冷轧原料板酸洗发黑原因及对策研究.doc

冷轧原料板酸洗发黑原因及对策研究黄　旭　董　军　何其平　雷秀华　姚永国　方淑芳　徐洪江摘　要　用物理化学方法分析了附着物在盐酸中的稳定性和相结构，充分证明攀钢冷轧原料板酸洗发黑的原因是漂洗过程中出现了水腐蚀现象研究了酸洗发黑的影响因素，提出了解决这一问题的措施，在工业生产中已证实这些措施是有效的关键词　酸洗钢板　附着物　水洗　腐蚀CAUSES OF ADHERENDS FORMING ON THE SURFACEOF PICKLED SHEET AND COUNTER MEASURESHuang Xu　dong Jun　He Qiping　Lei Xiuhua　Yao Yongguo　Fang Shufang　Xu Hongjiang(Panzhihua Iron & Steel Research Institute)Abstract　The stability and phase structure of adherends in chlorhydric acid were analyzed by means of physico-chemical method.The results obtained fully have proved that pickled sheet produced by Pangang is corroded by water during water－washing,thus forming adherends on its surface .The factors influencing adherends formation were investigated.The measures to solve this problem were put forward.The measures were confirmed to be effective in industrial production. Key Word　pickled sheet ,adherends,water－washing,corrosion1　引言　　冷轧原料板经酸洗后钢板的表面普遍有一层黄褐色的附着物，习惯上称这种现象为酸洗发黑。

为查明冷轧原料板酸洗发黑的原因，首先研究了表面附着物的化学性质，进行了附着物产生的条件及其影响因素的试验，基本查清了酸洗发黑的原因，提出了相应的对策，并在生产中进行了验证2　酸洗带钢表面状态　　(1)酸洗发黑附着物的颜色为黄褐色，颜色的深浅与钢板运行速度直接相关，速度越快，颜色越浅，速度越慢，颜色越深这种附着物如直接暴露在空气中，颜色将随时间延长而变为深褐色　　(2)在现有酸洗生产条件下，各钢种带钢在离开酸洗槽时，表面是相当清洁的，颜色为灰白色，即使有极少量残渣，在1号漂洗槽也会被冲洗干净　　(3)根据酸洗后钢板颜色深浅，将酸洗发黑程度评为5级，即非常严重4级，严重3级，中等2级，轻微1级，无附着物0级现场跟踪了Q195钢300卷、St12钢147卷、08Al钢106卷，发黑情况的统计结果见图1～2　　现场跟踪结果表明，Q195、St12钢、08Al钢在发黑程度上存在一些差别，但差别不大图1　酸洗速度为20 m/min时的发黑程度统计结果图2　酸洗速度为150 m/min时的发黑程度统计结果3　钢板发黑原因分析3.1　附着物在盐酸中的稳定性　　将现场带有附着物的钢板制成5 cm×10 cm的试样，然后将试样浸泡在5%的稀盐酸中(常温)，测量附着物完全溶解的时间。

试验结果表明：三种钢板上的附着物10 s可全部溶解附着物在盐酸中不能稳定存在，即酸洗附着物不可能从酸洗槽带出，只能在漂洗过程中形成3.2　附着物的结构采用醋酸纤维纸复型萃取的方法，将现场酸洗发黑附着物制成电镜样品，同时在实验室模拟现场酸洗及水洗，得到的附着物用同样的方法制成电镜样品为了保证相结构分析的可靠性，所取试样须在24 h内完成分析用H-800透射电镜进行能谱分析，结果显示，附着物的主要成分为Fe，另有极微量的Si，S以及P，因此附着物只能是铁或铁的轻元素化合物三种钢的附着物的电子衍射分析结果见表1～3表1　Q195钢附着物电子衍射分析结果现　场　样实　验　室　样γ-FeO(OH)标准数据环直径/mm面间距d/相对强度I/I0环直径/mm面间距d/相对强度I/I0面间距d/相对强度I/I014.12.8481014.12.848102.7901016.22.3927516.82.390752.4708020.11.9982020.11.998202.0902025.81.5403026.11.538201.5354027.81.4201028.41.414101.41820表2　St12钢附着物电子衍射分析结果现　场　样实　验　室　样γ-FeO(OH)标准数据环直径/mm面间距d/相对强度I/I0环直径/mm面间距d/相对强度I/I0面间距d/相对强度I/I014.02.8681014.52.780102.7901016.02.5107516.12.470752.4708020.51.9602020.02.008202.0902023.01.7323023.01.732301.7324032.51.237101.21310表3　08Al钢附着物电子衍射分析结果现　场　样实　验　室　样γ-FeO(OH)标准数据环直径/mm面间距d/相对强度I/I0环直径/mm面间距d/相对强度I/I0面间距d/相对强度I/I014.02.8681014.52.780102.7901016.02.5107516.12.470752.4708020.51.9602020.02.008202.0902023.01.7323023.01.732301.7324032.51.237101.21310电子衍射分析结果表明，Q195钢、St12钢、08Al钢现场样和实验室样的附着物的面间距和相对强度与γ-FeO(OH)的标准数据完全吻合，结合能谱分析结果，判断酸洗发黑附着物为γ-FeO(OH)。

