專利名稱：酸洗的鋼制品、尤其是酸洗的碳鋼熱軋帶材的后處理方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在連續(xù)沖洗設(shè)備中通過(guò)用水沖洗而對(duì)酸洗的碳鋼熱軋帶材進(jìn)行后處理的方法。
業(yè)已知道，為了去除氧化皮，需要將鋼材在酸中進(jìn)行酰洗。在大多數(shù)現(xiàn)代化的酸洗設(shè)備中使用鹽酸作為酸洗介質(zhì)。在酸洗工序后，必須消除附著在材料表面(例如熱軋帶材表面)上的殘留的酸洗酸。這通常是在連續(xù)沖洗設(shè)備中，例如在一個(gè)多級(jí)的對(duì)流沖洗設(shè)備中進(jìn)行，這種多級(jí)對(duì)流沖洗設(shè)備在大多數(shù)情況下是以壓力噴射設(shè)備的形成構(gòu)成。
與帶材一起從最后的酸洗工序帶出的酸洗酸被帶入沖洗設(shè)備，并且以與帶材移動(dòng)方向?qū)α鞯貜囊粋€(gè)區(qū)域到一個(gè)區(qū)域地用沖洗水進(jìn)行處理。因此，在各個(gè)沖洗區(qū)形成鹽酸和鐵離子的確定濃度分級(jí)。在沖洗水中主要存在下述物質(zhì)Fe(II)離子、Cl離子和H+離子。由H+離子濃度可以確定沖洗水的酸含量。標(biāo)明該酸含量比標(biāo)明pH值更為適宜，pH值是作為H+離子濃度的負(fù)十進(jìn)制的對(duì)數(shù)來(lái)定義的。
通過(guò)減少?zèng)_洗水中的酸離子濃度(例如通過(guò)不斷稀釋)，沖洗液的pH值提高。從某一臨界pH值起，存在于沖洗水中的鐵離子開(kāi)始水解，即進(jìn)行下列偶聯(lián)反應(yīng)
兩價(jià)的氫氧化亞鐵Fe(OH)2很容易被空氣中的氧氧化成三價(jià)的氫氧化鐵Fe(OH)3
這種水解反應(yīng)過(guò)程取決于pH值和溫度的高低。除了這種物理-化學(xué)影響因素之外，水解反應(yīng)和氧化反應(yīng)還取決于時(shí)間。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)生水解反應(yīng)的臨界時(shí)間值大約在30秒。
在正常操作條件下，帶鋼在連接在酸洗設(shè)備后的沖洗設(shè)備中的停留時(shí)間遠(yuǎn)在可以開(kāi)始水解反應(yīng)的臨界時(shí)間之下，因此水解產(chǎn)物不可能沉積到帶鋼表面上。
但是視情況而定，如果由于操作故障在酸洗操作中出現(xiàn)帶鋼停止，當(dāng)該故障時(shí)間顯著超過(guò)水解反應(yīng)的臨界時(shí)間值時(shí)，水解產(chǎn)物就不可避免地沉積在帶鋼表面。這種沉積主要發(fā)生在沖洗設(shè)備的最后兩個(gè)沖洗區(qū)，在這兩個(gè)沖洗區(qū)中，由于不斷稀釋，pH值已經(jīng)大大提高。在材料表面上的水解產(chǎn)物沉積(也稱為水解斑點(diǎn))降低了所得產(chǎn)品的質(zhì)量。在許多情況下，被水解產(chǎn)物嚴(yán)重沾污的材料不適合繼續(xù)使用。因此，對(duì)于生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)說(shuō)，一個(gè)重要的技術(shù)問(wèn)題是考慮有利的抑制水解的條件，改善經(jīng)過(guò)酸洗的鋼產(chǎn)品的后處理。
對(duì)于鋼產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，為了在酸洗設(shè)備后面的沖洗設(shè)備中避免水解反應(yīng)，已知有許多處理方法。
一種避免水解反應(yīng)的方法是冷卻沖洗液。根據(jù)水解反應(yīng)對(duì)溫度的依賴關(guān)系，通過(guò)冷卻使臨界水解時(shí)間有輕微的增加。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，臨界水解時(shí)間增加因數(shù)約為2，也就是說(shuō)，在約60秒的帶鋼停頓后開(kāi)始形成水解產(chǎn)物的沉淀。但是，大多數(shù)情況下操作故障持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于60秒，因此用這種方法不能顯著地減少水解斑點(diǎn)的形成。
