[发明专利]处理冷轧不锈钢带或板的方法

说明书

本发明涉及一种对不锈钢板进行退火和去氧化皮同时还可省去后续酸洗的方法，具体讲，涉及一种确保生成一层均匀的薄氧化皮，以使其可在低电流密度的电解液中完全被去除的方法。

在生产压延不锈钢板及带的过程中，必须在冷轧操作后对该材料进行退火或软化处理。一种非常普通的退火方法是将不锈钢材在氧化性的炉内气氛中加热到某一温度，而在此温度下同时还导致表面氧化皮的生成。这种加热方法通常是根据所处理钢材的化学成分将温度加热到摄氏788度至1177度(华氏1450度至2150度)，并且一般是在耐火材料衬里的燃气炉中氧化性气氛下进行，这样处理通常使不锈钢表面生成厚度范围在4000埃到几个微米的氧化皮。在不锈钢板带销售前，必须将氧化皮最终去除掉。根据现有技术，可以单独地或结合起来使用几种不同去除氧化皮的工艺，这些已知工艺包括：(1)喷丸后酸洗；(2)将不锈钢板带浸入熔融的盐中或经过电解处理，以对氧化皮进行预处理然后酸洗；(3)直接酸洗。酸洗过程中常用的酸包括硫酸、硝酸或硝酸-盐酸混合物。使用这些酸有很多缺点，并且费用高，这不仅是因为这些酸本身相对较贵，而且因为它们都是在使用前、使用中和使用后必须采用特殊处理技术的危险品。此外，由于环境要求的限制，处理废酸洗液带来耗费资金的一些问题。

现有技术中也包括专利号为No.4,363,709的美国专利，该专利公开了从不锈钢特别是300和400系列不锈钢，这类金属体表面去除氧化皮的方法，即在一含有15至25重量百分比硫酸纳的水溶液中并且温度至少保持在提氏65.5度(华氏150度)下，用高电流密度电解去氧化皮的方法。根据上述专利，不锈钢材料作为阳极至少要在46.5安/平方分米(每平方英寸3安培)电流密度的直流电流中经受10秒钟的处理。对于高铬铁素体合金，建议在退火前必须进行全面彻底清理，以避免产生厚氧化皮，包括氧化铬。

美国专利No.4,415,415公开了一种控制氧化皮形成并去除不锈钢氧化层的方法。其中，氧化皮在控制了氧含量的氧化性炉内气氛中生成，之后，在1.55至15.5安培/平方分米(0.1至1.0安培每平方英寸)的低电流密度下进行电解处理。

此外，现有技术包括一系列关于通过电磁感应方法对金属板带材进行加热问题的专利。例如，该现有技术包括下述美国专利：No.4,054,770、No.4,585,916、No.3,444,346、No.2,902,572和No.4,678,883。这些专利可认为是与称作“横向磁通感应加热”(Transverse Flux Induction Heating简写为TFIH)的电磁感应技术有关。

现有技术也包括公开了一种对冷轧不锈钢带或板进行处理技术的美国专利No.4,824,536。该专利技术用感应加热法将不锈钢材加热到高达摄氏1260度(华氏2300度)的退火温度范围，这使得在不锈钢表面生成最厚达2000埃的氧化皮。退火处理之后，用重量百分比为15～25％、温度至少保持在66℃(华氏150度)的硫酸钠水溶液对不锈钢材进行大电流密度电解去除氧化皮的处理，处理时间要足够使氧化皮全部去除。在退火处理完成时，氧化皮厚度实际低于2000埃，具体地，大约处在700至1400埃厚度范围内，此厚度范围要求在去除氧化皮的电解处理中电流密度至少为46.5安培/平方分米(每平方英寸3安培)。这种感应退火处理后的电解处理法与典型燃气气氛下的退火处理法相比有显著进步。典型燃气气氛退火处理时，除非采取特殊措施以提供一惰性或还原性气氛，否则不锈钢板或带将发生严重氧化。

已经发现，感应加热产生一层成分相对稳定、厚度均匀的氧化膜。此外还发现这样的氧化膜可以通过电解处理方法非常有效地去除。例如美国专利No.4,824.536表明，在较低退火温度下，如1010℃(华氏1850度)时生成厚度如700埃的较薄氧化膜，而在较高退火温度下，如1125℃(华氏2057度)时生成厚度如1400埃的较厚氧化皮。这种大幅度的厚度变化造成电解处理过程中作为退火温度函数的过程变量产生相应的大幅度变化。在传统燃气退火处理工艺中使用的退火温度大约在摄氏1066-1149度(华氏1950-2100度)范围。

可以相信采用横向磁通感应加热方法，需要升至较高的退火温度，以满足不锈钢冶金学上时间-温度关系要求。这些温度范围可能是从对于铁素体不锈钢的927℃(华氏1700度)和对于奥氏体不锈钢的1038℃(华氏1900度)直到1260℃(华氏2300度)，更有可能地是1093℃～1260℃(华氏2000至2300度)范围。