关于不锈钢的知识,你知道多少?

发布时间:2019.08.30 新闻来源:不锈钢酸洗钝化液-不锈钢酸洗钝化膏-天长市俊武不锈钢表面处理材料厂 浏览次数:
1. 不锈钢是什么钢?

不锈钢是钢的一个种类。钢是指含有碳(C)量在0.2以下的称之为钢,大于0.2是铁。钢在冶炼过程中加入铬(Cr)、镍(Ni)、锰(Mn)、硅(Si)、钛(Ti)、钼(Mo)等合金元素改善了钢的性能使钢具有了耐腐性(即不上锈)就是我们常说的不锈钢。


2. 为什么不锈钢有不同的钢号?

不锈钢在冶炼过程当中,由于加入合金元素品种不同,不同品种加入量的不同。其特性也是不同的,为了加以区别则***上了不同的钢号,下面是常见不锈钢不同钢号“合金元素”含量表仅供参考:



3. 什么样的不锈钢不易生锈?

影响不锈钢锈蚀的主要因素有三点:

1)合金元素的的含量,一般地说铬的含量在0.105钢就不易生锈了。铬镍的
含量越高防腐性就越好,如304材质镍要的含量在0.08-0.1,铬的含量达到0.18-0.20,这样的不锈 钢在一般情况下是不会生锈的。



2)生产企业的冶炼工艺也会影响不锈钢的耐腐蚀性。冶炼技术好、设备xj****、工艺xj****的大的不锈钢厂无论是在合金元素的控制,杂质的去除、钢坯冷却温度的控制都能获得保证,因此产品质量稳定可靠,内在质量好,不易生锈。反之一些小的钢厂设备落后,工艺落后,冶炼过程中,杂质不能去除,生产的产品难免会生锈。

3)外部环境,气候干燥通风好的环境不易生锈。而空气湿度大,连续阴雨天气、或空气中含酸碱度大的环境地区就易生锈。304材质不锈钢,如果周边环境太差也是会生锈的。

4. 不锈钢就是不带磁,不带磁就是好不锈钢吗?如果微带磁了就不是304了吗?

很多客户到市场买不锈钢,自身带一块小磁铁,看货时吸一下,认为吸不上的就是好不锈钢。不带磁就不会生锈了,其实这是一种错误的理解。

不锈钢带不不带磁是组织结构决定的,钢水在凝固过程当中由于凝固的温度不同会形成“铁素体”“奥氏体”“马氏体”等不同组织结构的不锈钢,其中“铁素体”“马氏体”不锈钢都是带磁的。而“奥氏体”不锈钢其综合力学性能,工艺性能可焊性都好,但仅从耐腐蚀性而言带磁的“铁素体”不锈钢要强于“奥氏体”不锈钢。目前市场流通的高含锰少含镍的所谓200系列、300系列不锈钢也不带磁,但其性能与高含镍的304的差距很大,反而,304经过拉伸、退火、抛光、铸造等工艺处理也会微带磁性,因此用不锈钢带不带磁来判断不锈钢的优劣是一种误解,也是不科学的。

5. 不锈钢为什么也会生锈?

当不锈钢表面出现褐色锈斑(点)的时候,人们大感惊奇:认为“不锈钢不会生锈的,生锈就不是不锈钢了,可能是钢质出了问题”。其实,这是对不锈钢缺乏了解的一种片面的错误看法。不锈钢在一定条件下也会生锈的。

不锈钢具有抵抗大气氧化的能力一即不锈性,同时也具有在含酸、碱、盐的介质中耐腐蚀的能力即耐腐蚀性。但其抗腐蚀能力的大小是随其钢质本身化学组成,相互状态,使用条件及环境介质类型而改变的。如304材料,在干燥清洁的大气中,有优良的抗腐蚀能力,但将它移到海滨地区,在含有大量盐分的海雾中,很快就会生锈的。因此,不是任何一种不锈钢,在任何时候都能耐腐蚀,不生锈的。