另外一種避免水解反應(yīng)的方法是，向沖洗液中摻入抑制水解反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)。盡管這些添加物在中和設(shè)備中的沖洗水的處理中造成問(wèn)題，例如增加廢水中的CSB(化學(xué)需氧量)值，但添加化學(xué)物質(zhì)比冷卻沖洗水達(dá)到顯著改善的效果。
本發(fā)明提出的任務(wù)是，避免上述方法在后處理酸洗的鋼產(chǎn)品、尤其是酸洗的碳鋼熱軋帶材時(shí)的缺點(diǎn)，避免在連續(xù)沖洗設(shè)備中在產(chǎn)品表面上形成水解產(chǎn)物，并由此改善表面質(zhì)量。
按照本發(fā)明，該任務(wù)是這樣解決的，即向沖洗設(shè)備的至少一個(gè)沖洗區(qū)中吹入不活潑氣體，例如氮?dú)饣蚨栊詺怏w?？梢钥吹剑ㄟ^(guò)吹入不活潑氣體可以杜絕在酸洗的鋼制品表面上形成水解斑點(diǎn)。通過(guò)吹入不活潑氣體，沖洗區(qū)中的氧含量被大大降低，已不可能將Fe(II)離子氧化成Fe(III)離子，從而防止了水解的最重要的部分反應(yīng)，不發(fā)生水解產(chǎn)物的沉積，因此改善產(chǎn)品的表面質(zhì)量。
按照本發(fā)明，該任務(wù)還通過(guò)以下方式解決，即向沖洗設(shè)備的至少一個(gè)沖洗區(qū)中吹入二氧化碳(CO2)。此時(shí)可以看到，通過(guò)將二氧化碳吹入沖洗區(qū)，在帶鋼停止時(shí)可以完全防止在酸洗的鋼產(chǎn)品表面上形成水解斑點(diǎn)。由于吹入二氧化碳，在沖洗水中形成碳酸根離子(CO32-)和碳酸氫根離子(HCO3-)，這些離子導(dǎo)致水解反應(yīng)的平衡向反應(yīng)物方向移動(dòng)。當(dāng)然，吹入二氧化碳也同樣附帶引起氧含量減少，從而防止Fe(II)離子的氧化。
本發(fā)明的任務(wù)還可以以一種更有利的方式來(lái)解決，即吹入不活潑氣體(例如氮?dú)饣蚨栊詺怏w)中二氧化碳的混合物。通過(guò)吹入氣體排出氧的作用和二氧化碳的化學(xué)作用的結(jié)合，可以進(jìn)一步提高本發(fā)明方法的功效。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，優(yōu)先選擇將不活潑氣體和/或二氧化碳吹入沖洗設(shè)備的最后沖洗區(qū)，最好是最后兩個(gè)沖洗區(qū)，在最后的或兩個(gè)最后的沖洗區(qū)中，由于沖洗水經(jīng)過(guò)不斷稀釋已提高pH值，水解產(chǎn)物沉積的可能性最大，因此在避免水解斑點(diǎn)的部位吹入不活潑氣體和/或二氧化碳以及由此而引起改善產(chǎn)品表面質(zhì)量是特別有利的。
本發(fā)明的任務(wù)還可以以有利的方式進(jìn)一步來(lái)解決，即連續(xù)地輸入不活潑氣體和/或二氧化碳。當(dāng)酸洗的鋼產(chǎn)品經(jīng)過(guò)沖洗設(shè)備時(shí)，通過(guò)連續(xù)供給用于吹入沖洗區(qū)的氣體，能保證持續(xù)地避免水解產(chǎn)物的沉積，從而保證了表面質(zhì)量的改善。
但是，作為一種供選擇的替換方案，也可以預(yù)先規(guī)定不連續(xù)地輸入不活潑氣體和/或二氧化碳。在不連續(xù)輸入時(shí)，所使用的氣體在例如由于操作故障而引起帶鋼停止時(shí)才被輸入，借此防止水解產(chǎn)物沉積。與連續(xù)輸入相比，可以減少所使用氣體的量?？梢愿鶕?jù)設(shè)備的性能和基本結(jié)構(gòu)選擇這兩種輸入所用氣體方法中的一種。
在本發(fā)明的另一個(gè)有利的實(shí)施方案中，在沖洗液上方吹入所使用的氣體。通過(guò)從上方吹入氣體，保證氣體在沖洗區(qū)均勻分布，這種均勻分布對(duì)可靠地避免水解產(chǎn)物沉積是必不可少的。
