300系奧氏體不銹鋼中厚板連續酸洗線單混酸段酸洗實踐

武文青

太鋼集團臨汾鋼鐵有限公司

300系奧氏體不銹鋼中厚板連續酸洗線單混酸段酸洗實踐

武文青

太鋼集團臨汾鋼鐵有限公司

對300系奧氏體不銹鋼中厚板連續酸洗線單混酸段酸洗機理研究、生產工藝過程質量控制、大生產中存在的問題進行了闡述、分析及注意事項。

300系奧氏體不銹鋼中厚板；單混酸段酸洗；過程控制

酸洗是不銹鋼中厚板生產的關鍵工序，酸洗質量直接關系到產品的外觀質量和耐蝕性能。許多300系奧氏體不銹鋼中厚板酸洗工藝大多采用硫酸+混酸酸洗，其工藝流程為：預清洗→硫酸酸洗→硫酸段水清洗→混酸酸洗→混酸段水清洗→最終水清洗→熱風烘干。

太鋼集團臨汾鋼鐵有限公司中板事業部也是采用以上酸洗工藝，由于設備出現故障，在連續酸洗線只有混酸段可生產的情況下生產普通的300系奧氏體不銹鋼中厚板，通過實驗室試驗，對比不同濃度下酸洗質量，制定了連續酸洗線HNO3+HF混酸段工藝規范；300系奧氏體不銹鋼中厚板連續酸洗線HNO3+HF混酸段酸洗后的不銹鋼中厚板表面質量滿足標準要求，酸洗效率比H2SO4+ (HNO3+HF)酸洗效率還高，酸洗溶蝕率是H2SO4+(HNO3+HF)酸洗的一半，金屬損耗較小。

1 、單混酸段酸洗機理

300系奧氏體不銹鋼中厚板形成的氧化鐵皮Fe203、Fe304、Fe0、FeO·Cr2O3、NiO·Cr2O3、Cr2O3都是不溶解于水的堿性氧化物，當把它們在其表面上噴灑酸液時，這些堿性氧化物就可與酸發生一系列化學變化。以及部分金屬鐵，等物質發生化學反應，生成各種溶解性的金屬鹽類：

（1）氧化鐵皮與酸發生化學反應而被溶解（溶解作用）。

（2）金屬鐵與酸作用生成氫氣，機械地剝落氧化鐵皮（機械剝離作用）。

（3）生成的原子氫使鐵的氧化物還原成易于酸作用的亞鐵氧化物，然后與酸作用而被去除（還原作用）。

Fe2O3+HNO3+HF=FeFx(NO3)y+H2O

HNO3+HF混酸酸洗機理

Metal(=Me):表示金屬

Me+4NHO3=Me(NO3)2+NO+2HO2

Me(NO3)3+3HF=MeF3+3NHO3

Me+4NHO3+3HF=MeF3+NO+2HO2

300系奧氏體不銹鋼中厚板酸洗機理主要是通過硝酸HNO3的氧化性與氧化鐵皮發生化學反應，氧化產品表面不均勻的金屬層；通過添加氫氟酸HF來促進其硝酸的氧化性，使金屬離子沉淀，特別是與Cr的反應較快，提高酸洗效率，并為300系奧氏體不銹鋼中厚板鈍化提供輔助處理。

2 、300系奧氏體不銹鋼中厚板連續酸洗線單混酸段酸洗過程控制

（1）混酸連續酸洗線酸洗過程工藝參數控制

混酸酸洗系統鋼種3規預清洗系統預清輥格，mm洗水溫，℃鋼板出預清洗溫度，℃HF濃度，g∕l HNO3濃度，g∕l酸液溫度，℃Fe ++, g∕l 0 0系≤30＞30 65≥45 53.1 202.9 40速，m∕min 2 1.5 18. 3

（2）酸洗時配好新酸后，由于氫氟酸濃度較高，氧化反應強烈，單混酸段酸洗溶液中鐵離子的含量迅速升高，金屬損耗過大，而單混酸段混酸的濃度迅速降低，金屬損耗較大。特別注意的是，300系奧氏體不銹鋼中厚板此時通過單混酸段酸洗可能會出現過酸洗的現象，中厚板表面表現為酸印。當300系奧氏體不銹鋼中厚板洗到一定量時，酸液濃度下降，化學反應進入了一個相對穩定的階段，鐵離子含量與酸液濃度變化幅度不大，酸洗反應充分，不銹鋼中厚板表面氧化鐵皮和貧鉻層被酸洗掉，鋼板表面質量均勻。連續酸洗線單混酸段酸洗300系奧氏體不銹鋼中厚板時最好先酸洗316系列不銹鋼，當鐵離子達到10g∕l的情況下再酸洗304系列不銹鋼，321系列不銹鋼鐵離子達到15g∕l時酸洗最好，避免不銹鋼下表面由于過酸洗出現酸印缺陷。

（3）在連續酸洗線混酸段酸洗中，厚度≥30mm的不銹鋼溫度加熱較慢，與酸反應不夠充分，在酸洗中輥速按1.5 m∕min控制，避免鋼板下表面出現由于輥速過快，酸洗反應不完全出現黑沫缺陷。

3 、結論

（1）通過連續線混酸段酸洗不銹鋼實踐，只用混酸段酸洗常規的300系奧氏體不銹鋼中厚板是可行的。通過批量生產，連續酸洗線單混酸段酸洗300系奧氏體不銹鋼中厚板表面色澤均勻，顏色發白，和H2SO4+(HNO3+HF)酸洗后的表面顏色略有不同，表面的鈍化質量和耐蝕性沒有明顯差異。

（2）300系奧氏體不銹鋼中厚板HNO3+HF混酸連續線酸洗表面質量滿足標準要求，酸洗效率比H2SO4+(HNO3+HF)酸洗效率高，酸洗溶蝕率是H2SO4+(HNO3+HF)酸洗的一半，金屬損耗較小。

（3）通過批量HNO3+HF混酸連續線酸洗300系奧氏體不銹鋼中厚板，HNO3+HF混酸連續線工藝參數易于控制，獲得良好且穩定的產品表面質量，使公司在只有HNO3+HF混酸段的情況下可正常生產，即保證了產品質量，又完成了不銹鋼合同交付。

[1]蔡開科,程富士.主編《不銹鋼生產工藝》冶金工業出版社

[2]馮捷,賈艷.主編《現代不銹鋼酸洗工藝》冶金工業出版社

武文青（1983-），男，漢族，工程師，大專，函授本科，研究方向：酸洗工藝研究。