способ непрерывного травления горячекатаной полосовой низкоуглеродистой стали

Формула изобретения

Способ непрерывного травления горячекатаной полосовой низкоуглеродистой стали, включающий прохождение полос через ванну агрегата травления, разделенную на четыре отсека с соляно-кислотными растворами при последовательном увеличении концентрации кислоты и снижении концентрации железа в растворе, отличающийся тем, что при травлении низкоуглеродистой стали с содержанием углерода в пределах 0,05-0,14 об.% температуру соляно-кислотного раствора последовательно повышают от первого до четвертого отсека по ходу движения полосы, принимая температуру раствора равной t=5·(n+10)°C, где n - номер отсека.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к способу непрерывной обработки поверхности, в частности травления стальной ленты низкоуглеродистых марок стали в глубоких ваннах, состоящих из нескольких расположенных друг за другом отсеков, заполненных травильным раствором, содержащим соляную кислоту, через которые протягивается полоса. Подогрев травильного раствора осуществляется через теплообменники с помощью подачи пара. Подача свежего травильного раствора производится в последний по ходу движения полосы отсек, то есть против движения полосы.

Известен способ непрерывного травления стальных полос в плоских ваннах с турбулентным движением соляной кислоты. Полосу перемещают приблизительно по горизонтальной траектории через ванну травления, в которую подают травильный раствор, причем обрабатываемую поверхность подвергают воздействию потока травильного раствора с повышенной скоростью таким образом, что в зоне создания повышенной скорости потока подают свежий травильный раствор, образуя его турбулентность (см. патент РФ №2168562, кл. С 23 G 3/02, опубл. 20.10.1997, бюл. №29).

Известен способ непрерывного травления полос горячекатаного подката в плоских ваннах, включающий пропускание полосы через несколько расположенных друг за другом, заполненных кислотным травильным раствором ванн и подачу солянокислотного раствора через расположенные сбоку ванны сопла (см. патент РФ №2115768, кл. С 23 G, опубл. 20.07.1998, бюл. №20).

Недостатком известных способов травления является достаточно высокая для соляной кислоты температура травления (65-85°С), при которой повышается летучесть и агрессивность соляной кислоты, что требует установки совершенной вентиляции и травильных и промывных ванн из дорогих материалов.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ травления рулонного металла в глубоких ваннах, описанный в книге В.Д.Гуренко и др. “Травление полос и листов в соляной кислоте”, М., Металлургиздат, 1971, с.83.

Этот способ включает последовательное прохождение рулонного металла в глубокой ванне, состоящей из четырех отсеков, со свободно висящей петлей, и характеризуется последовательным понижением температуры растворов от первого к четвертому отсеку ванны в диапазоне от 65 до 55°С (1 отсек - 65°С, 2 отсек - 60°С, 3 отсек - 55°С, 4 отсек - 55°С) и следующим распределением концентраций по отсекам (1 отсек - НСl - 56 г/л, Fe - 110 г/л, 2 отсек - НСl - 102 г/л, Fe - 75 г/л, 3 отсек - HCl - 155 г/л, Fe - 35 г/л, 4 отсек - HCl - 191 г/л, Fe - 7 г/л). Агрегат травления работает с переработкой растворов на установке регенерации.

В известном травильном агрегате из-за последовательного понижения температуры травильных растворов от первого к четвертому отсеку ванны травления время травления не достигает минимума.

В основу предлагаемого изобретения входит задача уменьшения времени, необходимого для процесса травления, и, следовательно, повышения производительности непрерывного агрегата. Для этого особое значение имеет поддержание достаточного содержания кислоты и температуры раствора в зоне контакта между поверхностью полосы и травильным раствором. При этом в основу изобретения заложены сведения, полученные в результате многолетней эксплуатации таких агрегатов, согласно которым процесс травления в первом отсеке ванны не происходит, он выполняет функцию подогрева металла. Основная часть окалины стравливается в последующих трех отсеках, причем скорость реакции между слоем окалины и травильным раствором зависит от качества материала, толщины и вида окалины, концентрации кислоты и железа в травильном растворе и температуры раствора. За счет повышения температуры травильного раствора от первого к четвертому отсеку при последовательном увеличении концентрации кислоты и снижения концентрации железа увеличивается скорость взаимодействия окалины с кислотой, чем достигается минимум времени травления и, следовательно, повышение производительности непрерывно-травильного агрегата. Постоянное содержание кислоты и железа в зоне контакта между поверхностью полосы и травильным раствором поддерживается за счет подачи свежего раствора в четвертый отсек травильной ванны.

