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钢材及钢管的酸洗分类及简介

钢材及钢管的酸洗分类及简介

一、酸洗定义及分类

  1、酸洗定义:酸类按照一定的浓度、温度、速度,用化学的方法去除氧化铁皮,称为酸洗。

  2、酸洗分类:

  按酸的种类分:硫酸酸洗、盐酸酸洗、硝酸酸洗、氢氟酸酸洗。酸洗必须根据钢材的材质选用不同的介质,例如用硫酸和盐酸酸洗碳素钢,硝酸加氢氟酸的混合酸酸洗不锈钢等。

  按钢材的形状分:线材酸洗、锻件酸洗、钢板酸洗、带钢酸洗等。

  按酸洗设备类型分:槽式酸洗、半连续酸洗、全连续酸洗、塔式酸洗

二、氧化铁皮的去除方法

  氧化铁皮的去除方法:机械法、化学法和电化学法三大类

  机械法:抛光法、滚磨法、高压水冲洗法、刷光法、喷(抛)丸法、喷砂法、破鳞法等。

  化学法:即采用酸、碱等化学物质与钢材表面的氧化铁皮发生化学反应而去除氧化铁皮。

  电化学法:酸洗时将浸入酸溶液中的钢材的两边通过电极通上直流电以加速氧化铁皮的去除。

三、酸洗的主要形式

  目前,世界上采用的钢材钢酸洗方法主要有三种:即单件钢材酸洗法(钢板酸洗法、单卷酸洗法、单捆线材酸洗法)、连续酸洗法和半连续酸洗法。

  单件酸洗法是一种最原始、最简单的酸洗方法,其特点是不需开卷,将整卷线材或松卷后的带钢钢卷进行酸洗,然后再吊放到水池中冲洗。由于酸洗质量差,生产效率低,尤其对环境的污染很大,目前被大力淘汰。

  连续式酸洗是一种高产优质,发展较快的酸洗方法,它是通过在机组上设置焊机和活套装置,使工艺段在换卷时不停机,保证机组连续运行,但机组长,设备复杂,投资较高。连续式酸洗线主要有两种形式,分别是连续卧式酸洗机组和连续塔式酸洗机组。

  半连续式酸洗是相对于单件式和连续式而言的,由于它不需设置焊机(或设置简易焊机如缝合机等)和大容量活套,因此,在换卷时要停机,这种方法最适合于产量在20~90万t/a的生产。 

 

图1 推拉式酸洗机组生产线布置简图 

 

图2 全连续酸洗机组生产线布置简图

  随着人民生活水平的提高,对环境的要求越来越高,高效无污染质量好的去除氧化铁皮的新技术新产线不断涌现出来。

  2013年7月20日,随着一卷卷免酸洗的钢卷在太原钢铁集团公司热连轧厂顺利下线,我国首条钢卷表面免酸洗处理线正式投产。 

  据介绍,以往处理钢卷表面要通过酸洗涂油来完成,生产成本高,又对环境造成一定污染,且废酸的处理也成为很大难题。

  新研发的免酸洗处理线,采用了EPS处理新技术,取消了钢卷的酸洗环节,杜绝了废弃物的产生,介质全部循环利用,钢卷表面更为清洁,且具有更强的抗腐性能。

  EPS专利技术是在SCS技术基础上发展而成,其基本原理是在密闭的空间内,采用特殊的装置,进行EPS处理,即由EPS工作介质即钢砂和水的混合物对板巻钢板上下表面进行喷射处理,在一定喷射力的作用下去除钢板表面的氧化物或氧化铁皮,不殘留任何氧化物,因此,能使钢板表面成为光滑,清洁的表面即所谓绿色表面。 

四、酸洗的原理

  酸洗是用化学方法除去金属表面氧化铁皮的过程,因此也叫化学酸洗。   

  带钢表面形成的氧化铁皮(Fe203、 Fe304、Fe0)都是不溶解于水的碱性氧化物,当把它们浸泡在酸液里或在其表面上喷洒酸液时,这些碱性氧化物就可与酸发生一系列化学变化。

图3 氧化铁皮结构图

  由于碳素结构钢低合金钢钢材表面上的氧化铁皮具有疏松、多孔和裂缝的性质,加之氧化铁皮在酸洗机组上随同带钢一起经过矫直、拉矫、传送的反复弯曲,使这些孔隙裂缝进一步增加和扩大,所以,酸溶液在与氧化铁皮起化学反应的同时,亦通过裂缝与孔隙而与钢铁的基体铁起反应。也就是说,在酸洗一开始就同时进行着3种氧化铁皮和金属铁与酸溶液之间的化学反应。

  ⑴ 氧化铁皮与酸发生化学反应而被溶解(溶解作用)。

  ⑵ 金属铁与酸作用生成氢气,机械地剥落氧化铁皮(机械剥离作用)。

  ⑶ 生成的原子氢使铁的氧化物还原成易于酸作用的亚铁氧化物,然后与酸作用而被去除(还原作用)。

五、盐酸酸洗和硫酸酸洗比较

  酸洗介质应用最为广泛的是盐酸和硫酸,但在实际生产上使用盐酸酸洗占有更大的比例。从两种介质的特点上来说,盐酸能溶解全部氧化铁皮,而不产生酸洗残渣。并且盐酸基本上不腐蚀基体金属,故酸洗后板面平滑、银亮。

  所以盐酸酸洗法具有产品质量好、生产能力高、金属和酸的损失少、成本低等优点。另外盐酸酸洗的铁损比硫酸酸洗低~20 % ,盐酸酸洗铁损量为酸洗带钢量的0.4%~0.5%,硫酸为0.6%~0.7%。盐酸酸洗速率较高,为硫酸酸洗速率的2倍。 

  近年来,由于盐酸废酸回收处理技术的发展(也就是酸再生技术的发展),盐酸酸洗法得到了较为广泛的应用。

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