных сплавов , содержащий серную кислоту, натрий хлористый и натрий аэ.отнокислый, о т л и чающийс  тем, целью повышени  интенсификации процес са и снижени  соленакоплени  в растворе , он дополнительно содержнт ОТХОДЫ пронэводства нитрилотриметилфосфоновой-кисло-ш (ОПНТФ) при следующ ,ем соотношенин компонентов, г/л: 100-230 Серна  кислота 50-80 Натрий хлорис-шй: Натрий азотнокис10-20 лый Отходы производства 9 нитрилотриметилфосфоновой кислоты 33-52 (ОПНТФSOLUTION TO REMOVE SCALE FROM THE METAL SURFACE, mainly steels and precision alloys, containing sulfuric acid, sodium chloride and sodium sulfate, which is designed to increase process intensification and reduce salt accumulation in solution, it additionally contains the waste of the lead drawing. -acid-w (OPNTF) with the following ratio of components, g / l: 100-230 Sulfuric acid 50-80 Sodium chloride: Sodium nitric oxide 10-20 waste Production of 9 nitrilotrimethylphosphonic acid 33-52 (OPNTP

Description

эuh

ЛL

XX

э ч Изобретение относитс  к травлени черных металлов, в частности к химической очистке поверхности металла от ок;алины, и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности. Известен раствор дл  удалени  окалины с поверхности углеродистой стали, содержащий неорганические ки лоты (HjSO и НС1), который дл  сни женин подтравливани  металла содержит в качестве ингибитора кубовые остатки 1-4-бутаидиола, состава ,г/л:: НС1 5-7; 160-200; кубовьй остаток 5-10 ij. Недостатком этого раствора  вл етс  то, что окалина прецизионных сплавов и сталей в известном раство ре не стравливаетс . Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  раствор дл  травлени  прецизионных сплавов и сталей садочным способом содержащий, г/л: серна  кислота 210 250; натрий хлористый 50-80; натрий азотнокислый 25-30 2 . Недостатком известного раствора  вл етс  низка  работоспособность травильного раствора, заключающа с  в значительной кислотной коррог зии основного металла, низкой скорости с1равливани  окалины и большом расходе травильного раствора на одну тонну травильного металла. Цель изобретени  - повышение интенсификации процесса удалени  окаЛИНЫ и снижение соленакоплени  в растворе. Указанна  цель достигаетс  тем что раствор дл  удалеюр окалины с поверхности металла, преимущественно сталей и прецизионных сплавов содержащий серную кислоту, натрий хлористый и натрий азотнокисльй, до полнительно содержит отходы производства , нитрилотриметилфосфоновой кислоты (ОПНТФ) при следующем соотношении компонентов,г/л: Серна  кислота 100-230 Натрий хлористьй 50-80 Натрий азотнокислый 15-20 ОШТФ33-52 Содержание ОПНТФ в растворе ниже 33 г/л незначительно снижает вр м  удалени  окалины с прецизионных сплавов и сталей в сравнении с раст вором без добавки и незначительно защищает основной металл от перетрав Содержание Добавки ХОПНТФ) выше 2 г/л не :. способствует значительому повыше:нию работоспособ {ости ратвора в сравнении с верхниг 1 пределом го содержани  ifне снижает солеакопление в растворе. ОПНТФ представл ет собой маточный а&твор после выделени  из реакцинной смеси основного вещества - нитилотриметилфосфоновой кислоты (НТФ). аточный водный раствор ОПН1Ф в пеесчета на безводное вещест во в прозводственных услови х- содержит 33-1 2 г/л суммарного состава, что буславливаетс  нормами технологичекого процесса производства НТФ. Маоч1гый водный раствор зеленоватого вета, удельный вес 1,03-1,05, меет следукшщй состав, г/л: НТФ - 7-15 структурна  формула . СН2РЮН) HOaPCHz-N о О св.РЮН)г Метилиминодиметилфосфонова  кислота (МВДФ) - C H NOgPg 7-10 структурна  формула СН2Р10Н)2 снз-нС о СН2Р(ОНУ2 Иминодиметилфосфонова  кислота (ИДФ) - 3-5 структурНеШ формула СНгР(ОН)2 H-N о СН2Р(ОН)2 Фосфориста  и фосфорна  кислота Н,РО + HjPO 6-9 Сол на  кислота 10-13 Вода До 1л, о в пересчете нИ безводное состо ние в сумме составл ет 33-52 г/л и, соответстпенно, содержание водь в маточном растворе составл ет 4867 г/л. Содержание компонентов ОПНТФ, мае. %: НТФ 21,0-29,0 МИДФ 19,0-22,5 ИДФ9,0-10,0 Фосфорна  и фосфориста  . . кислота 16,0-18,5 Сол на  кислота 25-30 В раствор содержащий серную кис лоту, хлористый натрий и азотнокислый натрий, вводитс  добавка ОПНТФ в количестве 33-52 г/л, что соответ ствует vlOO мл водного ОПНТФ на 1 л приготовленного исходного травильного раствора.Травление производ т при температуре травильного раство .ра 50-70°С,в процессе травлени  ос ществл етс  выработка серной кислот с 230 г/л до 100 г/л. При этом, вход щие в состав прецизионш 1х спла ВОВ Fe, Со, Ni, Zn, Си, А1 и др., переход т в сернокислые соли.-Сниже ние расхода основного металла в про цессе удалени  окалины на образование побочных продуктов, какими  вл ютс  сернокислые соли, т.