Видалення окалини хімічним травленням в сірчаної кислоти.
Сірчана кислота - хімічна речовина, склад якого відповідає формулі H2 SO4. називається моногідратом. Ця речовина можна вважати з'єднанням однієї молекули сірчаного ангідриду SO3 з однією молекулою води H2 O. Тому в техніці сірчаної кислотою називають будь-які суміші сірчаного ангідриду з водою. Якщо такої суміші на одну молекулу SO3 доводиться більше однієї молекули H2 O, то вони є водними розчинами сірчаної кислоти; якщо ж на одну молекулу SO3 доводиться менше однієї молекули H2 O, то суміші є розчинами сірчаного ангідриду в сірчаній кислоті, такі розчини називають олеум.
При травленні в сірчаної кислоти окисленої стали протікають наступні основні хімічні реакції.
Внаслідок наявності пір і тріщин в окалині дію кислоти на окалину і метал починається майже одночасно. Розчинність FeO значно більше, ніж Fe3 O4 і Fe2 O3. Два останніх оксиду відриваються головним чином механічно воднем, що виділяється при взаємодії кислоти зі сталлю. Fe3 O4 і Fe2 O3 падають на дно травильної ємності, де поступово відновлюються воднем і розчиняються в травильном розчині.
На процес травлення стали в сірчаної кислоти впливають концентрація розчину і температура. Мінімальна тривалість травлення спостерігається при концентрації кислоти 250-300 г / л. Більш високі концентрації розчину ведуть до уповільнення процесу. На практиці для травлення дроту з високовуглецевої сталі застосовують зазвичай розчини, які містять 50-100 г / л H2 SO4. і виробляють їх до змісту 25-30 г / л H2 SO4. Для поточного травлення вихідна концентрація травильного розчину становить 150-200 г / л H2 SO4. Для дроту з низьковуглецевої сталі і дроту проміжних розмірів з среднеуглеродистой стали вихідний розчин містить 75-200 г / л H2 SO4 і вироблений - до 10-15 г / л H2 SO4. При травленні катанки вироблення розчину сірчаної кислоти доводять до залишкового вмісту моногідрату 5 г / л.
Втрату швидкості травлення при зниженні концентрації кислоти компенсують підвищенням температури розчину, яка робить вирішальний вплив на його активність. При високих вихідних концентраціях температура розчину становить 25-30 ° С, з пониженням концентрації температуру підвищують до 70-90 ° С.
Перемішування травильного розчину (барботаж) повітрям або іншим способом, а також погойдування оброблюваного металу істотно прискорюють процес і покращують якість травлення.
При взаємодії кислоти з металом активно виділяється водень. Перебуваючи в атомарному стані, водень проникає в метал і викликає водневу (травильну) крихкість. Таке явище небажане, оскільки призводить до зниження механічних властивостей металу і ускладнює його подальшу переробку. Зменшують наводороживание нагріванням (зазвичай при сушінні) або тривалим витримуванням металу після травлення.
У гарячому розчині сірчаної кислоти сталь розчиняється з великою швидкістю. Це розчинення починається з моменту занурення дроту в розчин, а в міру звільнення металу від окалини в контакт з розчином входять всі великі і великі ділянки металу. Щоб скоротити втрати металу і його псування в результаті тривалої взаємодії з кислотою (перетрав), в кислотний розчин вводять інгібітори (сповільнювачі корозії) - речовини, здатні затримати руйнування металу.
У сталедротово виробництві використовують органічні інгібітори травлення (присадки) І-2В, С-5У, ПКУ, ГВСП-10.
Присадку (для чорних металів) вводять в кількості
1,0-1,5 г / л травильного розчину. Як піноутворювач використовують добавку КБЖ. З неорганічних присадок поширена кухонна сіль NaCl. Інгібітори знижують втрати металу на розчинення, зменшують наводороживание, усувають перетрав, скорочують виділення шкідливих випарів.
Тривалість травлення в сірчаної кислоті складає від декількох хвилин до 1 год і більше, вона залежить від умов травлення, характеру окалини.