不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而又坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜),防止氧原子继续渗入、继续氧化,而获得抗腐蚀的能力。一但有某种原因,这种薄膜遭到不断的破坏,空气或液体中和氧原子就会不断渗入或金属中铁原子不断地析离出来,形成疏松的氧化铁,金属表面也就受到不断的锈蚀。这种表面膜受到破坏的形式很多,日常生活中多见的有如下几种:

1)不锈钢表面存积蓄含有其它金属元素的粉尘或异类金属颗料的附着物,在潮湿的
空气中,附着物与不锈钢间的冷凝水,将二者连成一个微电池,引发了电化学反
应,保护膜受到破坏,称之谓电化学腐蚀。

2)不锈钢表面粘附着有机物汁液(如瓜菜、面汤痰等),在有水氧情况下,构成
有机酸,长时间则形成有机酸对金属表面的腐蚀。

3)不锈钢表面粘附含有酸、碱、盐类物质(如装修墙壁的碱水、石灰水喷测)引起
局部腐蚀。

4)在有污染的空气中(含有大量的硫化物、氧化物、氧化氢的大气),遇冷凝水,
形成硫酸、硝酸、醋酸液点,引起化学腐蚀。

以上情况均可造成不锈钢表面防护膜的破坏、引起腐蚀。所以,为确保金属表面长期光亮,不被生锈,我们建议:

① 须经常对装饰不锈钢表面进行清洁擦洗,去除附着物,消除引发锈蚀的外界因素。

② 现市场上有一种201及202材质的不锈钢在海滨地区易生锈,适宜在没有工业污染及空气腐蚀环境下使用。

③ 海滨地区要使用304材质不锈钢,304材质能抵抗海水腐蚀。



6. 一但不锈钢出现锈斑该怎样处理?

1)化学方法:

用酸洗膏或喷雾辅助其锈蚀部位重新钝化形成氧化铬薄膜使其重新恢复耐腐蚀能力,酸洗之后,为了去除所有的污染物和酸残留物,用清水进行适当的冲洗非常重要。一切处理后用抛光设备重新抛光,用抛光腊封闭即可。对局部有轻微锈斑的也可用1:1的汽油、机油混合液用干净抹布擦去锈斑即可。

2)机械方法:

喷砂清理,用玻璃或陶瓷微粒喷丸清理,湮没,刷洗和抛光。用机械方法有可能擦去以前被清除的材料、抛光材料或湮没材料造成的污染。所有各种污染尤其是外来铁颗粒都可能成为腐蚀的来源,特别是在潮湿环境中。因此,机械清理表面应当在干燥条件下进行正规清理。使用机械法只能清理其表面,不能改变材料本身的抗腐蚀能力。因此建议在机械清理后用抛光设备重新抛光,用抛光腊封闭。