在本發(fā)明的又一個(gè)有利的實(shí)施方案中，將所使用的氣體吹入沖洗液中。采用這種方案，與從上方吹入氣體相比，實(shí)現(xiàn)了氣體在沖洗區(qū)中的更充分的分布和混勻。此外，由此也達(dá)到改進(jìn)溶解在沖洗液中的氧的排除或者在沖洗液的整個(gè)液體體積中均勻地化學(xué)抑制水解反應(yīng)。
為了解決該任務(wù)，按照本發(fā)明的方法，一種用于對(duì)酸洗的鋼產(chǎn)品、尤其是酸洗的碳鋼熱軋帶材進(jìn)行后處理的設(shè)備由多個(gè)沖洗區(qū)構(gòu)成，每個(gè)沖洗區(qū)至少具有一個(gè)用于液體沖洗介質(zhì)(優(yōu)選的是水)進(jìn)入的開(kāi)口，按照本發(fā)明，這種設(shè)備的特征是，至少一個(gè)沖洗區(qū)設(shè)置有至少一個(gè)用于吹入氣體的進(jìn)入口。
為了在設(shè)備的最危險(xiǎn)部位將水解減少至最小，優(yōu)先選擇考慮在最后的沖洗區(qū)、尤其是最后的兩個(gè)沖洗區(qū)的至少每個(gè)區(qū)設(shè)置一個(gè)用于吹入氣體的進(jìn)入口。
在本發(fā)明的另一個(gè)有利的實(shí)施形式中，至少一個(gè)進(jìn)入口設(shè)置在液面上方，這樣氧可以經(jīng)過(guò)液體迅速排出。
在本發(fā)明設(shè)備的另一種改型中，至少一個(gè)進(jìn)入口設(shè)置在液面下方，以便可以將所使用的氣體直接吹入沖洗液中。
按照本發(fā)明的另一個(gè)特征，為了吹入所使用的氣體，預(yù)先規(guī)定至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)，最好是具有500-1000m3/h輸送能力的旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)。因?yàn)楸仨毻ㄟ^(guò)吹入不活潑氣體和/或二氧化碳，在最短的時(shí)間(約20秒)內(nèi)使氧含量降低至微量(約1％(體積))，所以，尤其在不連續(xù)輸入氣體時(shí)需要迅速輸入充足量的不活潑氣體和/或二氧化碳。具有500-1000m3/h輸送能力的旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)以將所吹入的氣體充分輸入到?jīng)_洗液中的最佳方式適用于普通尺寸的沖洗區(qū)。
按照本發(fā)明的又一個(gè)特征，該設(shè)備裝有一個(gè)不受沖洗設(shè)備的電路影響的調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置在帶鋼停止時(shí)引起吹入氣體。這種措施尤其在不連續(xù)輸入氣體時(shí)是重要的。在由于設(shè)備斷電而引起帶鋼停止時(shí)，該調(diào)節(jié)裝置不受設(shè)備的電路影響就顯得尤為重要，可以使本發(fā)明的方法穩(wěn)定可靠地發(fā)揮作用。
最后，按照本發(fā)明的另一個(gè)特征規(guī)定，這些至少各具有一個(gè)用于不活潑氣體和/或二氧化碳進(jìn)入口的沖洗區(qū)是可以密封而防止氣體交換的。
下面參照附圖詳細(xì)地闡述本發(fā)明。

圖1示意地表示一種設(shè)備的示范實(shí)施形式，該設(shè)備具有將氣體吹入沖洗區(qū)的最后兩個(gè)槽中的氣體吹入裝置。圖2示范和示意地表示一種具有氣體循環(huán)的設(shè)備。
在兩個(gè)附圖中四個(gè)彼此相繼的沖洗級(jí)以標(biāo)號(hào)1，2，3和4表示，經(jīng)過(guò)酸洗的帶材5依次通過(guò)這四個(gè)沖洗級(jí)。在四個(gè)沖洗槽1、2、3和4之前，之間和之后設(shè)置若干對(duì)壓液輥6。各借助一個(gè)循環(huán)泵7將沖洗水循環(huán)到四個(gè)沖洗槽1、2、3和4的每一個(gè)槽中，其中沖洗水經(jīng)過(guò)噴射管8被噴到帶鋼5上。
在帶鋼5停止的設(shè)備故障中，為了能用不活潑氣體、二氧化碳或其混合氣體注滿最后兩個(gè)沖洗槽3和4，在倒數(shù)第二個(gè)沖洗級(jí)3裝備一個(gè)排氣機(jī)9，該排氣機(jī)將存在于沖洗液上方的空氣經(jīng)過(guò)一根管道12抽出。經(jīng)過(guò)管道10將不活潑氣體、二氧化碳或這兩種氣體的混合物輸向槽3和4，并經(jīng)過(guò)進(jìn)口19和20吹入沖洗槽3和4中。最好在兩個(gè)槽3和4之間預(yù)先設(shè)置一根連接管11。