е. защита металла от кислотной коррозии происходит за счет ингибирующего (защитного) действи  ОПНТФ. Это позвол ет повысить интенсификацию раствора за счет уменьшени  количес ва образующихс  солей металлов (по бочных продуктов травлени ) в растворе в расчете на I т протравленного металла, а также увеличить нагрузку металла на I м травильного раствора. Работоспособность предлагаемого раствора увеличиваетс  также за сч уменьшени  времени удалени  окалины, позвол ет увеличить производительнос раствора в сравнении с известным. Пример. В лабораторных усл ви х проведено удаление с прецизионного сплава марки 29НК в водных растворах различных составо соответствующих различным стади м выработки серной кислоты в процесс трэтщени  с различным содержанием компонентов в указанных пределах, г/л: 230, 165, 100 NaCl 80, 65, 50 NaNO 20,15,10 ОПНТФ 52, 42,5; 33 Опробованные растворы соответствуют составам исходного травильного раствора, средней выработки и отработанного раствора по серной кислоте. В качестве известного раствора берут раствор дл  травлени  прецизионных сплавов, содержащий, г/л: 100-230, хлористый натрий 5080 и азотнокислый натрий 25-30. Составы всех опробованных травильных растворов приведены в табл... Из табл.1 видно, что раствор 1 известный , а растворы 2-4 соответству ют составу предлагаемого раствора (230 г/л ) с различным содержанием компонентов NaCl, NaNOa и ОПНТФ в предлагаемых пределах. Кроме того , раствор 5 содержит ОПНТФ вьше верхнего предела , раствор 6 - ниже нижнего предела. Раствор 7 соответствует составу известного раствора средней выработки (165 г/л ), а растворы 810 соответствуют составу предлагаемого раствора средней выработки, содержащему ОПИТФ соответственно 33,0; 42,5; 52 г/л. Раствор II соответствует составу выработанного известного раствора, а растворы 1214 соответствуют составу предлагаемого раствора (100 г/л ), содержащего 33,0; 42,5 и 52,0 г/л ОПНТФ соответственно. Сравниваемые результаты травлени  приведены в табл. 2. Накопление солей в процессе выработки раствора и количество протравленного металла в 1 л раствора определ ют в примерах 1-4: раствор 1 (известный) и растворы 2-4 (предлагаемые при условии выработки раствора от 230 до .100 г/л N2804) в соответствии с указанными пределами при 50 и 70-с, так как выработка кислоты, равна v 1 30 г/л (230-100 г/л) соответствует выработке кислоты в процессе травлени  прецизионных сплавов. В растворах травление ведут только при , так как с выработкой кислоты температуру травильного раствора в промьшшеиных услови х как правило увеличивают. Как видно из приведенных в табл.2 данных, использование предлагаемогоThis invention relates to the etching of ferrous metals, in particular to the chemical cleaning of the metal surface from ok Alina, and can be used in the metallurgical and engineering industries. A known solution for removing scale from the surface of carbon steel, containing inorganic kilotals (HjSO and HC1), which contains 1-4-butaidiol as a inhibitor, g / l :: HC1 5-7; 160-200; cubic residue 5-10 ij. The disadvantage of this solution is that the scale of precision alloys and steels in the known solution is not released. The closest to the invention according to the technical essence is a solution for etching precision alloys and steels by the plant method containing, g / l: sulfuric acid 210 250; sodium chloride 50-80; sodium nitrate 25-30 2. A disadvantage of the known solution is the low operability of the pickling solution, which consists in significant acidic corrosion of the base metal, a low rate of descaling of the scale, and a high consumption of the pickling solution per ton of the pickling metal. The purpose of the invention is to increase the intensification of the scale removal process and decrease the salt accumulation in the solution. This goal is achieved by the fact that the solution for removing scale from the metal surface, mainly steels and precision alloys containing sulfuric acid, sodium chloride and sodium nitric acid, additionally contains production waste, nitrilotrimethylphosphonic acid (OPNTP) in the following ratio of components, g / l: Sulfuric acid 100-230 Sodium chloride 50-80 Sodium nitrate 15-20 OSHTF33-52 The content of OPNTP in the solution below 33 g / l slightly reduces the time of descaling of precision alloys and steels in comparison with the growth ohms without additives and slightly protects the base metal from peretrav content HOPNTF Additives) above 2 g / l:. contributes to a significant increase in the efficiency of the solution in comparison with the upper limit of the first content if it does not reduce salt accumulation in the solution. OPNTP is a uterine a & after the extraction of the main substance, nityltrimethylphosphonic acid (NTF), from the reaction mixture. An aqueous solution of OPN1F in the calculation for anhydrous substance under production conditions x- contains 33-1 2 g / l of the total composition, which is governed by the norms of the technological process of production of NTF. The best aqueous solution of greenish veta, specific gravity 1.03-1.05, has the following composition, g / l: NTF - 7-15 structural formula. СН2РЮН) HOaPCHz-N о О св.