3.3　酸洗发黑的原因　　γ-FeO(OH)是钢的水腐蚀或潮湿大气腐蚀的典型腐蚀产物，它在强酸性条件下不可能形成因此，结合附着物在盐酸中不能稳定存在的特性，可以认定，冷轧原料板酸洗发黑问题的主要原因是经酸洗的带钢在漂洗水中出现了水腐蚀现象　　钢在中性水(pH＝4～9)中的腐蚀是耗氧腐蚀过程，即腐蚀的阴极反应为溶解氧的还原反应，其藕合反应式为：　　阳极反应　Fe＋2OH－＝Fe(OH)2＋2e　　阴极反应　1/2O2＋H2O＋2e＝2OH－　　腐蚀产物Fe(OH)2在中性水中将进一步氧化为Fe(OH)3：　　2Fe(OH)2＋1/2O2＋H2O＝2Fe(OH)3一旦遇到干燥空气，Fe(OH)3将转变为FeO(OH)：　　Fe(OH)3＝FeO(OH)＋H2O4　钢板酸洗发黑现象的影响因素试验4.1　试验条件　　(1)试样　　钢板试样的尺寸约为5 cm×10 cm，试验钢板的化学成分见表4表4　试验钢板的化学成分%试验钢CSiMnSPQ1950.0880.230.340.0320.011St120.0450.020.180.0180.00908Al0.0320.020.270.0140.008(2)酸洗液及漂洗水　　酸洗液采用分析纯盐酸(36%)配制成180 g/L的盐酸酸洗液。

漂洗水取自冷轧酸洗机组现场3号漂洗槽清洗水，其氯离子含量为30 mg/L，pH＝4.2，电导率90 μs/cm2，悬浮物含量为78 mg/L 4.2　酸洗试验　　将不同钢种的试样在实验室按不同温度和时间进行酸洗，然后用蒸馏水洗、再用分析纯酒精漂洗，尽量保持试样在酸洗后的颜色，以便确定钢种的可酸洗性能　　试验结果表明，酸洗时间在194 s以内(相当于酸洗速度20 m/min以上)，温度为65～85 ℃时，酸洗时间越长或酸洗温度越高，试样的颜色越浅，试样表面未发现整体附着物的现象，与现场生产情况相吻合在长时间酸洗试验中，Q195及St12钢酸洗时间达到480 s(相当于酸洗速度8 m/min)才出现过酸洗过酸洗表面附着物的颜色为暗灰色，与生产现场发黑的黄褐色明显不同这表明攀钢生产的钢板具有优良的可酸洗性能，在现有正常生产条件下不会出现过酸洗4.3　水洗　　将经过不同时间酸洗的试样，用不同温度的漂洗水进行喷射清洗试验表明，水洗温度在55～85℃范围内，温度越高或时间越长，表面发黑现象越严重4.4　氧含量的影响　　分别采用加除氧剂和未加除氧剂的漂洗水进行清洗试验，结果表明，未加除氧剂漂洗的试样的颜色明显比除氧的颜色深，除氧水漂洗后钢板的颜色已接近酸洗后的颜色。

　　由于钢在中性水(pH＝4～9)中的腐蚀是耗氧腐蚀过程，因此，漂洗水除氧后能显著减轻钢板发黑这一现象，证明酸洗发黑是漂洗水中出现水腐蚀这一判断是正确的5　工业试验5.1　解决钢板酸洗发黑的途径　　通过对实验室影响因素试验结果的分析，酸洗后钢板发黑可以采取的措施有以下几种　　(1)避免过低的酸洗速度以防止长时间漂洗在150 m/min高速运行时，400 m入口活套的缓冲调节时间只有1.5～2 min，200 m出口活套的缓冲调节时间仅1～1.4 min，在现有的操作水平下难以保证入口并卷和出口换卷，导致频繁的低速运行(20 m/min)如果根据不同的带钢规格将酸洗速度降低到60～100 m/min，通过努力可以实现均衡酸洗操作　　(2)在保证带钢能够被热风吹干的前提下，尽可能降低漂洗水的温度现场跟踪结果表明，目前采用的漂洗水温度平均为72 ℃，这是钢板发黑现象比较严重的温度区域对生产现场的观察表明，即使在150 m/min的高速度下，带钢离开热风箱时均能完全干燥实验室试验中，55 ℃水洗时，也能在1～2 s内用热风吹干因此，如果能实现60～100 m/min均衡酸洗操作，将水洗温度降低到55 ℃，则带钢会在较短的时间内被风吹干。

　　(3)在保证4号水洗槽水质的前题下，尽可能降低漂洗水的喷射压力现场漂洗水水质分析结果见表5表5　漂洗水水质分析结果项目pHCl-/mg.L-1电导率/μs.cm－2悬浮物/mg.L－11号槽1.3969.79200822号槽2.6562.31800653号槽4.230.090784号槽4.55.03032脱盐水7.010.08.0无水质分析结果显示，2号槽的C1－和电导率比3号槽高出20倍左右，这表明漂洗水的压力太高，导致带。