進(jìn)口19位于各個(gè)沖洗槽1、2、3或4中的沖洗液的液面上方，并且最好是與排氣機(jī)9和管道10一樣確定所需的尺寸，使槽在最短時(shí)間、最好在20秒內(nèi)，可以完全充滿所吹入的氣體。所說(shuō)的完全充滿應(yīng)理解為用該氣體充滿至約1％(體積)的氧殘余量。
設(shè)在各個(gè)槽1、2、3或4中的沖洗液液面下方的吹入氣體進(jìn)口20對(duì)于導(dǎo)入二氧化碳是特別有利的，二氧化碳可以部分地溶入沖洗液中，用化學(xué)方法抑制水解反應(yīng)。
沖洗水最好是經(jīng)過(guò)一根管道13被輸送到最后的沖洗槽4，然后以一種對(duì)流串聯(lián)沖洗設(shè)備的形式從最后沖洗級(jí)4經(jīng)過(guò)連接管14導(dǎo)向第一沖洗級(jí)，并從第一沖洗級(jí)經(jīng)管道15排出。
在圖2中，相同的設(shè)備部分用與圖1中相同的標(biāo)號(hào)表示。不過(guò)，此時(shí)排氣機(jī)9設(shè)置在第一沖洗級(jí)1，經(jīng)過(guò)管道10以及進(jìn)口19、20將不活潑氣體、二氧化碳或其混合氣體輸送到各個(gè)沖洗槽1、2、3和4。
在各個(gè)沖洗槽1、2、3和4中設(shè)置了用于存在于其中的氣氛的旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)16和循環(huán)管道17。各個(gè)沖洗槽1、2、3和4再通過(guò)管道11連接起來(lái)。
用于最后三個(gè)沖洗槽2、3和4的沖洗水的外部循環(huán)管道通過(guò)管道18互相連接。
實(shí)施例在普通氣氛(空氣)中，用含HCl的沖洗水通過(guò)噴灑對(duì)剛酸洗過(guò)的優(yōu)質(zhì)鋼37-2的碳鋼熱軋帶材進(jìn)行處理，其中，總HCl濃度是0.2g/l或0.02g/l。沖洗液的溫度在60℃和80℃之間。
在約30秒的處理時(shí)間之后，帶材表面上開(kāi)始出現(xiàn)水解斑點(diǎn)(形成看得見(jiàn)的水解產(chǎn)物)。隨著處理時(shí)間增加這種作用增強(qiáng)，即水解產(chǎn)物的形成劇烈增加。帶材表面經(jīng)過(guò)淡褐色變成深褐色。
隨后，用相同材料在相同條件下重復(fù)此試驗(yàn)，不過(guò)，此時(shí)將氮?dú)獯等霙_洗槽中，在沖洗槽中建立惰性氣氛?？梢钥吹剑跇O長(zhǎng)的處理時(shí)間(10分鐘)帶材表面絲毫沒(méi)有變色，帶材表面保持其金屬的淡灰色光澤。
將氬氣吹入沖洗槽，除此之外在相同的前提和條件下進(jìn)行處理，也產(chǎn)生與上述試驗(yàn)相同的有利作用。使用氬氣時(shí)的附加優(yōu)點(diǎn)在于，其密度比空氣或氮?dú)舛即螅谶@種密度差可以防止空氣進(jìn)入沖洗槽中，或者至少可將空氣減至最少。
在另一個(gè)試驗(yàn)中，在與上述試驗(yàn)相同的前提和條件下吹入二氧化碳，此時(shí)也產(chǎn)生相同的有利作用。
在吹入二氧化碳-惰性氣體的混合氣體并選擇與上述試驗(yàn)中相同的試驗(yàn)條件和參數(shù)時(shí)，也可以防止在表面形成水解斑點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.在連續(xù)沖洗設(shè)備中通過(guò)用水沖洗對(duì)酸洗的鋼制品、尤其是酸洗的碳鋼熱軋帶材進(jìn)行后處理的方法，其特征在于向沖洗設(shè)備的至少一個(gè)沖洗區(qū)(1、2、3或4)中吹入不活潑氣體，例如氮?dú)饣蚨栊詺怏w。
2.通過(guò)在連續(xù)沖洗設(shè)備中用水沖洗，對(duì)酸洗的鋼制品、尤其是酸洗的碳鋼熱軋帶材進(jìn)行后處理的方法，其特征在于向沖洗設(shè)備的至少一個(gè)沖洗區(qū)(1、2、3或4)中吹入二氧化碳。