РЮН) g Methyliminoimodimethylphosphonic acid (MVDF) - CH NOgPg 7-10 structural formula СН2Р10Н) 2 sns-nCo of CH2P (ONU2 Iminodimethylphosphonic acid (IDF) - 3-5 structures 2 HN about CH2P (OH) 2 Phosphorous and phosphoric acid H, PO + HjPO 6-9 Hydrochloric acid 10-13 Water Up to 1 liter, in terms of water, anhydrous state in the amount of 33-52 g / l and, accordingly The content of water in the mother liquor is 4867 g / l. The content of the components of OPNTP, may.%: NTF 21.0-29.0 MIDF 19.0-22.5 Phosphoric acid and phosphorus acid IDF9.0-10.0. 16.0-18.5 Sol acid 25-30 V p A solution containing sulfuric acid, sodium chloride and sodium nitrate is added in the amount of 33-52 g / l, which corresponds to vlOO ml of aqueous OPNTP per 1 l of the prepared initial etching solution. Etching is performed at a temperature of etching solution of 50- Sulfuric acid production from 230 g / l to 100 g / l is accomplished in the etching process. At the same time, the precision 1x alloy of the BOB is Fe, Co, Ni, Zn, Cu, A1, and others. transition to sulphate salts. Reducing the consumption of the base metal during the removal of scale for the formation of secondary agricultural products, what are sulfates, i.e. Protection of metal from acid corrosion occurs due to the inhibitory (protective) effect of OPNTF. This makes it possible to increase the intensification of the solution by reducing the amount of metal salts formed (by side products of etching) in the solution per I t of the etched metal, and also to increase the load of the metal on the I m of the etching solution. The efficiency of the proposed solution is also increased by reducing the time taken for the removal of scale, which makes it possible to increase the productivity of the solution in comparison with the known. Example. Under laboratory conditions, the 29KNK precision alloy was removed in aqueous solutions of different compositions corresponding to different stages of sulfuric acid production during the process of friction with different content of components within the specified limits, g / l: 230, 165, 100 NaCl 80, 65, 50 NaNO 20,15,10 OPNTP 52, 42.5; 33 The tested solutions correspond to the compositions of the initial pickling solution, the average production and the spent solution for sulfuric acid. As a known solution, a solution is taken for etching precision alloys containing, g / l: 100-230, sodium chloride 5080 and sodium nitrate 25-30. The compositions of all the tested etching solutions are given in Table ... From Table 1 it can be seen that solution 1 is known, and solutions 2-4 correspond to the composition of the proposed solution (230 g / l) with different content of components NaCl, NaNOa and OPNTF within the proposed limits . In addition, solution 5 contains OPNTP above the upper limit, solution 6 - below the lower limit. Solution 7 corresponds to the composition of a known solution of average output (165 g / l), and solutions 810 correspond to the composition of the proposed solution of average output, containing OPITF, respectively, 33.0; 42.5; 52 g / l. Solution II corresponds to the composition of the developed known solution, and solutions 1214 correspond to the composition of the proposed solution (100 g / l) containing 33.0; 42.5 and 52.0 g / l OPNTF, respectively. Compare the results of etching are given in table. 2. The accumulation of salts in the solution generation process and the amount of etched metal in 1 liter of the solution are determined in examples 1-4: solution 1 (known) and solutions 2-4 (offered if the solution is developed from 230 to .100 g / l N2804) in accordance with the specified limits at 50 and 70-s, since the production of acid is equal to v 1 30 g / l (230-100 g / l) corresponds to the production of acid in the process of etching precision alloys. In solutions, etching is carried out only when, as with the production of acid, the temperature of the pickling solution under industrial conditions is usually increased. As can be seen from the data in Table 2, the use of the proposed

