【冷轧技术】冷轧盐酸酸洗与硫酸酸洗的比较
作者: 日期:2023-04-29 来源: 关注:238
由于钢钢材表面上的氧化铁皮(FeO、Fe3O4、Fe2O3)都是不溶解于水的氧化物,当把它们浸泡在酸液里时,这些氧化物就分别与酸发生一系列化学反应。那酸洗工艺选取的酸是用盐酸还是硫酸呢?我们下面给大家比较一下。
工业盐酸酸洗和工业硫酸酸洗相比较,首先是盐酸酸洗对氧化铁皮的作用和硫酸酸洗是不相同的。在浓度较高时,盐酸酸洗主要靠溶解作用去除氧化铁皮,而硫酸酸洗则主要靠氢气的机械剥离作用去除氧化铁皮。按照实验资料,用硫酸酸洗时,约有78%的氧化铁皮是由于机械剥离作用去除的,而盐酸酸洗则只有33%的氧化铁皮是由于机械剥离作用去除的。盐酸不仅能很好地溶解富氏体(Fe3O4溶于FeO中的固溶体),而且能溶解高价的铁的氧化物。例如,在温度60℃、浓度180g/L的盐酸中,用10min可溶解75.2%的粉末状的Fe2O3,而在硫酸中Fe2O3的溶解度要低好多倍。
钢材表面氧化铁皮一般是由三层组成,外层是Fe2O3,中间层是Fe3O4,内层是FeO+Fe3O4(富氏体);同时,氧化铁皮有很多裂缝和孔隙,而且内层是比较疏松的,因此,当钢表面被酸液浸湿后,除了外表面的氧化铁皮之外,酸液也通过氧化铁皮中的裂缝、孔隙而与其中的所有三层,以及钢基体接触而起化学反应。
由于Fe3O4和Fe2O3,在盐酸溶液中的溶解速度远大于在硫酸溶液中的溶解速度,因此,钢在盐酸中的酸洗速度比在硫酸中的酸洗速度大得多。例如,在60°C时,用浓度15%的硫酸溶液,酸洗时间为150s,而用15%的盐酸溶液,酸洗时间为55s;在80℃时相应地为70s和30s。在生产实践中,经常发现热轧带钢表面的边缘有较黑的氧化铁皮区,主要成分是Fe2O3。由于硫酸对Fe2O3的溶解度低,因而用硫酸酸洗时带钢边缘氧化铁皮往往去除不掉。如果要比较彻底地去除氧化铁皮(包括Fe2O3层),则带钢的其他部分可能产生过酸洗。但是,如果在盐酸溶液中酸洗,由于它能够溶解高价氧化铁,所以氧化铁皮比在硫酸中清除得较完全。
在工业盐酸酸洗中,酸洗溶解外层氧化铁皮的同时也酸洗溶解内层的氧化铁皮,所形成的残渣比硫酸酸洗少得多,而且这些残渣的密度比在硫酸溶液中得到的要小,因此,很容易从钢表面或酸槽底上清除掉。
残留在钢表面上的铁盐残渣是有害的,它会使酸洗过的钢表面很快生锈,同时带钢表面上的铁盐一般都是亚铁盐,很容易溶于水,在空气中停留时间较长时,就会变成不易溶于水的正铁盐,因此,酸洗之后,必须立即用净水冲洗,以便去除表面上残留的铁盐。
由于盐酸能够有效地溶解氧化铁皮,同时所生成的FeCl2易溶于水,所以残留在带钢表面上的酸洗反应产物很容易用水清洗掉。这就保证了在盐酸溶液中酸洗时,钢表面的质量比较高,一般用盐酸酸洗后,具有清洁、光亮、没有斑点的平滑表面。
盐酸酸洗的带钢表面质量比用硫酸酸洗的要好,带钢表面甚至无压入铁皮(即使有铁皮亦可被洗掉)及未被洗净的氧化铁皮(包括大块铁皮及黑边),酸洗后表面光洁。如卷取温度在700°C左右时,带钢不经破鳞仍可以用280m/min的速度(酸洗时间为28s)进行盐酸酸洗。
目前认为,用工业盐酸酸洗金属损耗比硫酸酸洗少20%-25%,这是因为在酸洗时间内,盐酸对于纯铁的溶解量比硫酸少的缘故。盐酸酸洗对带钢基体的腐蚀较小,这就减少了带钢表面的粗糙度和过酸洗的废品率。
我们研究了铁损与酸洗时间的关系,可以发现,即使采用缓蚀剂,硫酸酸洗铁损比盐酸酸洗高0.1%-0.2%,实践证明,在有缓蚀剂的硫酸溶液中,连续酸洗机组一停车就可能引起带钢的过酸洗,因此,应立即将带钢提起来,超过液面。按照美国钢铁公司数据,在有缓蚀剂的盐酸溶液内,带钢在槽内停放16h,质量都没有影响。如果没有缓蚀剂,机组停车1h,在温度为79℃的盐酸溶液中,厚度为2.3mm的低碳沸腾钢带钢,其厚度减少9%,而在93℃的硫酸溶液内,同样的停车时间,厚度要减少20%,据奥地利鲁兹纳公司资料介绍,盐酸酸洗铁损量为酸洗带钢量的0.4%〜0.5%,硫酸酸洗铁损量为0.6%~0.7%,这样,年产10万吨带钢时,用盐酸酸洗,每年就可少损失200吨钢板
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