Для решения указанной задачи в способе, включающем прохождение полос через ванну агрегата травления, разделенную на отдельные отсеки с различной температурой солянокислотного травильного раствора в них, при травлении низкоуглеродистой стали с содержанием углерода в пределах от 0,05% до 0,14% указанную температуру последовательно повышают от первого до четвертого отсека по ходу движения полосы, принимая ее равной t=5*(n+10)°С, где n - номер отсека со следующим распределением концентраций по отсекам (отсек №1 - НСl - не менее 50 г/л, Fe - не более 150 г/л, отсек №2 - НСl - не менее 80 г/л, Fe - не более 120 г/л, отсек №3 - НСl - не менее 110 г/л, Fe - не более 100 г/л, отсек №4 - НСl - не менее 140 г/л, Fe - не более 60 г/л). Агрегат травления работает с переработкой растворов на установке регенерации и подачей свежего раствора в четвертый отсек травильной ванны.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации процесса травления полосовой низкоуглеродистой стали, содержащей углерода от 0,05% до 0,14%, за счет изменения температуры раствора по отсекам ванны с повышением ее от первого к четвертому отсеку, что обеспечивает условия для наилучшего и быстрого удаления окалины путем интенсификации процесса.

Заявленный способ реализуется следующим образом. Перед началом травления низкоуглеродистых сталей марок 08кп, 08пс, 10пс, 10кп, 08ю, St 2-4 устанавливают температуру травильных растворов по отсекам (№1 - 55±1°С, №2 - 60±1°С, №3 - 65±1°С, №4 - 70±1°С) путем соответствующего подогрева паром. Затем приступают к травлению с максимальной скоростью прохождения полосы через агрегат, например, 2,5 м/с.

Опытную проверку предлагаемого способа проводили в листопрокатном цехе №8 ОАО “Магнитогорский металлургический комбинат”. С этой целью при травлении горячекатаной полосовой стали низкоуглеродистых марок с содержанием углерода в пределах 0,05-0,14% варьировали температуру травильных растворов и скорость травления от 2,0 м/с до 2,5 м/с, фиксируя наличие дефектов, связанных с травлением (недотрав). Наилучшие результаты (максимальная скорость при отсутствии дефекта “недотрав”) были получены при использовании заявляемого способа.

Заявляемая температура травильных растворов с последовательным повышением от первого к четвертому отсеку ванны травления, принимая ее равной t=5*(n+10)°С, где n - номер отсека, является оптимальной. Скорость травления полосового металла соответствовала максимально возможной скорости прохождения полосы через агрегат (2,5 м/с) при отсутствии дефекта “недотрав”.

Последовательное понижение температуры от первого к четвертому отсеку ванны по технологии, взятой в качестве ближайшего аналога, в диапазоне температур по отсекам, °С, №1 - 65, №2 - 60, №3 - 55, №4 - 55, приводит к появлению недотрава в виде темных пятен на переднем и заднем концах полос и снижению скорости травления на 20-30%.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость заявляемого объекта для решения поставленной задачи и его преимущества перед известной технологией.

По данным Центральной лаборатории контроля ОАО “ММК” использование найденного технического решения при производстве полосовой низкоуглеродистой стали позволит повысить производительность агрегата и, соответственно, прибыль от реализации продукции не менее чем на 2%.

Пример конкретного выполнения.

Травление рулонного металла низкоуглеродистой стали марки 08пс с содержанием углерода 0,05-0,11% толщиной 2,8 мм, шириной 475 мм производится с последовательным повышением температуры от первого к четвертому отсеку ванны травления, °С, №1 - 56, №2 - 60, №3 64, №4 - 70, содержащем (№1 - НСl - 50 г/л, Fe - 120 г/л, №2 НСl - 100 г/л, Fe - 80 г/л, №3 - НСl - 150 г/л, Fe - 45 г/л, №4 - НСl - 180 г/л, Fe - 35 г/л). Скорость травления полосового металла составила 2,5 м/с при отсутствии дефекта "недотрав".