раствора, содержащего ОПНТФ, позвол ет увеличить работоспособность раствора за счет снижени  соленакогшени  в расчете на 1 кг протравленного металла по сравнению с известным раствором (без добавки 01ШТФ т.е. концентраци  сернокислотных солей металлов в отработанном растворе снижаетс  с 35,2 г до 7,9 г на 1 кг обработанного металла (при ) и аналогично с 32 до 9,2 г (при 50с). Кроме того,позвол ет увеличить количество очищенного металла в расчете на I л раствора с 1,4 кг (в известном растворе ) до 2,41 кг на литр (в предлагаемом растворе), ускорить удаление окалины на 10,5-40% в травильном растворе всех приведенных составов, характеризующих выработку кислоты от 230 до 100 г/л .. При этом позвол ет обеспечитьстепень защиты основного металла от перетрава на 40, аналогично дл  всех составов травильного раствора, снизить нижний предел содержани  Нл.ЗО до 100 г/л вместо 120-150 г/л в известном растворе, что удлин ет срок работы травильного раствора, и,тем самым,снизить кислотность кислыхsolution containing OPNTF, allows to increase the efficiency of the solution by reducing the salt content per 1 kg of the treated metal in comparison with the known solution (without adding 01PCTF, i.e. the concentration of sulfuric acid metal salts in the spent solution decreases from 35.2 g to 7, 9 g per 1 kg of treated metal (at) and, similarly, from 32 to 9.2 g (at 50 s). In addition, it allows to increase the amount of purified metal per I liter of solution from 1.4 kg (in a known solution) to 2.41 kg per liter (in the proposed solution), accelerate the distance 10.5–40% scale in the pickling solution of all the above compositions, characterizing acid production from 230 to 100 g / l. At the same time, it is possible to provide a degree of protection of the base metal from peretrav by 40, similarly for all compositions of the pickling solution, to reduce the lower the limit of Nl.ZO content is up to 100 g / l instead of 120-150 g / l in a known solution, which prolongs the life of the pickling solution, and thereby reduce the acidity of the acidic