3.權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于吹入不活潑氣體例如氮?dú)饣蚨栊詺怏w和二氧化碳的混合氣體。
4.權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將不活潑氣體和/或二氧化碳吹入沖洗設(shè)備的最后沖洗區(qū)(4)，最好吹入最后的兩個(gè)沖洗區(qū)(3、4)。
5.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于連續(xù)地輸入不活潑氣體和/或二氧化碳。
6.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于不連續(xù)地輸入不活潑氣體和/或二氧化碳。
7.權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在沖洗液上方吹入不活潑氣體和/或二氧化碳。
8.權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將不活潑氣體和/或二氧化碳吹入沖洗液中。
9.對(duì)酸洗的鋼制品、尤其是酸洗的碳鋼熱軋帶材進(jìn)行后處理的設(shè)備，它由多個(gè)沖洗區(qū)(1、2、3和4)構(gòu)成，每個(gè)沖洗區(qū)至少具有一個(gè)用于液體沖洗介質(zhì)、最好是水的進(jìn)口(8)，其特征在于至少一個(gè)沖洗區(qū)(1、2、3或4)備有至少一個(gè)用于吹入氣體的進(jìn)口(19、20)。
10.權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于最后沖洗區(qū)(4)、最好是最后兩個(gè)沖洗區(qū)(3、4)每個(gè)備有至少一個(gè)用于吹入氣體的進(jìn)口(19、20)。
11.權(quán)利要求9或10所述的設(shè)備，其特征在于至少一個(gè)進(jìn)口(19)設(shè)置在液面的上方。
12.權(quán)利要求9或10所述的設(shè)備，其特征在于至少一個(gè)進(jìn)口(20)設(shè)置在液面以下。
13.權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于為了吹入氣體設(shè)置至少一個(gè)最好具有500-1000m3/h輸送能力的旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)(9)。
14.權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于沖洗區(qū)(1、2、3或4)裝有一個(gè)不受沖洗設(shè)備的電路影響的調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置在帶鋼停止時(shí)導(dǎo)致吹入氣體。
15.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于至少各具有一個(gè)用于不活潑氣體和/或二氧化碳的進(jìn)口(19、20)的沖洗區(qū)(1、2、3、4)是可以密封而防止氣體交換的。
全文摘要
在連續(xù)沖洗設(shè)備中通過(guò)用水沖洗對(duì)酸洗的鋼制品進(jìn)行后處理的方法，其中，將不活潑氣體或惰性氣體吹入沖洗設(shè)備的至少一個(gè)沖洗區(qū)(1、2、3或4)中，以此在帶鋼停止的情況下可以防止在鋼制品表面形成水解斑點(diǎn)，用于實(shí)施該方法的設(shè)備由各具有至少一個(gè)用于液體沖洗介質(zhì)的進(jìn)口(8)的多個(gè)沖洗區(qū)(1、2、3、4)構(gòu)成，這些沖洗區(qū)(1、2、3或4)中的至少一個(gè)備有至少一個(gè)用于吹入氣體的進(jìn)口(19、20)。
文檔編號(hào)B08B3/02GK1128548SQ94193019
公開(kāi)日1996年8月7日 申請(qǐng)日期1994年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月8日
發(fā)明者W·卡納, K·吉倫內(nèi)克 申請(qǐng)人:安德里茨-專利管理有限公司