2.3
资源化利用
2.3.1 制作建材
在适当的温度条件下,把污泥和镁、硅等物料混合焙烧后,即可制得墙砖、地砖等砖类,这样可以将污泥中的有害物质固化在砖中。这种方法利用污泥量大,若大规模工业化利用会产生巨大的经济效益。但是在烧砖过程中污泥中的Cr3+极有可能被氧化为Cr6+存在于砖中。在雨水长时间浸泡下会污染地下水,对人畜仍有潜在的危害。
2.3.2 回收金属
从污泥中回收金属元素的方法分为火法还原和湿法浸出两种。
(1) 湿法浸出污泥中的金属
浸出分为酸浸法和氨浸法。酸浸剂主要有硝酸、硫酸和盐酸。浸出剂的选择要从浸出剂本身的特性和含铬污泥的特性来决定。硝酸由于反应能力过强,因此一般用作浸出过程的氧化剂;硫酸沸点很高不易分解,因此常压下可采用比较高的浸出温度来提高浸出效率; 盐酸的浸出能力比硫酸高很多, 许多硫酸不能浸出的物质盐酸就可以将其浸出。由于酸浸的选择性较差,所以一般采取氨浸法处理含铬污泥。氨浸剂主要有碳酸铵和氢氧化铵。祝万鹏等人采用含铬污泥碳氨催化分组浸出-蒸氨-硫酸浸出水解渣-溶剂萃取-金属盐结晶的工艺回收污泥中的有价金属元素, 金属的回收率为:Cr﹥0.98,Fe﹥0.99,Ni﹥0.88,并获得较高纯度的金属盐类产品。
捷克发明了一种利用氨浸酸浸和多种沉淀技术综合处理污泥的方法,使得铬、铁、镍、铝等金属能有效分离。沉淀的镍将以氢氧化物的形式从净化溶液中分离出来。这种镍的沉淀物纯度足以在冶金方面利用。张***东等人对湿法氢还原污泥中的金属氧化物,分离污泥氨浸产物中的铜、镍、锌等金属从而回收利用。得出有价金属回收率可以达到0.98-0.99。陈凡植等人研究了在常温下经过浸出、置换、多步沉淀净化而制取硫酸镍,综合利用含铬污泥的方法, 获得海绵状铜粉, 回收率高达0.95以上,海绵铜的品位在0.9以上。刘俊等人研究了采用酸浸出法,氧化除铁,以及置换除重金属离子综合手段从电镀锌废渣中回收锌的工艺。获得了碱式碳酸锌和氧化锌两种物质, 纯度分别高达0.96和0.95以上,锌的回收率高达到0.8以上。
湿法浸出污泥中金属元素的缺点是工艺流程复杂,设备较多,浸出液消耗量很大,操作很复杂。铁、铬在铁含量较高时分离困难。不锈钢酸洗污泥中通常是铁铬伴随产生的,这样就大大限制了氨浸法在处理不锈钢酸洗污泥方面的应用,如果是污泥异地处理,运输费用高昂,运输过程中容易产生隐患,因此湿法回收污泥中的金属元素作为大规模工业化处理污泥的方法存在很大的局限性。
(2) 火法还原污泥中的金属
Ma等在实验室利用石油焦对酸洗污泥进行了直接还原。研究结果表明,酸洗污泥的还原行为与含有相同成分的金属氧化物混合物的还原行为比较接近。还原所得产品中,金属以Fe-Ni 或Cr-Fe-Ni 合金的形式存在。该方法未考虑成本及能耗问题。Yoshikawa等用石墨作还原剂,采用微波加热还原对氧化物进行了研究。Park 等对酸洗污泥循环进行了试验研究, 实验表明,Fe、Ni、Cr 的回收率分别超过了0.96,0.97和0.90。徐科对酸洗污泥中的铬进行了回收试验, 采用混合 Na2CO3 高温焙烧的方法将污泥中的三价铬氧化为六价铬后用纯水浸取,从而实现铬和铁的分离,其中在焙烧条件下铬的回收率达到0.60以上。李小明、王梁等也对国内某不锈钢企业的酸洗污泥配加电炉烟尘及氧化皮后在中频感应炉中进行了还原试验,在实验过程中加入石灰和萤石助熔, 还原后也获得了Ni-Cr-Fe 合金。
高温是火法还原的重要因素,这就使得火法回收污泥中金属元素成本高,能耗大,加之需要异地处理,运费高昂,运输过程也会造成污染,不适合大规模工业化生产。
2.3.3 生产水泥