стоков, уменьшить образование шламов при нейтрализации кислых стоков.effluent, reduce sludge formation while neutralizing acidic effluent.

Повышение работоспособности травильного раствора позвол ет увеличить цикл работы травильного раствора в промышленной ванне, т.е. сократить число зар док и сливов травильных растворов, а, следовательно , сократить количество сточиых вод.Increasing the efficiency of the pickling solution allows an increase in the cycle of operation of the pickling solution in the industrial bath, i.e. reduce the number of charges and discharges of pickling solutions, and, consequently, reduce the amount of waste water.

Это позвол ет частично решить и социальную задачу - з.ашиты окружающей среды от загр знений.This makes it possible to partially solve the social problem - z.ashita of the environment from pollution.

Предлагае в 1й раствор позвол ет снизить расход дорогосто щего и агрессивного компонента-азотнокислого натри  на 10 г/л,а следовательно,уменьшить выделение окислов азота в атмосферу.Offered in 1st solution allows to reduce the consumption of expensive and aggressive sodium nitrate component by 10 g / l and, consequently, reduce the release of nitrogen oxides into the atmosphere.

Обработка прецизионных сплавов и сталей в предлагаемом растворе позвол ет улучщить качество поверхности металла за счет, образовани  легKOCNBdBaertoro шлама, поверхность пЬлу чаетс  светла  и чиста .The processing of precision alloys and steels in the proposed solution makes it possible to improve the quality of the metal surface due to the formation of light KOCNBdBaertoro sludge, the surface is light and clean.

Ожидаемый экономический эффект отThe expected economic effect of

внедрени  предлагаемого раствора составит 300 тыс. руб. в год, при этом экономи  слагаетс  из снижени  перетрава металла до 70%, увеличени  производительности ванн до 40%implementation of the proposed solution will be 300 thousand rubles. per year, at the same time, the savings consist of reducing the metal re-grass up to 70%, increasing the bathing capacity up to 40%

и сокращени  .расхода реактивов. Концентраци  Темпер добавки.г/л тура р Примерствора 1-70 (известный) - 50 23370 33 50 342,5 70 42,5 50 45270 52. 50 55770 5750 62870 28 50 7-70 (известный) 83370 42,5 70 5270 9-70 (известный) 103370 42,5 70 5270 Врем  страв Скорость ливани  корроз ш Пример окалины, металла, мин ч and reducing reagent consumption. Concentration Temp. Additive. G / l of the tour of the Solution 1-70 (known) - 50 23370 33 50 342.5 70 42.5 50 45270 52. 50 55770 5750 62870 28 50 7-70 (known) 83370 42.5 70 5270 9-70 (known) 103370 42.5 70 5270 Time of strav Leaving speed corrosive Example of scale, metal, min h

Таблица.2 С К Количество Накопление протравлен- солей металнрго ме- лов в отработа ла в 1.л танком травираствора ,кг льном растворе на I кг протравленного металла, г 1,4-35,2 1,432,0 2,2513,6 2,2213,0 2,3810,6 2,32 . 10,2 2,417,9 2,38 9,2 - ,---Продолжение табл.2 эффици-Степень Ускорет тормо-защиты ние прони  кор-металла, цесса, зии If ZTable.2 С К Amount Accumulation of protravlen- salts of metal melioids in working out in a 1.l tank of a solution of trash, kg of flax solution per kg of etched metal, g 1.4-35.2 1.432.0 2.2513.6 2 , 2213.0 2.3810.6 2.32. 10.2 2.417.9 2.38 9.2 -, --- Continuation of the table.2 effi-Degree Accelerates the braking protection of the penetrated cor-metal, process, If Z

23,2 23.2

1 вестный) 32,01 news) 32.0

19,5 19.5

2 32,02 32.0

360,5 186360,5 186

61,3 61.3

13,9 13.9

138,7 13.5 58,5 80,9138.7 13.5 58.5 80.9

.Продолжение табл.. Continuation of the table.

Claims (1)

РАСТВОР ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОКАЛИНЫ С ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА, преимущественно сталей и прецизионных спла вов, содержащий серную кислоту, натрий хлористый и натрий азотнокислый, о т л и чающийся тем, что_гс целью повышения интенсификации процес* са и снижения соленакопления в растворе, он дополнительно содержит отходы производства нитрилотриметилфосфоновой'кислоты (ОПНТФ) при следующем соотношении ко г/л:SOLUTION descaling metal surfaces, preferably steel, and precision spla Islands containing sulfuric acid, sodium chloride and sodium nitrate, about Whitlock and sistent in that _g in order to increase the intensification protses * ca and reduce salt accumulation in the solution, it further comprises Wastes from the production of nitrilotrimethylphosphonic acid (OPNTF) in the following ratio to g / l: Серная кислота Натрий хлористый: Натрий азотнокислыйSulfuric Acid Sodium Chloride: Sodium Nitrate Отходы производства нитрилотриметилфосфоновой кислоты (ОПНТФ)Wastes from the production of nitrilotrimethylphosphonic acid (OPNTF) Π 35807Π 35807