深圳市危险废物处理站有限公司对不锈钢冷轧脱水污泥配料生产水泥进行了研究, 将0.01、0.055和0.08的不锈钢冷轧酸洗脱水污泥配入生料生产出来的水泥符合水泥产品质量指标要求,水泥熟料浸出液中的铬和镍的含量均远低于《危险废物鉴别标准———浸出毒性鉴别》(GB5085.3)(标准值分别为15 mg/L 和5 mg/L)。按照0.01比例掺入,水泥熟料浸出液中的镍和铬分别为0.023 mg/L 和0.0055 mg/L,按照0.055比例掺入,浸出液中的镍和铬分别为0.026 mg/L 和0.0 055 mg/L,0.08比例掺入,浸出液中的镍和铬均未超过GB5085.3 中的规定。这是一种行之有效的方法,如果能工业化生产将会大量的消耗积存的污泥, 可大大减轻环境的负荷。
但是生产水泥时, 污泥中的Cr3+很可能被氧化为Cr6+长期存在于建筑构件中成为潜在隐患, 没有从根本上消除污泥中重金属离子对环境的危害。
无论利用酸洗污泥制作建材还是回收其中的金属元素,都存在不足之处,其中存在的问题一是湿法回收工艺比较复杂、不易操作,处理成本高昂,浸出液用量很大,不适合大规模工业化生产;二是利用污泥制砖时,在高温焙烧过程中可能会使Cr3+再次氧化为Cr6+,因而存在二次污染的问题;三是对污泥的资源化利用大都涉及异地处理, 在运输,重新放置过程会产生二次污染;四是回收污泥中金属的利用途径大多只考虑到污泥中某一种或几种有价成分的利用。污泥中大量存在的氟化钙,氧化钙,二氧化硅等可以作为冶金辅料的物质没有获得充分利用。
冶金企业是含铬污泥的产出企业,如果能将污泥就近利用, 将会产生可观的经济和环保效益。从空间上讲,就地利用不仅省时省工,节约高额的运输成本,还能避免在运输过程中可能引发的二次污染。从循环经济方面,如果在钢铁企业就地将污泥中的有价金属元素和氟化钙、氧化钙等作为冶金辅料的物质全部利用,不仅会产生较大的效益并且会为环境保护和可持续发展做出巨大贡献。
不锈钢酸洗污泥中有价金属元素Fe、Ni、Cr 的总含量约0.1~0.2, 干燥后主要含CaF2 ,Fe2O3,CaO,Cr2O3 ,NiO。并含一定量的CaSO4,SiO2,MgO 等组分。综合污泥熔点及粘度指标可考虑将其作为冶金辅料使用,在返回冶炼过程中回收其中的有价金属并利用污泥中可以作为冶金辅料的物质。污泥中的CaF2 及CaO 可以作为冶金各个生产环节的熔剂或配料,因此在冶金环节中能大量用到氟化钙的地方就有可能利用酸洗污泥。其可能作为冶金辅料利用于烧结配料、高炉熔剂、转炉辅助材料、精炼炉造渣材料,甚至可以作为连铸保护渣的成分利用。在冶金过程还原气氛下有利于污泥中的金属元素的还原又能利用污泥中可以作为冶金辅料的物质。
不锈钢酸洗污泥中含有少量的CaSO4,其在冶金高温及有碳存在的情况下可能分解导致铁水或钢水增硫。是否能够充分利用污泥中的有价成分关键在于污泥中硫酸钙在返回冶金过程中是否会引起产品增硫。所以研究不锈钢酸洗污泥在返回冶金过程中硫的迁移规律是污泥能否直接返回冶金过程利用的前提和理论基础。通过Factsage 软件进行一系列的模拟计算可知,污泥中的金属元素可以被还原,污泥中的氧化钙、氟化钙等物质也可以充分利用,在控制污泥加入量情况下,冶金产品硫没有超标。

3
展望

在实验室试验基础之上,结合工业试验验证不锈钢酸洗污泥返回冶金过程利用的可行性,并且优化不锈钢酸洗污泥在各阶段的加入量, 系统地研究,给出冶金各环节利用不锈钢酸洗污泥的各项参数。从而达到不锈钢酸冼污泥大规模工业化生产利用,将会产生巨大的经济效益与环境效益,达到资源合理利用,为可持续发展作出贡献。
本文共分 1